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在干旱、半干旱和风沙灾害严重的农区，为改善农田小气候和保障农作物稳产高产而营造的防护林称之为农田防护林。营造农田防护林是改造低产田，建设高标准农田，保障农作物稳产高产的重要的举措之一，是建设农田基础设施的重要组成部分。农田防护林具有重要的生态、经济和社会效益。农田防护林作为农林生态系统的重要组成部分，不仅具有降低风速、防止土壤风蚀、保护农田生态系统的功能，同时具有调节周围大气、植物和土壤环境，维护农田小气候平衡的作用, 也是保护区域农业安全生产的生态屏障。我国西北、东北、华北等区域农田周边通常建有防护林带。
1，防风减灾:农田防护林防风效应或风减速、减弱是农田防护林最显着的生态效应之一，人类营造农田防护林最初目的就是借助林网、林带减弱风力、减少风害。农田防护林是农田生态系统的屏障，是防止土壤风害的主要措施。农田防护林减弱风力的重要原因有:林带对风起一种阻挡作用，改变风的流动方向，使林带背风面的风力减弱。
2，调节农田小气候:农田防护林一般呈带状，又称农田防护林带，林带可通过改变林带附近热量收支各分量，引起近地层气温的变化，在不同季节和时间具有调控温度、增加大气湿度和土壤湿度、拦截地表径流、调节地下水位的作用，在农田周围一定范围内形成特殊小气候环境，为农作物的正常生理活动以及生长发育创造良好的条件。农田防护林主要是通过气流结构和风速的影响使风速在有效距离内与空旷农地相比风速平均降低20—30%，风速降低后，减轻和防御各种农业自然灾害，创造有利农作物生长发育的环境，以保证农业生产稳定高产。在有防护林体系的农区，一般谷类作物增产20—30%，瓜类蔬菜增产50—70%。在风沙干旱严重的地区和年份，农田防护林带增产更为显着。
3，碳汇功能:农田防护林在增加区域森林碳储量上发挥了明显作用。例如:以核桃、沙枣和杨树为主要树种的新疆农田防护林的总碳储量为6569.47×104Mg,发挥了较强的碳汇功能。
二、农田防护林研究进展
农田防护林研究按时间先后顺序可分为5个阶段:
1、探索阶段。探索研究内容局限于农田林带、林网之上，其理论基础也主要基于流体力学和林学等学科;
2、农林复合系统与小流域综合治理研究。以窄林带、小网格为主要形式构建防护林网为主，且平原农区普及迅速，理论基础包含了土壤学、造林学和生态学等，并结合了小流域综合治理。
3、集约型农田防护林体系研究。其主要方向是建立具有互补效益和协调功能的防护林体系，以实现农田防护林体系由粗放型向集约型发展。
4、生态经济型防护林体系阶段。此阶段出现许多与防护林学交叉的学科，如治沙造林学等;
5、跨学科多理论的防护林体系研究阶段。目前的防护林学己经成为与景观生态、遥感技术和大数据等学科相融的理论方法。
我国营造农田防护林已有100多年的历史，而国家有计划、大规模营造农田防护林始于1978年，当时国家林业总局(现为国家林业和草原局)经国务院比准成立三北(西北、华北和东北)防护林建设局。保护农田、守护牧场、稳产增收是三北防护林建设局的重要任务。三北地区分布着东北平原、黄淮海平原、汾渭平原、河套灌区、甘肃和新疆等农产品主产区。三北防护林建设局规划八期进行工程建设，范围包括了三北地区13省(自治区、直辖市)的725个县旗区，总面积435.8万平方公里，占全国(台湾省未计算在内)国土面积的45%。至目前已完成五期工程建设任务，已开始第六期工程建设。40多年来，三北防护林工程累计完成造林保存面积3174.29万公顷，工程有效减轻了干热风、霜冻等自然灾害性气候对农业生产的危害。工程建设实现数量和质量并重、重点突出和规模推进并重、造林和经营并重、人工措施和自然修复相结合、山上治本和身边增绿并重，取得了巨大的生态、经济和社会效益。
三北地区是我国生态最脆弱的地区,当地群众流传的谚语“农田不防沙,种子难安家,一旦风剥地,心血全白搭”就形象地说明了农田防护林的地位和作用。根据中国科学院2018年组织开展的三北防护林40年综合评价报告显示，其中农田防护林体系建设成效:
1，农田防护林现状
40年来，三北工程区内累计营造农田防护林(指农田林网，下同)面积为1.66x106hm2，农田防护林长度为9.20x105
2，农田防护林的增产作用
在区域尺度，建立了不同气候生产潜力区下，作物单产(折算为玉米产量，下同)与防护效应程度的关系，结果显示:(1)在高潜力区(高产区)，作物单产呈现随防护效应程度的提高而增加的趋势;当防护效应程度超过80%，作物产量迅速降低。该区域，当防护效应程度最佳时(防护效应程度为50%-80%)，农田防护林对粮食的增产率达到4.68%。(2)在中潜力区(中产区)，作物单产呈现出随着防护林效应程度提高而增加的趋势;当防护效应程度超过80%，产量迅速降低。该区域，当防护效应最佳时(防护效应程度为50%-80%)，农田防护林的增产效率达到4.28%。(3)在低潜力区(低产区)，随着防护效应程度的增加，作物单产一直处于上升趋势;当防护效应程度在50%-80%之间时，作物单产基本稳定;当防护效应程度大于80%，产量迅速降低。该区域，当防护效应程度最佳时(防护效应程度为50%-80%)农田防护林的增产率达到9.45%。这就说明对于立地条件较差，风害严重的低潜力区，随着防护效应程度的增加，玉米单产存在着不断增加的趋势，而且增产效果明显。
3，三北地区农田防护林的社会效益
三北地区农田防护林建设已取得显著成效,在改善农区生态环境、促进农村经济发展、增加农民收入、推进新农村建设等方面发挥了重要作用。在东北平原、华北平原、黄河河套、河西走廊、新疆绿洲等地区相继建成了跨省区集中连片连网的大型农田防护林体系,平原农区基本上实现了林网化。
三北农田防护林建设拓宽了三北地区农民增收致富渠道,推动了农村经济发展,加快了农业产业结构调整,增加了农民就业机会。同时加快了城乡绿化进程,促进了农村人居环境的改善和人与自然的和谐相处、开辟了广阔的发展空间。同时随着林下经济的兴起，三北农田防护林的建设与发展将具有重大而积极的社会意义。
四、结论
农田防护林作为重要的生态工程，在防风固沙和保护农业生产发挥着巨大的作用。从总体上讲，我国农田防护林面积呈持续增长态势，有效改善了农业生产环境，对高、中、低不同生产潜力区，农田防护林对粮食的增产率分别为:4.7%、4.3%和9.5%，低产区增产效益更为明显;40年防护林对粮食的累计增产量约为4.23亿吨，年均增产1058万吨。
我国是世界上主要干旱的国家之一，干旱区面积约为280万平方公里，半干旱和半湿润易旱区面积约为213万平方公里，主要分布在昆仑山—秦岭—淮河一线以北，西起西北国界，东达大兴安岭西麓，大约包括16个省、市、自治区的965个县，其总面积约占全国面积的一半以上;有耕地约7.7亿亩，占全国总耕地面积的51%，其中没有灌溉条件的旱地占65%，特别是内蒙古包头以东的长城沿线和黄土高原的广大地区99.7%的耕地都是旱地。而我国干旱、半干旱区面积的83%又集中分布于西北地区，西北地区大气干燥、风力强劲，所以干旱是西北区最主要的气候特征和自然灾害，而农田防护林则是绿洲农业稳产高产的保障。
从以上两个方面来看，我国三北防护林建设局在农田防护林工程建设保障粮食增产成绩是显着的，而我国干旱、半干旱和半湿润易旱区有7.7亿亩耕地需要改造成粮食丰产田的任务依然艰巨，正是这样加强农田防护林建设重要性不用多说，而且是势在必行，不能削弱，只能加强。我国农田防护林对粮食作用得以充分肯定的同时，我们也应看到当前农田防护林建设中还存在一些问题，即全国农田防护林带、林网发展并不平衡，如有的地区农田林网建设处于下降态势，农民承包户擅自把农田防护林带改作其他用途;有的林带过宽，树种单一;老防护林带退化失效未能及时更新等问题出现，直接影响粮食增产。为此，我们有几点建议:
1，我们的宣传部门对农田防护林保障农作物稳产高产作用应加大宣传力度;
2，国家自然资源部对三北防护林建设局，应从财力、专业人才培养等方面加大支持力度;
3，各省、市、地、县，尤其是三北地区的省份在规划农田基础设施建设的时候，必须重视农田防护林工程建设规划，从资金、人力、物资等应配备到位;
4，对退化实效的老防护林带应及时更新、加强管护，改善立地条件，对新建的农田防护林带，科学配置林带的宽度，采用多树种营造防护林带，既可提高防护效益，又可减轻病虫害的发生;
5，因不同结构的农田防护林在削弱风速、改善小气候的程度和范围上具有明显的差异,可根据其最佳的防风效益距离,将防护林的小网格林网适当扩大,趋利避害,最大程度发挥防护林的效益，以保障在防护林的有效防护范围内种植的农作物的高产稳产。
6，农田防护林建设应坚持为农业生产服务，遵循因害设防、因地制宜、节约用地的原则，规划好、选好树种配置、林带的宽度、林带之间的距离，建设好平原地区农田防护林营造工作之外，还应充分利用农村道路、沟渠、田坎等现有空间新建和完善农田林网。
总的来说，在我国平原地区，尤其是三北地区，营造农田防林如同选好良种、施肥、灌溉、中耕除草等同等重要，加强农田防护林建设，保障农作物稳产高产，维护国家粮食安全拥有重要意义。
注:本文在撰写中，得到国家林草局三北防护林建设局刘冰局长的支持，在此予以致谢。
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