烏蘭察布市風(fēng)蝕沙化區(qū)防護(hù)林防風(fēng)效能及風(fēng)蝕量研究

摘要在烏蘭察布市興和縣境內(nèi)，選擇5個(gè)推廣示范點(diǎn)營(yíng)建防護(hù)林，開展風(fēng)蝕沙化區(qū)防護(hù)林防風(fēng)效能及風(fēng)蝕量研究。結(jié)果表明：在林帶背風(fēng)面25m外，隨著距離的增加，防風(fēng)效能呈現(xiàn)減弱趨勢(shì)；在林帶背風(fēng)面5～25m內(nèi)的風(fēng)速比曠野平均降低15.1%左右，防風(fēng)效能平均提高了17.92%。林帶后比林帶前風(fēng)蝕量都明顯減少，減少量依次為小紅土夭南推廣點(diǎn)>舊國(guó)道東坡推廣點(diǎn)>陽坡行政村和小紅土夭北推廣點(diǎn)>舊國(guó)道西坡推廣點(diǎn)。鋼釬讀數(shù)平均值林帶前為-6.0mm，林地后為-2.6mm，林帶后比林帶前減少了3.4mm，單位面積風(fēng)蝕量平均值林帶前為162.0t.km-2，林帶后為70.2t.km-2，林帶后比林帶前減少了91.8t.km-2。營(yíng)建防護(hù)林可以較好地阻滯氣流流動(dòng)而降低風(fēng)速、削弱風(fēng)能，并且能較好地減少土壤風(fēng)蝕。

關(guān)鍵詞風(fēng)蝕沙化；防護(hù)林；風(fēng)速；防風(fēng)效能

中圖分類號(hào)：S文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2023.03.003

ResearchonWindPreventionEfficiencyandWindErosionofShelterbeltinWindErosionandDesertificationAreaofWulanchabuCity

TianJiase

（InstituteofAgricultureandForestryScienceofWulanchabuCity，Wulanchabu012000，China）

AbstractInXingheCountyofWulanchabuCity，fivedemonstrationsiteswereselectedtobuildshelterforestandwindpreventionefficiencyandwinderosionofshelterbeltinwinderosionanddesertificationareawasstudied.Theresultsshowedthatinthe25moutsideleewardsideoftheforestbelt，thewindpreventionefficiencytookonaweakeningtrendwiththeincreaseofdistance;thewindspeedinthe5-25mleewardsideoftheforestbeltdecreasedby15.1%onaverage，comparedwiththeopenfield，andthewindprotectionefficiencyincreasedby17.92%.Thewinderosionamountbehindtheforestbeltsignificantlyreducedthanthatinfrontoftheforestbelt，andthereductionofthewinderosionofthefivedemonstrationsiteswasinthefollowingorder：thesouthernextensionoflittleredearth>theeasternslopeoftheoldnationalroad>thesunnyslopeadministrativevillageandthenorthernextensionoflittleredearth>thewesternslopeoftheoldnationalroad.Theaverageofsteelbrazingreadingofthefivedemonstrationsiteswas-6.0mminfrontoftheforestbeltand-2.6mmbehindtheforestbeltwhichwas3.4mmless.Theaverageofwinderosionperunitareawas162.0t·km-2infrontoftheforestbelt，70.2t·km-2behindtheforestbeltwhichwas91.8t·km-2less.Buildingtheshelterbeltcanblocktheairflow，reducethewindspeed，weakenthewindenergy，andreducetheeffectofsoilwinderosion.

Keywordswinderosionanddesertification;shelterbelt;windspeed;windprotectionefficiency

烏蘭察布市境內(nèi)風(fēng)蝕沙化地區(qū)是內(nèi)蒙古自治區(qū)的大風(fēng)多發(fā)區(qū)和大風(fēng)加強(qiáng)區(qū)，因受氣候和地形的影響，頻繁出現(xiàn)大風(fēng)和沙塵天氣，土地肥力和生產(chǎn)力下降，草場(chǎng)退化，耕地農(nóng)作物減產(chǎn)。據(jù)此選擇5個(gè)推廣示范點(diǎn)營(yíng)建了綜合防護(hù)林體系，對(duì)控制風(fēng)沙危害、改善該區(qū)域生態(tài)狀況具有重要意義。本試驗(yàn)分析了5個(gè)推廣示范點(diǎn)防護(hù)林防風(fēng)效能，為今后防護(hù)林體系的建設(shè)及更新提供參考。

1試驗(yàn)地概況

興和縣屬陰山北麓的丘陵區(qū)和中低山地，海拔1087～1920m，土壤以沙質(zhì)土為主，還有灰褐土等，土層厚度30cm左右，植被為山地草甸和草甸草原植被、干草原植被，灌木主要以檸條（Caraganakorshinskii）和沙棘（Hippophaerhamnoides）為主。年平均氣溫4.2℃，有效積溫2200～2400℃，無霜期為95～130d。年降水量397mm左右，平均風(fēng)速3.8m.s-1，平均大風(fēng)日數(shù)45d。項(xiàng)目推廣示范點(diǎn)選擇在內(nèi)蒙古烏蘭察布市興和縣境內(nèi)，5個(gè)推廣示范點(diǎn)分別是陽坡行政村、舊國(guó)道東坡、小紅土夭北、小紅土夭南和舊國(guó)道西坡，項(xiàng)目推廣面積約0.18萬hm2。

2試驗(yàn)方法

2.1防護(hù)林栽植模式

防護(hù)林栽植10行為一帶，采用針闊混交、喬灌混交造林模式，具體為1行楊樹（Populussp.）、2行沙棘、2行山杏（Armeniacasibirica）、1行油松（Pinustabulaeformis）、2行沙棘、2行山杏，成“品”字形種植，帶間距50m。

2.2防風(fēng)效能觀測(cè)內(nèi)容及方法

2013年4月末至5月底觀測(cè)風(fēng)速，在示范點(diǎn)內(nèi)分別在防護(hù)林無葉期（1月5日—4月29日）、展葉期（5月10日—5月12日）和全葉期（5月28日—5月30日）3個(gè)物候期進(jìn)行風(fēng)速測(cè)定。每階段連續(xù)觀測(cè)3d，每隔2h觀測(cè)1次。

選擇地勢(shì)平坦、防護(hù)林結(jié)構(gòu)完整、具有代表性的林帶。共設(shè)置了5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)：①②為基本觀測(cè)點(diǎn)。①號(hào)測(cè)點(diǎn)分別設(shè)在林帶內(nèi)中心線上。②號(hào)測(cè)點(diǎn)設(shè)在帶外空曠地上（為對(duì)照觀測(cè)點(diǎn)），地勢(shì)應(yīng)平坦，周圍沒有障礙物，基本測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)高度為0.2、0.5和1.5m。輔助觀測(cè)點(diǎn)（③～⑤）均設(shè)在林帶背風(fēng)面，依次為距林緣5、10和25m處，觀測(cè)高度為0.2、0.5和1.5m[1-3]。

利用以下公式計(jì)算林帶的防風(fēng)效能：

E=u1－u×100%

式中：u1表示曠野的風(fēng)速，u表示林帶內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速。

以空曠地為對(duì)照，風(fēng)速是4月29日—5月30日共觀測(cè)9d的平均值。

2.3風(fēng)蝕量測(cè)定

2013年4月上旬—5月底，對(duì)推廣地點(diǎn)利用插釬法進(jìn)行風(fēng)蝕量的測(cè)算[4-7]。在各林帶迎風(fēng)面和背風(fēng)面距林緣20m各設(shè)置1000m2控制范圍，在各自的控制范圍內(nèi)每隔10m布置有刻度的細(xì)鋼釬，使鋼釬零刻度與地表齊平，吹蝕為負(fù)，堆積為正，讀取鋼釬讀數(shù)，然后對(duì)各自控制范圍的鋼釬的讀數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，取各自的平均數(shù)。再通過計(jì)算單位面積上土壤的質(zhì)量，計(jì)算控制面積風(fēng)蝕量及單位面積風(fēng)蝕量[8-12]。

3結(jié)果與分析

3.1防風(fēng)效能

3.1.1陽坡行政村防風(fēng)效能

陽坡行政村防護(hù)林防風(fēng)效能如表1所示，在防護(hù)林背風(fēng)面25m外，隨著距離的增加防護(hù)效能呈現(xiàn)減弱趨勢(shì)，距防護(hù)林越遠(yuǎn)，風(fēng)速恢復(fù)越大，防風(fēng)效能越小，在林帶背風(fēng)側(cè)1.5m高度的風(fēng)速比曠野平均降低15.3%，而1.5m以下，降低17.6%～22%，防風(fēng)效能平均提高了16.68%。

3.1.2舊國(guó)道東坡防風(fēng)效能

舊國(guó)道東坡防護(hù)林防風(fēng)效能如表2所示，在防護(hù)林背風(fēng)面25m外，隨著距離的增加防護(hù)效能呈現(xiàn)減弱趨勢(shì)，距防護(hù)林越遠(yuǎn)，風(fēng)速恢復(fù)越大，防風(fēng)效能越小，在林帶背風(fēng)側(cè)1.5m高度的風(fēng)速比曠野平均降低19.36%左右，而1.5m以下，降低24.5%～27.8%，防風(fēng)效能平均提高了20.5%。

3.1.3小紅土夭北防風(fēng)效能

小紅土夭北防護(hù)林防風(fēng)效能如表3所示，在防護(hù)林背風(fēng)面25m外，隨著距離的增加防護(hù)效能呈現(xiàn)減弱趨勢(shì)，距防護(hù)林越遠(yuǎn)，風(fēng)速恢復(fù)越大，防風(fēng)效能越小，在林帶背風(fēng)側(cè)1.5m高度的風(fēng)速比曠野平均降低10.3%左右，而1.5m以下，降低21%～24.1%，防風(fēng)效能平均提高了16.9%。

3.1.4小紅土夭南防風(fēng)效能

小紅土夭南防護(hù)林防風(fēng)效能如表4所示，在防護(hù)林背風(fēng)面25m外，隨著距離的增加防護(hù)效能呈現(xiàn)減弱趨勢(shì)，距防護(hù)林越遠(yuǎn)，風(fēng)速恢復(fù)越大，防風(fēng)效能越小，在林帶背風(fēng)側(cè)1.5m高度的風(fēng)速比曠野平均降低10.6%左右，而1.5m以下，降低18.7%～25.9%，防風(fēng)效能平均提高了17.5%。

3.1.5舊國(guó)道西坡防風(fēng)效能

舊國(guó)道西坡防護(hù)林防風(fēng)效能如表5所示，在防護(hù)林背風(fēng)面25m外，隨著距離的增加防護(hù)效能呈現(xiàn)減弱趨勢(shì)，距防護(hù)林越遠(yuǎn)，風(fēng)速恢復(fù)越大，防風(fēng)效能越小，在林帶背風(fēng)側(cè)1.5m高度的風(fēng)速比曠野平均降低19%左右，而1.5m以下，降低20.5%～24.6%，防風(fēng)效能平均提高了18.6%。

由表6可知，防護(hù)林主要通過阻滯氣流流動(dòng)而降低風(fēng)速。削弱風(fēng)能已起到防止和減少土壤風(fēng)蝕的作用。從風(fēng)速變化趨勢(shì)看，在防護(hù)林背風(fēng)面25m外，隨著距離的增加，防風(fēng)效能呈現(xiàn)減弱趨勢(shì)，距防護(hù)林越遠(yuǎn)，風(fēng)速恢復(fù)越大，防風(fēng)效能越小，在林帶背風(fēng)面5～25m內(nèi)的風(fēng)速比曠野平均降低15.1%左右，防風(fēng)效能平均提高了17.92%。

3.2風(fēng)蝕量測(cè)定

如表7所示，陽坡行政村防護(hù)林帶后風(fēng)蝕量比林帶前鋼釬讀數(shù)、單位面積風(fēng)蝕量分別減少3.2mm、86.4t.km-2，林帶后單位面積風(fēng)蝕量較林帶前降低了50.8%；舊國(guó)道東坡防護(hù)林帶后風(fēng)蝕量比林帶前鋼釬讀數(shù)、單位面積風(fēng)蝕量分別減少3.3mm、89.1t.km-2，林帶后單位面積風(fēng)蝕量較林帶前降低了54.09%；小紅土夭北防護(hù)林帶后風(fēng)蝕量比林帶前鋼釬讀數(shù)、單位面積風(fēng)蝕量分別減少3.2mm、86.4t.km-2，林帶后單位面積風(fēng)蝕量較林帶前降低了59.3%；小紅土夭南防護(hù)林帶后風(fēng)蝕量比林帶前鋼釬讀數(shù)、單位面積風(fēng)蝕量分別減少4.9mm、132.3t.km-2，林帶后單位面積風(fēng)蝕量較林帶前降低了70%；舊國(guó)道西坡防護(hù)林帶后風(fēng)蝕量比林帶前鋼釬讀數(shù)、單位面積風(fēng)蝕量分別減少2.3mm、62.1t.km-2，林帶后單位面積風(fēng)蝕量較林帶前降低了43.4%。

通過表7可知，5個(gè)推廣地點(diǎn)林帶后比林帶前風(fēng)蝕量都明顯減少，其中小紅土夭南推廣點(diǎn)風(fēng)蝕量減少最為明顯，林帶后單位面積風(fēng)蝕量較林帶前降低了70%。5個(gè)推廣點(diǎn)風(fēng)蝕量減少量依次為：小紅土夭南>舊國(guó)道東坡>陽坡行政村和小紅土夭北>舊國(guó)道西坡。5個(gè)推廣點(diǎn)鋼釬讀數(shù)平均值林帶前為-6.0mm，林地后為-2.6mm，林帶后比林帶前減少了3.4mm；單位面積風(fēng)蝕量平均值林帶前為162.0t.km-2，林地后為70.2t.km-2，林帶后比林帶前減少了91.8t.km-2。

4結(jié)論

推廣示范點(diǎn)營(yíng)建防護(hù)林帶，防風(fēng)效能在防護(hù)林背風(fēng)面25m外，隨著距離的增加呈現(xiàn)減弱趨勢(shì)，在林帶背風(fēng)面5～25m內(nèi)的風(fēng)速比曠野平均降低15.1%左右，防風(fēng)效能平均提高了17.92%。單位面積風(fēng)蝕量平均值林帶前為162.0t.km-2，林地后為70.2t.km-2，林帶后比林帶前減少了91.8t.km-2。因此，營(yíng)建防護(hù)林，可以較好地阻滯氣流流動(dòng)而降低風(fēng)速、削弱風(fēng)能，并且明顯減少土壤風(fēng)蝕。

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收稿日期：2022-12-20

作者簡(jiǎn)介：田稼穡（1987-），女，內(nèi)蒙古呼和浩特人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事林業(yè)科學(xué)技術(shù)研究及推廣工作，E-mail：1027740918@qq.com