秋子梨園防風網(wǎng)減風增溫效應(yīng)研究

汪曉謙 杜國棟 王強

摘要：通過在秋子梨園中架設(shè)筆者自制的防風網(wǎng)，對防風網(wǎng)的防風效果進行初步研究。結(jié)果表明，防風網(wǎng)能有效地調(diào)節(jié)梨園內(nèi)風速、空氣溫度，為梨樹生長提供適宜的生長環(huán)境。防風網(wǎng)能明顯降低網(wǎng)內(nèi)風速，阻風能力隨著網(wǎng)外風速的變大而增強。在網(wǎng)高4 m的條件下，對應(yīng)網(wǎng)內(nèi)40 m均有明顯的減風效果，防護距離為網(wǎng)高的10倍以上。同時，防風網(wǎng)對于果園有明顯的增溫作用，最大升溫幅度可達3.0 ℃，其增溫效果受季節(jié)、天氣及距離等因素影響。

關(guān)鍵詞：梨園;防風網(wǎng);風速;溫度

中圖分類號： S661.205+3 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2019）01-0104-04

近年來，由于全球自然生態(tài)環(huán)境不斷惡化，臺風、干旱、低溫等極端惡劣天氣頻發(fā)，對果樹生產(chǎn)造成嚴重的影響。例如，早春強風、干旱氣候條件易引起果樹枝條發(fā)生抽條死亡現(xiàn)象;果樹新梢發(fā)育及展葉期間，強風吹折嫩梢、破損葉片，減少了葉片的光合產(chǎn)物積累，對當年樹體發(fā)育和芽體形成產(chǎn)生嚴重的負面影響[1]。防風林是果園的重要組成部分。果園建立時，營造完備的防護林設(shè)施，可有效降低風速、抵御強風對樹體的機械損傷危害，增加果園內(nèi)的空氣溫度和濕度，促進提早萌芽和有利于授粉媒介的活動[2-4]。目前，由于建造防風林需要占用一定面積的土地，且需喬木和灌木樹種合理配置以及受苗木成活等因素所限，新建果園的防風林多不完備，加上對防風林的作用認識不深，弱化了防風林的實際應(yīng)用效果，有的果園甚至沒有考慮興建防風林。按照現(xiàn)代果園建立要求，構(gòu)建占地少、結(jié)構(gòu)簡單、防風效果好的防風裝置，替代傳統(tǒng)意義的防風林，具有重要的現(xiàn)實意義。本研究借鑒國內(nèi)外相關(guān)經(jīng)驗，采用金屬骨架和聚乙烯尼龍紗網(wǎng)試制可調(diào)節(jié)式果園防風網(wǎng)，研究防風網(wǎng)對降低風速的影響以及對梨園溫度的調(diào)節(jié)作用，以期為提高果園抵御自然災(zāi)害的能力提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2016—2017年在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)秋子梨長期定位示范園（41°49′N，123°34′E）進行。防風網(wǎng)材料為聚乙烯尼龍紗網(wǎng)，網(wǎng)眼規(guī)格為4.0 mm×4.0 mm。防風網(wǎng)架設(shè)方法：金屬直立架（長度、寬度、厚度為12 cm×10 cm×0.8 cm）設(shè)于距秋子梨園北側(cè)2 m，立柱地上高度為4 m，立柱間距為6 m，網(wǎng)下沿距地表0.1 m，上沿距地表4.0 m。

1.2 試驗方法

（1）防風網(wǎng)減風能力監(jiān)測：在防風網(wǎng)與果園垂直方向設(shè)置6個風速觀測點，高度為2 m，分別為網(wǎng)外2、10 m，網(wǎng)內(nèi)距網(wǎng)邊緣2、10、20、40 m。選擇春季大風天氣，使用風速自動記錄儀（標智GM8902，深圳市聚茂源科技有限公司）同時記錄防風網(wǎng)內(nèi)外各點風速，1 min記錄1次數(shù)據(jù)，連續(xù)監(jiān)測2 h。

（2）防風網(wǎng)增溫效應(yīng)監(jiān)測：溫度觀測點的設(shè)置與風速觀測點相同。于2017年1—6月，使用溫度自動記錄儀（美控RC-4，杭州美控自動化技術(shù)有限公司）連續(xù)監(jiān)測不同觀測點的溫度日變化，月平均氣溫由溫度日變化數(shù)據(jù)進行平均后計算得出。數(shù)據(jù)記錄間隔時間為1 h。

2 結(jié)果與分析

2.1 秋子梨園防風網(wǎng)的減風能力研究

防風網(wǎng)等風障可以改善果園小氣候，阻擋冷空氣入侵，有效降低風速，減緩氣溫下降，增加空氣濕度，減少凍害危害。本試驗選擇秋子梨花期突發(fā)的伴有降雨降溫的強風天氣，集中測定了防風網(wǎng)內(nèi)外的風速變化。

由圖1可以看出大風天氣條件下防風網(wǎng)內(nèi)外不同位置的風速動態(tài)變化。防風網(wǎng)外2個測試點（網(wǎng)外2、10 m）風速水平普遍高于網(wǎng)內(nèi)各點，其中網(wǎng)外2 m風速比網(wǎng)外10 m略低，說明受防風網(wǎng)阻隔作用，造成測試點附近風速降低。當天風向為北風，網(wǎng)外10 m處最大風速達11.9 m/s，相當于6級風，對果園有一定破壞作用。但經(jīng)過防風網(wǎng)的有效阻隔后，防風網(wǎng)內(nèi)各測試點的風速明顯減緩，網(wǎng)內(nèi)2 m處出現(xiàn)的最大風速為4.5 m/s，網(wǎng)內(nèi)10 m處最大風速為4.8 m/s，網(wǎng)內(nèi)20 m處最大風速為 7.2 m/s，網(wǎng)內(nèi)40 m處最大風速為8.6 m/s，說明在40 m范圍內(nèi)，防風網(wǎng)對大風均有阻隔作用，但隨距離的增加作用效果逐漸減弱。其中，防風網(wǎng)內(nèi)側(cè)20 m以內(nèi)的效果更為明顯。

為研究防風網(wǎng)對不同風速的作用效果，選取了測定結(jié)果中不同風速水平的部分數(shù)據(jù)進行了比較。由表1可以看出，防風網(wǎng)外風速不同，對應(yīng)的防風網(wǎng)內(nèi)不同距離的風速變化趨勢不同。當網(wǎng)外風速為2.5 m/s時，防風網(wǎng)10 m以外的阻風效果并不明顯;當網(wǎng)外風速達到4～6 m/s時，網(wǎng)內(nèi)20 m及以內(nèi)風速均小于網(wǎng)外風速，說明此時的防風網(wǎng)防護距離為 20 m。當網(wǎng)外風速大于8 m/s時，網(wǎng)內(nèi)風速在40 m及以內(nèi)均小于網(wǎng)外風速，說明防風網(wǎng)的防護范圍已經(jīng)超過觀測范圍，阻風效果明顯，防控距離為網(wǎng)高的10倍以上。由此可知，網(wǎng)外風速越大，網(wǎng)內(nèi)風速降低幅度越大，防風效果越明顯。在此基礎(chǔ)上，本研究繪制了防風網(wǎng)的效果示意圖（圖2）。強風經(jīng)過防風網(wǎng)的阻隔后，網(wǎng)內(nèi)各點的風速明顯減緩，并且隨距離的增加而減弱。在40 m范圍內(nèi)，防風網(wǎng)對大風均有阻隔作用，能有效降低強風對果園的危害。

2.2 秋子梨園防風網(wǎng)的增溫效應(yīng)研究

2.2.1 強風天氣下秋子梨園的溫度變化 在上述的強風天氣下，風速儀同步記錄了防風網(wǎng)內(nèi)外的氣溫變化情況。圖3結(jié)果表明，與風速變化相似，防風網(wǎng)明顯提升了網(wǎng)內(nèi)的溫度水平。其中，網(wǎng)外10、2 m處的平均溫度分別為6.8、7.0 ℃，而網(wǎng)內(nèi)2、10、20、40 m處的溫度依次為8.3、8.1、7.8、7.4 ℃，最大提升幅度達1.5 ℃。這說明在極端天氣下，防風網(wǎng)對果園有明顯的防寒保暖作用。

2.2.2 不同時期秋子梨園的溫度日變化 為研究常規(guī)天氣下，防風網(wǎng)對梨園的防風保溫作用，本研究選擇2017年1—6月6個不同溫度水平的典型日期，測定防風網(wǎng)內(nèi)外的溫度日變化。圖4結(jié)果表明，在不同溫度水平的天氣下，防風網(wǎng)對果園均有一定的保溫作用。1月22日，全天氣溫均在0 ℃以下，網(wǎng)內(nèi)40 m及以內(nèi)的果園氣溫均高于防風網(wǎng)外，其中 13：00—15：00的效果最為明顯，最大升溫幅度為1.6 ℃。2月13日，全天最高氣溫在5 ℃左右，網(wǎng)內(nèi)溫度明顯高于網(wǎng)外，以20 m及以內(nèi)的效果最好，最大升溫幅度為2.4 ℃。3月16日，天氣轉(zhuǎn)暖，防風網(wǎng)的作用在白天更為明顯，夜晚差異較小，最高可以提升溫度達3.0 ℃。4月11日，部分秋子梨植株進入初花期，易受低溫、霜凍等傷害，此時防風網(wǎng)對梨園仍然有明顯的保溫作用，尤其以中午時段更為明顯。5月8日，梨園進入初果期，此時防風網(wǎng)的保溫效果依舊明顯，其中網(wǎng)內(nèi) 10 m 的溫度大幅高于其他觀測點，網(wǎng)內(nèi)40 m及以內(nèi)的果園氣溫均高于防風網(wǎng)外側(cè)。進入6月份，最高氣溫近35 ℃，防風網(wǎng)對于梨園內(nèi)的氣溫水平仍有作用，所以夏季防風網(wǎng)應(yīng)及時撤除，本研究中應(yīng)用的可調(diào)節(jié)式防風網(wǎng)正滿足了此需求，在夏季可以收起，防止果園溫度過高。

整體來看，防風網(wǎng)對于果園有明顯的增溫作用，其增溫效果與天氣情況及防風網(wǎng)距離等關(guān)系密切。防風網(wǎng)的增溫效果，以中午時段最為明顯。另外，果園距防風網(wǎng)愈近，溫度愈高。

2.2.3 不同月份秋子梨園的月平均氣溫變化 由圖5可以看出，在不同溫度水平的月份中，防風網(wǎng)內(nèi)側(cè)40 m及以內(nèi)的果園氣溫均高于網(wǎng)外側(cè)，防風網(wǎng)對于果園的增溫效果明顯。其中1—2月份，網(wǎng)內(nèi)2 m位置的增溫效果最為明顯，最大提升幅度達0.5 ℃。3—4月份，網(wǎng)內(nèi)各位置的溫度水平接近，均高于網(wǎng)外。而5—6月份，網(wǎng)內(nèi)各點中10 m處的溫度最低，40 m處的溫度最高。這說明，隨季節(jié)變化，防風網(wǎng)內(nèi)外的溫度水平分布也有較大差異，但防風網(wǎng)內(nèi)各位置點的溫度均高于網(wǎng)外，這也進一步印證了防風網(wǎng)對果園的增溫效果。

3 討論與結(jié)論

風災(zāi)是我國北方地區(qū)的果園早春自然災(zāi)害之一，早春強風易引起果樹枝條抽條，果樹授粉不良，還會造成葉片破損，影響葉片的光合能力，給果樹豐產(chǎn)栽培帶來不利條件。因此，營造果園防護林是林果業(yè)生產(chǎn)中的重要配套技術(shù)措施[5-6]。相對于營造防風林，防風網(wǎng)具有結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、營建迅速及防風作用明顯等特點，是一種控制風害的有效方法[7]。本試驗通過在秋子梨園架設(shè)防風網(wǎng)，對果園防風網(wǎng)的防風效果進行了初步研究，結(jié)果表明，防風網(wǎng)的應(yīng)用能有效地調(diào)節(jié)梨園內(nèi)風速、空氣溫度，在小氣候調(diào)節(jié)方面的防護效應(yīng)優(yōu)勢較為明顯，為梨樹生長發(fā)育提供了適宜的生長環(huán)境。

防風網(wǎng)最明顯的作用是防風，試驗和實踐都已證明防風網(wǎng)能有效地降低平均風速，達到防風目的，避免風速過大對果樹造成傷害[8]。劉俊等通過在葡萄園架設(shè)防風網(wǎng)，研究防風網(wǎng)對降低風速的影響，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)外風速越大，防風網(wǎng)阻風能力越強，其防護距離和網(wǎng)外風速密切相關(guān)[9]。本研究結(jié)果與之一致。本研究中，強風經(jīng)過防風網(wǎng)的阻隔后，網(wǎng)內(nèi)各點的風速明顯減緩，在40 m范圍內(nèi)，防風網(wǎng)對大風均有阻隔作用，但隨距離的增加而減弱。同時，網(wǎng)外風速越大，網(wǎng)內(nèi)風速降低幅度越大，防風效果越明顯，防風網(wǎng)的阻風能力隨著網(wǎng)外風速的變大而增強。另外，防風網(wǎng)的防護距離與網(wǎng)高也有密切聯(lián)系。相關(guān)研究表明，風通過防風網(wǎng)后風速明顯變小，一般在8～10倍網(wǎng)高處，風速仍可降低到80%，減風效果最明顯的在網(wǎng)高的 2～4 倍處[10]。本研究結(jié)果與之相符，本試驗采用的網(wǎng)高為 4 m，對應(yīng)的網(wǎng)內(nèi)40 m的效果均較明顯，防護距離為網(wǎng)高的10倍以上。所以通過適當提高防風網(wǎng)高度，可以有效提高其防護距離。在生產(chǎn)應(yīng)用中，可根據(jù)實際防護距離，調(diào)節(jié)防風網(wǎng)高度，以達到最大效果。

因風速減緩，果園內(nèi)熱量散失也相對減少，防風網(wǎng)內(nèi)的溫度容易保持[1，11]。由此可見，防風網(wǎng)對果園還有增溫作用，可以使果園的小氣候得到改善[12]。據(jù)測定，防風網(wǎng)可使網(wǎng)內(nèi)近地層氣溫白天增高0.5～2.0 ℃[10]。本研究還發(fā)現(xiàn)，防風網(wǎng)對于果園有明顯的增溫作用，網(wǎng)內(nèi)40 m以內(nèi)的果園氣溫均高于防風網(wǎng)外，最大升溫幅度可達3.0 ℃。其增溫效果與季節(jié)、天氣及距離等關(guān)系密切。防風網(wǎng)的增溫效果，以晴天中午時段最為明顯。溫度對果樹生長發(fā)育有直接影響，例如果樹花期低溫，會影響果樹的授粉受精[1]，防風網(wǎng)的增溫作用有助于提升果樹品質(zhì)和產(chǎn)量。而進入夏季后，防風網(wǎng)會影響果園氣流，增溫不利于果樹發(fā)育，影響品質(zhì)，此時防風網(wǎng)應(yīng)及時撤除，本研究中試制的可調(diào)節(jié)式防風網(wǎng)正滿足了此需求，在夏季可以收起，防止果園溫度過高，對豐產(chǎn)栽培有重要意義。

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