烏蘭布和沙漠東北緣人工梭梭林防風(fēng)效能分析

李 鵬, 高 永, 趙 青, 韓彥隆, 丁延龍, 黨曉宏

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 沙漠治理學(xué)院, 內(nèi)蒙古 呼和浩特010018; 2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 草原與資源環(huán)境學(xué)院, 內(nèi)蒙古 呼和浩特010018)

烏蘭布和沙漠東北緣人工梭梭林防風(fēng)效能分析

李 鵬1, 高 永1, 趙 青2, 韓彥隆1, 丁延龍1, 黨曉宏1

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 沙漠治理學(xué)院, 內(nèi)蒙古 呼和浩特010018; 2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 草原與資源環(huán)境學(xué)院, 內(nèi)蒙古 呼和浩特010018)

[目的] 測(cè)定烏蘭布和沙漠東北緣不同林齡各坡位的風(fēng)速，揭示梭梭林防風(fēng)效能隨林齡的變化規(guī)律以及與梭梭空間構(gòu)型的關(guān)系。[方法] 以烏蘭布和沙漠東北緣種植3，5和8 a的人工梭梭林為研究對(duì)象，通過測(cè)定林內(nèi)及CK不同坡位距地表10，20，50，100，200 cm高度處風(fēng)速，對(duì)比不同年限梭梭林的防風(fēng)效能。[結(jié)果] 隨著林齡的增加，梭梭林對(duì)近地表風(fēng)速減弱作用增強(qiáng)；同一坡位下，3 a梭梭林防風(fēng)效能主要作用在0—100 cm高度內(nèi)，防風(fēng)效能為48.19%，100—200 cm高度內(nèi)風(fēng)速迅速恢復(fù)。5，8 a梭梭林對(duì)0—200 cm高度范圍均有很好的防護(hù)作用，防風(fēng)效能分別為69.72%，71.93%，二者間減弱效果差異不明顯。相關(guān)分析顯示梭梭林空間構(gòu)型與防風(fēng)效能顯著相關(guān)，梭梭蓋度、高度、冠幅與防風(fēng)效能的相關(guān)性分別達(dá)到0.935，0.930，0.942。[結(jié)論] 3 a梭梭林迎風(fēng)坡底、背風(fēng)坡的防風(fēng)效能優(yōu)于迎風(fēng)坡中、迎風(fēng)坡頂，5，8 a梭梭林與之相反。

防風(fēng)效能; 地表粗糙度; 風(fēng)速廓線; 人工梭梭林; 烏蘭布和沙漠

梭梭(Haloxylonammodendron)作為中國(guó)西北干旱荒漠區(qū)重要的防風(fēng)固沙植物種，具有抗旱性強(qiáng)，耐風(fēng)蝕沙埋，耐貧瘠等特點(diǎn)[1-2]，以梭梭屬為優(yōu)勢(shì)種的荒漠植被在維護(hù)區(qū)域生態(tài)平衡和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演著重要角色，對(duì)防風(fēng)固沙、保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義[3-4]。近年來，很多學(xué)者對(duì)梭梭林的防風(fēng)固沙效益、生態(tài)改良效益等方面進(jìn)行了諸多研究，主要集中于林帶的防風(fēng)固沙效益、臨界密度、林帶前后的風(fēng)速變化等方面[5-7]。梭梭會(huì)極大程度地改變近地表風(fēng)速廓線的變化特征，并整體抬高零風(fēng)速平面的位移高度，影響不同高度層的風(fēng)速變化[8]。隨著風(fēng)沙動(dòng)力學(xué)研究成果的應(yīng)用，如何完善梭梭林防護(hù)體系，達(dá)到區(qū)域防護(hù)林的高效和穩(wěn)定成為了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題[9-10]。

梭梭在西北沙漠地區(qū)沙漠治理方面得到了廣泛應(yīng)用[11]，但是針對(duì)在沙丘上直接營(yíng)建梭梭后沙丘整體風(fēng)速變化、風(fēng)速在垂直方向的變化情況、防風(fēng)效能等方面研究較少。本文擬通過對(duì)烏蘭布和沙漠東北緣不同林齡各坡位的風(fēng)速進(jìn)行測(cè)定，以不同林齡、不同坡位的梭梭林的防風(fēng)效能、地表粗糙度及風(fēng)速廓線為指標(biāo)，揭示梭梭林防風(fēng)效能隨林齡的變化規(guī)律以及與梭梭空間構(gòu)型的關(guān)系。旨在為干旱荒漠區(qū)防治風(fēng)蝕、生態(tài)修復(fù)、科學(xué)合理保護(hù)梭梭荒漠植被及合理發(fā)展沙產(chǎn)業(yè)提供科學(xué)的依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于烏蘭布和沙漠水利部牧區(qū)水利科學(xué)研究所二十里柳子觀測(cè)站內(nèi)(40°14′12″N， 106°50′25″E)，地處烏蘭布和沙漠與河套平原的結(jié)合部，該區(qū)屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季炎熱，干旱少雨，光熱充足，全年大部分時(shí)間受西風(fēng)環(huán)流控制，風(fēng)沙頻繁，地表風(fēng)蝕強(qiáng)烈，年均風(fēng)速2.8 m/s，春季風(fēng)速最大，平均在4.8 m/s以上。研究區(qū)內(nèi)植被主要為梭梭、沙蒿(Artemisiadesertorum)、白刺(Nitrariatangutorum)、蘆葦〔Phragmitesaustralis(Cav.) Trin. ex Steud.〕等[12]。

本文所選取的4座沙丘形態(tài)相似，沙丘坡度在18°～22°，沙丘高度在8～10 m，包括裸沙丘(No.1)、3 a(2012年)人工梭梭林沙丘(No.2)、5 a(2010年)人工梭梭林沙丘(No.3)和8 a(2007年)人工梭梭林沙丘(No.4)。不同林齡人工梭梭林種植規(guī)格均為2 m×2 m，種植梭梭前均為流動(dòng)沙丘。3，5，8 a梭梭林的蓋度分別為36%，50%，58%，植被的冠幅平均值分別為107，180，202 cm，株高平均值分別為139.3，237.6，277.3 cm。

2 材料與方法

于2015年4月25日，在所選樣地內(nèi)調(diào)查梭梭高度、冠幅、蓋度，并使用HOBO小型移動(dòng)氣象站對(duì)所選樣地進(jìn)行風(fēng)速觀測(cè)，在不同沙丘樣地迎風(fēng)坡頂部、迎風(fēng)坡坡中、迎風(fēng)坡坡底以及背風(fēng)坡4個(gè)坡位架設(shè)HOBO小型移動(dòng)氣象站，研究不同年限梭梭林及對(duì)照區(qū)的防風(fēng)效能、地表粗糙度及風(fēng)速廓線特征，分析影響梭梭林防護(hù)效益的主要因子。

2.1 風(fēng)速的測(cè)定

于2015年4月25日上午8∶00—11∶00，對(duì)3，5，8 a及對(duì)照沙丘上迎風(fēng)坡坡底、迎風(fēng)坡坡中、迎風(fēng)坡頂部以及背風(fēng)坡4個(gè)坡位架設(shè)HOBO小型移動(dòng)氣象站，風(fēng)杯安置5個(gè)高度，分別為距地表10，30，50，100和200 cm，對(duì)3，5，8 a及對(duì)照沙丘的風(fēng)速風(fēng)向進(jìn)行同步測(cè)定(圖1)。每個(gè)坡位測(cè)定時(shí)間為20 min，采樣間隔2 s。

圖1 沙丘橫斷面上儀器架設(shè)情況示意圖

2.2防風(fēng)效能的計(jì)算

防風(fēng)效能的計(jì)算公式為：

Eh=(Uh0-Uh)/Uh×100%

(1)

式中：Eh——高度h處的防風(fēng)效能(%)；Uh0——對(duì)應(yīng)沙丘高度h0處的平均風(fēng)速(m/s)；Uh——梭梭林內(nèi)高度h處的平均風(fēng)速(m/s)。

2.3 地表粗糙度的計(jì)算

以距地表10和200 cm處測(cè)得的多組重復(fù)風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，計(jì)算粗糙度。地表粗糙度的計(jì)算公式為：

(2)

式中：Z0——地表平均粗糙度(cm)；u1——高度Z1處風(fēng)速(m/s)；u2——高度Z2處風(fēng)速(m/s)；其中A=u1/u2，Z1=10 cm，Z2=200 cm

2.4 風(fēng)速廓線的分析

多年的試驗(yàn)研究證明，近地表自然風(fēng)速在垂直方向上的分布特征——風(fēng)速廓線符合對(duì)數(shù)規(guī)律或冪指數(shù)規(guī)律。用普朗特—馮·卡門對(duì)數(shù)分布律描述風(fēng)速廓線方程為[13-14]：

(3)

式中：u——高度Z處的平均風(fēng)速(m/s);Z——風(fēng)速廓線上某點(diǎn)距地面垂直高度(m)；u*——摩阻流速/摩擦速度(m/s)；Z0——空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度(m)；K——馮卡門常數(shù)，數(shù)值為0.4。

2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析

植被調(diào)查數(shù)據(jù)和風(fēng)速數(shù)據(jù)使用Microsoft Office Excel 2016進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算防風(fēng)效能及地表粗糙度，使用SAS 8.0對(duì)防風(fēng)效能、地表粗糙度數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，并對(duì)植被數(shù)據(jù)和防風(fēng)效能數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，使用Origin 9.0作圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 梭梭林防風(fēng)效能分析

3.1.1 相同坡位不同林齡防風(fēng)效能 由圖2可以看出，梭梭林內(nèi)各坡位均顯示出隨林齡的增長(zhǎng)，梭梭林防風(fēng)效能逐漸提高，3，5，8 a梭梭林防風(fēng)效能分別達(dá)到了41.20%，69.72%，71.93%。5 a梭梭林比3 a梭梭林防風(fēng)效能提升了69.22%，8 a梭梭林比5 a梭梭林防風(fēng)效能提升了3.23%，5 a以上梭梭林整體防風(fēng)效能基本不變。隨空間高度的增加，梭梭林各坡位防風(fēng)效能均逐漸降低，3 a梭梭林在距地表100 cm高度范圍內(nèi)，防風(fēng)效能逐漸降低，100 cm高度以上，防風(fēng)效能降低幅度變大，防風(fēng)作用主要集中在0—100 cm高度內(nèi)，防風(fēng)效能為48.19%。5和8 a梭梭林防風(fēng)效能規(guī)律基本相似，在距地表100 cm高度范圍內(nèi)，防風(fēng)效能隨高度的增加而逐漸降低，在100 cm高度以上，防風(fēng)效能基本不變或有所增強(qiáng)，并無(wú)繼續(xù)下降趨勢(shì)。

圖2 相同坡位不同林齡防風(fēng)效能對(duì)比

3.1.2 相同林齡不同坡位防風(fēng)效能 由圖3可以看出，相同年限各坡位的梭梭林防風(fēng)效能不同。其中3 a梭梭林防風(fēng)效能：背風(fēng)坡(47.01%)>迎風(fēng)坡底(44.92%)>迎風(fēng)坡中(41.54%)>迎風(fēng)坡頂(39.31%)，5 a梭梭林防風(fēng)效能：迎風(fēng)坡中(73.86%)>迎風(fēng)坡頂(70.14%)>背風(fēng)坡(68.43%)>迎風(fēng)坡底(66.43%)，8 a梭梭林防風(fēng)效能：迎風(fēng)坡中(76.03%)>迎風(fēng)坡頂(71.90%)>背風(fēng)坡(70.61%)>迎風(fēng)坡底(69.17%)，3 a梭梭林對(duì)迎風(fēng)坡底、背風(fēng)坡防護(hù)效果優(yōu)于迎風(fēng)坡中、迎風(fēng)坡頂，5，8 a梭梭林與之相反；5，8 a迎風(fēng)坡中部和頂部防風(fēng)效能明顯增強(qiáng)，高于迎風(fēng)坡底部和背風(fēng)坡。

3 a梭梭林防風(fēng)效能最大部位出現(xiàn)在背風(fēng)坡10 cm高度處，5和8 a梭梭林防風(fēng)效能最大值出現(xiàn)在迎風(fēng)坡中部10 cm高度處。3種年限的梭梭林防風(fēng)效能最大值出現(xiàn)在8 a梭梭林迎風(fēng)坡中部10 cm高度處，達(dá)到84.96%，最小值出現(xiàn)在3 a梭梭林迎風(fēng)坡頂部200 cm高度處，為22.02%，兩者相差3.86倍，8 a梭梭林整體防風(fēng)效能約為3 a梭梭林防風(fēng)效能的2倍。

圖3 相同林齡不同坡位防風(fēng)效能對(duì)比

3.1.3 梭梭林防風(fēng)效能與植被因素相關(guān)性 由表1可以看出，梭梭的蓋度，株高，冠幅與防風(fēng)效能均極顯著相關(guān)，梭梭林的蓋度、株高、冠幅與防風(fēng)效能的相關(guān)系數(shù)分別為0.935，0.930，0.942。說明植被高度、冠幅、蓋度的增加可以提高梭梭林防風(fēng)效能，梭梭植株的高度、冠幅、蓋度是影響梭梭林防風(fēng)效益的根本原因。

表1 梭梭林防風(fēng)效能與植被相關(guān)性

注：**表示差異極顯著(p<0.01)。

3.2 梭梭林對(duì)地表粗糙度的影響

地表粗糙度是重要的空氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)，用來描述不同下墊面對(duì)近地面層氣流的不同阻礙作用，它是衡量沙區(qū)防沙治沙效益的最重要指標(biāo)之一[15]。本試驗(yàn)以距地表10和200 cm高度處的平均風(fēng)速值對(duì)不同林齡的不同坡位沙丘地表粗糙度進(jìn)行計(jì)算，并以裸沙丘為對(duì)照進(jìn)行對(duì)比分析。

從表2中可以看出，營(yíng)建梭梭林后沙丘地表粗糙度較裸沙丘有較明顯的增大，且隨著營(yíng)建植被時(shí)間的增加地表粗糙度隨之增大，3 a梭梭林地表粗糙度平均值為1.42 cm，生長(zhǎng)5 a梭梭林地表粗糙度平均值為3.00 cm，8 a梭梭林地表粗糙度平均值為3.22 cm，地表粗糙度最大值出現(xiàn)在生長(zhǎng)8 a梭梭林迎風(fēng)坡中，為4.03 cm，是對(duì)照沙丘的5.17倍。經(jīng)方差分析(p<0.05)，3種不同年限梭梭林地表粗糙度均顯著高于對(duì)照裸沙丘地表粗糙度，5，8 a梭梭林地表粗糙度顯著高于3 a地表粗糙度。

表2 3種不同年限梭梭林地表粗糙度比較

注：同列大寫字母不同表示同一坡位的不同林齡梭梭林粗糙度差異顯著(p<0.05)； 同行小寫字母不同表示同一林齡梭梭林粗糙度在不同坡位差異顯著(p<0.05)。

相同坡位地表粗糙度呈現(xiàn)為：8 a梭梭林>5 a梭梭林>3 a梭梭林，5 a以上梭梭林地表粗糙度增加幅度降低。相同年限梭梭林不同坡位地表粗糙度差異明顯，生長(zhǎng)3 a梭梭林地表粗糙度呈現(xiàn)出背風(fēng)坡>迎風(fēng)坡底>迎風(fēng)坡中>迎風(fēng)坡頂，5及8 a梭梭林地表粗糙度呈現(xiàn)出迎風(fēng)坡中>背風(fēng)坡>迎風(fēng)坡頂>迎風(fēng)坡底。其中，3 a梭梭林背風(fēng)坡地表粗糙度比迎風(fēng)坡頂?shù)乇泶植诙雀?5%，5 a梭梭林迎風(fēng)坡中地表粗糙度比迎風(fēng)坡底高56%，8 a梭梭林迎風(fēng)坡中地表粗糙度比迎風(fēng)坡底高55%。

3.3 梭梭林對(duì)風(fēng)速廓線的影響

從圖4中可以看出，在植被對(duì)垂直方向上的氣流的改變作用下，風(fēng)速廓線變化規(guī)律已經(jīng)被改變，5，8 a梭梭林和裸沙丘各坡位風(fēng)速廓線均呈現(xiàn)“J”型變化特征，3 a梭梭林各坡位風(fēng)速廓線總體上呈現(xiàn)出“S”型變化特征；3 a梭梭林在0—100 cm高度范圍內(nèi)風(fēng)速穩(wěn)步上升，100—200 cm高度范圍內(nèi)風(fēng)速增幅變大，并有加速恢復(fù)到相同高度對(duì)照風(fēng)速的趨勢(shì)，5和8 a梭梭林在0—100 cm高度范圍內(nèi)風(fēng)速穩(wěn)定增加，在100—200 cm范圍內(nèi)風(fēng)速不變、甚至減小。

圖4 3種不同年限梭梭林與對(duì)照的風(fēng)速廓線對(duì)比

4 討論與結(jié)論

4.1討論

梭梭林防風(fēng)固沙機(jī)制主要通過增加地表粗糙度和改變風(fēng)速廓線來實(shí)現(xiàn)。植被對(duì)氣流具有抬升作用，氣流在植被上空逐漸聚集能量，風(fēng)速恢復(fù)速度快于同高度流動(dòng)沙丘，并有在上層逐步趕超流動(dòng)沙丘的風(fēng)速的趨勢(shì)[16-17]。這與本文中3 a梭梭林風(fēng)速廓線變化規(guī)律相一致，風(fēng)速在0—100 cm高度范圍內(nèi)風(fēng)速穩(wěn)步上升，100—200 cm高度范圍內(nèi)風(fēng)速增加幅度增大，并有逐步趕上對(duì)照沙丘風(fēng)速的趨勢(shì)。梭梭植株的高度、冠幅是影響梭梭林風(fēng)沙防護(hù)效益最為主要的因子，植株高度決定了梭梭減小風(fēng)速的高度范圍，冠幅影響梭梭林的密度和整體風(fēng)況環(huán)境，林下紊流會(huì)增多，而強(qiáng)度會(huì)減弱，防護(hù)效益會(huì)增強(qiáng)。隨著梭梭的生長(zhǎng)又會(huì)進(jìn)一步的增加梭梭林垂直高度上的防護(hù)能力[18-19]，本文通過對(duì)5及8 a的梭梭林進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，5和8 a梭梭林在0—100 cm高度范圍內(nèi)風(fēng)速呈現(xiàn)出穩(wěn)定增加的趨勢(shì)，在100—200 cm范圍內(nèi)風(fēng)速不變、甚至有減小的趨勢(shì)，梭梭的高度和冠幅改變了風(fēng)速在垂直高度上的變化趨勢(shì)。

產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是：3 a梭梭林在0—100 cm高度范圍為風(fēng)速急劇變化，當(dāng)氣流進(jìn)入梭梭林區(qū)域后，底層氣流受到植物枝葉以及地表枯落物的阻攔，使得氣流內(nèi)能量發(fā)生巨大變化，氣流發(fā)生分流的現(xiàn)象，一部分氣流繼續(xù)在梭梭林底部，另一部分向上抬升，在100 cm以上高度風(fēng)力匯集后能量增加，風(fēng)速的增加幅度也明顯增強(qiáng)，梭梭林阻擋氣流的作用逐漸消失，氣流的增加幅度明顯比對(duì)照沙丘增加幅度明顯，并有恢復(fù)到相同高度處對(duì)照風(fēng)速的趨勢(shì)。5 a以上梭梭林植被的高度和冠幅較3 a有明顯增加，梭梭林整體的防護(hù)效果較好，當(dāng)氣流進(jìn)入梭梭林區(qū)域后，一部分風(fēng)速向上抬升造成上部風(fēng)速逐漸增大，導(dǎo)致在0—100 cm高度范圍內(nèi)風(fēng)速呈現(xiàn)穩(wěn)定增加趨勢(shì)，由于5和8 a的梭梭林冠幅較大，冠幅大約為3 a梭梭林的一倍，防護(hù)的高度和范圍比3 a的梭梭林有了顯著提升，植物枝葉在100—200 cm高度范圍內(nèi)起到了攔截和降低風(fēng)速持續(xù)增大的趨勢(shì)，導(dǎo)致100—200 cm范圍內(nèi)風(fēng)速不變、甚至有減小的趨勢(shì)。

隨著梭梭的逐年生長(zhǎng)，梭梭林內(nèi)自然植被恢復(fù)物種也逐年增加，在一定程度上促進(jìn)了沙丘防風(fēng)固沙效果[20]，本研究中種植梭梭林沙丘風(fēng)速明顯低于流動(dòng)沙丘風(fēng)速，隨著種植時(shí)間的增加，梭梭林防風(fēng)能力較強(qiáng)的部位由沙丘的下部逐漸向沙丘中上部過渡。主要原因是：在3 a梭梭林內(nèi)，當(dāng)風(fēng)沙流或者是純凈氣流到達(dá)沙丘，從迎風(fēng)坡底部向坡頂運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到植被的阻礙作用后，近地表氣流強(qiáng)度減小，從坡底向坡頂運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣流向上抬升，近地表氣流雖然受到梭梭林的阻礙作用，由于梭梭林生長(zhǎng)年限較短，還不具備完善的生態(tài)防護(hù)功能，所以風(fēng)速依然在逐漸增大，到達(dá)沙丘頂部風(fēng)速達(dá)到最大值，在背風(fēng)坡處近地表氣流同時(shí)受到植被阻礙作用和地形的落差影響，強(qiáng)度迅速減小，而較高處的氣流強(qiáng)度變動(dòng)較小，所以背風(fēng)坡防風(fēng)能力較好。5及8 a梭梭林的植被對(duì)防風(fēng)效能的影響明顯增強(qiáng)，由于沙丘下部(迎風(fēng)坡底、背風(fēng)坡)植被已經(jīng)生長(zhǎng)得較為高大，當(dāng)風(fēng)沙流沿迎風(fēng)坡底部進(jìn)入梭梭林后，梭梭阻擋了來自梭梭林外部的風(fēng)沙流，降低了林內(nèi)風(fēng)速，導(dǎo)致迎風(fēng)坡中上部(迎風(fēng)坡中，迎風(fēng)坡頂)防風(fēng)效能增加幅度變大，梭梭林防風(fēng)能力較強(qiáng)的部位由沙丘的下部逐漸向沙丘上部過渡，

4.2 結(jié) 論

(1) 梭梭林防風(fēng)效能主要是由于植被具有抬升氣流，改變地表粗糙度以及風(fēng)速在垂直方向上的變化的能力，梭梭植株的高度、冠幅、蓋度是影響梭梭林防風(fēng)效益的根本原因，植被高度、冠幅、蓋度的增加可以提高梭梭林的整體防風(fēng)效能和防護(hù)高度。

(2) 隨著梭梭生長(zhǎng)年限的增加，梭梭林防風(fēng)效能不斷提升，8 a梭梭林的整體防風(fēng)效能由3 a梭梭林的41.20%提升到了71.93%。3 a梭梭林對(duì)迎風(fēng)坡底、背風(fēng)坡防護(hù)效果優(yōu)于迎風(fēng)坡中、迎風(fēng)坡頂，5，8 a梭梭林與之相反。

(3) 5，8 a梭梭林和裸沙丘各坡位風(fēng)速廓線均呈現(xiàn)“J”型變化特征，3 a梭梭林各坡位風(fēng)速廓線總體上呈現(xiàn)出“S”型變化特征；3 a梭梭林在0—100 cm高度范圍內(nèi)風(fēng)速穩(wěn)步上升，100—200 cm高度范圍內(nèi)風(fēng)速增幅變大，并有加速恢復(fù)到相同高度處對(duì)照風(fēng)速的趨勢(shì)，5和8 a梭梭林在0—100 cm高度范圍內(nèi)風(fēng)速穩(wěn)定增加，在100—200 cm范圍內(nèi)風(fēng)速不變、甚至減小。

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WindbreakEffectivenessofHaloxylonAmmodendrononNortheastEdgeofUlanBuhDesert

LI Peng1, GAO Yong1, ZHAO Qing2, HAN Yanlong1, DING Yanlong1, DANG Xiaohong1

(1.CollegeofDesertControlScienceandEngineering,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot,InnerMongolia010018,China; 2.CollegeofGrassland,ResourcesandEnvironment,InnerMongoliaAgriculturalUniversity,Hohhot,InnerMongolia010018,China)

[Objective] Wind speeds at different slope positions ofHaloxylonAmmodendronforest were investigated on the northeast edge of Ulan Buh desert, in order to reveal the variation of windbreak effectiveness ofHaloxylonammodendronwith plantation age and spatial pattern. [Methods] Forests ofH.ammodendronat 3 a, 5 a and 8 a plantation ages were selected as research objects. The wind speeds at 10 cm, 20 cm, 50 cm, 100 cm, 200 cm heights above ground were measured respectively in the bottom, middle and top of windward slope and bottom of leeward slope for windbreak effectiveness analyzing. [Results] The wind speed near ground surface declined with the increase of plantation ages. Windbreak effectiveness of 3 years’ shrub was mainly found in 0—100 cm height, the averaged value was 48.19%. At 100—200 cm height, wind speed rebounded to the CK value quickly. Good windbreak effect were found both in 5 years and 8 years forests at height 0—200 cm, and their windbreak efficiency were 69.72% and 71.93% respectively. Correlation analysis showed that there existed a significant correlation between plantation pattern and windbreak effect. The correlation coefficients between windbreak effect and forest coverage, height and crown width were 0.935, 0.930, 0.942 respectively. [Conclusion] Windbreak effects in the bottom of windward slope and leeward slope were better than those in the middle and top of windward slope of 3 years forest. It was contrary for the forests having 5 years and 8 years plantation ages.

windbreakefficiency;surfaceroughness;windspeedprofile;artificialHaloxylonammodendronforest;UlanBuhdesert

A

1000-288X(2017)05-0034-06

S727.23

文獻(xiàn)參數(shù)： 李鵬, 高永, 趙青, 等.烏蘭布和沙漠東北緣人工梭梭林防風(fēng)效能分析[J].水土保持通報(bào)，2017,37(5)：34-39.

10.13961/j.cnki.stbctb.2017.05.006； Li Peng, Gao Yong, Zhao Qing, et al. Windbreak effectiveness ofHaloxylonammodendronon northeast edge of Ulan Buh desert[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(5)：34-39.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.05.006

2017-03-03

2017-03-10

內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金重大專項(xiàng)“高大密集流動(dòng)沙丘上營(yíng)建植被與沙丘活動(dòng)的互饋機(jī)制”(2014ZD03)

李鵬(1992—),男(蒙古族),陜西省榆林市定邊縣人,碩士研究生,主要研究方向?yàn)榛哪乐?。E-mail:910361824@qq.com。

高永(1962—),男(漢族),內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市達(dá)茂旗人,教授,博士生導(dǎo)師，主要從事荒漠化防治研究。E-mail:13948815709@163.com。