乌兰察布市风蚀沙化区防护林防风效能及风蚀量研究

摘要在乌兰察布市兴和县境内，选择5个推广示范点营建防护林，开展风蚀沙化区防护林防风效能及风蚀量研究。结果表明：在林带背风面25m外，随着距离的增加，防风效能呈现减弱趋势；在林带背风面5～25m内的风速比旷野平均降低15.1%左右，防风效能平均提高了17.92%。林带后比林带前风蚀量都明显减少，减少量依次为小红土夭南推广点>旧国道东坡推广点>阳坡行政村和小红土夭北推广点>旧国道西坡推广点。钢钎读数平均值林带前为-6.0mm，林地后为-2.6mm，林带后比林带前减少了3.4mm，单位面积风蚀量平均值林带前为162.0t.km-2，林带后为70.2t.km-2，林带后比林带前减少了91.8t.km-2。营建防护林可以较好地阻滞气流流动而降低风速、削弱风能，并且能较好地减少土壤风蚀。

关键词风蚀沙化；防护林；风速；防风效能

中图分类号：S文献标识码：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

烏兰察布市境内风蚀沙化地区是内蒙古自治区的大风多发区和大风加强区，因受气候和地形的影响，频繁出现大风和沙尘天气，土地肥力和生产力下降，草场退化，耕地农作物减产。据此选择5个推广示范点营建了综合防护林体系，对控制风沙危害、改善该区域生态状况具有重要意义。本试验分析了5个推广示范点防护林防风效能，为今后防护林体系的建设及更新提供参考。

1试验地概况

兴和县属阴山北麓的丘陵区和中低山地，海拔1087～1920m，土壤以沙质土为主，还有灰褐土等，土层厚度30cm左右，植被为山地草甸和草甸草原植被、干草原植被，灌木主要以柠条（Caraganakorshinskii）和沙棘（Hippophaerhamnoides）为主。年平均气温4.2℃，有效积温2200～2400℃，无霜期为95～130d。年降水量397mm左右，平均风速3.8m.s-1，平均大风日数45d。项目推广示范点选择在内蒙古乌兰察布市兴和县境内，5个推广示范点分别是阳坡行政村、旧国道东坡、小红土夭北、小红土夭南和旧国道西坡，项目推广面积约0.18万hm2。

2试验方法

2.1防护林栽植模式

防护林栽植10行为一带，采用针阔混交、乔灌混交造林模式，具体为1行杨树（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”字形种植，带间距50m。

2.2防风效能观测内容及方法

2013年4月末至5月底观测风速，在示范点内分别在防护林无叶期（1月5日—4月29日）、展叶期（5月10日—5月12日）和全叶期（5月28日—5月30日）3個物候期进行风速测定。每阶段连续观测3d，每隔2h观测1次。

选择地势平坦、防护林结构完整、具有代表性的林带。共设置了5个观测点：①②为基本观测点。①号测点分别设在林带内中心线上。②号测点设在带外空旷地上（为对照观测点），地势应平坦，周围没有障碍物，基本测点的观测高度为0.2、0.5和1.5m。辅助观测点（③～⑤）均设在林带背风面，依次为距林缘5、10和25m处，观测高度为0.2、0.5和1.5m[1-3]。

利用以下公式计算林带的防风效能：

E=u1－u×100%

式中：u1表示旷野的风速，u表示林带内各测点的风速。

以空旷地为对照，风速是4月29日—5月30日共观测9d的平均值。

2.3风蚀量测定

2013年4月上旬—5月底，对推广地点利用插钎法进行风蚀量的测算[4-7]。在各林带迎风面和背风面距林缘20m各设置1000m2控制范围，在各自的控制范围内每隔10m布置有刻度的细钢钎，使钢钎零刻度与地表齐平，吹蚀为负，堆积为正，读取钢钎读数，然后对各自控制范围的钢钎的读数进行统计，取各自的平均数。再通过计算单位面积上土壤的质量，计算控制面积风蚀量及单位面积风蚀量[8-12]。

3结果与分析

3.1防风效能

3.1.1阳坡行政村防风效能

阳坡行政村防护林防风效能如表1所示，在防护林背风面25m外，随着距离的增加防护效能呈现减弱趋势，距防护林越远，风速恢复越大，防风效能越小，在林带背风侧1.5m高度的风速比旷野平均降低15.3%，而1.5m以下，降低17.6%～22%，防风效能平均提高了16.68%。

3.1.2旧国道东坡防风效能

旧国道东坡防护林防风效能如表2所示，在防护林背风面25m外，随着距离的增加防护效能呈现减弱趋势，距防护林越远，风速恢复越大，防风效能越小，在林带背风侧1.5m高度的风速比旷野平均降低19.36%左右，而1.5m以下，降低24.5%～27.8%，防风效能平均提高了20.5%。

3.1.3小红土夭北防风效能

小红土夭北防护林防风效能如表3所示，在防护林背风面25m外，随着距离的增加防护效能呈现减弱趋势，距防护林越远，风速恢复越大，防风效能越小，在林带背风侧1.5m高度的风速比旷野平均降低10.3%左右，而1.5m以下，降低21%～24.1%，防风效能平均提高了16.9%。

3.1.4小红土夭南防风效能

小红土夭南防护林防风效能如表4所示，在防护林背风面25m外，随着距离的增加防护效能呈现减弱趋势，距防护林越远，风速恢复越大，防风效能越小，在林带背风侧1.5m高度的风速比旷野平均降低10.6%左右，而1.5m以下，降低18.7%～25.9%，防风效能平均提高了17.5%。

3.1.5旧国道西坡防风效能

旧国道西坡防护林防风效能如表5所示，在防护林背风面25m外，随着距离的增加防护效能呈现减弱趋势，距防护林越远，风速恢复越大，防风效能越小，在林带背风侧1.5m高度的风速比旷野平均降低19%左右，而1.5m以下，降低20.5%～24.6%，防风效能平均提高了18.6%。

由表6可知，防护林主要通过阻滞气流流动而降低风速。削弱风能已起到防止和减少土壤风蚀的作用。从风速变化趋势看，在防护林背风面25m外，随着距离的增加，防风效能呈现减弱趋势，距防护林越远，风速恢复越大，防风效能越小，在林带背风面5～25m内的风速比旷野平均降低15.1%左右，防风效能平均提高了17.92%。

3.2风蚀量测定

如表7所示，阳坡行政村防护林带后风蚀量比林带前钢钎读数、单位面积风蚀量分别减少3.2mm、86.4t.km-2，林带后单位面积风蚀量较林带前降低了50.8%；旧国道东坡防护林带后风蚀量比林带前钢钎读数、单位面积风蚀量分别减少3.3mm、89.1t.km-2，林带后单位面积风蚀量较林带前降低了54.09%；小红土夭北防护林带后风蚀量比林带前钢钎读数、单位面积风蚀量分别减少3.2mm、86.4t.km-2，林带后单位面积风蚀量较林带前降低了59.3%；小红土夭南防护林带后风蚀量比林带前钢钎读数、单位面积风蚀量分别减少4.9mm、132.3t.km-2，林带后单位面积风蚀量较林带前降低了70%；旧国道西坡防护林带后风蚀量比林带前钢钎读数、单位面积风蚀量分别减少2.3mm、62.1t.km-2，林带后单位面积风蚀量较林带前降低了43.4%。

通过表7可知，5个推广地点林带后比林带前风蚀量都明显减少，其中小红土夭南推广点风蚀量减少最为明显，林带后单位面积风蚀量较林带前降低了70%。5个推广点风蚀量减少量依次为：小红土夭南>旧国道东坡>阳坡行政村和小红土夭北>旧国道西坡。5个推广点钢钎读数平均值林带前为-6.0mm，林地后为-2.6mm，林带后比林带前减少了3.4mm；单位面积风蚀量平均值林带前为162.0t.km-2，林地后为70.2t.km-2，林带后比林带前减少了91.8t.km-2。

4结论

推广示范点营建防护林带，防风效能在防护林背风面25m外，随着距离的增加呈现减弱趋势，在林带背风面5～25m内的风速比旷野平均降低15.1%左右，防风效能平均提高了17.92%。单位面积风蚀量平均值林带前为162.0t.km-2，林地后为70.2t.km-2，林带后比林带前减少了91.8t.km-2。因此，营建防护林，可以较好地阻滞气流流动而降低风速、削弱风能，并且明显减少土壤风蚀。

参考文献：

[1]牛庆花，彭博，陆贵巧，等.河北省坝上地区牧场防护林的防风效能研究[J].水土保持通报，2018，38（4）：114-117，124

[2]桑巴叶，陈启民.基于流场分析的不同规格防护林防风效能研究[J].防护林科技，2022（5）：12-15，22

[3]冬梅，赵士杰.我国农田土壤风蚀及防治措施的研究现状[J].农村牧区机械化，2004（4）：8-9.

[4]桑巴叶，阿通古丽.买买提，陈启民.不同带距防护林网及林网中不同植被防风效能的风洞模拟[J].西北林学院学报，2022（3）：57-63，132

[5]周云鹤，陈智，佟鑫，等.不同疏透度的柠条带防风效果研究[J].中国水土保持，2022（5）：60-64，7

[6]唐玉龙，安志山，张克存，等.不同结构单排林带防风效应的风洞模拟[J].中国沙漠，2012，32（3）：647-654

[7]张启昌，郭忠玲，其其格，等.吉林省风蚀的影响因素及其治理途径[J].北华大学学报（自然科学版），2001（3）：260-262

[8]孙悦超，麻硕士，陈智.保护性耕作农田和柠条带状配置草地防风蚀效果的风洞测试[J].农业工程学报，2017，33（11）：140-146

[9]闫德仁，袁立敏，黄海广，等.乌兰布和沙漠流动沙丘纱网沙障防风效能研究[J].水土保持研究，2021，28（2）：198-202

[10]厉静文，刘明虎，郭浩，等.防风固沙林研究进展[J].世界林业研究，2019，32（5）：28-33

[11]赛克，赵媛媛，包岩峰，等.干旱半干旱区落叶期农田防护林防风效果的风洞试验研究[J].农业工程学报，2021，37（5）：157-165

[12]林晓光.不同配置模式柠条灌丛防风效果研究[D].北京：北京林业大学，2020

收稿日期：2022-12-20

作者简介：田稼穑（1987-），女，内蒙古呼和浩特人，硕士，高级工程师，主要从事林业科学技术研究及推广工作，E-mail：1027740918@qq.com