秋子梨園防風網減風增溫效應研究

汪曉謙 杜國棟 王強

摘要：通過在秋子梨園中架設筆者自制的防風網，對防風網的防風效果進行初步研究。結果表明，防風網能有效地調節梨園內風速、空氣溫度，為梨樹生長提供適宜的生長環境。防風網能明顯降低網內風速，阻風能力隨著網外風速的變大而增強。在網高4 m的條件下，對應網內40 m均有明顯的減風效果，防護距離為網高的10倍以上。同時，防風網對于果園有明顯的增溫作用，最大升溫幅度可達3.0 ℃，其增溫效果受季節、天氣及距離等因素影響。

關鍵詞：梨園;防風網;風速;溫度

中圖分類號： S661.205+3 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2019）01-0104-04

近年來，由于全球自然生態環境不斷惡化，臺風、干旱、低溫等極端惡劣天氣頻發，對果樹生產造成嚴重的影響。例如，早春強風、干旱氣候條件易引起果樹枝條發生抽條死亡現象;果樹新梢發育及展葉期間，強風吹折嫩梢、破損葉片，減少了葉片的光合產物積累，對當年樹體發育和芽體形成產生嚴重的負面影響[1]。防風林是果園的重要組成部分。果園建立時，營造完備的防護林設施，可有效降低風速、抵御強風對樹體的機械損傷危害，增加果園內的空氣溫度和濕度，促進提早萌芽和有利于授粉媒介的活動[2-4]。目前，由于建造防風林需要占用一定面積的土地，且需喬木和灌木樹種合理配置以及受苗木成活等因素所限，新建果園的防風林多不完備，加上對防風林的作用認識不深，弱化了防風林的實際應用效果，有的果園甚至沒有考慮興建防風林。按照現代果園建立要求，構建占地少、結構簡單、防風效果好的防風裝置，替代傳統意義的防風林，具有重要的現實意義。本研究借鑒國內外相關經驗，采用金屬骨架和聚乙烯尼龍紗網試制可調節式果園防風網，研究防風網對降低風速的影響以及對梨園溫度的調節作用，以期為提高果園抵御自然災害的能力提供基礎依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2016—2017年在沈陽農業大學秋子梨長期定位示范園（41°49′N，123°34′E）進行。防風網材料為聚乙烯尼龍紗網，網眼規格為4.0 mm×4.0 mm。防風網架設方法：金屬直立架（長度、寬度、厚度為12 cm×10 cm×0.8 cm）設于距秋子梨園北側2 m，立柱地上高度為4 m，立柱間距為6 m，網下沿距地表0.1 m，上沿距地表4.0 m。

1.2 試驗方法

（1）防風網減風能力監測：在防風網與果園垂直方向設置6個風速觀測點，高度為2 m，分別為網外2、10 m，網內距網邊緣2、10、20、40 m。選擇春季大風天氣，使用風速自動記錄儀（標智GM8902，深圳市聚茂源科技有限公司）同時記錄防風網內外各點風速，1 min記錄1次數據，連續監測2 h。

（2）防風網增溫效應監測：溫度觀測點的設置與風速觀測點相同。于2017年1—6月，使用溫度自動記錄儀（美控RC-4，杭州美控自動化技術有限公司）連續監測不同觀測點的溫度日變化，月平均氣溫由溫度日變化數據進行平均后計算得出。數據記錄間隔時間為1 h。

2 結果與分析

2.1 秋子梨園防風網的減風能力研究

防風網等風障可以改善果園小氣候，阻擋冷空氣入侵，有效降低風速，減緩氣溫下降，增加空氣濕度，減少凍害危害。本試驗選擇秋子梨花期突發的伴有降雨降溫的強風天氣，集中測定了防風網內外的風速變化。

由圖1可以看出大風天氣條件下防風網內外不同位置的風速動態變化。防風網外2個測試點（網外2、10 m）風速水平普遍高于網內各點，其中網外2 m風速比網外10 m略低，說明受防風網阻隔作用，造成測試點附近風速降低。當天風向為北風，網外10 m處最大風速達11.9 m/s，相當于6級風，對果園有一定破壞作用。但經過防風網的有效阻隔后，防風網內各測試點的風速明顯減緩，網內2 m處出現的最大風速為4.5 m/s，網內10 m處最大風速為4.8 m/s，網內20 m處最大風速為 7.2 m/s，網內40 m處最大風速為8.6 m/s，說明在40 m范圍內，防風網對大風均有阻隔作用，但隨距離的增加作用效果逐漸減弱。其中，防風網內側20 m以內的效果更為明顯。

為研究防風網對不同風速的作用效果，選取了測定結果中不同風速水平的部分數據進行了比較。由表1可以看出，防風網外風速不同，對應的防風網內不同距離的風速變化趨勢不同。當網外風速為2.5 m/s時，防風網10 m以外的阻風效果并不明顯;當網外風速達到4～6 m/s時，網內20 m及以內風速均小于網外風速，說明此時的防風網防護距離為 20 m。當網外風速大于8 m/s時，網內風速在40 m及以內均小于網外風速，說明防風網的防護范圍已經超過觀測范圍，阻風效果明顯，防控距離為網高的10倍以上。由此可知，網外風速越大，網內風速降低幅度越大，防風效果越明顯。在此基礎上，本研究繪制了防風網的效果示意圖（圖2）。強風經過防風網的阻隔后，網內各點的風速明顯減緩，并且隨距離的增加而減弱。在40 m范圍內，防風網對大風均有阻隔作用，能有效降低強風對果園的危害。

2.2 秋子梨園防風網的增溫效應研究

2.2.1 強風天氣下秋子梨園的溫度變化 在上述的強風天氣下，風速儀同步記錄了防風網內外的氣溫變化情況。圖3結果表明，與風速變化相似，防風網明顯提升了網內的溫度水平。其中，網外10、2 m處的平均溫度分別為6.8、7.0 ℃，而網內2、10、20、40 m處的溫度依次為8.3、8.1、7.8、7.4 ℃，最大提升幅度達1.5 ℃。這說明在極端天氣下，防風網對果園有明顯的防寒保暖作用。

2.2.2 不同時期秋子梨園的溫度日變化 為研究常規天氣下，防風網對梨園的防風保溫作用，本研究選擇2017年1—6月6個不同溫度水平的典型日期，測定防風網內外的溫度日變化。圖4結果表明，在不同溫度水平的天氣下，防風網對果園均有一定的保溫作用。1月22日，全天氣溫均在0 ℃以下，網內40 m及以內的果園氣溫均高于防風網外，其中 13：00—15：00的效果最為明顯，最大升溫幅度為1.6 ℃。2月13日，全天最高氣溫在5 ℃左右，網內溫度明顯高于網外，以20 m及以內的效果最好，最大升溫幅度為2.4 ℃。3月16日，天氣轉暖，防風網的作用在白天更為明顯，夜晚差異較小，最高可以提升溫度達3.0 ℃。4月11日，部分秋子梨植株進入初花期，易受低溫、霜凍等傷害，此時防風網對梨園仍然有明顯的保溫作用，尤其以中午時段更為明顯。5月8日，梨園進入初果期，此時防風網的保溫效果依舊明顯，其中網內 10 m 的溫度大幅高于其他觀測點，網內40 m及以內的果園氣溫均高于防風網外側。進入6月份，最高氣溫近35 ℃，防風網對于梨園內的氣溫水平仍有作用，所以夏季防風網應及時撤除，本研究中應用的可調節式防風網正滿足了此需求，在夏季可以收起，防止果園溫度過高。

整體來看，防風網對于果園有明顯的增溫作用，其增溫效果與天氣情況及防風網距離等關系密切。防風網的增溫效果，以中午時段最為明顯。另外，果園距防風網愈近，溫度愈高。

2.2.3 不同月份秋子梨園的月平均氣溫變化 由圖5可以看出，在不同溫度水平的月份中，防風網內側40 m及以內的果園氣溫均高于網外側，防風網對于果園的增溫效果明顯。其中1—2月份，網內2 m位置的增溫效果最為明顯，最大提升幅度達0.5 ℃。3—4月份，網內各位置的溫度水平接近，均高于網外。而5—6月份，網內各點中10 m處的溫度最低，40 m處的溫度最高。這說明，隨季節變化，防風網內外的溫度水平分布也有較大差異，但防風網內各位置點的溫度均高于網外，這也進一步印證了防風網對果園的增溫效果。

3 討論與結論

風災是我國北方地區的果園早春自然災害之一，早春強風易引起果樹枝條抽條，果樹授粉不良，還會造成葉片破損，影響葉片的光合能力，給果樹豐產栽培帶來不利條件。因此，營造果園防護林是林果業生產中的重要配套技術措施[5-6]。相對于營造防風林，防風網具有結構簡單、維護方便、營建迅速及防風作用明顯等特點，是一種控制風害的有效方法[7]。本試驗通過在秋子梨園架設防風網，對果園防風網的防風效果進行了初步研究，結果表明，防風網的應用能有效地調節梨園內風速、空氣溫度，在小氣候調節方面的防護效應優勢較為明顯，為梨樹生長發育提供了適宜的生長環境。

防風網最明顯的作用是防風，試驗和實踐都已證明防風網能有效地降低平均風速，達到防風目的，避免風速過大對果樹造成傷害[8]。劉俊等通過在葡萄園架設防風網，研究防風網對降低風速的影響，發現網外風速越大，防風網阻風能力越強，其防護距離和網外風速密切相關[9]。本研究結果與之一致。本研究中，強風經過防風網的阻隔后，網內各點的風速明顯減緩，在40 m范圍內，防風網對大風均有阻隔作用，但隨距離的增加而減弱。同時，網外風速越大，網內風速降低幅度越大，防風效果越明顯，防風網的阻風能力隨著網外風速的變大而增強。另外，防風網的防護距離與網高也有密切聯系。相關研究表明，風通過防風網后風速明顯變小，一般在8～10倍網高處，風速仍可降低到80%，減風效果最明顯的在網高的 2～4 倍處[10]。本研究結果與之相符，本試驗采用的網高為 4 m，對應的網內40 m的效果均較明顯，防護距離為網高的10倍以上。所以通過適當提高防風網高度，可以有效提高其防護距離。在生產應用中，可根據實際防護距離，調節防風網高度，以達到最大效果。

因風速減緩，果園內熱量散失也相對減少，防風網內的溫度容易保持[1，11]。由此可見，防風網對果園還有增溫作用，可以使果園的小氣候得到改善[12]。據測定，防風網可使網內近地層氣溫白天增高0.5～2.0 ℃[10]。本研究還發現，防風網對于果園有明顯的增溫作用，網內40 m以內的果園氣溫均高于防風網外，最大升溫幅度可達3.0 ℃。其增溫效果與季節、天氣及距離等關系密切。防風網的增溫效果，以晴天中午時段最為明顯。溫度對果樹生長發育有直接影響，例如果樹花期低溫，會影響果樹的授粉受精[1]，防風網的增溫作用有助于提升果樹品質和產量。而進入夏季后，防風網會影響果園氣流，增溫不利于果樹發育，影響品質，此時防風網應及時撤除，本研究中試制的可調節式防風網正滿足了此需求，在夏季可以收起，防止果園溫度過高，對豐產栽培有重要意義。

參考文獻：

[1]覃恩勇. 淺談果園防護林的營造[J]. 南方農業，2013，7（2）：69-70.

[2]任寶君，李玉華，薛松山. 果園防護林的效應、結構及其營造技術[J]. 北方果樹，1996（1）：27-28.

[3]邱夢如，彭 帥，郭中領，等. 河北壩上農田防護林帶結構配置——以康保地區為例[J]. 江蘇農業科學，2017，45（8）：145-148.

[4]秦仲麒. 防風林對附近獼猴桃開花和產量的影響[J]. 北方園藝，1996（4）：39-42.

[5]書 達. 風對果園有哪些危害[J]. 煙臺果樹，1985（2）：32.

[6]鄭曉明，王立群，田 艷，等. 遼東寒冷地區果園防護林的效應調查及其營造技術[J]. 現代農業，2009（6）：28.

[7]祁有祥，程 復，武烽東，等. 防風網防風效能初步研究[J]. 水土保持研究，2007（1）：190-192，195.

[8]劉 俊，漢瑞峰. 葡萄防風網架設技術[J]. 農家參謀，2012（8）：16-16.

[9]劉 俊，田勤科，李敬川，等. 葡萄防雹、防風網防風效果研究[J]. 中外葡萄與葡萄酒，2011（5）：33-35.

[10]孫玉亭，霍兆發，高橋英紀，等. 防風網小氣候效應的初步分析[J]. 農業氣象，1985（4）：35-39.

[11]趙麗霞，劉 俊，于祎飛，等. 懷來盆地葡萄園雹 風 凍害防控技術[J]. 河北林業科技，2011（4）：59-61.

[12]楊 菲，楊吉華，艾 釗，等. 魯東沿海丘陵茶園防護林的小氣候特征[J]. 植物生態學報，2014，38（11）：1205-1213.胡曉婷，陳丹艷，牛博宇，等. 番茄秸稈堆肥對番茄生長發育、產量及品質的影響[J]. 江蘇農業科學，2019，47（1）：108-111.