全 文 ：第 32 卷 第 2 期
2011 年 4 月
内 蒙 古 农 业 大 学 学 报
Journal of Inner Mongolia Agricultural University
Vol． 32 No． 2
Apr． 2011
带状白沙蒿防风效果模拟试验研究
*
张延旭1， 郝玉光2， 汪 季1* ， 迟悦春3， 李 谦1， 党晓宏1， 张晓燕1， 王淮亮1
(1． 内蒙古农业大学生态环境学院，呼和浩特 010019;
2． 中国林科院沙漠林业实验中心，磴口 015200;3． 鄂尔多斯市林业局，东胜 017000)
摘要: 以白沙蒿作为实验材料，通过野外实地试验模拟研究不同带状配置白沙蒿对近地表风速的影响。研究结果
表明:株间距为 0． 5m和 1m带状配置防风效果较好，对林带后 1H ～ 3H处降低风速的效果明显，0． 1m高度处防风效
能均能达到 40%以上，株间距 2m防护效果则较差。两带的防风效果要优于单带，10cm处平均防风效能分别增加 3．
33%、10． 16%、3． 14%。不同配置最小风速均出现在林后 1H处，在林后 1H ～ 4H范围内能够形成一个相对明显的弱
风区，减风效果较好。行距不同能影响防风效果，但一定范围内变化不明显。通过回归方程得出，林带的主要影响
因子为株间距，同时随着高度的增加，其防风效能下降明显。
关键词: 白沙蒿; 带状; 防风效果; 人工模拟
中图分类号: S727． 23 文献标识码: A 文章编号:1009 － 3575(2011)02 － 0098 － 05
A SIMULATIVE EXPERIMENTAL STUDY ON THE WINDBREAK
EFFECT OF ZONAL ARTEMISIA Sphaerocephala
ZHANG Yan － xu1， HAO Yu － guang2， WANG Ji1* ， CHI Yue － chun3，
LI Qian1， DANG Xiao － hong1， ZHANG Xiao － yan1， WANG Huai － liang1
(1． College of Ecology and Environment Science，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010019，China;
2． Desert Forestry Experimental Center CAF，Dengkou 015200，China;
3． Erdos Forestry Bureau，Dongsheng，017000，China)
Abstract: Using Artemisia sphaerocephala as experimental material，study the impact of different belt configuration on near － surface
wind through field experimental simulation． The results indicate that:windbreak effect of the belts with plant spacing of 0． 5 m and 1 m
is better，the effects of wind speed reducing after 1H ～ 3H is significant，which can reach 40% at the height of 0． 1 m，while protective
effect of plant spacing of 2m is poorer． Windbreak effect of two bands is better than single belt，the average windbreak effectiveness at
10cm place increase 3． 33%，10． 16%，3． 14% respectively． The minimum wind speed of different configurations all appear at 1H
place，and a relatively weak wind zone could be formed behind the belts，which ranges from 1H to 4H． Different spacing can affect
windbreak effect，but could not change the effect significantly within a certain range． The main factors affecting wind reducing of belts
is the plant spacing by means of regression analysis，while with the increase of height，the windbreak efficiency decreased significantly．
Key words: Artemisia sphaerocephala; belt; windbreak effect; manual simulation
灌木在治理流沙方面具有重要意义，其能够快
速有效的发挥良好的生态和经济效益［1 － 2］。作为干
旱、半干旱地区植被的主要组成部分，它在维持荒漠
生态系统的多样性、生态服务功能及稳定性等方面
有着重要的作用［3］。沙漠地区生态环境条件严酷，
给植物的生存和适应造成极大困难，选择适宜的植
物种类人工种植进行固沙，不仅可以起到防风固沙
的作用，而且可以改良土壤，使沙地生态环境发生逆
转［4］。
白沙蒿(Artemisia sphaerocephala)作为 1 种多年
* 收稿日期: 2010 － 12 － 07
基金项目: 内蒙古农业大学科技创新团队(NDTD2010 － 11) ;中德国际科技合作项目(2008DFA32270)
作者简介: 张延旭(1984 － ) ，男，硕士，主要从事水土保持与荒漠化防治方面研究．
* 通讯作者: Email:wangji1957@ 163． com
生沙生半灌木，具有抗旱性强，生态幅宽，是我国干
旱沙区的优良固沙植物种［5 － 7］。近年来许多学者对
沙蒿不同盖度、不同配置等的防风阻沙效果进行了
研究，并得出合理分布的带状植物措施其防风效果
要优于其它配置方式［8 － 10］。本文主要通过人工模拟
不同带状配置白沙蒿，研究不同配置林带的风速分
布及其对降低风速的效果。
1 研究区概况
试验地设在内蒙古自治区阿拉善盟吉兰泰北部
(39°48N，105°43 E)。该地区属于大陆性干旱气
候，冬寒夏热，年平均气温 8． 6℃，极端最高气温
40． 9℃，极端最低气温 － 31． 2℃，绝对气温年较差可
达 72． 1℃;降水稀少，气候干燥，年平均降水量109． 9
mm，年平均蒸发量 3 005． 2mm，干燥度 6． 33;光照丰
富，该区全年日照时间 3 293． 2h≥10℃的有效积温
达 3 661． 6℃;风大沙多，年平均风速 3． 6m /s，最大瞬
时风速 24m /s，年平均大风时间 34． 5d，其中沙暴时
间约 7d，年平均扬沙时间 82． 5d，主风向为东北风，
主害风为西北风。本地区地带性土壤为灰漠土，非
地带性土壤有草甸土、盐渍土和风沙土。植被结构
简单，种类贫乏，多为耐旱、耐碱的小灌木及草本植
物，天然植被有红柳(Tamarix ramosissima )、芨芨草
(Achnatherum splendens)、白沙蒿、白刺 (Nitraria tan-
gutorum)、梭梭 (Haloxylon ammodendron )、沙米
(Agriophyllum squrrosum)、猪毛菜(Salsola collina)
等，此外还生长有人工恢复的花棒(Hedysarum scopa-
rium)、胡杨(Populus euphratica )、沙拐枣(Calligo-
num mongolicunl)和沙枣(Elaeagnus angustifolia )等
植物［11 － 12］。
2 研究材料与方法
2． 1 材料与布设
选择株高、冠幅较为均一的白沙蒿作为试验材
料，在试验区相对平坦的沙地上人工布设林带。布
设方式为带状且林带走向与主风向垂直，规格包括
单带株距为 0． 5m、1m、2m 和两行一带式株行距为
0． 5m × 1m、0． 5m × 2m、0． 5m × 3m、1m × 1m、1m ×
2m、1m × 3m、2m × 1m、2m × 2m、2m × 3m 等共计 12
种林带组合方式。本研究所选白沙蒿平均株高为
58cm ～64cm，平均冠幅为 50cm ×57cm。
2． 2 风速测定
风速测定时间为 2010 年 10 月，仪器采用美国
进口 HOBO小型自动气象站。测点选择林带前 3H、
1H和林带后 1H、3H、5H、7H、10H 和 15H。测定高
度为 10cm，30cm，50cm，100cm，200cm，测定频率为
2s一次，测定时间为 20min。具体配置图见图 1。
2． 3 防风效能
防风效能计算公式［13］:
Ex = (mx1 － mx2)/mx1 × 100%
式中:Ex － 防护林附近距离测点处、内高度为 x
处防风效能
mx1 － 观测点高度为 x处对照点的平均风速
mx2 － 防护林测点高 x处的平均风速
本研究中分别对不同测点 10cm、30cm、50cm、
100cm、200cm高度处的防风效能进行计算。
a． 单带配置风杯布设图 b． 不同行距风杯布设图
a． The layout drawing of single band b． The layout drawing of different row spacing
图 1 风速测点布置图
Fig． 1 The layout drawing of measure point
99第 2 期 张延旭等: 带状白沙蒿防风效果模拟试验研究
表 1 3 种株间距白沙蒿林带防风效能分析
Tab． 1 wind － break Potency analysis of 3 belts
配置
间距
风杯高度
(m)
防风效能(%)
1H 3H 5H 7H 10H 15H
平均防风
效能(%)
0． 5m
0． 10 47． 20 42． 95 15． 66 6． 94 5． 82 1． 12 19． 95
0． 30 35． 99 26． 90 15． 58 7． 05 5． 19 1． 30 15． 34
0． 50 25． 45 22． 56 14． 44 5． 78 3． 79 2． 17 12． 36
1． 00 8． 36 7． 69 4． 18 0． 67 0． 84 － 3． 60
2． 00 2． 32 1． 33 1． 49 0． 00 0． 50 － 0． 83
1m
0． 10 40． 26 25． 70 18． 84 11． 56 7． 28 2． 14 17． 63
0． 30 18． 83 17． 18 11． 52 6． 95 1． 28 2． 19 9． 66
0． 50 12． 61 18． 47 9． 06 6． 04 0． 53 3． 20 8． 32
1． 00 11． 54 13． 33 11． 71 7． 80 0． 00 2． 44 7． 80
2． 00 9． 73 9． 89 5． 34 2． 35 3． 77 1． 73 5． 47
2m
0． 10 14． 96 9． 97 6． 30 3． 15 2． 62 2． 10 6． 52
0． 30 14． 29 8． 32 5． 97 3． 41 1． 71 － 5． 58
0． 50 9． 81 7． 31 5． 64 3． 34 1． 88 1． 46 4． 91
1． 00 5． 13 3． 23 0． 57 0． 57 0． 19 0． 38 1． 68
2． 00 0． 56 0． 93 0． 37 0． 19 0． 37 0． 56 0． 49
3 结果与分析
3． 1 不同株间距防风效果研究
林带结构是决定不同林带防风效果的主要因
素［14］。本研究主要研究了株间距为 0． 5m、1m和 2m
风速变化规律。由于林带结构不同，其防风效果亦
有较为显著的差异。表 1 为 3 种不同林带不同高度
处的防风效能分析。
由表 1 可知，3 种间距白沙蒿林带均能够对风速
产生一定的影响。0． 5m 和 1m 间距对林带后 1H、
3H处降低风速的效果较好，0． 1m 处防风效能均能
达到 40%以上。较 0． 5m 间距林带，1m 防护距离相
对较远，0． 1m 高度处至林后 7H 处仍可达到
11． 56%。2m间距由于其疏透度较大，防护效果最
差。
3． 2 林带不同行距防风效能分析
比较不同行距对风速的影响，能够得出不同行距
配置情况下最佳的配置效果，使其在一定范围内既能
够满足其自身对于水分的需要，又能够达到理想的防
风效果。图 2为两行一带式白沙蒿 30cm高度处不同
行距配置白沙蒿带的相对风速分布特征图。由下图
可以看出，不同配置最小风速均出现在林后 1h 处。
随着带宽增加，防风效果略有下降，至林带后 7h ～10h
时已接近旷野风速。当株间距为 2m 时，其不同宽度
的防风效果已趋于一致，这主要是由于其林带本身结
构为通风结构。由此可以得出，不同行距的林带，宽
度对防风效能的影响并不明显。
图 2 不同行距相对风速分布特征图
Fig． 2 Distribution characteristics
of relative wind speed
3． 3 不同带状配置白沙蒿风速分布特征
研究不同配置林带的风速流场特征，有助于对
其风速变化规律进一步的认识，使其得到充分合理
的设置，发挥更大的防风效果，从而达到阻沙的效
果。运用 surfer8． 8 绘制不同配置林带风速流场图，
如图 3。
从图中可以看出，在林带后形成了 1 个相对的
弱风区，其中 1h ～ 4h 处的减弱效果最好，最低处为
林后 1h处，随着与林带距离的增加，风速逐渐恢复。
风速在 10cm处的减弱作用最强，最高可达 68． 07%，
而随着高度的增加，风速逐渐增加，其防风效能下降
明显，2m高度时林带对风速减弱已基本失去作用，
这主要和林带本身高度有关。同时由相同株距林带
001 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报 2011 年
相比，两带的防风效果要优于单带，10cm 处平均防
风效能分别增加 3． 33%、10． 16%、3． 14%。
3． 4 白沙蒿林带防风效能影响因素相关分析
通过以上分析，近一步对其进行数字量化，在确
定白沙蒿高度和平均冠幅的情况下，运用 sas9． 0 软
件，选择影响林带防风效果的主要因子进行分析，以
得出其相关关系。本研究选取的因子主要有株间
距，行距，林带数及测定高度。运用多元线性回归可
得出，在 0． 01 水平下回归模型显著，0． 1 水平下 X2、
X3 不显著，在 0． 01 水平下 X1、X4 极显著。回归方程
为:
Y = 23． 598 26 － 8． 143 69X1 + 0． 32X2
+ 3． 464 44X3 － 21． 402 08X4 ．
其中:X1 －株距;X2 －行距;X3 －林带数;X4 －测定高
度．
图 3 白沙蒿林带风速流场特征分布图
Fig． 3 Characteristics of flow distribution
4 结论
通过对不同组合的白沙蒿林带风速测定，可得
到以下结论:
4． 1 0． 5m和 1m间距对林带后 1H、3H处降低风速
的效果较好，0． 1m 处防风效能均能达到 40%以上。
较 0． 5m间距林带，1m 防护距离相对较远，0． 1m 高
度处至林后 7H处仍可达到 11． 56%。2m 间距由于
其疏透度较大，防护效果最差。
4． 2 不同配置最小风速均出现在林后 1H处。随着
带宽增加，防风效果略有下降，但影响并不明显，至
101第 2 期 张延旭等: 带状白沙蒿防风效果模拟试验研究
林带后 7H ～ 10H 时已接近旷野风速。当株间距为
2m时，其不同宽度的防风效果已趋于一致。
4． 3 在白沙蒿林带后能形成了 1 个相对的弱风区，
其中 1h ～ 4h处的减弱效果最好，随着与林带距离的
增加，风速逐渐恢复。风速在 10cm处的减弱作用最
强，最高可达 68． 07%，而随着高度的增加，风速逐渐
增加，其防风效能下降明显，2m 高度时林带对风速
减弱已基本失去作用，这主要和林带本身高度有关。
同时由相同株距林带相比，两带的防风效果要优于
单带，10cm处平均防风效能分别增加 3． 33%、10．
16%、3． 14%。
4． 4 通过回归方程，可以得出，林带的主要影响因
子为株间距，同时随着高度的增加，其防风效能下降
明显。
5 讨论
白沙蒿作为 1 种沙漠常见的植物种，其生长要
受到本身生态适应性等的原因，其生长分布也会受
到一定的影响。本文仅针对白沙蒿带状不同配置对
防风效果进行了初步试验，关于人工栽植带状白沙
蒿进行防风阻沙及其自然演替规律还有待于进一步
研究。
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