張新樂(lè), 于　微, 邱政超，劉煥軍,2，王　楠，趙博文

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030；2.中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，吉林 長(zhǎng)春 130012)

我國(guó)是一個(gè)傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國(guó)，也是世界上農(nóng)業(yè)災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一[1]。農(nóng)田防護(hù)林是為了防止自然災(zāi)害，特別是氣象災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害，增強(qiáng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的抗干擾能力，建立的具有多種效用的人工林生態(tài)系統(tǒng)。農(nóng)田防護(hù)林高效多功能經(jīng)營(yíng)的目標(biāo)是使其持續(xù)不斷地發(fā)揮最大的綜合效益，實(shí)現(xiàn)永續(xù)利用[2]。為防護(hù)林帶研究提供新的技術(shù)手段，制定合理的耕作計(jì)劃，有效預(yù)防風(fēng)災(zāi)，減少農(nóng)作物的倒伏損失，對(duì)于農(nóng)田防護(hù)林的經(jīng)營(yíng)管理和作物的增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)提供重要參考。

遙感技術(shù)具有的快速、經(jīng)濟(jì)、客觀、區(qū)域性等優(yōu)點(diǎn)為作物倒伏監(jiān)測(cè)、災(zāi)情評(píng)估方面提供了重要支撐[3-5]。目前國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者在作物倒伏遙感監(jiān)測(cè)方面進(jìn)行了探索性研究。Yang等[6]利用Radarsat-2全極化影像結(jié)合雷達(dá)極化指數(shù)進(jìn)行小麥倒伏的監(jiān)測(cè)。李宗南等[7-8]先后使用了無(wú)人機(jī)和Worldview-2多光譜影像進(jìn)行了田塊尺度玉米倒伏面積的提取。另外部分專(zhuān)家學(xué)者利用中分辨率影像來(lái)實(shí)現(xiàn)作物的倒伏提取，任紅玲等[4]利用環(huán)境星影像完成吉林省臺(tái)風(fēng)引起的玉米倒伏提取。劉良云等[9]根據(jù)小麥倒伏前后其光譜特征的差異，利用多時(shí)相的TM遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)小麥倒伏的面積與程度。

防護(hù)林是農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的重要組成[10]，如何準(zhǔn)確、快速的獲取防護(hù)林的有關(guān)信息顯得尤其重要。利用遙感技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)防護(hù)林相關(guān)信息的提取，鄧榮鑫等[11-12]和Pedro等[13]分別基于TM影像，對(duì)林帶信息進(jìn)行了提取與監(jiān)測(cè)研究。而鄭曉等[14]則將MODIS低分辨率影像、Landsat TM 中分辨率影像、SPOT5高分辨率影像結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)三北地區(qū)片狀防護(hù)林面積的估算。

農(nóng)田防護(hù)林的防護(hù)效應(yīng)首先表現(xiàn)在防風(fēng)效能上，由于風(fēng)速的減低引起了一系列其它氣象要素的改變，這些改變往往局限于林帶附近(數(shù)十米至數(shù)百米)[15-16]。因此，防風(fēng)效能是防護(hù)林的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。對(duì)于影響防護(hù)林防風(fēng)效能指標(biāo)的相關(guān)研究表明，林網(wǎng)與單條林帶相比，其作用為群體綜合效果。由于林網(wǎng)的存在，使農(nóng)田受到全方位的保護(hù)。林網(wǎng)比單條林帶的防風(fēng)效果好[17]，因?yàn)轱L(fēng)通過(guò)林網(wǎng)時(shí)，每一條林帶都有減弱風(fēng)速的作用。林帶寬度是林帶本身的結(jié)構(gòu)指標(biāo)，其對(duì)防風(fēng)效果有一定影響，但并非林帶越寬防風(fēng)效果越好[18]。防護(hù)林總量的多少直接影響農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)的平衡，但是防護(hù)林面積過(guò)大，單株樹(shù)木所分配的水量減少，影響樹(shù)木生長(zhǎng)，所以增加防護(hù)林總量的問(wèn)題存在爭(zhēng)議[19]。農(nóng)田防護(hù)林的防風(fēng)效能受多種因素影響， 因此，合理配置農(nóng)田防護(hù)林，才能有效提高防風(fēng)效能，減少作物產(chǎn)量損失。

目前，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者利用風(fēng)洞試驗(yàn)、野外觀測(cè)和數(shù)值模擬等方法開(kāi)展了農(nóng)田防護(hù)林體系的防風(fēng)效能研究[20-23]，但對(duì)防風(fēng)效能的評(píng)價(jià)需要大量觀測(cè)，準(zhǔn)備多種假設(shè)條件，運(yùn)用多種數(shù)學(xué)模擬方法。倒伏是由外界因素引發(fā)的植物莖稈從自然直立狀態(tài)到永久錯(cuò)位的作物受災(zāi)現(xiàn)象，利用高分辨遙感影像提取作物倒伏信息，可作為參照媒介與評(píng)價(jià)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田防護(hù)林的防風(fēng)效能定量評(píng)價(jià)。本文通過(guò)對(duì)區(qū)域尺度的作物倒伏與防護(hù)林帶的遙感提取，分析作物倒伏面積與防護(hù)林帶指標(biāo)的關(guān)系，定量評(píng)價(jià)防護(hù)林的防風(fēng)效能，為防護(hù)林合理布局提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　研究區(qū)概況

圖1為研究區(qū)位置及影像圖。二九一農(nóng)場(chǎng)位于黑龍江省雙鴨山、富錦、集賢、樺川等四市縣交界區(qū)，隸屬于黑龍江農(nóng)墾總局紅興隆管理局，地理坐標(biāo)為46°50′～47°15′ N，東經(jīng)130°20′～131°43′ E。地勢(shì)平坦，海拔高度63～69 m之間，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，無(wú)霜期120 d，常年有效積溫2 500 ℃左右。全場(chǎng)占地總面積610 km2，其中耕地面積耕地374.66 km2，適應(yīng)優(yōu)質(zhì)水稻、玉米、大豆等作物生產(chǎn)。該區(qū)域早已經(jīng)開(kāi)始建立防護(hù)林網(wǎng)絡(luò)，主要樹(shù)種以楊樹(shù)為主，農(nóng)田防護(hù)林在該區(qū)域扮演著重要的角色。

1.2　數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

1.2.14氣象數(shù)據(jù)與風(fēng)災(zāi)概況

2016年8月末至9月初，黑龍江省集賢縣二九一農(nóng)場(chǎng)發(fā)生風(fēng)災(zāi)。本文于黑龍江墾區(qū)氣象服務(wù)系統(tǒng)獲取二九一農(nóng)場(chǎng)氣象數(shù)據(jù)，該地區(qū)8月31日07：10風(fēng)速最大，達(dá)到69 km/h，10 min風(fēng)向是44，為東北風(fēng)，風(fēng)力為8級(jí)。9月1日的風(fēng)向基本為東北風(fēng)，在11：10風(fēng)速達(dá)到最大值為63 km/h，風(fēng)力為8級(jí)。風(fēng)災(zāi)影響嚴(yán)重，導(dǎo)致該縣玉米、水稻等多種作物發(fā)生倒伏。

1.2.2遙感數(shù)據(jù)

獲取研究區(qū)2016年9月23日的RapidEye遙感衛(wèi)星影像，空間分辨率為5 m；2016年5月18日的GF-1 PMS遙感衛(wèi)星影像，與全色融合之后空間分辨率為2 m；30 m分辨率的 DEM 數(shù)據(jù)。RapidEye影像處理流程主要包括：正射校正、影像融合、大氣校正。GF-1 PMS影像處理流程主要包括：正射校正、輻射定標(biāo)、FLAASH大氣校正、影像融合、影像拼接。采用RapidEye影像對(duì)風(fēng)災(zāi)進(jìn)行提取，采用GF-1 PMS影像用于防護(hù)林帶的提取。

1.2.3野外樣點(diǎn)數(shù)據(jù)

研究區(qū)采樣點(diǎn)分布如圖1，野外數(shù)據(jù)采集的時(shí)間為2016年9月10-11日，在研究區(qū)選取樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)隨機(jī)分布，樣品采集過(guò)程中收集了采樣點(diǎn)和相應(yīng)地區(qū)的詳細(xì)情況，包括采樣地區(qū)的地理位置、采樣時(shí)間、采樣點(diǎn)倒伏程度、作物類(lèi)別、作物倒伏與未倒伏的原因、樹(shù)種、作物長(zhǎng)勢(shì)。作物倒伏采樣點(diǎn)81個(gè)，防護(hù)林帶采樣點(diǎn)50個(gè)。

圖1　研究區(qū)位置、防護(hù)林帶提取與采樣點(diǎn)分布圖(R/G/B:4/3/2)

圖2　玉米和水稻混作圖

圖3　大豆和水稻混作圖

圖4　水稻上下部分分區(qū)圖

基于農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)公司提供的，通過(guò)高分辨率影像數(shù)字化制圖而成的1 604個(gè)投保地塊，每個(gè)地塊均有作物類(lèi)型信息。在 Google earth 高分辨率影像上選取驗(yàn)證點(diǎn)，每種作物為30個(gè)，經(jīng)地面調(diào)查確定投保地塊精度達(dá)96.42%。對(duì)作物進(jìn)行分類(lèi)處理后可得，作物類(lèi)別為：水稻、玉米、水稻和大豆混作、水稻和玉米混作。共有19.3%的大片水稻地塊內(nèi)分布一定面積的大豆或玉米種植區(qū)，構(gòu)成了水稻和大豆混作、水稻和玉米混作，如圖2、圖3。作物種植總面積為404.62 km2，其中玉米面積為151.28 km2，水稻面積為186.13 km2，水稻和大豆混作面積為0.74 km2，水稻和玉米混作面積為66.47 km2，各占作物種植總面積的比例為：37.39%、46.00%、0.18%、16.43%。

1.3　研究方法

1.3.1倒伏信息提取

運(yùn)用監(jiān)督分類(lèi)方法提取作物倒伏區(qū)域。使用最大似然分類(lèi)算法將風(fēng)災(zāi)提取結(jié)果分為倒伏與未倒伏兩類(lèi)，人機(jī)交互對(duì)分類(lèi)結(jié)果進(jìn)行修正。由于RapidEye遙感影像空間分辨率(5 m)顯著高于HJ-1A_CCD遙感影像空間分辨率(30 m)，且具有紅邊波段，所以選用9月23日的RapidEye遙感影像，其影像中有云面積為32.20 km2，占總面積的7.96%，選擇9月20號(hào)的HJ-1A_CCD遙感影像替換有云部分，獲取作物倒伏信息。

1.3.2防護(hù)林帶提取

研究區(qū)5月中旬防護(hù)林已是綠色，而農(nóng)田為裸土。農(nóng)田防護(hù)林在標(biāo)準(zhǔn)假彩色影像中的特點(diǎn)為線狀、紅色，并且具有較規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，與土壤背景有鮮明的差異。通過(guò)計(jì)算歸一化植被指數(shù)(NDVI)，利用閾值提取防護(hù)林帶[10]。

1.3.3作物倒伏提取和防護(hù)林帶提取精度評(píng)價(jià)方法：

作物倒伏與防護(hù)林帶信息遙感提取精度的精度評(píng)價(jià)，均采用總分類(lèi)精度方法完成精度證?？偡诸?lèi)精度公式：

(1)

式中：PC為總分類(lèi)精度；m為分類(lèi)類(lèi)別數(shù)；N為樣本總數(shù)；Pkk為第k類(lèi)的判別樣本數(shù)。

1.3.4林帶指標(biāo)構(gòu)建

林帶結(jié)構(gòu)包括林帶疏透度、林帶配置方式、林帶行數(shù)、株行距、保存率、林帶樹(shù)木平均胸徑、冠下干徑、樹(shù)高、枝下高等，各個(gè)指標(biāo)之間相互聯(lián)系，相互作用，形成具有特定的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而發(fā)揮特定防護(hù)作用的林帶[24]。在本研究區(qū)，由于林帶在同一時(shí)期種植，所以對(duì)于不同林帶，大部分林帶指標(biāo)相同；而林網(wǎng)密度、林帶寬度、林帶面積等三種指標(biāo)差異較大。所以，本文選擇這三種指標(biāo)，研究對(duì)作物倒伏情況的影響。

(1)林帶寬度與面積提取方法：玉米的種植區(qū)主要在農(nóng)場(chǎng)中部，水稻的種植區(qū)在農(nóng)場(chǎng)的南部和北部，考慮到風(fēng)向、地形和地勢(shì)的影響，將水稻的研究區(qū)分為上、下兩部分，研究水稻倒伏與防護(hù)林帶指標(biāo)的關(guān)系(圖4)。研究區(qū)域風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，東側(cè)和北側(cè)林帶的共同作用對(duì)作物倒伏的影響顯著，所以，本文選擇東側(cè)和北側(cè)林帶來(lái)綜合分析防護(hù)林帶與作物倒伏的關(guān)系。故構(gòu)建林帶面積(東側(cè)加北側(cè))S1、林帶面積(東側(cè))S2、倒伏面積S、林帶寬度(東側(cè))W1和林帶寬度(北側(cè))W2。

(2)林網(wǎng)密度提取方法：如圖5所示，利用Arcgis10.1軟件中的Fishnet功能，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)嘗試，考慮林帶的走向各異、地塊的大小不一和方向差異，且適當(dāng)?shù)陌蟛糠值牡貕K與林帶，故生成900 m×900 m的網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的林帶面積與該格網(wǎng)面積的比值為林網(wǎng)密度Fρ(無(wú)量綱)。

1.3.5林帶指標(biāo)構(gòu)建作物樣本點(diǎn)選擇

在作物倒伏信息提取結(jié)果與防護(hù)林帶提取結(jié)果中，選擇玉米45個(gè)樣本點(diǎn)，水稻上部分31個(gè)樣本點(diǎn)，水稻下部分34個(gè)樣本點(diǎn)，用于構(gòu)建林帶指標(biāo)，分析玉米和水稻上、下部分共三個(gè)區(qū)域的林帶指標(biāo)與倒伏面積的關(guān)系。

1.3.6數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法

對(duì)于所獲取的玉米倒伏數(shù)據(jù)與林帶指標(biāo)數(shù)據(jù)，首先采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，然后運(yùn)用 SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行相關(guān)性分析與模型構(gòu)建。

2　結(jié)果與分析

2.1　風(fēng)災(zāi)遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果

研究區(qū)作物倒伏遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖6a，玉米倒伏提取對(duì)比圖如圖6b，水稻倒伏提取對(duì)比圖如圖6c?？傮w倒伏面積為111.60 km2，占總面積的27.58%，總體分類(lèi)精度為95.06%。其中水稻上部分倒伏面積為25.00 km2，占水稻上部分總面積比重的25.39%，水稻下部分倒伏面積為26.45 km2，占水稻下部分總面積比重的30.16%，玉米倒伏面積為36.92 km2，占玉米總面積比重的24.41%，大豆和水稻混作倒伏面積為0.24 km2，占大豆與水稻混作總面積比重的32.43%。玉米和水稻的倒伏面積為22.30 km2，占玉米與水稻混作總面積比重的33.56%。

2.2　防護(hù)林帶遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果

防護(hù)林帶提取結(jié)果如圖1，面積為40.11 km2，經(jīng)對(duì)采樣點(diǎn)的驗(yàn)證可得，該研究區(qū)對(duì)防護(hù)林提取的總體分類(lèi)精度為96%。

2.3　防護(hù)林帶指標(biāo)與倒伏面積的關(guān)系

2.3.1林網(wǎng)密度與倒伏面積的關(guān)系

利用SPSS軟件得到以下結(jié)果如圖7～圖10。對(duì)于玉米和水稻兩種作物，林網(wǎng)密度與倒伏面積均為對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系，且在一定范圍內(nèi)隨著林網(wǎng)密度的增大，倒伏面積逐漸減少。RMSE分別為：32.76、34.66、28.59、23.87。

2.3.2林帶面積與倒伏面積的關(guān)系

(1)林帶面積(東側(cè)加北側(cè))與倒伏面積的關(guān)系

通過(guò)分析玉米北側(cè)加?xùn)|側(cè)的林帶面積、水稻上、下部分的東側(cè)加北側(cè)的林帶面積與倒伏面積的關(guān)系，利用SPSS軟件得到以下結(jié)果如表1所示。東側(cè)加北側(cè)的林帶面積與倒伏面積均為對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系，且在一定范圍內(nèi)隨著林帶面積的增大，倒伏面積逐漸減少。

圖5　林帶指標(biāo)構(gòu)建圖(R/G/B:4/3/2)

圖6　作物倒伏遙感提取及對(duì)比圖(R/G/B:5/4/3)

(2)林帶面積(東側(cè))與倒伏面積的關(guān)系

玉米東側(cè)的林帶面積和水稻上、下部分東側(cè)的林帶面積與倒伏面積的關(guān)系如表1所示。對(duì)于玉米和水稻兩種作物，林帶面積(東側(cè))與倒伏面積均為對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系，但精度較低。

2.3.3林帶寬度與倒伏面積的關(guān)系

(1)林帶寬度(東側(cè))與倒伏面積的關(guān)系

通過(guò)分析玉米右側(cè)的林帶寬度和水稻上、下部分東側(cè)的林帶寬度與倒伏面積的關(guān)系，得到以下結(jié)果如表1所示。東側(cè)林帶寬度與倒伏面積均為對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系，且在一定范圍內(nèi)隨著林帶寬度的增加，倒伏面積逐漸減少。

(2)林帶寬度(東側(cè)加北側(cè))與倒伏面積的關(guān)系

利用SPSS軟件得到玉米的林帶寬度(東側(cè)加北側(cè))和水稻上、下部分的林帶寬度(東側(cè)加北側(cè))與倒伏面積的關(guān)系結(jié)果如表1所示，相對(duì)于林帶寬度(東側(cè))與倒伏面積的關(guān)系的精度較低。

2.4　林帶指標(biāo)范圍確定

獲取各林帶指標(biāo)與倒伏面積函數(shù)關(guān)系的一階導(dǎo)數(shù)函數(shù)圖(圖11)。根據(jù)圖11中的曲線變化率，結(jié)合各林帶指標(biāo)與作物倒伏情況的函數(shù)變化關(guān)系分析(圖7～圖10和表1)?？梢缘玫?，對(duì)于玉米、水稻作物適宜種植的林帶指標(biāo)為，林網(wǎng)密度為0.04～0.07，林帶面積(東側(cè)加北側(cè))為2 000～3 500 m2，林帶寬度(東側(cè))為35～55 m。

3　討論

目前對(duì)農(nóng)田防護(hù)林防風(fēng)效能的研究主要局限于防護(hù)林本身，而對(duì)作物倒伏的研究主要局限于作物本身，本文將農(nóng)田防護(hù)林帶指標(biāo)與作物倒伏相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)倒伏信息提取、農(nóng)田防護(hù)林帶的信息提取，并且完成了對(duì)防風(fēng)效能的定量評(píng)價(jià)。在以往研究中，王冬米等[25]研究發(fā)現(xiàn)林網(wǎng)具有抗御、削弱災(zāi)害性天氣的作用, 對(duì)農(nóng)業(yè)減災(zāi)增產(chǎn)的效益明顯。張紀(jì)林[26]通過(guò)對(duì)林帶防護(hù)指標(biāo)與作物倒伏面積的測(cè)算，評(píng)價(jià)了重風(fēng)災(zāi)條件下農(nóng)田防護(hù)林對(duì)作物的防護(hù)作用。本文，利用遙感手段實(shí)現(xiàn)了農(nóng)田防護(hù)林帶與作物倒伏關(guān)系分析，證明了相關(guān)研究假設(shè)的可靠性與真實(shí)性。

圖7　玉米倒伏面積與林網(wǎng)密度關(guān)系曲線圖

圖8　水稻整體倒伏面積與林網(wǎng)密度關(guān)系曲線圖

圖9　水稻上部分倒伏面積與林網(wǎng)密度關(guān)系曲線圖

圖10　水稻下部分倒伏面積與林網(wǎng)密度關(guān)系曲線圖

類(lèi)別作物類(lèi)別模型R2RMSE林帶面積(東側(cè)加北側(cè))與倒伏面積關(guān)系玉米S=-49088ln(S1)+5624400683992水稻上部分S=-46297ln(S1)+4930550713503水稻下部分S=-27768ln(S1)+3067580692823水稻整體S=-34201ln(S1)+3729330643517林帶面積(東側(cè))與倒伏面積關(guān)系玉米S=-45543ln(S2)+5229000584602水稻上部分S=-27156ln(S2)+2968280643908水稻下部分S=-41204ln(S2)+4423410653092水稻整體S=-32177ln(S2)+3502830583806林帶寬度(東側(cè))與倒伏面積關(guān)系玉米S=-65063ln(W1)+3196440723757水稻上部分S=-51420ln(W1)+2292680633916水稻下部分S=-30814ln(W1)+1510930653004水稻整體S=-38083ln(W1)+1800930593727林帶寬度(東側(cè)與北側(cè))與倒伏面積關(guān)系玉米S=-98903×W1-47753×W2+132493000664024水稻上部分S=-86896×W1+15958×W2+88834570374974水稻下部分S=-33729×W1-44793×W2+67572930353965水稻整體S=-45015×W1-42120×W2+74515820314765

防護(hù)林帶的首要功能是減小風(fēng)速，風(fēng)速的減小將影響湍流傳遞過(guò)程，并改善遮蔽區(qū)的微氣象條件[27]。Perera等[20]研究發(fā)現(xiàn)非常濃密的防護(hù)林會(huì)發(fā)生分流現(xiàn)象(疏透度小于20%)，增加背風(fēng)面的湍流再循環(huán)，使得防護(hù)林的背風(fēng)面仍然保持很高的風(fēng)速。在本文研究區(qū)，雖然防護(hù)林帶可減少作物倒伏，但靠近防護(hù)林的作物仍會(huì)發(fā)生倒伏的現(xiàn)象(圖12)。

圖11　林帶指標(biāo)與倒伏面積函數(shù)關(guān)系的一階導(dǎo)數(shù)圖

圖12　防護(hù)林帶湍流作用倒伏圖

圖13　防護(hù)林帶角度作用倒伏圖

圖14　缺少北側(cè)林帶作物倒伏對(duì)比圖(玉米)

圖15　缺少東側(cè)林帶作物倒伏對(duì)比(水稻)

Wang等[28]發(fā)現(xiàn)當(dāng)防護(hù)林與風(fēng)的角度為垂直時(shí)，防風(fēng)效率最高；隨著角度的傾斜，防護(hù)林的防風(fēng)效率降低。在本文研究區(qū)，當(dāng)防護(hù)林與東北風(fēng)向垂直時(shí)，防護(hù)效率最高；當(dāng)防護(hù)林與東北風(fēng)向的角度發(fā)生傾斜時(shí)，其防風(fēng)效率降低，倒伏程度越嚴(yán)重(圖13)，證實(shí)了該發(fā)現(xiàn)。

由分析可知，林帶面積(東側(cè))與倒伏面積關(guān)系的精度低于林帶面積(東側(cè)加北側(cè))與倒伏面積關(guān)系的精度。因?yàn)轱L(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，所以東側(cè)和北側(cè)林帶面積的共同作用高于東側(cè)林帶的作用效果。而對(duì)于林帶寬度，林帶寬度(東側(cè)加北側(cè))對(duì)倒伏的影響本應(yīng)高于林帶寬度(東側(cè))，但一些地塊北側(cè)的林帶種植斷斷續(xù)續(xù)或沒(méi)有種植。導(dǎo)致林帶寬度(東側(cè)加北側(cè))與倒伏面積關(guān)系的精度低于林帶寬度(東側(cè))與倒伏面積關(guān)系的精度。所以，在進(jìn)行防護(hù)林的種植時(shí)，要針對(duì)風(fēng)向進(jìn)行合理的種植，保證林帶種植的連續(xù)性與科學(xué)性，這樣才能使農(nóng)田防護(hù)林起到良好的防風(fēng)效果。

風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，當(dāng)東側(cè)林帶走向一致，寬度相當(dāng)時(shí)，具有北側(cè)林帶的地塊倒伏程度低于北側(cè)無(wú)林帶的地塊(圖14)。當(dāng)北側(cè)都無(wú)林帶時(shí)，具有東側(cè)林帶的地塊倒伏程度低于東側(cè)無(wú)林帶的地塊(圖15)。且通過(guò)表1中可得，林帶面積(東側(cè)加北側(cè))與倒伏面積關(guān)系的R2高于林帶面積(東側(cè))與倒伏面積關(guān)系的R2，林帶寬度(東側(cè))與倒伏面積關(guān)系的R2高于林帶寬度(東側(cè)與北側(cè))與倒伏面積關(guān)系。

該研究區(qū)發(fā)生風(fēng)災(zāi)時(shí)的風(fēng)力級(jí)數(shù)為8級(jí)，風(fēng)力大，作物倒伏嚴(yán)重。本文鑒于目前的技術(shù)手段和數(shù)據(jù)分析結(jié)果，提出了該地區(qū)對(duì)應(yīng)該風(fēng)力下適宜種植的林帶指標(biāo)范圍，其他風(fēng)力下適宜種植的林帶指標(biāo)范圍可能會(huì)略有不同。但本文提供了一種定量分析的方法和思路，下一步將會(huì)對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行深入研究。

本文利用遙感手段研究了農(nóng)田防護(hù)林與作物倒伏之間的定量關(guān)系，深化了遙感技術(shù)在農(nóng)田防護(hù)林監(jiān)測(cè)方面的研究，提升了農(nóng)田防護(hù)林研究的技術(shù)水平，為農(nóng)田防護(hù)林研究增加了新的方法與思路，為探索農(nóng)田防護(hù)林的防護(hù)效應(yīng)提供了科學(xué)根據(jù)。但受當(dāng)前遙感影像分辨率的影響與科學(xué)水平的制約，本文對(duì)于防護(hù)林帶的提取、作物倒伏的提取精度有待提高，并且在本文中只考慮了三種林帶指標(biāo)對(duì)防護(hù)林防風(fēng)效能的影響，在今后的研究中應(yīng)當(dāng)考慮更多的影響因素。

4　結(jié)論

本研究利用高空間分辨率遙感數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)作物倒伏的提取，并對(duì)研究區(qū)防護(hù)林帶指標(biāo)與作物倒伏進(jìn)行定量分析，得到以下結(jié)論：①對(duì)于玉米和水稻兩種作物，林帶密度、林帶面積(東側(cè)加北側(cè))、林帶寬度(東側(cè))與倒伏面積之間均為對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系；②根據(jù)林網(wǎng)密度、林帶寬度、林帶面積與作物倒伏面積之間的定量關(guān)系，可以確定，對(duì)于該研究區(qū)玉米、水稻作物適宜種植的林帶指標(biāo)為，林網(wǎng)密度為0.04～0.07，林帶面積(東側(cè)加北側(cè))為2 000～3 500 m2，林帶寬度(東側(cè))為35～55 m；③該地區(qū)應(yīng)適當(dāng)增加農(nóng)場(chǎng)東側(cè)與北側(cè)的林帶種植，合理布設(shè)農(nóng)田防護(hù)林，既能有效抵御作物倒伏，又能提高土地利用率，節(jié)約成本。

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