全 文 ：书第 31 卷 第 4 期
2010 年 12 月
内 蒙 古 农 业 大 学 学 报
Journal of Inner Mongolia Agricultural University
Vol． 31 No． 4
Dec． 2010
沙柳林林带宽度与防风功能的研究*
裴志永1， 安 珍2*
( 1． 内蒙古农业大学能源与交通工程学院，呼和浩特 010018; 2． 内蒙古农业大学材料科学与艺术设计学院，呼和浩特 010018)
摘要: 本文采用梯度风速自动采集仪通过野外观测实验，研究了东胜区平缓沙地人工种植沙柳林风速、积沙与幅
宽和株高的关系。研究结果表明，沙柳灌木林能降低近地表的迎风侧与背风侧的风速，沙柳林带对植株高度以上高
度处的风速影响较小。适当的间伐宽度即能保证林木自身的复壮，又能保证其发挥自身的生态效益。经观察，当林
带平茬宽度小于 20m时灌木林能够起到防风固沙作用，且沙粒在迎风侧前 3 排植株下部沉积，形成生物地梗，积沙
体积与植株所在行数有很大的相关性。
关键词: 沙柳林带; 平茬宽度; 防风效应
中图分类号: S727． 23 文献标识码: A 文章编号: 1009 － 3575( 2010) 04 － 0110 － 03
STUEY ON THE BELT BREADTH
AND WIND － CONTROL CAPACITY OF SALIX
PEI Zhi － yong1， AN Zhen2*
( 1． College of Energy and Transport Engineering ，Inner Mongolia Agricultural University，Huhhot 010018，China;
2． College of Material Science and Art Design，Inner Mongolia Agricultural University，Huhhot 010018，China)
Abstract: This paper studies the relationship between wind speed，sand accumulation，and breadth and stem length of salix planted
in placid sand in Dongsheng District based on field experiment by means of automatic gradient velocity acquisition instrument． The re-
sult indicates that artificially planting Salix belt can decrease the wind speed in lee － side and windward － side of the earth＇s surface．
Salix belt has little effect on the wind velocity above plant height． The Suitable cutting breadth can not only guarantee forest own rejuve-
nation，but also guarantee its best ecology benefit． Through observation when the cutting breadth is smaller than 20 meters，the wind
speed that was affected by Salix belt is not able to blow the sand． The sand was deposited to come into being ecology barrier within
three lines of lee － side of Salix belt． There is a significant correlation between accumulated sand volume and plant line．
Key words: Salix belt; Cutting width; Wind － prevention effect
引言
沙区种植沙柳林，起到减缓风力以及阻挡输沙
的作用，从多种途径起到防风固沙的效果，不同植被
的防风效益是生态环境建设中植被类型选择与合理
配置的主要依据。我国对植被防风固沙效益的研究
始于建国初农林生态效益的研究，许多研究人员对
此进行了野外观测、风洞模拟实验以及与区域性防
护效益有关的基础研究，对乔木林的生态效益及评
价方法的研究已较为成熟［1 ～ 3］。然而，对西部干旱
半干旱地区，主要植被植物为沙生灌木，由于自然条
件和地区经济落后，适宜树种沙柳的种植效益得不
到发挥，当前还没有像乔木那样形成完善的采伐理
论来指导生产，沙柳林得不到及时合理的平茬复壮
更新，时常发生乱采乱砍现象，造成沙生灌木平茬后
生长缓慢、退化，甚至出现灌木林成片枯死等严重后
果，导致沙区植被破坏，加大沙区沙漠化程度［4］。为
此有必要从防风固沙的角度来阐述研究最佳的能发
挥最大效益的平茬方式。这是使沙生灌木产业持续
* 收稿日期: 2010 － 08 － 05
基金项目: 国家自然基金( 30760206)
作者简介: 裴志永( 1979 － ) ，男，博士，主要从事机械设计及理论方面的研究 .
* 通讯作者
发展的根本，是沙区的生态改善的有效途径。
沙柳( salix psammophila) 是毛乌素沙地、库布齐
沙漠、乌兰布和沙漠的重要的灌丛群落，常以极稀疏
的方式分布于沙丘中下部，或者以较大的密度分布
于滩地覆沙区，常与乌柳( salix linearistripularix) 组成
柳湾林，现在沙柳被大面积的人工种植，是内蒙古西
部沙区的优良的防风固沙树种，具有很高的经济价
值和生态效应。沙生灌木根据其生物学特性，需 3a
～5a平茬复壮 1 次［5］，仅鄂尔多斯市地区现有沙柳
已成熟灌木林地 97 万 hm2［6］，平均按每 4a 平茬 1
次，每年有近 24． 25 万 hm2 沙生灌木林需要平茬，如
果不进行平茬复壮，灌木枝条会出现自然生长退化、
枯死、虫灾，沙生灌木生长质量严重退化。本文对库
布齐沙漠东胜区林业局所辖沙柳人工种植林的间伐
平茬宽度与防风作用进行了测量和统计分析，采用
自动采集信息风速仪系统对沙柳林近地表气流场情
况进行了观测，为灌木防风固沙效益的进一步研究
及生态环境建设和经济综合效益的系统最优化提供
基础数据。
1 研究地区和研究方法
1． 1 研究地区
研究地区位于东胜区与伊金霍洛旗交界处沙丘
滩地镶嵌地区，海拔 1 230m，年平均气温 6． 2℃，年
平均降水量 357． 1mm，年蒸发量 2 358． 6mm，年平均
风速 3. 5m /s，地表起沙风速 4. 0m /s，3 月 ～ 5 月 ＞
4. 0 m /s 天数平均为 12. 2d，占全年大风天数
50. 2%，地貌形态以流动半流动和固定沙丘、平沙地
为主。土壤类型以流动风沙土、固定风沙土、草甸土
为主，地表植被主要为白沙蒿、沙米、软毛虫实为主。
据鄂尔多斯林业数据库统计［6］，东胜各月份的平均
风速分布如表 1，全年的平均风速值为 x = 3. 5m/s，
接近起沙风速 4m /s，且有一定波动，在 10 月份风速
最小。在 3 月 ～ 5 月份时段，平均风速为 4. 1m /s，大
于当地的起沙风速，这说明春季风沙对东胜区的危
害较大。
表 1 东胜区各月平均风速 单位 m/s
Tab. 1 Monthly Average Wind Speed in Dongsheng District Unit: m/s
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
风速 3． 2 3． 4 3． 7 4． 4 4． 2 3． 6 3． 3 3． 0 3． 1 2． 6 3． 5 3． 3
表 2 迎风区、林带区、背风区各测点风速表
Tab. 2 Table of Wind Speed Measuring at Different Points in the Windward Area，Forest Belt Area and Leeward Area
迎风区
各测点风速( m/s)
林带区
各测点风速( m/s)
背风区
各测点风速( m/s)
－ 3H － 2H － 1H － 0． 5H 0H 1H 2H 3H 4H 5H 6H 7H 8H 9H 10H 11H 12H 13H 14H 15H 16H 17H 18H 19H 20H 21H 22H
0． 3( m) 2． 36 3． 39 3． 23 2． 54 2． 31 2． 33 2． 27 2． 26 2． 31 2． 29 2． 27 2． 26 2． 27 2． 29 2． 25 0． 91 1． 96 2． 21 2． 47 2． 53 2． 62 2． 65 2． 69 2． 82 3． 17 3． 85 4． 15
0． 5( m) 2． 92 3． 41 3． 31 2． 87 2． 83 2． 81 2． 65 2． 7 2． 65 2． 64 2． 63 2． 61 2． 59 2． 61 2． 57 1． 31 2． 21 2． 37 2． 53 2． 61 2． 66 2． 72 2． 75 2． 97 3． 56 3． 96 4． 27
0． 7( m) 2． 95 3． 37 3． 35 3． 12 2． 91 2． 87 2． 85 2． 86 2． 79 2． 77 2． 77 2． 75 2． 69 2． 59 2． 43 1． 45 2． 53 2． 75 2． 79 2． 77 2． 79 2． 81 2． 93 3． 21 3． 73 3． 95 4． 12
2． 0( m) 2． 98 3． 52 3． 52 3． 29 2． 92 2． 85 2． 81 2． 81 2． 83 2． 81 2． 85 2． 86 2． 83 2． 82 2． 76 1． 76 2． 62 2． 69 2． 81 2． 85 2． 87 2． 89 2． 98 3． 59 3． 81 4． 01 4． 09
3． 5( m) 3． 36 3． 97 3． 62 3． 96 3． 69 3． 77 3． 83 3． 82 3． 8 3． 81 3． 79 3． 82 3． 85 3． 81 3． 82 3． 61 3． 96 3． 97 3． 92 3． 96 3． 98 3． 94 4． 03 4． 12 3． 61 4． 13 4． 22
1． 2 研究方法
本研究以东胜区平沙地人工种植 3 年生沙柳林
为研究对象，平均株高 2． 61m，株距 ×行距为 1m ×
6m，林地较平缓; 林带的疏透度约为 0． 5，林间有野
生的野草白沙蒿、沙米等，平均高度约为 0． 25m，植
被度为 17%，测试林地面积约 5hm2。在测试林区内
较平缓的林带抽取 26m 宽幅的沙柳林带为测试区，
在幅宽方向将测试区前、后部分沙柳林进行平茬。
将林带迎风侧林缘定为 0 测距，林带边缘迎风测量
方向定义为负测距，林带内和背风侧测量方向定义
为正测距。以植株平均高度 H = 2． 6m 为 1 个测距
单位，采用长春气象仪器制造厂生产的梯度风速自
动采集仪对沙柳林迎风区、林带区、背风区进行测
试，测点移动仪器进行了 5 个高度( 0． 3m、0． 5 m、0． 7
m、2． 0 m、和 3． 5m) 1 min平均风速观测，迎风区测距
分别为 0、－ 0． 5、－ 1、－ 2、－ 3，林带区测距分别为
1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，背风区测距分别为 11、12、
13、14、15、16、17、18、19、20、21、22。测试时间为
2006 年 3 月份，观测时段主风向为 273°，风流强烈。
2 结果与分析
2． 1 沙柳林带与风速关系分析
通过观测试验，林带宽度对风速的影响见表 2。
为了便于分析比较，将迎风区、林带区、背风区各区
段的测试点的风速变化规律绘制成图 1，其中 － 3H
～0H段为迎风区，1H ～ 10H段为林带区，11H ～ 22H
段为背风区。
111第 4 期 裴志永等: 沙柳林林带宽度与防风功能的研究
图 1 沙柳林带与风速的相关关系图
Fig. 1 Relational Graph of the Correlativity Between Salix Belt and Wind Speed
从图 1 可以看出，在林带区的各高度层风速变
化不大; 在 3． 5m 高度处风速变化平缓，说明沙柳林
对风速影响较小，缓减风力不明显;在 3． 5m以下，风
速变化呈下降趋势，为旷野风速的 65 ﹪ ～ 75 ﹪，林
带区风速低于当地最大起沙风速，说明沙柳林有良
好的防风效果。在迎风区各高度层风速变化较大，
为旷野风速的 65 ﹪ ～ 90 ﹪，在 2H 处风速得到加
强，而后波动减弱，这是由于气流的涡流场作用出现
了上述情形，也是形成生物地梗的动力条件。在背
风侧区各高度层风速变化很大，开始时风速下降迅
速，在 11H处达到最低值，为旷野风速的 20 ﹪ ～ 40
﹪，这是因为测点 11H处以后无沙柳遮挡，引起风速
变化急剧下降，以后随着测点位置的后移，背风区各
层高度风速逐级上升，在 18H 处前上升速度较缓，
18H以后风速急剧上升，直到 22H 处恢复到旷野风
速。这一研究结果表明，对平均株高为 2． 61m 的 3
年生沙柳林采伐宽度不宜大于 20m。
2． 2 积沙情况统计分析
由于沙粒移动，在沙柳林根部形成一定量球冠
形状积沙。在第 1 行的积沙体积最大，而后各行逐
渐减少，且林带内的草类植物长势及茂密情况好于
前几行及旷野，这说明沙柳林带边缘形成了一定的
生物地梗，极大的改善了林带内的生态环境。沙柳
林带积沙量见表 3，积沙因子随行数变化见图 2。
表 3 根部积沙因子与植株行数对照分布表
Tab． 3 Comparison Table of Root Sand Accumulation
Factor and Line Number of Plants
迎风侧行数 根部积沙直径( m) 根部积沙高度( m)
1 2． 28 0． 28
2 2． 02 0． 21
3 1． 62 0． 16
4 1． 03 0． 09
5 0． 82 0． 05
图 2 积沙因子与行数关系
Fig. 2 Relationship Between Sand Accumulation Factor and Line Number
3 结论
3． 1 在迎风区由于风流涡流效应，风速瞬间增大，
出现强气流，会导致地面沙尘飞扬，应采取种植相关
植被的措施加以防范;林带区风速低于起沙风速，不
会引起沙尘。
3． 2 植株所在位置对其根部积沙量有较大的影响，
积沙量与植株体积有较大的相关性。
3． 3 平均株高为 2． 61m 的 3 年生沙柳林平茬宽度
不宜大于 20m，为沙柳林种植与管护及其平茬与利
用提供理论指导。
参 考 文 献:
［1］ 张殿中，朱守林．森林采运工程学〔M〕．呼和浩特，内蒙
古大学出版社，1994．
［2］ 陈陆圻．森林生态采伐学〔M〕．北京，中国林业出版社，
1991．
［3］ 董希斌．森林采伐与局部森林生态系统稳定性的研究
〔J〕．东北林业大学学报，1997，25( 6) : 30 － 33．
［4］ 孙宝平．荒漠化防治工程学〔M〕．北京，中国林业出版
社，2000．
［5］ 李瑞，邓可业．沙柳平茬与采条〔J〕．内蒙古林业，1988，
No． 1: 26 － 27．
［6］ 吕荣．鄂尔多斯林业科学技术数据库〔M〕． 呼和浩特:
内蒙古人民出版社，2003．
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