平原农田林网建设对提高小麦、玉米产量的作用

阚立健　张验清　鞠万桥

山东省新泰市果都镇地处汶河北岸，地处平原，土壤肥沃，水源丰富，农业以小麦、玉米种植为主，一年二收，2009年以前，农田交通条件较差，生产路崎岖不平，排水沟狭窄且不畅通，常年受到风灾、涝灾、病虫害等灾害的影响，抵御自然灾害的能力较低，产量不稳定。为消除自然灾害的影响，适应农业机械化、产业化生产，充分挖掘生产潜能，建成高产稳产、优质高效的粮食、林木生产基地，通过认真分析认为，大面积实施林网建设，是一条行之有效的措施。通过4年的建设及跟踪调查，在建成3万亩农田林网的同时，总结分析出了最佳的林网规划、树种及对小麦、玉米产量的促进效果。

1.林网建设的原则与目的意义

1.1林网建设的原则

首先坚持为农业服务的方向，按照大农业的要求，以建设高产稳产田为中心，正确处理好农、林二者的关系，当前利益与长远利益的关系。其次坚持“因地制宜，因害设防，全面规划，统筹安排”的原则，对水、田、路、林统一规划，对风、旱、涝、虫、病等灾害综合治理。第三，坚持作用高效，少占耕地的原则，以农业增效，农民增收为目的，全面提高经济效益、生态效益和社会效益。第四，坚持农田林网建设与“四旁”植树相结合，形成统一的防护林体系和林木生产基地。

1.2林网建设研究的目的意义

影响我地粮食生产的主要灾害是风灾、涝灾，其次是病虫害及交通条件差。风灾主要表现在干热风、小麦玉米倒伏和冬季寒风冻害。林网建设的目的一是能降低风速，防止小麦、玉米倒伏，防止病虫害传播；二是有效调节田间小气候，有利于农作物的生长发育，提高粮食产量，防止干热风等灾害的危害；涝灾主要是由于田间排涝系统不畅通，雨季造成田间积水，对玉米危害最大，有时造成玉米大面积绝产，通过修整道路，疏通排水沟，减少涝灾，最大限度地避免灾害损失。同时，通过对林网及大田农作物生长发育的跟踪测量与分析研究，找出农田林网建设与提高农作物產量之间的关系，为今后平原地区建设农田林网，提高土地产出率提供理论依据。

2.林网规划标准

因我地属一般风害地区，故选用通风结构的林带，充分发挥其防护范围大，长距离防风效果好的优势，实现窄林带、大网格，选用速生杨为建网树种。这种林带易建设、占地少、发挥作用快。既能快速起到农田防护作用，又能生产大量的优质木材，实现效益最大化。通风结构林带的有效防护范围为林带高度的28倍，按照林带高度为15米计算，确定林带间距为400米，网格面积为400米见方，即240亩。根据大风的方向多为南北方向及偏南北方向，以及当地的土地大多为南北向耕种，所以主林带的方向确定为东西向，宽度10米，副林带为南北向，宽度8米，均植树两行。

根据林网的规划设计要求，结合农田现有状况规划路网，尽量在原有生产路的基础上进行加宽、取直、整平等改造。需要新修的就重新规划，打破了村与村的界限，形成一个统一的整体。沟网随路网的形成而形成，道路两侧即为排水沟。在涉及24个行政村的3万亩耕地上，共规划道路林带42条，全长140公里，其中东西方向19条，南北方向23条，相互垂直，纵横交错，形成农田网格129个，有的是长方形，有的是正方形，平均面积232.6亩。

3.林带生长与大田农作物产量的跟踪测算

由于林带能够降低风速，改善田间小气候和土壤条件，为农作物的生长发育创造了良好的生态条件，其综合效益必然集中地反应在农作物的产量上。自2009年春天一期林网建设完成后，我们对林网的生长情况进行了定点跟踪测量，即在同一个测量点上每年对林网树木的株高、胸径、疏透度等指标进行测量记录；同时，在大田内选择有代表性的地块，每年对小麦、玉米的生长情况和产量进行测算记录，然后找出林网树木的生长与农作物产量的关系。

3.1林带生长情况调查（见表一）

表一 林带生长情况调查表

由表一看出，随着树龄的增加，树木的高度逐年增高，树干逐渐加粗，林带疏透度逐渐降低。

3.2小麦生长及产量调查

在田间选择有代表性的地块，在品种、施肥和田间管理基本相同的前提下，连续四年对小麦的生长和产量进行了测试记录（见表二）。

表二 小麦生长及产量调查表

由表二可以看出：四年来小麦产量分别是429.9公斤，438.9公斤，463.4公斤，509.9公斤，小麦单产逐年提高，后三年与第一年相比，增产量和增产幅度分别为：9.0公斤，2.1%；33.5公斤，7.8%；80.0公斤，18.6%。

3.3玉米生长及产量调查

在与小麦同一地块上，对玉米的产量进行了连续四年的测产，在品种和其它管理措施基本一致的前提下，得到如下测试结果（见表三）。

表三 玉米生长及产量调查表

由表三可以看出：四年来玉米单产分别为544.6公斤，552.4公斤，573.5公斤和604.5公斤，单产逐年提高，与第一年相比，后三年的增产量和增产幅度分别是：7.8公斤，1.43%；28.9公斤，5.3%；59.9公斤，11%。

3.4年度粮食单产测算

将四年来每年度的小麦、玉米单产相加，得到每年度粮食单产（见表四）。

表四 全年粮食单产测算表

由表四可以看出，四年来全年粮食单产分别为974.5公斤，991.3公斤，1036.9公斤，1114.4公斤，与第一年相比，后三年的增产量和增产幅度分别是16.8公斤，1.72%；62.4公斤，6.4%；139.9公斤，14.36%。

3.5林带疏透度与粮食产量的关系

综合以上四表可以看出：随着林网建设年限的增加，林带树木不断增高增粗，影响林带发挥作用的一个重要指标—疏透度逐年下降，而小麦、玉米单产则逐年提高，粮食单产的增加与疏透度呈负相关关系，林带疏透度与小麦、玉米及全年粮食单产的关系分别由以下三图所示：

由上图看出，林带对小麦的增产作用大于玉米；林带的增产作用从疏透度下降到44%以下开始显著。粮食单产的提高是林带防风作用的结果，而林带的防风效果与林带的疏透度紧密相关，林带的疏透度又取决于林带的高度和林带树木的密度。因此，平原农田林网的营造，选择树种和确定栽植密度对林带发挥保护作用的早晚极为重要，只用生长快、树干挺拔耸立的树种才能迅速提高林带高度；另外，栽植密度要适宜，密度过小，林带不能快速密闭，疏透度不能快速降低，保护作用就会延迟发挥，密度过大，就会影响单株树木的生长，难以成材。本工程中选择了107速生杨为主要树种，株距为1.5米，是比较适合当地条件的，能使林带在第三年就发挥出显著的保护作用。

4.农田林网生态效应的分析

农田林网对农作物的增产作用，是林网对农作物的保护作用发挥的效果，在农田林网的一系列防护作用中，防风作用是主导因素。随着风速的变化，田间小气候的温度、湿度、蒸发、蒸腾均随之发生变化，同时还具有改良土壤和防止干热风危害的作用，最终表现在农作物的高产稳产。

4.1林网的防风作用分析

气流在其运行过程中，遇到林带的阻挡后，首先由于林带的屏障消耗了一部分能量，使林带附近风速降低，气流密度加大，迫使一部分气流由林带上方越过，越过林带屏障时和树枝的摩擦使能量减弱。另一部分气流进入林带后，改变了原来的结构，原来较大的涡流，被林带的空隙过滤，分散成许多方向不同、大小不等的小旋涡，它们彼此相互摩擦撞击，并和树干、枝叶摩擦消耗了能量，从而削弱了风力，降低了风速。该项目建设中，我们选用了通风结构的林带，这种林带的防风特点是最低风速出现在林带高度的5-10倍范围内，风速恢复比较缓慢，有效防护距离可达到林带高度的28倍。林网建成第二年，林带疏透度为44%，可使风速降低到原来的75%，第三年的疏透度为32%，可使风速降低到原来的67%，第四年的疏透度为28%，可使風速降低到原来的62%，以后随着林带高度的增加，疏透度的降低，防风效果将逐渐加强。

4.2林网对田间温度及农作物产量的影响分析

由于林带降低了风速，改变了气流结构，使空气的热量交换作用减弱，从而对其防护范围内的近地层气温产生一定的调节作用。据有关研究报道，这种调节作用随着季节、昼夜和天气条件的不同而有差异。一般春、秋、冬季可增温1-2℃，而夏季则可降温1-2℃。林带的这种温度调节作用，对农作物的生长发育是非常有利的：在我们冬小麦种植地区，由于小麦的生育期比较长，要经历秋、冬、春三个季节，从播种到入冬是小麦主要分孽期，只有在冬前达到三个叶片以上的大孽才有可能发育成穗，而秋季温度的提高，促使小麦形成更多的大孽，对提高小麦群体和亩穗数奠定了基础。从四年的小麦田间调查来看，也表现出了亩穗数的增加对产量的作用，从林网建成后的第三年开始表现明显，随着产量的不断提高，亩穗数也逐渐增加，特别是2012年的亩穗数比得2011年增加3.22万，是促进增产的主要因素。另外，由于冬季温度的提高，使小麦在越冬期减少了冻害，提高了成穗率，也是群体增加的一个因素。春季气温的提高，可以使小麦提前进入返青期，延长小穗的发育时间，促进大穗形成，增加穗粒数，突出表现在2011年的穗粒数上，比2010年增加1.1粒，是当年产量提高的主要因素。

夏季晴朗的干热天气，由于林带庇阴，内部凉爽，热气流穿过林带后，背风面就表现降温。又由于林带和林带间作物的大量蒸腾，林网内空气湿度较大而消耗了大量热能，也表现出降温作用。炎热季节，林网内田间气温可下降1-2℃，对玉米的生长发育是有利的，特别是在玉米开花授粉期，过高的环境温度会降低玉米的授粉质量，使玉米籽粒减少，而田间气温的下降，有利地提高了玉米授粉质量，促使玉米穗粒数的增加，从表三的玉米调查表可以看出，2012年比2011年增产31公斤，在千粒重相同，亩穗数大致相同的情况下，穗粒数增加了26粒，是构成产量增加的主要因素。

4.3林网对提高空气湿度及农田抗旱能力的分析

在林带的保护下，由于树木和作物旺盛生长而蒸腾的大量水分使地表空气层得到大量水汽，又由于风速降低，气流涡动的交换减少，湿润的空气可以较长时间地滞留于农田地表空气层内，从而减小了地表上空的大气层湿度梯度，减少了地面水分的蒸发，使田间农作物的无效蒸腾相应减少，提高了农作物的有效蒸腾率，表现出农田抗旱能力的增强。

4.4林网对防止干热风危害的分析

干热风是一种在5、6月出现的具有高温、低湿特点的又干又热的南风或西南风，此时正是小麦灌浆乳熟阶段，往往使小麦植株蒸腾过大，失水过多，造成“青枯”逼熟，使籽粒干瘪，产量降低，质量下降。由于林带使风速降低，湿度加大和降低了蒸腾强度，完全改变了干热风的性质，避免了干热风的危害，使小麦正常成熟，确保了小麦高产稳产。

4.5林网对改善土壤条件的分析

由于林网间小气候条件的改善，促进了田间作物的生长旺盛，收获后残留在土壤中的茎叶、根茬以及树木落叶等增加了土壤腐殖质含量，提高了土壤肥力，改良了土壤结构。另外，在林带的防护范围内，由于风速降低，湿度增大，不仅保存了土壤水分，由于冬季积雪不被吹走，使积雪均匀地覆盖在农田上，更增加了土壤水分含量。对春季抗旱具有重要意义。

4.6林网对防治病虫害的分析

农作物病害的传播主要是病菌孢子体随风传播，引起大面积发生，林带对风的阻挡作用，同时也阻挡了病菌的传播，防止了病害的发生。林网建设改变了田间环境，大面积的林网树木成了鸟类理想的栖息场所，林网建成几年来，随着树木的生长，各种鸟类数量不断增多，促进了田间生物多样性，拉长了生物生态链，丰富了田间生态系统，形成了新的生态平衡。鸟类是害虫的天敌，对农作物虫害的发生起到生物防治的作用，不仅降低了生产成本，减少了农药使用量，还降低了农产品的农药残留，提高了农产品品质，对发展生态农业起到积极的推动作用。 [科]