不同疏透度的柠条带防风效果研究

中国干旱、半干旱地区受到风蚀荒漠化的威胁，土壤风蚀现象严重，对国民经济和社会发展造成了危害。植被的落叶期是土壤风蚀严重的季节，为探究落叶期不同疏透度下灌木林带的空气动力学特征，合理配置林带结构，修复荒漠草原土壤风蚀灾害，利用风蚀风洞开展模拟试验，以“一行一带”的柠条带为研究对象，设计不同疏透度的林带模型，分析不同疏透度的林带在6、9、12 m/s三种不同中心风速下带后的风速廓线、防风效能，揭示落叶期不同结构林带空气流场特征和防风效果。结果表明，不同疏透度的灌木林带对空气流场垂直结构产生了不同影响：同种中心风速下，植被疏透度数值越小，风速廓线发生变异的带后距离越近，且变异程度越大；同种疏透度下，中心风速越大，风速廓线发生变异的程度越大。柠条带后的防风效果为：疏透度35%林带>疏透度45%林带>疏透度60%林带。     

不同配置的行带式杨树固沙林与带间植被修复的关系

 在研究低覆盖度（15% -25%)行带式固沙林的水量平衡和防风固沙机制后,通过植被调查,研究赤峰市敖汉旗不同带间距离以及不同时间梯度上的椬被恢复过程及物种多样性的差异,从而阐明行带式固沙林对带间植被自然修复的促进作用。结果表明：1)林带间距的宽窄影响植被恢复的效果,适宜带间距离的林带具有明显的加快和促进植被修复的作用;2)恢复年限相近的情况下带间距为20 m林带带间植被恢复效果优于带间距为10 m和15m林带,其群落也较稳定;3)带间距为20 m的行带式固沙林带间植被经过一段时间演替逐渐趋于自然植被,而带间距为10 m固沙林带间植被则越来越稀疏。     

和田地区绿洲外围农田防护林带的防护效益

在和田地区新垦农地外围的流动沙地种植新疆杨乔木+沙拐枣灌木复合防护林,通过布设风速风向观测仪、沙尘通量梯度仪、温湿度和辐射等测定仪于林带前后,研究防护林网的防护效益,为营建绿洲外围防护林和合理开发利用荒漠区的土地资源提供理论依据。结果表明,防护林带的防风效能随着高度的增加而减弱,大于起沙风速(6m/s)时,新疆杨林带、沙拐枣林带在0.5m处的防风效能分别为67.2%和94.5%,在3m处的防风效能分别为31.3%和33.7%。随着风速的增大,沙拐枣林带和新疆杨林带的防风效能均减弱,新疆杨林带的减弱更为明显。防护林带有效地降低了地表风速,减轻地表风蚀。林带内的输沙量仅为外围的10%左右。此外,林带内的太阳辐射强度下降,温度降低,湿度显著增加。由此可见,防护林可以有效地起到防风固沙,改善区域小气候的作用。     

植株高大的目标作物对防护林防风效应影响的风洞模拟试验

防护林对降低风害,促进农作物稳产高产具有重要作用,但目前防护林配置研究仅注意到防护林本身,忽视了果树等植株高大作物对风速的影响。该文选取1种果树（枣树）,3种疏透度林带（30.12%、25.01%和20.92%）,在3种风速下（8、10、和14 m/s）进行风洞模拟,研究种植枣树等植株高大目标作物时,防护林风场特征及防风效应。结果表明：不同风速和林带疏透度下,枣树对林带前后流场均具有显著影响,特别是林带后近地面风速削减程度较大。1）随风速增大,无枣树林带防风效应减小,有枣树林带变化较小,但增量增大,在8、10、和14m/s风速下分别增大16.40%、23.65%和29.05%;2）疏透度为30.12%时,有枣树林带综合防风效应最佳。随疏透度减小,无枣树林带防风效应增大,有枣树林带变化较小,但增量减小,在3种疏透度下分别增加22.72%、15.22%和1.28%。因此总结认为在集约化和精准农业要求下,进行枣树等植株高大作物防护林带配置时,应考虑目标作物的防风效应,如此可减少防护林面积,显著提高目标作物的经济效益。     

行带式固沙林带间植被恢复及土壤养分变化研究

通过植被和土壤调查,研究了赤峰市敖汉旗不同带间距离的行带式人工林带间植被恢复及不同恢复年限土壤养分变化的差异,从而阐明行带式固沙林对带间植被自然恢复和土壤发育的促进作用。结果表明:(1)行带式杨树人工林带能够明显地促进带间植被恢复与土壤发育;(2)带间距离的宽窄影响植被恢复及土壤发育效果为:带间距24m>带间距18m>带间距12m;(3)不同带间距对物种的生态位宽度有重要影响;(4)林带间的植被恢复效果符合高斯模型,根据高斯模型推算出当带间距介于28～40m时,林带将最大程度地发挥对带间植被恢复的促进作用。     

不同带间距对沙区河岸固沙林带的带间土壤水分和植被群落特征的影响

[目的] 黄河沿岸地带是水土流失最严重的地区之一。研究沙区河岸固沙林带不同带间距下的土壤水分和植被群落特征,确定最优配置模式下的带间距,为建设沙区河岸固沙林带行带式造林提供依据。[方法] 以内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗西柳沟不同带间距行带式固沙林为研究对象,对带间距8,16,22,28 m的固沙林样地进行土壤取样和植被调查,统计不同带间距固沙林带的带间土壤物理性质以及植被群落特征,并分析土壤水分与植被间的相关性。[结果] ①不同行带式固沙林中的土壤水分与植被指数整体上均随带间距增大而提升。②各样地带间0-100 cm范围内不同土层土壤水分也随水平间距增加而升高,至11 m后变化趋于稳定。③各样地带间土壤水分均与植被指数大体呈极显著正相关,但均匀度指数与丰富度指数有所差异。带间距越大,植被恢复效果越好,带间距22 m时约达峰值。[结论] 以低覆盖度行带式固沙林进行沙地治理时,植被恢复效果随带间距增大而增长,但带间距并非越宽越好。22 m带间距的行带式固沙林带间植被恢复效应最佳,对沙地的近自然修复效果最优。     

不同配置乔灌混交林防风效益的风洞试验

防护林对减轻风沙灾害,改善和恢复干旱区生态环境意义重大。为优化干旱区防护林配置,该研究以旱柳、梭梭和油蒿为研究对象,设计A型(高密度)、B型(中密度)、C型(低密度)3类乔灌混交林模型,每类林带依据林龄(5、10和20a)设计3种高度,共9种乔灌混交林模型。在12m/s风速条件下进行风洞试验,分析不同配置乔灌混交林的风速频数、风速流场、有效防护面积。结果表明:不同配置的乔灌混交林背风面风速流场差异显著,等密度林带高度增加,带后相同位置的风速减小、气流越平稳,树龄5 a的中密度和低密度林带风速分别集中在7.2～7.6、7.5～8.5 m/s,树龄20 a的中密度和低密度林带风速分别集中分布在4～5、4.5～5 m/s;树龄10 a的中密度和低密度带后最大风速与高密度林带相似,但最小风速分别为高密度林带的5.88、7.27倍,说明高密度林带降低风速作用明显,但风速随着林带距离的增加恢复迅速;不同密度林带的防风效能最佳区随带高的增加而向后移动,林带高度增加,林带密度优势减弱。因此,中高林龄的中密度乔灌混交林生态效益、经济效益最优。     

沙漠-河岸过渡带不同天然植被群落类型防风效应评估

为了评估不同天然植被群落类型的防风效应,我们在库布齐沙漠与黄河河岸之间的生态过渡带选取了柠条（Caragana intermedia）、白刺（Nitraria tangutorum）、拂子茅（Calamagrostis ep igejos）、赖草（Leymus secalinus）和芨芨草（Achnatherum sp lendens）等5种常见的天然灌草植被群落以及裸露沙地,并对其防风效应作了比较。结果表明,这几种不同天然植被群落类型的在近地面（10 cm）防风效应从大到小的次序是:赖草群落>芨芨草群落>拂子茅群落>裸露沙地>白刺群落>柠条群落;同一天然植被群落类型不同高度的防风效应也有较大差异;随距离地面高度的变化,不同植被群落风速降低率亦有变化。为干旱、半干旱地区天然植被群落的保护提供了科学依据。     

河北省坝上地区牧场防护林的防风效能研究

[目的]揭示河北省坝上地区御道口牧场防护林林带的防风效能,为牧场防护林建设提供理论依据。[方法]以樟子松防护林林带为研究对象,运用空间多点观测法观测。[结果]当旷野风速为3.84m/s时,在林后1(H为林带平均高度)H处,风速最小,同时防风效能最大,但随着水平距离的增加风速在逐渐升高而防风效能呈逐渐下降趋势。旷野风速越大,林带防风效能增大,有效防护距离变大。当旷野风速为5~6级时,在林内,1H,5H处的防风效能最好,防风效能范围为67.97%~94.27%。不同垂直高度上防风效能的变化趋势由大到小为:30,50,150,300cm,风速的分布规律变化趋势与防风效能正好相反,由大到小为:300,150,50,30cm。[结论]牧场防护林林带后的1~10H区域是林带的最佳保护区和作用范围,其中林后1H的防风效能最好,但会随着风速和垂直高度的变化而有一定的差异。     

行带式配置柠条林防风效益风洞试验研究

柠条(Caragana korshinskii)是我国重要的固沙灌木造林种,在沙区植被重建中被广泛使用.为了使柠条防护林更加稳定高效的发挥防护效应,需要对其空间配置结构进行研究.针对柠条防护林空间配置的问题,该研究设计了风洞模拟试验.试验结果表明:柠条林的空间结构分布对其防护效益具有重要影响.疏透度是影响防护林的防风效果的重要参数,低矮灌木防护林疏透度以0.5左右为优.盖度对防护林的防风效果具有更重要的意义,盖度在20%左右就能有效的降低风速,且连续的行带式配置中林带对气流具有逐级削弱的能力.     

农田防护林对田间地表节肢动物分布的影响——以昌图县为例

提升农田生物多样性是当前生态农业研究的热点问题。为探讨农田防护林的生物多样性保护功能，本研究在辽宁省昌图县金家镇选取8个农田-防护林单元（每个单元即为1个田块），使用陷阱法调查了不同类型林带（完整型、残缺型、消亡型）相邻的农田中，距林带不同距离处（0 m、50 m、100 m、150 m、200 m）地表节肢动物的分布情况，同时记录林带内的植被群落特征。采用方差分析以及群落排序的方法，分析了林带类型、距离梯度以及林带植被结构对农田地表节肢动物分布的影响。研究结果表明：1）与消亡型相比，完整型和残缺型林带相邻的农田物种多度显著较高，物种多样性在各类型林带农田间无显著差异，与完整型及残缺型林带相邻的农田维持着区别于消亡型林带的地表节肢动物群落结构。2）完整型和残缺型林带相邻的农田物种多度梯度变化显著，随距林带距离的增加均呈由低到高的变化趋势；不同类型林带农田中，物种多样性随距林带距离的增加逐渐递减，边缘效应显著。3）林带中草本层物种多度和乔木层盖度是影响农田地表节肢动物群落分布的主要因子，共解释了35.4%的节肢动物数量变异；不同节肢动物物种对林带植被结构的响应存在差异，步甲和蜘蛛作为当地农业景观中主要的天敌类群，与上述林带植被结构因子关系密切：林带内较高的草本层物种多度有利于增加农田中某些步甲常见种的多样性，而较高的乔木层盖度有利于增加蜘蛛目常见科的多样性。研究结果表明，农田防护林作为研究区主要的非耕作生境类型，能够显著提升相邻农田中地表节肢动物的多度，对于物种多样性的提升作用则不明显；林带内草本层物种多度以及乔木层盖度对蜘蛛、步甲等多类天敌多样性保护具有积极作用。因此，加强农业景观中现有林地的改造和提升，如营造适宜盖度的上层林木以及丰富的林下植被，能够提升现有林地的生境质量，进一步发挥其对农田生物多样性的保育功能。     

前高后低型防风固沙林防风效应及其对风向的响应

[目的]研究由梭梭和柠条组成的前高后低型复合林带的防风效应及其对风向的响应,为荒漠绿洲、沙漠公路、沙漠铁路等防护区人工防风固沙林的营建提供理论依据。[方法]以具有不同个体特征的梭梭和柠条为原型制作仿真植物,配置成前高后低型林带,记作AmBn型,其中,"A"代表仿真植物梭梭,"m"代表其株行距为15cm×40cm,"B"代表仿真植物柠条,"n"代表其株行距为8.5cm×25cm。将其在反方向风作用时记为BnAm型。通过风洞模拟试验,在7,10,15m/s试验风速下,对两种类型林带主要影响区的风速变化、气流加速率和防风效能进行分析。[结果](1)气流到达林带前速度整体降低,到达林带后分化为上(30cm以上)、中(5—20cm)、下(3cm以下)3个特征层,下部气流层在AmBn型和BnAm型林带后的风速恢复点分别位于23和12.5H处。(2)AmBn型林带风影区的范围大于BnAm型林带;两种林带在A,B植物区的冠层高度处各形成一个风影核心区,形成双核模式。(3)在7,10,15m/s试验风速下,AmBn型林带考察区的平均防护效能分别为34.44%,34.98%和32.51%。BnAm型林带考察区的平均防风效能分别为22.62%,19.70%和19.41%。(4)垂直方向上,林带对约1.5H高度范围以下的气流起减速作用,对此范围以上的气流起加速作用;水平方向上,AmBn型林带的防风效能在带前、带中、带后均优于BnAm型林带。[结论]林带的防风效能与两种树种沿风向出现的先后顺序有关,从防护效能和防护距离考虑,建议在防护区外围营建AmBn型林带。     

胶南市海防林不同植被梯度带物种多样性分析

利用物种丰富度指数、物种多样性指数(Simpson和Shannon-Wiener指数)、均匀度指数(Pielou和Alatalo指数)及生态优势度指数对胶南沿海防护林4种梯度带8种植被模式下的人工森林群落进行植物多样性分析。结果表明:各主要模式的多样性较低,不同梯度带的Simpson指数和Shannon-wiener指数变化范围为0.35~2.52和0.84~5.69。从沿海至内陆沿不同梯度带,多样性状况逐渐变好。灌草带中柽柳+草本模式好于紫穗槐+草本模式的多样性状况;基干林带中黑松+刺槐+火炬松+白蜡混交林的多样性好于黑松纯林和刺槐纯林模式;丘陵水土保持林带的黑松纯林好于黑松+麻栎混交林。     

科尔沁沙地奈曼沙区小叶杨防护林带间植被与土壤特性变化

[目的] 以科尔沁沙地奈曼沙区小叶杨(Populus simonii)防护林为研究区域，研究防护林带间植被修复与土壤发育的最适行带配置模式，为科尔沁沙地人工造林提供科学依据。 [方法] 对4种不同带间距的行带式小叶杨防护林带间植物群落多样性、土壤理化性质及其相关性进行研究。 [结果] 带间距的大小对小叶杨防护林带间植被与土壤恢复有明显影响，植被恢复与土壤恢复是相辅相成的。① 自然状态下防护林带间物种多样性及群落稳定性具体表现为：带间距10 m＞6 m＞4 m＞2 m； ②土壤含水量及土壤养分(有机碳、碱解氮、速效磷、速效钾)含量表现为：带间距10 m＞6 m＞4 m＞2 m，土壤容重为：带间距10 m＜6 m＜4 m＜2 m； ③在0-60 cm土层深度中，不同带间距小叶杨防护林带间物种多样性指数与土壤理化性质呈现出不同程度的显著或极显著相关(p＜0.05)，其中与各物种多样性指数相关性最大的为土壤容重，与各土壤理化性质相关性最明显的物种多样性指数为Margalef丰富度指数。 [结论] 在科尔沁沙地奈曼沙区小叶杨人工造林过程中，适当增大行带式小叶杨造林带间距，能够有效提高林地生产水平与生态效益。综合考虑带间植被与土壤恢复，造林带间距达到10 m为宜。     

晋北风沙特点、防风林带结构及效益

晋北风沙区防风林带结构不合理、效益低下,风沙严重地段土壤风蚀量可达120～135 m3/hm2.为对防风林带的设计提供理论支撑,研究在分析晋北害风发生规律、风沙性质和表层土壤机械组成的基础上,通过建立数学模型对防风林带设计的关键因子进行研究.结果表明:(1)晋北风沙区距地面1 m高的起沙风速为3.2 m/s,全年1 m高度92.1%害风风速为3.2～6.4 m/s,且集中出现在10月至翌年5月.(2)影响防风林带效益的主导因子为林带疏透度,晋北风沙区林带疏透度为0.3时,林带的有效防风距离最大,可达到林带高度的13.8倍.(3)以新疆杨、合作杨、油松和樟子松为主要树种营建防风林带时,林带最大间距分别为221,193,83.110 m.(4)晋北风沙区害风具有分散性.害风风力率能综合体现害风出现的频率和强度,害风风力率最大时的林带走向为防风林带最佳走向.     

宁夏毛乌素沙地不同密度柠条林对土壤结构及植物群落特征的影响

通过对种植不同密度的柠条对退化草原恢复效应的研究，结果表明随着柠条带间距的增加，土壤的物理性质得到极大的改善，容重逐渐减小，土壤的毛管孔隙度、总孔隙度、透气性、排水能力、则呈增加的趋势，其中10m带距的增幅最大。植被恢复后柠条带间土壤水分呈现10m〉7m〉对照〉4m的趋势。建立柠条林后随着植物种类的增加，个体重要值相对下降，各项生态指数不断升高。说明随着带间距的增加，群落结构在逐渐发生变化，使原来的荒漠化群落结构变得相对复杂并逐渐向稳定阶段发展。     

宁东矿区天然植物群落特征及其与土壤理化性质的关系

[目的] 研究宁东矿区天然植物群落特征与土壤理化性质的关系,为宁东矿区植被重建过程中植物种的选择提供科学依据。[方法] 以宁东矿区6种典型的天然植物群落和土壤为研究对象,采用野外调查结合室内试验的方法,对比分析不同群落的植物群落特征及其与土壤理化性质的关系。[结果] 宁东矿区6种天然植物群落共调查到植物55种,隶属于15科48属,集中分布于菊科、豆科、藜科和禾本科4科。细枝岩黄耆（Hedysarum scoparium）+柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii）—白莲蒿（Artemisia sacrorum）群落灌木层植被盖度和高度在6个群落中均最高,其数值分别为48%和202.54 cm,灌木物种柠条锦鸡儿在其中5个群落中均有分布且生长良好。灌木层Patrick丰富度指数与土壤碱解氮、砾石含量、速效钾和有机质呈正相关,与pH值呈负相关;草本层植物种Patrick丰富度指数与土壤有机质、田间持水量和速效磷呈正相关关系。[结论] 宁东矿区煤矸石山植被重建时,对于覆土土质为壤质砂土或砂质壤土,优先选择柠条锦鸡儿、细枝岩黄耆、黑沙蒿（Artemisia ordosica）和沙拐枣（Calligonum mongolicum）等灌木树种;覆土土质为少砾质砂土时选沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）和柠条锦鸡儿;覆土土质为多砾质砂土时可选藏锦鸡儿（Caragana tibetica）、裸果木（Gymnocarpos przewalskii）和胡枝子（Lespedeza bicolor）等灌木物种。土壤容重对灌木物种多样性贡献率较大,土壤田间持水量和有机质对草本植物多样性贡献率较大。     

基于防护保证率的农田防护林林带间距调控

农田防护林林带间距的设置关系到防护林防护效益和农田单位经济效益的权衡。该文以新疆南疆枣树防护林为例,引用水文学中防护保证率的概念和方法,以枣树受风害危害的概率特征为基础,兼顾防护林防风生态效益和经济效益最大为目标,建模分析和野外试验相结合,研究了农田防护林林带间距调控方法。结果表明:1)运用防护保证率的方法能够实现对农田防护林防风生态效益与经济效益权衡的优化;2)枣树防护林的防护保证率在95%,林带间距为132.1 m左右时,单位经济价值达到最优,高出常规防护林间距经济产量6.2%;3)林带疏透度为0.34大于疏透度为0.49的防护效益。该研究可为农田防护林林带间距定量调控提供参考。     

黄土丘陵区典型植被类型草本层生态学特性与环境解释

在野外调查的基础上研究黄土丘陵区4种典型植被类型（达乌里胡枝子群落、白羊草群落、人工刺槐林、人工柠条林）草本层生态学特性,通过室内土壤养分和水分含量测定分析群落间环境因子的差异,并对群生态学指标和环境因子进行相关分析。研究结果表明:（1）豆科、禾本科、菊科植物重要值在4种群落中均很高,群落间各科物种重要值差异显著。（2）群落物种多样性表现为:人工刺槐林 > 人工柠条林 > 达乌里胡枝子群落 > 白羊草群落;群落盖度表现为人工刺槐林 > 白羊草群落 > 达乌里胡枝子群落 > 人工柠条林;草本群落地上生物量表现为:白羊草群落 > 人工刺槐林 > 达乌里胡枝子群落 > 人工柠条林。（3）土壤有机质、全氮、速效氮和速效钾含量表现为:工刺槐林 > 白羊草群落 > 达乌里胡枝子群落 > 人工刺槐林,达乌里胡枝子群落和白羊草群落土壤全磷、速效磷含量较高。（4）土壤水分含量表现为:白羊草群落（8.43%） > 达乌里胡枝子群落（7.60%） > 人工柠条林（6.43%） > 人工刺槐林（5.85%）。（5）群落盖度、草本群落地上生物量与土壤养分指标正相关,物种多样性与土壤养分的关系相对复杂;群落盖度及物种多样性均与土壤水分含量负相关,草本群落地上生物量与土壤水分含量相关性不显著。     

沙质海岸不同植被梯度带的土壤蓄水功能

对胶南沿海沙质海岸5种植被梯度带下9种植被模式的水分物理性状及土壤蓄水功能进行了研究。结果表明:①随着从沿海至内陆的过渡,胶南沙质海岸带营造灌草带-基干林带-丘陵水土保持林-经济林带-农田林网模式的沿海防护林生态网络体系,对改善该地区的土壤水分物理性质起了积极作用,且土壤层蓄水性能均优于海边草甸。②对沙质海岸来说,沿灌草带、基干林带、丘陵水土保持林带、经济林带和农田林网5个不同的梯度带,土壤物理性状逐渐变好,渗透能力逐渐减弱,土壤层的蓄水能力逐渐增强。③各梯度带内,随着植被类型的不同,其土壤水分物理性状及土壤层蓄水功能表现出一定差异。紫穗槐 草本模式是灌草带值得推广的模式;刺槐是基干林带值得推广的树种;丘陵土保持林带配置应优先考虑以黑松 麻栎为主的针阔混交林模式。