基于防护保证率的农田防护林林带间距调控

农田防护林林带间距的设置关系到防护林防护效益和农田单位经济效益的权衡。该文以新疆南疆枣树防护林为例,引用水文学中防护保证率的概念和方法,以枣树受风害危害的概率特征为基础,兼顾防护林防风生态效益和经济效益最大为目标,建模分析和野外试验相结合,研究了农田防护林林带间距调控方法。结果表明:1)运用防护保证率的方法能够实现对农田防护林防风生态效益与经济效益权衡的优化;2)枣树防护林的防护保证率在95%,林带间距为132.1 m左右时,单位经济价值达到最优,高出常规防护林间距经济产量6.2%;3)林带疏透度为0.34大于疏透度为0.49的防护效益。该研究可为农田防护林林带间距定量调控提供参考。     

不同疏透度的柠条带防风效果研究

中国干旱、半干旱地区受到风蚀荒漠化的威胁，土壤风蚀现象严重，对国民经济和社会发展造成了危害。植被的落叶期是土壤风蚀严重的季节，为探究落叶期不同疏透度下灌木林带的空气动力学特征，合理配置林带结构，修复荒漠草原土壤风蚀灾害，利用风蚀风洞开展模拟试验，以“一行一带”的柠条带为研究对象，设计不同疏透度的林带模型，分析不同疏透度的林带在6、9、12 m/s三种不同中心风速下带后的风速廓线、防风效能，揭示落叶期不同结构林带空气流场特征和防风效果。结果表明，不同疏透度的灌木林带对空气流场垂直结构产生了不同影响：同种中心风速下，植被疏透度数值越小，风速廓线发生变异的带后距离越近，且变异程度越大；同种疏透度下，中心风速越大，风速廓线发生变异的程度越大。柠条带后的防风效果为：疏透度35%林带>疏透度45%林带>疏透度60%林带。     

干旱半干旱区落叶期农田防护林防风效果的风洞试验研究

探究落叶期不同结构乔灌木农田防护林带的空气动力学特征,合理配置林带结构对于减轻风季(10月-翌年5月)干旱、半干旱区农田土壤风蚀灾害具有重要意义。该研究利用风洞模拟技术,以"2行1带"式乔灌木林带为研究对象,按照1:100的缩尺比例,设计了不同疏透度、不同行距的林带模型,分析不同结构林带的风速廓线、防风效能和有效防护比,揭示落叶期不同结构林带空气流场特征和防风效果。结果表明:乔、灌木林带对空气流场垂直结构产生了不同影响,乔木林带对气流具有分层作用,风影区位于林带后5倍树高处(5H),灌木林带对气流具有抬升作用,风影区紧邻林带;疏透度较低的林带风速削弱作用更明显,疏透度45%、58%的乔木林带主要防风效能区间分别为20%～25%和15%～20%,疏透度36%、54%的灌木林带主要防风效能区间分别为10%～20%和5%～15%;在疏透度相近的条件下,行距对乔木林带防护效果的影响较小,在相同防风效能下不同行距乔木林带的累积有效防护比相差不到5个百分点,行距对灌木林带防护效果能产生较明显的影响,4cm行距灌木林带相比2.5cm行距林带在相同防风效能下的累积有效防护比高18～25个百分点;本研究中,乔木林带和灌木林带最优配置均为低疏透度(乔木45%、灌木35%)宽行距(乔木6 cm、灌木4 cm)模式。因此,在干旱、半干旱地区构建农田防护林带时,应当充分考虑林木落叶期的结构特征,针对乔木、灌木各自的特点有针对性地进行搭配,在合理的林带疏透度范围内,适当增大林带行距,以提高林带的防风能力,保障林木的健康生长。     

塔克拉玛干西南缘风沙前沿防护林对条田的防护作用

[目的] 研究不同疏透度防护林对塔克拉玛干沙漠绿洲边缘条田的防风效能,为当地网格条田可持续发展提供理论指导。[方法] 选取塔克拉玛干南缘县城——新疆叶城县恰其库木管理区城郊防护林为研究对象,通过野外实地观测,对比研究不同疏透度防护林对塔克拉玛干沙漠绿洲边缘条田的防风效能。[结果] ①叶城县恰其库区防护林内条田里离防护林10—15 m范围是防风效果最佳区域,可种植防风能力较差农作物。②3种结构防护林总体而言,防护林1.5 m高处防风效能最佳,2 m处防风效能最低。本研究区条田内,种植生长期总株高小于1.5 m以下的农作物,可有效避免风害导致的损失。③疏透结构林带固沙效率最佳,通风结构次之,紧密结构林带固沙效率最差,其固沙效率排列顺序为：58.39%＞57.99%＞36.29%。[结论] 要发挥防护林的固沙作用,林带疏透度应控制在疏透结构为宜,可以使其达到较好的防风效果。疏透结构防护林周围的条田内可种植抗沙能力较弱农作物。     

宁夏地区农田防护林结构与小气候效应

 为研究宁夏地区农田防护林体系的生态效益,于2002年和2003年8月,对宁夏地区农田防护林体系的疏透度、林网内风速、温度、湿度、农作物增产量等多项生态因子,进行了全面调查。采用综合疏透度和农作物增产量的综合权重指标分析表明:大林网、多林带、多树种混交,利于防护林体系综合效益的提高,应是今后防护林建设的重点。对该地区农田防护林体系的生态效益研究表明:农田防护林的防风效能在35%～45%时较高,偏高或偏低时,防护效能都将下降,农田防护林体系特征,决定了林网内风速变化规律;农田防护林体系通过对太阳辐射的再分配,在地面、树体、树叶及作物表面使温度下降40%～60%,这种温度效益在宁夏地区具有防止作物被灼伤的作用;农田防护林网具有增加空气相对湿度和土壤含水量的生态效益,其作用机制与林带的防风功能密切相关。     

农田防护林防风效能的遥感评价

防护林是农田生态系统的重要组成部分,在农田生态系统中扮演着重要的角色。疏透度是一个重要的森林结构参数,被广泛应用于农田防护林防风效能的评价研究。遥感技术具有高空间分辨率和重复对地连续观测的特点,可以弥补野外调查工作的不足。该研究以疏透度为研究对象,利用高空间分辨率遥感数据实现农田防护林疏透度的定量估算,得到研究区防护林网疏透度的空间分布。然后根据估算的疏透度,将研究区防护林网分成紧密型,疏适型和稀疏型3类,以此对其防风效能进行评价。研究结果表明,林带结构参数中平均冠高、叶面积指数和林带宽度的变量组合与防护林疏透度相关性最好,相关系数达到-0.941。利用此变量建立的估算防护林疏透度的统计模型平均精度达到85.413%。疏透度分类统计结果表明,研究区内防护林网多以疏适型防护林为主,占研究区防护林网面积的60.733%,疏适型防护林具有最优的防风效能。相关研究可以为利用遥感手段进行农田防护林的防风效能评价提供参考依据。     

旷野风速对林网内风速分布及防风效能的影响

为了揭示旷野风速对农田林网内风速分布及防风效能的影响,通过空间多点实地观测,利用传统统计分析、Surfer软件、地统计学等方法对3种风速(5.4,7.2和10.3m/s)条件下的林网内风速分布及防风效能进行了分析。结果表明,3种旷野风速下主林带的背风面均形成一个较大范围的降风区;3种旷野风速下林网平均降低风速效能为26.1,23.3和25.7%,平均有效防护面积比为50.8%,41.7%和47.7%,林网的总体防护效能在风速为5.4m/s时为最大,风速为7.2m/s时为最小;3种不同旷野风速下林网风速空间变异函数均可以较好地拟合为球状模型,3种旷野风速下网格内风速块金值与基台值的比值较小,均小于25%,林网内风速均具有强烈的空间自相关性。旷野风速对林网内风速分布及防风效能的影响比较复杂,并不是单一的随着风速的增大而增大或减小,受林带结构及疏透度的影响较大。     

河北坝上农田防护林防风效能及类型配置研究——以河北省康保县为例

通过野外试验观测,对比分析了不同种类和林网结构农田防护林的防风效能,在此基础上提出了区域防护林优化配置建议。结果表明:综合防风效应和有效防护距离因素分析,对乔木农田防护林的综合防风效应进行评价:疏透型农田防护林 > 通风型农田防护林 > 紧密型农田防护林护林;在垂直方向上,三种疏透度的乔木农田防护林在不同高度上大体遵循随高度的增加防风效能逐渐下降的趋势。乔灌混交林、灌木防护林平均防风效能:榆树+柠条的乔灌混交林带21.5% > 灌木防护林带20.5%,风速降低20%的有效防护距离分别出现在林后25H和12H。防护林建设方面乔灌木混交林应为首选;灌木防护林可布设在沙漠化严重的坡耕地或风口地带的农田;乔木防护林不是最佳的选择。     

行带式配置柠条林防风效益风洞试验研究

柠条(Caragana korshinskii)是我国重要的固沙灌木造林种,在沙区植被重建中被广泛使用.为了使柠条防护林更加稳定高效的发挥防护效应,需要对其空间配置结构进行研究.针对柠条防护林空间配置的问题,该研究设计了风洞模拟试验.试验结果表明:柠条林的空间结构分布对其防护效益具有重要影响.疏透度是影响防护林的防风效果的重要参数,低矮灌木防护林疏透度以0.5左右为优.盖度对防护林的防风效果具有更重要的意义,盖度在20%左右就能有效的降低风速,且连续的行带式配置中林带对气流具有逐级削弱的能力.     

风沙区不同配置农田防护林防护效应及其对农田土壤水分的影响

[目的] 明确风沙区不同配置农田防护林产生的防护效果差异以及影响田间土壤含水率的作用因子,为该地区水分管理和土地利用提供理论依据。 [方法] 选择南疆阿拉尔市十团3种典型配置的农田防护林,研究不同配置防护林内土壤含水率、风速、光照强度、空气温湿度等因素,综合分析土壤含水率变异性决定因子。 [结果] 疏透度为41%的5行新疆杨对田间小气候改善作用在0～1 H范围最显著,疏透度为47%的1行胡杨+2行新疆杨的林内有效防护距离最长,且田间土壤含水率显著大于5行新疆杨且大于4行新疆杨。5行新疆杨林内土壤含水率主要受空气温度、湿度、光照强度的影响,4行新疆杨和1行胡杨+2行新疆杨土壤含水率与防护林距离和土层深度有关。总体来看,林带疏透度对土壤含水率有直接负向作用,同时土壤容重随土层深度变化间接对含水率产生负向影响。 [结论] 合理调整农田防护林配置结构,能够提高防护林防护效益,为风沙区作物生长提供有利条件,同时促进当地水资源合理利用和可持续发展。     

河北省坝上地区牧场防护林的防风效能研究

[目的]揭示河北省坝上地区御道口牧场防护林林带的防风效能,为牧场防护林建设提供理论依据。[方法]以樟子松防护林林带为研究对象,运用空间多点观测法观测。[结果]当旷野风速为3.84m/s时,在林后1(H为林带平均高度)H处,风速最小,同时防风效能最大,但随着水平距离的增加风速在逐渐升高而防风效能呈逐渐下降趋势。旷野风速越大,林带防风效能增大,有效防护距离变大。当旷野风速为5~6级时,在林内,1H,5H处的防风效能最好,防风效能范围为67.97%~94.27%。不同垂直高度上防风效能的变化趋势由大到小为:30,50,150,300cm,风速的分布规律变化趋势与防风效能正好相反,由大到小为:300,150,50,30cm。[结论]牧场防护林林带后的1~10H区域是林带的最佳保护区和作用范围,其中林后1H的防风效能最好,但会随着风速和垂直高度的变化而有一定的差异。     

调亏灌溉促进涌泉根灌枣树生长提高产量

调亏灌溉是作物通过主动调节自身营养达到节水和提高果实产量等目的。该文通过微灌枣树试验,研究了涌泉根灌下调亏灌溉对山地枣树生长与产量的影响。2013年分别在萌芽展叶期和开花坐果期进行轻度、中度和重度3个调亏水平调亏处理试验。结果表明:轻度和中度水分亏缺均对枣吊的生长起到抑制作用,能够有效减少新梢生长及夏季修剪量,而对枣树果实的生长起到了促进作用,达到增产的目的。轻度、中度和重度水分亏缺与充分灌溉相比,枣吊长度分别减少了7.2%、13.2%和19.7%(P0.05)。枣树坐果期,果实生长缓慢,轻度、中度、重度调亏以及充分灌溉果实生长量分别为果实最终体积的14.5%、14.1%、13.8%和13.5%。与充分灌溉相比,轻度调亏的枣树最终产量提高了22.1%(P0.05)。可见,调亏灌溉会较为显著的影响枣树的最终产量。适宜的水分亏缺对枣树果实生长与产量有促进作用,且提高了水分利用率。     

黄泛平原小网格农田林网的风场特征

有效控制黄泛平原风沙危害对于农业增产增收具有重要的意义,以山东省菏泽市鄄城县黄河滩区3种主林带林龄(分别为4 a、6 a和8 a)的等面积小网格(分别记为网格1、2、3)农田林网为研究对象,通过空间多点观测,研究网格内风场的空间分布特征及其防护效能。结果表明:主林带树高或林龄对林网内风速的变化有较大影响,防风效能和防护面积随着主林带树高的增加而增大。林网内风速的半方差函数分析表明,3种网格内风速理论变异模型分别为高斯模型、球型模型和球型模型,而且有强烈的空间自相关性,其自相关性大小和空间连续性与主林带林龄密切相关,表现为网格1<网格2<网格3。以降低风速30%～50%为标准确定有效防护面积,3种网格的平均有效防护面积比分别为31.0%、40.7%和46.7%。总体上,相同面积林网的防护效能随林带树高增大而增大。研究成果可为农田林网的可持续经营提供理论依据。     

红树林多孔介质阻力模型与消波效果仿真分析

滩涂植被的防风消浪对堤岸保护具有重要作用,该研究根据动量守恒方程和多孔介质源项为速度的冪率方程,建立红树林多孔介质水流阻力数学模型,并利用计算流体动力学软件Fluent分析不同影响因子对红树林水流的阻力效果,结果显示:林带疏透度、宽度及水深与消波效应具有密切关系,其中,林带宽度的消波效应更明显;波速随疏透度的增加起初呈现急剧增加的趋势,当疏透度大于0.4时,波速变化较平缓;随着林带宽度增加,波速呈不同程度下降趋势,4参数Logistic方程拟合结果显示,波速随林带宽度增加呈反S型曲线下降。该研究可为红树林抗浪效果与性能评价提供参考。     

上海市郊林带的防风效应分析

用夏季台风影响期间上海市东南沿海南汇海塘边林带防风观测资料和冬季冷空气影响时北面嘉定浏岛林带防风观测资料分析上海市郊林带的防风效应。结果表明：无论是夏季台风还是冬季冷空气影响时，林带的防风效应是非常明显的。台风影响期间，离林带越近，减风效应越大，随高度增加，减风效果减小；而远离林带处的减风率较小，随高度升高，减风效果增大；而且林带的减风效应还与风速有关，风速越小减风效果越明显。冬季由于受两条交叉林带的影响，两个测点的防风效应基本一致。试验结果可为上海市郊林带布局提供参考。     

氮肥品种与施氮量对滴灌红枣光合特性和产量的影响

为研究氮肥种类和用量对于新疆南疆砂土果园红枣产量和氮素利用的影响,2015—2017年在新疆阿克苏实验林场进行大田定位试验,以滴灌枣园15a生红枣(灰枣)为供试作物,设3种氮肥处理:常规尿素处理(U)、常规尿素添加硝化抑制剂处理(NU)和包膜尿素处理(CRU),5个氮素供应水平(0、150、200、250和300 kg/hm^2);枣树开花期和果实膨大期测定枣树叶片叶绿素值、净光合速率(Net Photosynthetic Rate,Pn)和土壤速效氮质量分数,红枣收获后测定产量和果实商品性,并对氮素贡献率和红枣效益进行综合评价。结果表明:包膜尿素施用后氮素控释效果较好,枣树平均产量为10022.3 kg/hm^2,红枣优级果率最高,显著高于常规尿素添加硝化抑制剂处理与常规尿素处理(P<0.05);且对枣树后期生长的氮素供应能力强,在同样施氮水平下可显著提高枣树叶片的叶绿素值和Pn(P<0.05)。常规施用尿素时,添加硝化抑制剂并未产生显著影响,但降低了红枣劣级果比例。同时,包膜尿素处理表现出最高的氮素偏生产力,其次为常规尿素添加硝化抑制剂处理。包膜尿素处理施用250 kg/hm^2氮素水平下红枣产值最高。从红枣提质增产的综合效益考虑,建议新疆南疆典型滴灌枣园栽培模式下最佳组合选用包膜尿素250 kg/hm^2氮素水平,该结果可为南疆干旱区枣园氮素管理和红枣产业提质增效提供理论依据。     

新疆策勒县新开垦农田地表蚀积变化

用插钎法结合气象数据对新疆维吾尔自治区策勒县开垦年限分别为2和1a农田地表进行风蚀风积观测,结果表明,沿主风向,防护林带前后0—3H(树高)内表现为风积,林前风积量明显大于林后风积量,防护林带之间中部主要以风蚀为主。红枣幼苗旁种植的冬小麦在一定程度上能有效地抵御红枣根部风蚀。未开垦的植被盖度3个不同的下垫面内,植被盖度和高度越大,其阻沙积沙能力越强。由于新开垦未种植裸荒地地表疏松无植被覆盖,表现出同阶段内最大的地表风蚀量。新开垦农田地表蚀积变化不仅与植被覆盖度、防护林结构、风速大小与风向紧密相关外,还与地表的微地形有关。