不同立地条件的防风林生长效应研究

不同立地条件的防风林生长效应研究

植物生活型是指植物对综合生境条件的长期适应性表现为形状的生长类型，如乔木、灌木、半灌木、草本植物、藤本植物和垫状植物。不同生活型植物防风效应的影响因素有很多,如植被覆盖率、疏透性能、植株弹性等都是重要的因素,另外排列方式、主风方向、地貌形态等也能产生一定影响。由于植被覆盖率是影响防风效应的一个重要因素,而水分的供需状况则直接决定了不同植被类型覆盖率的大小,对此,高琼等人进行过深入研究。分析结果表明,就不同植被生活型(乔、灌、草)而言,防风效应的一般次序为:灌木>草本>乔木。本文以郁闭度或覆盖度为20%左右的行带式配置的三种植物生活型(乔木、灌木、半灌木)防风林的野外观测为研究对象,通过防风效能物理指标来分析同高度三种生活型植物的防风效应。1气候条件乔木防风林选自锡林郭勒盟东南部多伦县,位于锡林郭勒盟的南端阴山北麓东端,地理坐标为115°30′~116°55′E,41°45′~42°39′N。全县总面积3863km2。属中温带半干旱向半湿润过渡的大陆性气候。海拔1150~1800m。年均气温1.6℃。年均降水量385mm,平均风速为3.5m/s。灌木防风林选自内蒙古自治区中部的和林格尔县,地理坐标为111°26′~112°18′E,39°58′~40°41′N,面积3401km2。属于中温带半干旱大陆性季风气候。年平均气温在6.2℃左右,年平均降水量为417.5mm,年均蒸发量1800~2500mm,风季在3~5月份,年均风速2.9m/s。半灌木防风林选自鄂尔多斯市西南部、内蒙古自治区最南端的乌审旗,该旗地处毛乌素沙地腹部,地理坐标为108°17′36″~109°40′22″E,37°38′54″~39°23′50″N。总面积11645km2。属温带大陆性季风气候。年平均气温6.8℃,年降水量350~400mm,年蒸发量2200~2800mm,年平均风速3.4m/s,无霜期113~156d。2学习方法2.1低覆盖度范围乔木林:三带杨树林(Populusalba,带宽分别为15、10、15m),平均树高为12.5m,林带疏透度为0.35,郁闭度为0.21,属于低郁闭度范围。林带走向与当地主导风向垂直。灌木林:三带柠条(CaraganakorshinskiiKom,带间宽分别为15、10、15m),平均株高2.15m,覆盖度分别为23%-24%,属于低覆盖度范围。林带走向与当地主导风向垂直。半灌木林:三带油蒿(ArtemisiaordosicaKraschen,带间宽分别为5、4、5、5m),平均株高0.63m,覆盖度在20%左右,属于低覆盖度范围。林带走向与当地主导风向垂直。2.2行带间风速测定各个样地内风速测定采取网格法进行,测点分布依据选取样地的大小及可用风杯的个数来确定,每一测点均测50cm高度的风速。行带式杨树样地测点布设:在第一带前距离第一带3H(H为树高)处设对照点。在第一带与第二带之间设12个测点。由于风杯个数的限制,在完成第一带与第二带间风速测定后进行第二带与第三带之间风速测定,依次类推。行带式柠条样地测点布设:在第一带前距离第一带3H(H为树高)处设对照点。在第一带与第二带、第二带与第三带之间分别从林带边缘开始,每各2.5m布一个测点。行带式油蒿样地测点布设:共布设了16个测点,其中带前布设2个点,距第一带的距离分别为4m和2m;在第一带、第二带和第三带的中心各设1个点;在第一带和第二带之间、第二带和第三带之间、第三带后分别设4(第一带后1m处1个,其余3个点每隔1m布一点)、3(第二带后1m处1个,其余2个点每隔1m布一点)、4(第三带后1m处1个,其余3个点每隔1m布一点)个点。2.3样地的测定采用多点式自记风速仪(GB-228)分别测定了3块样地。每块样地均测定样地内和对照点的风速,每个测点均测50cm高度。每2秒自动记录一个值,每轮测1000个数据。2.4林下的风速防风效能本次物理指标主要选取防风效能。防风效能是指距林带为x处,高度为z处的风速比旷野风速减少的百分数。相对风速越大,林带的防风效能越低。采用下式计算风速防风效能:式中Exz为防风效能即林内x处、高度为z处的风速比旷野对照风速减少的百分数;uoz为同一高度旷野的平均风速;uxz为林内x处、高度为z处的平均风速。3生活型植被的防风效能在郁闭度或覆盖度为20%左右,测风高度为50cm的情况下,不同生活型植被的防风效能见表1和图1,由表和图中可以看出:乔木的防风效能为54.15%~62.05%,平均防风效能为58.55%;灌木的防风效能为32.93%~50.43%,平均防风效能为41.13%;半灌木的防风效能为29.46%~39.98%,平均防风效能为34.67%;说明在同一高度、相同风速、相同郁闭度或覆盖度下,防风效能:乔木>灌木>半灌木。细分析不同风速下各种生活型植被的防风效能,对于乔木,当风速为3-4m/s时,防风效能为54.15%;风速为4-5m/s时,防风效能为57.02%;风速为5-6m/s时,防风效能为60.98%;风速为>6m/s时,防风效能为62.05%,说明乔木的防风效能随着风速的提高而提高。对于灌木,当风速为3-4m/s时,防风效能为32.93%;风速为4-5m/s时,防风效能为38.12%;风速为5-6m/s时,防风效能为43.02%;风速为>6m/s时,防风效能为50.43%,说明灌木的防风效能随着风速的提高而提高。对于半灌木,当风速为3-4m/s时,防风效能为29.46%;风速为4-5m/s时,防风效能为34.03%;风速为5-6m/s时,防风效能为35.20%;风速为>6m/s时,防风效能为39.98%,说明半灌木的防风效能随着风速的提高而提高。4生活型植被的防风效能⑴在半干旱区,郁闭度或覆盖度为20%左右时,人工布置的行带式乔木、灌木、半灌木均有显著的防风作用。⑵同一高度、相同风速、相同郁闭度或覆盖度(20%左右)、相同配置模式下,不同生活型植被的防风效能:乔木的平均防风效能为58.55%,灌木的平均防风效能为41.13%