秋子梨园防风网减风增温效应研究

汪晓谦 杜国栋 王强

摘要：通过在秋子梨园中架设笔者自制的防风网，对防风网的防风效果进行初步研究。结果表明，防风网能有效地调节梨园内风速、空气温度，为梨树生长提供适宜的生长环境。防风网能明显降低网内风速，阻风能力随着网外风速的变大而增强。在网高4 m的条件下，对应网内40 m均有明显的减风效果，防护距离为网高的10倍以上。同时，防风网对于果园有明显的增温作用，最大升温幅度可达3.0 ℃，其增温效果受季节、天气及距离等因素影响。

关键词：梨园;防风网;风速;温度

中图分类号： S661.205+3 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2019）01-0104-04

近年来，由于全球自然生态环境不断恶化，台风、干旱、低温等极端恶劣天气频发，对果树生产造成严重的影响。例如，早春强风、干旱气候条件易引起果树枝条发生抽条死亡现象;果树新梢发育及展叶期间，强风吹折嫩梢、破损叶片，减少了叶片的光合产物积累，对当年树体发育和芽体形成产生严重的负面影响[1]。防风林是果园的重要组成部分。果园建立时，营造完备的防护林设施，可有效降低风速、抵御强风对树体的机械损伤危害，增加果园内的空气温度和湿度，促进提早萌芽和有利于授粉媒介的活动[2-4]。目前，由于建造防风林需要占用一定面积的土地，且需乔木和灌木树种合理配置以及受苗木成活等因素所限，新建果园的防风林多不完备，加上对防风林的作用认识不深，弱化了防风林的实际应用效果，有的果园甚至没有考虑兴建防风林。按照现代果园建立要求，构建占地少、结构简单、防风效果好的防风装置，替代传统意义的防风林，具有重要的现实意义。本研究借鉴国内外相关经驗，采用金属骨架和聚乙烯尼龙纱网试制可调节式果园防风网，研究防风网对降低风速的影响以及对梨园温度的调节作用，以期为提高果园抵御自然灾害的能力提供基础依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2016—2017年在沈阳农业大学秋子梨长期定位示范园（41°49′N，123°34′E）进行。防风网材料为聚乙烯尼龙纱网，网眼规格为4.0 mm×4.0 mm。防风网架设方法：金属直立架（长度、宽度、厚度为12 cm×10 cm×0.8 cm）设于距秋子梨园北侧2 m，立柱地上高度为4 m，立柱间距为6 m，网下沿距地表0.1 m，上沿距地表4.0 m。

1.2 试验方法

（1）防风网减风能力监测：在防风网与果园垂直方向设置6个风速观测点，高度为2 m，分别为网外2、10 m，网内距网边缘2、10、20、40 m。选择春季大风天气，使用风速自动记录仪（标智GM8902，深圳市聚茂源科技有限公司）同时记录防风网内外各点风速，1 min记录1次数据，连续监测2 h。

（2）防风网增温效应监测：温度观测点的设置与风速观测点相同。于2017年1—6月，使用温度自动记录仪（美控RC-4，杭州美控自动化技术有限公司）连续监测不同观测点的温度日变化，月平均气温由温度日变化数据进行平均后计算得出。数据记录间隔时间为1 h。

2 结果与分析

2.1 秋子梨园防风网的减风能力研究

防风网等风障可以改善果园小气候，阻挡冷空气入侵，有效降低风速，减缓气温下降，增加空气湿度，减少冻害危害。本试验选择秋子梨花期突发的伴有降雨降温的强风天气，集中测定了防风网内外的风速变化。

由图1可以看出大风天气条件下防风网内外不同位置的风速动态变化。防风网外2个测试点（网外2、10 m）风速水平普遍高于网内各点，其中网外2 m风速比网外10 m略低，说明受防风网阻隔作用，造成测试点附近风速降低。当天风向为北风，网外10 m处最大风速达11.9 m/s，相当于6级风，对果园有一定破坏作用。但经过防风网的有效阻隔后，防风网内各测试点的风速明显减缓，网内2 m处出现的最大风速为4.5 m/s，网内10 m处最大风速为4.8 m/s，网内20 m处最大风速为 7.2 m/s，网内40 m处最大风速为8.6 m/s，说明在40 m范围内，防风网对大风均有阻隔作用，但随距离的增加作用效果逐渐减弱。其中，防风网内侧20 m以内的效果更为明显。

为研究防风网对不同风速的作用效果，选取了测定结果中不同风速水平的部分数据进行了比较。由表1可以看出，防风网外风速不同，对应的防风网内不同距离的风速变化趋势不同。当网外风速为2.5 m/s时，防风网10 m以外的阻风效果并不明显;当网外风速达到4～6 m/s时，网内20 m及以内风速均小于网外风速，说明此时的防风网防护距离为 20 m。当网外风速大于8 m/s时，网内风速在40 m及以内均小于网外风速，说明防风网的防护范围已经超过观测范围，阻风效果明显，防控距离为网高的10倍以上。由此可知，网外风速越大，网内风速降低幅度越大，防风效果越明显。在此基础上，本研究绘制了防风网的效果示意图（图2）。强风经过防风网的阻隔后，网内各点的风速明显减缓，并且随距离的增加而减弱。在40 m范围内，防风网对大风均有阻隔作用，能有效降低强风对果园的危害。

2.2 秋子梨园防风网的增温效应研究

2.2.1 强风天气下秋子梨园的温度变化 在上述的强风天气下，风速仪同步记录了防风网内外的气温变化情况。图3结果表明，与风速变化相似，防风网明显提升了网内的温度水平。其中，网外10、2 m处的平均温度分别为6.8、7.0 ℃，而网内2、10、20、40 m处的温度依次为8.3、8.1、7.8、7.4 ℃，最大提升幅度达1.5 ℃。这说明在极端天气下，防风网对果园有明显的防寒保暖作用。

2.2.2 不同时期秋子梨园的温度日变化 为研究常规天气下，防风网对梨园的防风保温作用，本研究选择2017年1—6月6个不同温度水平的典型日期，测定防风网内外的温度日变化。图4结果表明，在不同温度水平的天气下，防风网对果园均有一定的保温作用。1月22日，全天气温均在0 ℃以下，网内40 m及以内的果园气温均高于防风网外，其中 13：00—15：00的效果最为明显，最大升温幅度为1.6 ℃。2月13日，全天最高气温在5 ℃左右，网内温度明显高于网外，以20 m及以内的效果最好，最大升温幅度为2.4 ℃。3月16日，天气转暖，防风网的作用在白天更为明显，夜晚差异较小，最高可以提升温度达3.0 ℃。4月11日，部分秋子梨植株进入初花期，易受低温、霜冻等伤害，此时防风网对梨园仍然有明显的保温作用，尤其以中午时段更为明显。5月8日，梨园进入初果期，此时防风网的保温效果依旧明显，其中网内 10 m 的温度大幅高于其他观测点，网内40 m及以内的果园气温均高于防风网外侧。进入6月份，最高气温近35 ℃，防风网对于梨园内的气温水平仍有作用，所以夏季防风网应及时撤除，本研究中应用的可调节式防风网正满足了此需求，在夏季可以收起，防止果园温度过高。

整体来看，防风网对于果园有明显的增温作用，其增温效果与天气情况及防风网距离等关系密切。防风网的增温效果，以中午时段最为明显。另外，果园距防风网愈近，温度愈高。

2.2.3 不同月份秋子梨园的月平均气温变化 由图5可以看出，在不同温度水平的月份中，防风网内侧40 m及以内的果园气温均高于网外侧，防风网对于果园的增温效果明显。其中1—2月份，网内2 m位置的增温效果最为明显，最大提升幅度达0.5 ℃。3—4月份，网内各位置的温度水平接近，均高于网外。而5—6月份，网内各点中10 m处的温度最低，40 m处的温度最高。这说明，随季节变化，防风网内外的温度水平分布也有较大差异，但防风网内各位置点的温度均高于网外，这也进一步印证了防风网对果园的增温效果。

3 讨论与结论

风灾是我国北方地区的果园早春自然灾害之一，早春强风易引起果树枝条抽条，果树授粉不良，还会造成叶片破损，影响叶片的光合能力，给果树丰产栽培带来不利条件。因此，营造果园防护林是林果业生产中的重要配套技术措施[5-6]。相对于营造防风林，防风网具有结构简单、维护方便、营建迅速及防风作用明显等特点，是一种控制风害的有效方法[7]。本试验通过在秋子梨园架设防风网，对果园防风网的防风效果进行了初步研究，结果表明，防風网的应用能有效地调节梨园内风速、空气温度，在小气候调节方面的防护效应优势较为明显，为梨树生长发育提供了适宜的生长环境。

防风网最明显的作用是防风，试验和实践都已证明防风网能有效地降低平均风速，达到防风目的，避免风速过大对果树造成伤害[8]。刘俊等通过在葡萄园架设防风网，研究防风网对降低风速的影响，发现网外风速越大，防风网阻风能力越强，其防护距离和网外风速密切相关[9]。本研究结果与之一致。本研究中，强风经过防风网的阻隔后，网内各点的风速明显减缓，在40 m范围内，防风网对大风均有阻隔作用，但随距离的增加而减弱。同时，网外风速越大，网内风速降低幅度越大，防风效果越明显，防风网的阻风能力随着网外风速的变大而增强。另外，防风网的防护距离与网高也有密切联系。相关研究表明，风通过防风网后风速明显变小，一般在8～10倍网高处，风速仍可降低到80%，减风效果最明显的在网高的 2～4 倍处[10]。本研究结果与之相符，本试验采用的网高为 4 m，对应的网内40 m的效果均较明显，防护距离为网高的10倍以上。所以通过适当提高防风网高度，可以有效提高其防护距离。在生产应用中，可根据实际防护距离，调节防风网高度，以达到最大效果。

因风速减缓，果园内热量散失也相对减少，防风网内的温度容易保持[1，11]。由此可见，防风网对果园还有增温作用，可以使果园的小气候得到改善[12]。据测定，防风网可使网内近地层气温白天增高0.5～2.0 ℃[10]。本研究还发现，防风网对于果园有明显的增温作用，网内40 m以内的果园气温均高于防风网外，最大升温幅度可达3.0 ℃。其增温效果与季节、天气及距离等关系密切。防风网的增温效果，以晴天中午时段最为明显。温度对果树生长发育有直接影响，例如果树花期低温，会影响果树的授粉受精[1]，防风网的增温作用有助于提升果树品质和产量。而进入夏季后，防风网会影响果园气流，增温不利于果树发育，影响品质，此时防风网应及时撤除，本研究中试制的可调节式防风网正满足了此需求，在夏季可以收起，防止果园温度过高，对丰产栽培有重要意义。

参考文献：

[1]覃恩勇. 浅谈果园防护林的营造[J]. 南方农业，2013，7（2）：69-70.

[2]任宝君，李玉华，薛松山. 果园防护林的效应、结构及其营造技术[J]. 北方果树，1996（1）：27-28.

[3]邱梦如，彭 帅，郭中领，等. 河北坝上农田防护林带结构配置——以康保地区为例[J]. 江苏农业科学，2017，45（8）：145-148.

[4]秦仲麒. 防风林对附近猕猴桃开花和产量的影响[J]. 北方园艺，1996（4）：39-42.

[5]书 达. 风对果园有哪些危害[J]. 烟台果树，1985（2）：32.

[6]郑晓明，王立群，田 艳，等. 辽东寒冷地区果园防护林的效应调查及其营造技术[J]. 现代农业，2009（6）：28.

[7]祁有祥，程 复，武烽东，等. 防风网防风效能初步研究[J]. 水土保持研究，2007（1）：190-192，195.

[8]刘 俊，汉瑞峰. 葡萄防风网架设技术[J]. 农家参谋，2012（8）：16-16.

[9]刘 俊，田勤科，李敬川，等. 葡萄防雹、防风网防风效果研究[J]. 中外葡萄与葡萄酒，2011（5）：33-35.

[10]孙玉亭，霍兆发，高桥英纪，等. 防风网小气候效应的初步分析[J]. 农业气象，1985（4）：35-39.

[11]赵丽霞，刘 俊，于祎飞，等. 怀来盆地葡萄园雹 风 冻害防控技术[J]. 河北林业科技，2011（4）：59-61.

[12]杨 菲，杨吉华，艾 钊，等. 鲁东沿海丘陵茶园防护林的小气候特征[J]. 植物生态学报，2014，38（11）：1205-1213.胡晓婷，陈丹艳，牛博宇，等. 番茄秸秆堆肥对番茄生长发育、产量及品质的影响[J]. 江苏农业科学，2019，47（1）：108-111.