农垦区公路风吹雪防雪林的效果探讨

高 智

(新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830002)

1 引 言

在兵团农垦区公路往往是采取种植防雪林的方法来治理风吹雪灾害，其防治风吹雪机理是通过防雪林来减小风雪流强度，并降低公路上的飞雪量和积雪量，提高道路能见度和行车安全性，从而来达到防害减灾的目的，同时还可以改善公路沿线的自然环境，具有良好的生态效益。由于兵团的大部分团场地处农垦区，为了改造自身的生存条件，每年春秋两季都要大面积的植树造林，合理利用这一条件就可以把植树造林与公路风吹雪雪害的防治工程、改造生态环境有机的结合起来，因此，研究农垦区公路风吹雪防雪林的效果具有十分重要的工程意义。

2 农垦区公路防雪林类型

根据实地调查数据可知，农九师额敏农垦区公路风吹雪防雪林包括窄林、宽林片林和片林等4种类型，其中片林又可划分为稀疏片林和紧密片林，具体如见表1所示。

表1 农九师额敏农垦区防雪林主要树种类型

3 农垦区公路防雪林效果分析

3.1 防雪林防风效果分析

在农垦区公路防雪林的林带断面布置风速监测点(林前40 m和林后5～20 m)，来研究防雪林的防风效果，同时把防雪林前500 m的空旷位置视作风速参照点。风速监测方法为“同步观测”，并根据实际风速监测数据绘制了风速在不同监测位置的变化趋势，如图1所示。

图1 风速沿近地面变化图

由现场风速监测数据可知：相对于参照点的风速而言，风穿过防雪林带后，林前风速出现了一定程度的降低，在防雪林后0～10 m内风速降低幅度最大，即监测点距离防雪林越近，风速越小。同时，公路防雪林林后风速平均减少了4.3 m/s，降低率达到47.3%，这表明公路防雪林减弱风速效果是非常明显的。

3.2 防雪林积雪效果分析

农垦区公路防雪林积雪厚度的测量可采用直尺垂直测量的方法，测量位置分别取林带后与林带内，研究对象为窄林、宽林、稀疏林，防雪林各个位置的积雪厚度测量结果如图2所示。

图2 防雪林各监测位置积雪厚度

量测结果表明：窄林、宽林、稀疏林各位置的积雪厚度分布差异较大，其中窄林积雪量最大(积雪量是宽林的2.3倍，是稀疏林的1.6倍)，林内与林后积雪厚度相差不大，其平均积雪厚约1.1 m；宽林林内和林后积雪厚度差异性明显，其林内和林后积雪厚度平均平均值分别为0.8 m、0.5 m；稀疏林的积雪厚度介于窄林、宽林之间。

3.3 防雪林涵养水源效果分析

由表2可知，农九师额敏农垦区的公路风吹雪防雪林积雪量大概在16 510 600 m3/年，假设雪密度是0.75×103kg/m3，则农垦区每年的融雪水量约为1 238.3万m3，融雪水量基本与1个中小型水库蓄水量相等。这些淡水资源，可为近2万亩耕地提供灌溉服务。该农垦区积雪一般是从3月份开始融化，能基本满足农作物3～5月份需水量。反之，如果农作物需水量由地下水提供，此时地下水下降深度为。

表2 农九师额敏农垦区防雪林积雪量估算

△H=△W/μ×F

式中：△H为某时段地下水位的下降值/m；△W为该时段地下水的提取量/m3；μ为给水度(体积比)；F为灌溉面积/m2。

以5月份农垦区的农作物灌溉为例来计算地下水下降深度和融雪水量用于灌溉节约的工程造价：5月份农作物灌区面积为30 178 000 m2、灌溉水量为9 048 900 m3，地表水有1 911 000 m3，还应供给7 137 900 m3地下水。假设给水度μ=0.15，则地下水位下降深度△H=1.58 m。如果降融化雪水农作物灌溉，能减少灌溉费用大概174万元/年。

3.4 防雪林土壤改良效果分析

在不同生长年限的农垦区公路防雪林选择有代表性的土样，通过室内试验来分析土样中的有机质、pH值、各种矿物成分的含量，如表3所示。

表3 防雪林选土壤肥力指标

试验结果表明：在公路防雪林的林带生长初期，土壤中的有机质及各种矿物成分都出现了一定程度的下降，主要原因在于：农垦区的防雪林往往没有施肥，林带在生长时需要从土中吸收一定的养分。随着公路防雪林地生长，林带内生物种类可能增加，会有土壤微生物产生，促进土壤有机质矿化，提高有机质、速效氮、速效钾等养分含量，并促进土中的难溶性养分转化。

农垦区的公路风吹雪防雪林不同年份土壤的pH值均大于7，呈弱碱性状态。同时，随着防雪林种不断生长，其pH值出现了一定程度的降低。土壤pH值降低的原因有两个方面：第一，防雪林林带中的枯枝落叶等有机质被土壤中微生物分解而产生有机酸，中和土壤的碱性物质，使得其pH降低。第二，公路风吹雪防雪林选择榆树、杨树等，这些树木的根系分泌物一般是酸性的。

相对于对照组土壤(无防雪林)土壤成分而言，随着公路防雪林的不断生长，土样中盐含量呈减少趋势，减小了26.3%～32.5%左右。这是因为农垦区公路在建设防雪林之后，会增加林带内土湿度，减小地下水矿化度(减缓盐渍化)，改善农田小气候，并通过叶面向空中蒸腾，从而起到控制和降低地下水位作用。

3.5 防雪林土壤改造生态环境效果分析

农九师额敏垦区公路在布置防雪林后，既降低了冬季风吹雪对行驶车辆的干扰，又改善了农垦区自然环境，促进生态系统平衡。按照实际测算资料可知：农垦区的防雪林植被覆盖率为24.33%，积雪量大概在16 510 600 m3/年，每年的融雪水量约为1 238.3万m3。和公路沿线空旷地带相比，防雪林内风速平均减少了30%～50%，气温振幅减少±1.5～30 ℃，空气相对湿度增加了2%～5%，蒸发量减小了5%～20%。

防雪林内土的有机质和矿物成分含量提高，使得当地从旱生植渐渐过渡成更加丰富多样性湿生植被，即植被群落更加丰富，含有植物111种，分属27科、76属。此外，通过防雪林的建设，确保防雪林林区不会遭受大风吹蚀，改善了土壤墒情，能促进当地农作物和牧草生长。

由于农九师额敏农垦区属于缺水区，且年内分布不均衡，水源成为该地区经济蓬勃发展的关键限制因素，额敏农垦区防雪林用水量大概在15 363 000 m3/年。为能使后期农垦区公路防雪林的顺利建设，不仅要采用节水技术(如低压管道输水)高效充分的利用当地水资源，还要尽量利用当地的积雪融水或寻找新水源。

4 结束语

防雪林生物防治是治理农垦区公路风吹雪、变害为利、应用广泛的防治措施，在工程中应优先考虑采用。防雪林防治公路风吹雪，既治理了雪害，又保护和改变了生态环境，防治水土流失，具有良好的经济效益和生态效益。