烏蘭察布市風蝕沙化區防護林防風效能及風蝕量研究

摘要在烏蘭察布市興和縣境內，選擇5個推廣示范點營建防護林，開展風蝕沙化區防護林防風效能及風蝕量研究。結果表明：在林帶背風面25m外，隨著距離的增加，防風效能呈現減弱趨勢；在林帶背風面5～25m內的風速比曠野平均降低15.1%左右，防風效能平均提高了17.92%。林帶后比林帶前風蝕量都明顯減少，減少量依次為小紅土夭南推廣點>舊國道東坡推廣點>陽坡行政村和小紅土夭北推廣點>舊國道西坡推廣點。鋼釬讀數平均值林帶前為-6.0mm，林地后為-2.6mm，林帶后比林帶前減少了3.4mm，單位面積風蝕量平均值林帶前為162.0t.km-2，林帶后為70.2t.km-2，林帶后比林帶前減少了91.8t.km-2。營建防護林可以較好地阻滯氣流流動而降低風速、削弱風能，并且能較好地減少土壤風蝕。

關鍵詞風蝕沙化；防護林；風速；防風效能

中圖分類號：S文獻標識碼：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

烏蘭察布市境內風蝕沙化地區是內蒙古自治區的大風多發區和大風加強區，因受氣候和地形的影響，頻繁出現大風和沙塵天氣，土地肥力和生產力下降，草場退化，耕地農作物減產。據此選擇5個推廣示范點營建了綜合防護林體系，對控制風沙危害、改善該區域生態狀況具有重要意義。本試驗分析了5個推廣示范點防護林防風效能，為今后防護林體系的建設及更新提供參考。

1試驗地概況

興和縣屬陰山北麓的丘陵區和中低山地，海拔1087～1920m，土壤以沙質土為主，還有灰褐土等，土層厚度30cm左右，植被為山地草甸和草甸草原植被、干草原植被，灌木主要以檸條（Caraganakorshinskii）和沙棘（Hippophaerhamnoides）為主。年平均氣溫4.2℃，有效積溫2200～2400℃，無霜期為95～130d。年降水量397mm左右，平均風速3.8m.s-1，平均大風日數45d。項目推廣示范點選擇在內蒙古烏蘭察布市興和縣境內，5個推廣示范點分別是陽坡行政村、舊國道東坡、小紅土夭北、小紅土夭南和舊國道西坡，項目推廣面積約0.18萬hm2。

2試驗方法

2.1防護林栽植模式

防護林栽植10行為一帶，采用針闊混交、喬灌混交造林模式，具體為1行楊樹（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”字形種植，帶間距50m。

2.2防風效能觀測內容及方法

2013年4月末至5月底觀測風速，在示范點內分別在防護林無葉期（1月5日—4月29日）、展葉期（5月10日—5月12日）和全葉期（5月28日—5月30日）3個物候期進行風速測定。每階段連續觀測3d，每隔2h觀測1次。

選擇地勢平坦、防護林結構完整、具有代表性的林帶。共設置了5個觀測點：①②為基本觀測點。①號測點分別設在林帶內中心線上。②號測點設在帶外空曠地上（為對照觀測點），地勢應平坦，周圍沒有障礙物，基本測點的觀測高度為0.2、0.5和1.5m。輔助觀測點（③～⑤）均設在林帶背風面，依次為距林緣5、10和25m處，觀測高度為0.2、0.5和1.5m[1-3]。

利用以下公式計算林帶的防風效能：

E=u1－u×100%

式中：u1表示曠野的風速，u表示林帶內各測點的風速。

以空曠地為對照，風速是4月29日—5月30日共觀測9d的平均值。

2.3風蝕量測定

2013年4月上旬—5月底，對推廣地點利用插釬法進行風蝕量的測算[4-7]。在各林帶迎風面和背風面距林緣20m各設置1000m2控制范圍，在各自的控制范圍內每隔10m布置有刻度的細鋼釬，使鋼釬零刻度與地表齊平，吹蝕為負，堆積為正，讀取鋼釬讀數，然后對各自控制范圍的鋼釬的讀數進行統計，取各自的平均數。再通過計算單位面積上土壤的質量，計算控制面積風蝕量及單位面積風蝕量[8-12]。

3結果與分析

3.1防風效能

3.1.1陽坡行政村防風效能

陽坡行政村防護林防風效能如表1所示，在防護林背風面25m外，隨著距離的增加防護效能呈現減弱趨勢，距防護林越遠，風速恢復越大，防風效能越小，在林帶背風側1.5m高度的風速比曠野平均降低15.3%，而1.5m以下，降低17.6%～22%，防風效能平均提高了16.68%。

3.1.2舊國道東坡防風效能

舊國道東坡防護林防風效能如表2所示，在防護林背風面25m外，隨著距離的增加防護效能呈現減弱趨勢，距防護林越遠，風速恢復越大，防風效能越小，在林帶背風側1.5m高度的風速比曠野平均降低19.36%左右，而1.5m以下，降低24.5%～27.8%，防風效能平均提高了20.5%。

3.1.3小紅土夭北防風效能

小紅土夭北防護林防風效能如表3所示，在防護林背風面25m外，隨著距離的增加防護效能呈現減弱趨勢，距防護林越遠，風速恢復越大，防風效能越小，在林帶背風側1.5m高度的風速比曠野平均降低10.3%左右，而1.5m以下，降低21%～24.1%，防風效能平均提高了16.9%。

3.1.4小紅土夭南防風效能

小紅土夭南防護林防風效能如表4所示，在防護林背風面25m外，隨著距離的增加防護效能呈現減弱趨勢，距防護林越遠，風速恢復越大，防風效能越小，在林帶背風側1.5m高度的風速比曠野平均降低10.6%左右，而1.5m以下，降低18.7%～25.9%，防風效能平均提高了17.5%。

3.1.5舊國道西坡防風效能

舊國道西坡防護林防風效能如表5所示，在防護林背風面25m外，隨著距離的增加防護效能呈現減弱趨勢，距防護林越遠，風速恢復越大，防風效能越小，在林帶背風側1.5m高度的風速比曠野平均降低19%左右，而1.5m以下，降低20.5%～24.6%，防風效能平均提高了18.6%。

由表6可知，防護林主要通過阻滯氣流流動而降低風速。削弱風能已起到防止和減少土壤風蝕的作用。從風速變化趨勢看，在防護林背風面25m外，隨著距離的增加，防風效能呈現減弱趨勢，距防護林越遠，風速恢復越大，防風效能越小，在林帶背風面5～25m內的風速比曠野平均降低15.1%左右，防風效能平均提高了17.92%。

3.2風蝕量測定

如表7所示，陽坡行政村防護林帶后風蝕量比林帶前鋼釬讀數、單位面積風蝕量分別減少3.2mm、86.4t.km-2，林帶后單位面積風蝕量較林帶前降低了50.8%；舊國道東坡防護林帶后風蝕量比林帶前鋼釬讀數、單位面積風蝕量分別減少3.3mm、89.1t.km-2，林帶后單位面積風蝕量較林帶前降低了54.09%；小紅土夭北防護林帶后風蝕量比林帶前鋼釬讀數、單位面積風蝕量分別減少3.2mm、86.4t.km-2，林帶后單位面積風蝕量較林帶前降低了59.3%；小紅土夭南防護林帶后風蝕量比林帶前鋼釬讀數、單位面積風蝕量分別減少4.9mm、132.3t.km-2，林帶后單位面積風蝕量較林帶前降低了70%；舊國道西坡防護林帶后風蝕量比林帶前鋼釬讀數、單位面積風蝕量分別減少2.3mm、62.1t.km-2，林帶后單位面積風蝕量較林帶前降低了43.4%。

通過表7可知，5個推廣地點林帶后比林帶前風蝕量都明顯減少，其中小紅土夭南推廣點風蝕量減少最為明顯，林帶后單位面積風蝕量較林帶前降低了70%。5個推廣點風蝕量減少量依次為：小紅土夭南>舊國道東坡>陽坡行政村和小紅土夭北>舊國道西坡。5個推廣點鋼釬讀數平均值林帶前為-6.0mm，林地后為-2.6mm，林帶后比林帶前減少了3.4mm；單位面積風蝕量平均值林帶前為162.0t.km-2，林地后為70.2t.km-2，林帶后比林帶前減少了91.8t.km-2。

4結論

推廣示范點營建防護林帶，防風效能在防護林背風面25m外，隨著距離的增加呈現減弱趨勢，在林帶背風面5～25m內的風速比曠野平均降低15.1%左右，防風效能平均提高了17.92%。單位面積風蝕量平均值林帶前為162.0t.km-2，林地后為70.2t.km-2，林帶后比林帶前減少了91.8t.km-2。因此，營建防護林，可以較好地阻滯氣流流動而降低風速、削弱風能，并且明顯減少土壤風蝕。

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收稿日期：2022-12-20

作者簡介：田稼穡（1987-），女，內蒙古呼和浩特人，碩士，高級工程師，主要從事林業科學技術研究及推廣工作，E-mail：1027740918@qq.com