黃泛平原農田林網(wǎng)林帶結構完整性對林網(wǎng)內風場的影響.pdf

1、近年來，在全球變化的背景下，糧食安全是當今面臨的重大問題。作為農田生態(tài)系統(tǒng)的屏障，結構完整的農田林網(wǎng)在減輕干熱風、抵御風沙危害、調節(jié)氣候、改良土壤等方面發(fā)揮巨大作用。然而，在農田林網(wǎng)經(jīng)營管理過程中，缺乏合理應對林網(wǎng)撫育更新、病蟲害防治以及連作障礙等問題的有效措施，導致林帶缺株、斷帶的現(xiàn)象普遍存在，進而導致林網(wǎng)內局部地段作物的產量和品質受到嚴重的影響。因此，深入探討農田林網(wǎng)林帶結構不完整性對林網(wǎng)內風場的的影響程度、范圍及其機理，對于控制和

2、減弱林帶缺株、斷帶造成的作物產量和質量問題具有重要的意義。本研究以生態(tài)場理論為基礎，界面理論作指導，以泰安市東平縣的農田林網(wǎng)為研究對象，采用空間統(tǒng)計學與經(jīng)典統(tǒng)計學相結合的方法，通過林網(wǎng)內的生態(tài)因子實施同步觀測，探索林帶缺株、斷帶對林帶結構及林網(wǎng)內風場的影響機制，目的是闡明林帶結構不完整性對林網(wǎng)內風場的作用機制，為合理經(jīng)營農田防護林提供理論依據(jù)和技術指導。研究結論主要如下：
　?。?）缺株對林帶疏透度的影響
　　在一定范圍內，

3、隨著缺株數(shù)量的增多，不同缺株類型的林帶疏透度均呈增大趨勢。當林帶的缺株數(shù)量相同時，連續(xù)缺六株型造成林帶疏透度增大的幅度最大，而離散缺株型對林帶疏透度影響的程度最小。不同缺株類型的缺株數(shù)量與林帶疏透度間的模型分別采用二項式和線性擬合效果最好，相關系數(shù)均在0.9以上。
　?。?）完整林帶內的風速變化
　　不同曠野風速下，風經(jīng)過林帶前后（-9~9.2m）均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。隨著曠野風速的增大，風速逐漸增大，且由-4.5m到4

4、.7m處時風速增大的幅度逐漸減小。在相同風向下，隨著風向角度的增大，風速逐漸增大并在4.7m處增大顯著（P＜0.05）；在不同的曠野風速或風向下，林帶內的風速變化呈現(xiàn)波浪形。
　　（3）主林帶斷帶對風場的影響
　　在曠野風速相同的條件下，主林帶斷帶造成各網(wǎng)格風場空間分布格局的改變，且風速增大的程度與林帶結構關系密切：（1）主林帶斷帶的缺口越長，網(wǎng)格內風速越大，風場總體風速水平表現(xiàn)為斷帶13m＞7m＞4m；（2）主林帶斷帶的缺

5、口越長，各網(wǎng)格內達到防風效能50％時距林帶的距離越長，各網(wǎng)格內下風區(qū)（≥曠野風速）長度范圍表現(xiàn)為斷帶4m＜13m＜7m；（3）主林帶斷帶的缺口越長，有效防護面積越小，下風區(qū)面積越大，網(wǎng)格內防風效能為10~20%的面積表現(xiàn)為斷帶7m＞13m＞4m，下風區(qū)面積表現(xiàn)為斷帶13m＞7m＞4m；（4）風速半方差函數(shù)分析表明，風速理論變異模型均采用高斯模型擬合，具有極強的相關性，其結構異質性均在90%以上，隨機異質性引起的變異較小，各網(wǎng)格內風速的空

6、間分布連續(xù)性較強，且間隔取樣合理。
　　在缺口長度相同的條件下，曠野風速的大小決定著斷帶對網(wǎng)格內風場的影響程度：隨著曠野風速的增大，網(wǎng)格內的風速逐漸增大，網(wǎng)格內防風效能達50%時與主林帶的距離就逐漸增長（增長52.9%），下風區(qū)（≥曠野風速）面積就逐漸增大（增大49.2%），防風效能是50%時的有效防風面積就逐漸減小（減小132.8%）。
　　研究表明，當缺口≥7m時，應該馬上補植。在某些大風頻繁發(fā)生的地區(qū)，斷帶4m的影響是

7、不容忽視。
　?。?）主林帶連續(xù)缺株對風場的影響
　　在相同曠野風速條件下，主林帶連續(xù)缺株造成各網(wǎng)格內的風速增大的程度與連續(xù)缺株的長度密切相關：（1）主林帶連續(xù)缺株的長度越長，網(wǎng)格內風速越大，連續(xù)缺株16m內的平均風速最大，顯著高于5m和9m內平均風速的7.5%和9.6%（P＜0.05）；（2）主林帶連續(xù)缺株的存在使降風區(qū)的形成具有滯后性，各網(wǎng)格內防風效能達到50%時的間隔距離與對照區(qū)相比分別延長了33、48和52%，然而不

8、同連續(xù)缺株長度對網(wǎng)格內降風區(qū)形成的影響差異是不顯著的（P＞0.05）；（3）主林帶連續(xù)缺株的長度越長，有效防護面積越?。唬?）風速半方差函數(shù)分析表明，其風速理論變異模型均為高斯模型，網(wǎng)格內風速的空間變化具有較強的自相關性，在風速變化的影響因素中，結構因素占主要比例，隨機因素影響小，空間連續(xù)性較強。
　　在連續(xù)缺株長度相同的條件下，隨著曠野風速的不斷增大，網(wǎng)格內整體風速水平逐漸增大，當曠野風速由1.6m/s提升106.3%到3.3m