用Photoshop软件模拟防护林带空间结构初探

谭继伟，毕广有

(黑龙江省森林与环境科学研究院，黑龙江 齐齐哈尔 161005)

防护林空间配置依据防护目标、目的不同而不同。农田防护林所在农田生态系统中，空间配置较为复杂，因此，林带空间配置理论与技术研究较全面深入；而以水土保持、水源涵养及防风固沙等非带状防护林的空间配置相对简单。

我国农田防护林的创始人曹新孙即对林带空间配置研究进行了较为系统的总结：关于林带空间配置必须与林带结构相结合，即不同的林带结构要求林带宽度及横断面形状不同。其他防护林种(非带状)主要依据防护林保护对象，遵循因地制宜、因害设防、适地适树和乔灌草结合等原则进行空间配置，重点考虑植被演替的规律和各树种的生态学和生物学特性[1]。采用Photoshop软件研究防护林带空间结构很少见报道。

1 调查地点及研究方法

1.1 调查地点

主要在龙江、甘南、克山、拜泉县以及绥化市北林区等地进行了调查。调查的农田防护林林带，共有阔叶树种小黑杨、银中杨、中绥、中黑防、水曲柳、青山杨和小青黑杨，针叶树种有樟子松、兴安落叶松、红皮云杉，个别林带有水曲柳混交。

1.2 研究方法

防护林带疏透度采用照相法。用数码相机拍照林带林缘的垂直面，然后在计算机上用Photoshop软件，查取林带树木所占像素和树高范围内照片总像素，用树高范围内照片总像素(S)减去树木所占像素得到的林带垂直面上透光孔隙投影面积(s)，采用如下公式计算出疏透度β：

β=s/S×100%[2]

疏透度一般用≤1的小数表示。

胸径采用围尺实测，树高：照相时在树根处立1 m高的标尺，然后在照片上按比例测定。

人工模拟防护林带空间结构就是应用计算机Photoshop技术，把单行林带或一条林带中某一树种正常生长的标准株在照片中的投影面积，在计算机中进行像素叠加模拟实际林带的一种实用新型技术。

2 结果分析

通过国内外多年的研究，一般把疏透度在0.15～0.35的枝叶分布均匀的林带定义为疏透结构林带。

从所有调查的农田防护林带中，共选出5个树种的不同单株，进行模拟单一树种防护林带空间结构，详见表1。

从表1可以分析出：红皮云杉这一树种我们选择了1个幼林单株和2个单行林带，通过模拟成2行林带都基本能达到或接近疏透结构林带，因都是幼龄或中龄林阶段，故成林后均达到疏透结构林带，有的可能达到紧密结构林带。由于红皮云杉在幼、中龄林阶段下部枝丫过多过密，容易造成上松下紧紧密结构林带，因此在实际生产中可以进行适当的疏枝，以使之形成较好的防护林空间结构。

在调查中兴安落叶松农田防护林绝大多数都保存率低，林相不整齐，形成的林带结构都不理想，试验从调查的林带中选择了2个标准单株进行了模拟。从结果中可以看出，利用兴安落叶松营造农田防护林带除了造林密度加大以外，最少要超过3行以上才能形成疏透结构林带，这与实际的拜泉县龙泉镇南北向4行落叶松林带(疏透度0.32)相吻合。

表1 单一树种防护林带空间结构模拟表

杨树林带模拟以银中杨为代表，共选择了3个银中杨单行林带和3个标准单株。在株距3 m的情况下，2行银中杨林带均能达到或接近疏透结构林带。这与实际中的甘南镇2行银中杨林带是相符的。

樟子松农田防护林带在甘南、拜泉及龙江等县较多，单行林带只有甘南县有少数几条。从甘南的单行林带看，尽管达到了疏透结构林带，一旦保存率下降就将形成风口，不利于防护作用的发挥。而实际中的甘南兴十四镇兴五村2行樟子松林带也已接近达到疏透结构林带，但密度问题也要进行调整，最好株距在3～5 m之间更好。

水曲柳这一造林树种在克山、克东、依安等县有一定面积的分布，作为混交林带的一个组成树种，在一定区域内有着少量的分布，而且生长良好。

3 结论

采用Photoshop软件计算林带疏透度，计算结果准确可靠，能真实反应防护林带的空间结构特征。采用此方法模拟防护林带空间结构，共模拟了5个树种的纯林2行林带，除兴安落叶松纯林外均能达到较好的疏透度，与实际相符，能达到仿真效果，必将为今后退化防护林体系的修复和更新提供良好的技术支撑。是一项较好的实用新型技术。

参考文献：

[1] Kort J,Bank G,Pomeroy J,Fang X.Effects of shelterbeltson snow distribution and sublimation[J].Agroforestry Systems,2012:86,335-344

[2] 曹新孙.农田防护林学[M].北京:中国林业出版社,1983