不同立地條件的防風林生長效應研究

植物生活型是指植物對綜合生境條件的長期適應性表現為形狀的生長類型，如喬木、灌木、半灌木、草本植物、藤本植物和墊狀植物。不同生活型植物防風效應的影響因素有很多,如植被覆蓋率、疏透性能、植株彈性等都是重要的因素,另外排列方式、主風方向、地貌形態等也能產生一定影響。由于植被覆蓋率是影響防風效應的一個重要因素,而水分的供需狀況則直接決定了不同植被類型覆蓋率的大小,對此,高瓊等人進行過深入研究。分析結果表明,就不同植被生活型(喬、灌、草)而言,防風效應的一般次序為:灌木>草本>喬木。本文以郁閉度或覆蓋度為20%左右的行帶式配置的三種植物生活型(喬木、灌木、半灌木)防風林的野外觀測為研究對象,通過防風效能物理指標來分析同高度三種生活型植物的防風效應。1氣候條件喬木防風林選自錫林郭勒盟東南部多倫縣,位于錫林郭勒盟的南端陰山北麓東端,地理坐標為115°30′~116°55′E,41°45′~42°39′N。全縣總面積3863km2。屬中溫帶半干旱向半濕潤過渡的大陸性氣候。海拔1150~1800m。年均氣溫1.6℃。年均降水量385mm,平均風速為3.5m/s。灌木防風林選自內蒙古自治區中部的和林格爾縣,地理坐標為111°26′~112°18′E,39°58′~40°41′N,面積3401km2。屬于中溫帶半干旱大陸性季風氣候。年平均氣溫在6.2℃左右,年平均降水量為417.5mm,年均蒸發量1800~2500mm,風季在3~5月份,年均風速2.9m/s。半灌木防風林選自鄂爾多斯市西南部、內蒙古自治區最南端的烏審旗,該旗地處毛烏素沙地腹部,地理坐標為108°17′36″~109°40′22″E,37°38′54″~39°23′50″N。總面積11645km2。屬溫帶大陸性季風氣候。年平均氣溫6.8℃,年降水量350~400mm,年蒸發量2200~2800mm,年平均風速3.4m/s,無霜期113~156d。2學習方法2.1低覆蓋度范圍喬木林:三帶楊樹林(Populusalba,帶寬分別為15、10、15m),平均樹高為12.5m,林帶疏透度為0.35,郁閉度為0.21,屬于低郁閉度范圍。林帶走向與當地主導風向垂直。灌木林:三帶檸條(CaraganakorshinskiiKom,帶間寬分別為15、10、15m),平均株高2.15m,覆蓋度分別為23%-24%,屬于低覆蓋度范圍。林帶走向與當地主導風向垂直。半灌木林:三帶油蒿(ArtemisiaordosicaKraschen,帶間寬分別為5、4、5、5m),平均株高0.63m,覆蓋度在20%左右,屬于低覆蓋度范圍。林帶走向與當地主導風向垂直。2.2行帶間風速測定各個樣地內風速測定采取網格法進行,測點分布依據選取樣地的大小及可用風杯的個數來確定,每一測點均測50cm高度的風速。行帶式楊樹樣地測點布設:在第一帶前距離第一帶3H(H為樹高)處設對照點。在第一帶與第二帶之間設12個測點。由于風杯個數的限制,在完成第一帶與第二帶間風速測定后進行第二帶與第三帶之間風速測定,依次類推。行帶式檸條樣地測點布設:在第一帶前距離第一帶3H(H為樹高)處設對照點。在第一帶與第二帶、第二帶與第三帶之間分別從林帶邊緣開始,每各2.5m布一個測點。行帶式油蒿樣地測點布設:共布設了16個測點,其中帶前布設2個點,距第一帶的距離分別為4m和2m;在第一帶、第二帶和第三帶的中心各設1個點;在第一帶和第二帶之間、第二帶和第三帶之間、第三帶后分別設4(第一帶后1m處1個,其余3個點每隔1m布一點)、3(第二帶后1m處1個,其余2個點每隔1m布一點)、4(第三帶后1m處1個,其余3個點每隔1m布一點)個點。2.3樣地的測定采用多點式自記風速儀(GB-228)分別測定了3塊樣地。每塊樣地均測定樣地內和對照點的風速,每個測點均測50cm高度。每2秒自動記錄一個值,每輪測1000個數據。2.4林下的風速防風效能本次物理指標主要選取防風效能。防風效能是指距林帶為x處,高度為z處的風速比曠野風速減少的百分數。相對風速越大,林帶的防風效能越低。采用下式計算風速防風效能:式中Exz為防風效能即林內x處、高度為z處的風速比曠野對照風速減少的百分數;uoz為同一高度曠野的平均風速;uxz為林內x處、高度為z處的平均風速。3生活型植被的防風效能在郁閉度或覆蓋度為20%左右,測風高度為50cm的情況下,不同生活型植被的防風效能見表1和圖1,由表和圖中可以看出:喬木的防風效能為54.15%~62.05%,平均防風效能為58.55%;灌木的防風效能為32.93%~50.43%,平均防風效能為41.13%;半灌木的防風效能為29.46%~39.98%,平均防風效能為34.67%;說明在同一高度、相同風速、相同郁閉度或覆蓋度下,防風效能:喬木>灌木>半灌木。細分析不同風速下各種生活型植被的防風效能,對于喬木,當風速為3-4m/s時,防風效能為54.15%;風速為4-5m/s時,防風效能為57.02%;風速為5-6m/s時,防風效能為60.98%;風速為>6m/s時,防風效能為62.05%,說明喬木的防風效能隨著風速的提高而提高。對于灌木,當風速為3-4m/s時,防風效能為32.93%;風速為4-5m/s時,防風效能為38.12%;風速為5-6m/s時,防風效能為43.02%;風速為>6m/s時,防風效能為50.43%,說明灌木的防風效能隨著風速的提高而提高。對于半灌木,當風速為3-4m/s時,防風效能為29.46%;風速為4-5m/s時,防風效能為34.03%;風速為5-6m/s時,防風效能為35.20%;風速為>6m/s時,防風效能為39.98%,說明半灌木的防風效能隨著風速的提高而提高。4生活型植被的防風效能⑴在半干旱區,郁閉度或覆蓋度為20%左右時,人工布置的行帶式喬木、灌木、半灌木均有顯著的防風作用。⑵同一高度、相同風速、相同郁閉度或覆蓋度(20%左右)、相同配置模式下,不同生活型植被的防風效能:喬木的平均防風效能為58.55%,灌木的平均防風效能為41.13%