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1、防护林工程学 孙桂丽 林学102 page 2*Presentationpage 2*Presentation 第一章 农田防护林概念和农田防护林的建设概况 4第一节 农田防护林的概念 4第二节 我国农田防护林的发展过程 4第三节 我国农田防护林的类型区 page 3*Presentationpage 3*Presentation 第一节 农田防护林的概念 一、概念 1、农田防护林：凡是以一定的树种组成，一定的结 构和成带或网状配置在遭受不同自然灾害农田上的 人工林。 2、功能： 抵御自然灾害，改善农田小气候，为农作物生长 发育创造有利条件，保证农作物高产稳产和高效； 为发展多种经营，增加农民
2、经济收入奠定基础。 3、扩展概念：农田林网化，农田防护林体系 page 4*Presentationpage 4*Presentation 拦截雨滴；调 节径流；固持 土壤；改良土 壤；防止风害 page 5*Presentationpage 5*Presentation 第二章 农田防护林的基本知识 4一 平原地区防护林体系： 防护林体系，平原地区防护林体系 4二 林带的基本知识： 林带结构，林带的疏透度、透风系数， 林带结构的判别，林带特征指标 page 6*Presentationpage 6*Presentation 4林带结构是指林带外部形态和内部结构的综合体 。 4按照外部形态和内
3、部特征通常把林带结构划分为 紧密结构、疏透结构、通风结构。 4紧密结构：由主要树种、辅佐树种、灌木树种组 成的三层林冠，上下紧密，透光面积小于5%，林 带较快，中等风力基本不能通过 4疏透结构：由主要树种、辅佐树种和灌木树种组 成的三层或两层林冠，断面均匀透风透光 4透风结构：由主要树种、辅佐树种、灌木树种组 成的二层或一层林冠 第一节 农田防护林的林带结构 page 7*Presentationpage 7*Presentation page 8*Presentationpage 8*Presentation page 9*Presentationpage 9*Presentation pa
4、ge 10*Presentationpage 10*Presentation 第二节 农田防护林的疏透度、透风系数 林带透风系数：又称通风系数、通风度等。是指当 风向垂直林带时，林带背风林缘1m处林带高度范围 内的平均风速与空旷地区相同高度范围内的平均风 速之比。 紧密结构：透风系数0.30.35； 稀疏结构：透风系数0.30.35至0.50.6； 透风结构：透风系数0.50.6。 其他名词术语：林带高度、林带宽度、林带断面形 状、林带走向、林带夹角与偏角。 page 11*Presentationpage 11*Presentation page 12*Presentationpage 12
5、*Presentation 第三章 农田防护林的生态效应 4林带防风效应（动力效应） 4林带热力学效应 4林带水文效应 4林带土壤改良效应 page 13*Presentationpage 13*Presentation 第三章 农田防护林的生态效应 4低层大气中气流运动状态，评价林带防风效应的 常用参数，林带防风原理，影响林带防风效应的 因子 4林带热力效应的基本特征，林带对太阳辐射的影 响，林带对气温的影响，林带对土壤温度的影响 4林带的蒸发、蒸腾的影响，林带对空气湿度的影 响，林带对土壤湿度的影响，林带会地下水位的 影响 4林带防止土壤风蚀的作用；林带对土壤理化性质 的影响，改良盐渍化土
6、地的途径 page 14*Presentationpage 14*Presentation 第一节 农田防护林的防风效应 林带对气流主要有3种作用： 改变林带附近的流场结构。 影响林带附近的风速。 改变气流状态，使乱流的影响不同。 page 15*Presentationpage 15*Presentation 1、林带对气流结构的影响 气流结构即为流场结构。流场是流线的分布场。 流线上任一点的切线方向即为位于该点的空气质点 的运动方向。在一定的正常运动中，质点运动的轨 迹即为流线。 所谓林带对气流结构的影响系指林带附近流线的 分布产生复杂的变化。一般地说，气流通过林带时 ，流线变成曲线性状。
7、林带结构对气流在空间上的 分布及其性质起着决定性的影响。 第一节 农田防护林的防风效应 page 16*Presentationpage 16*Presentation 所以如害风遇到紧密结构的林带时，如同遇 到不透风的障碍物一样，在林带的迎风面首先形 成涡旋（风速小、压力大）。后来的气流则全部 翻越林冠的上方，超过林冠上方的气流在背风面 迅速下降形成一个强大的涡旋（他好似气枕，起 着抽气机的作用），促使超过林带的气流不断地 下降，产生垂直方向的涡动。 第一节 农田防护林的防风效应 page 17*Presentationpage 17*Presentation 2、林带对风速的影响 第一节
8、农田防护林的防风效应 不同结构的林带对空气湍流性质和气流结构的 影响是不同的，因而它们对于降低害风风速和防护 效果也是不同的。从观测资料来看，多数人认为以 降低空旷地区风速的25%为林带的有效防风作用， 农田防护林带的防护作用和防护距离与其结构、高 度、断面类型有直接关系，因具体分析，不能一概 而论。 page 18*Presentationpage 18*Presentation page 19*Presentationpage 19*Presentation 现从林带附近的速度场特征、风速廓线特征和林网 内风速分布特征这三个方面进行具体分析。 、林带附近速度场特征 林带附近的速度场是指林带
9、附近风速大小的空间 分布，或者说速度场表示林带附近风速分布特征。 、林带影响下的风速廓线 林带可以起到保护农作物不受风害的作用，其主 要原因在于改变了林带附近的风速分布，使下部风 速大大降低而上部风速反而增大。 第一节 农田防护林的防风效应 page 20*Presentationpage 20*Presentation 、林网内风速的分布特征 当前许多平原已经实现了农田林网化。虽然 对单条林带防风效益的研究是个基础，但并不局 限于此，还需了解由主副林带构成的林网，并把 它作为一个林带体系来研究其整体的防风效应。 第一节 农田防护林的防风效应 page 21*Presentationpage
10、21*Presentation 3、林带对风动能的影响 南京大学傅抱璞（1963）的基本理论：林带的 防护效能主要取决于气流通过林带时动能减小率 ，而最优结构的林带应使通过他的气流减小率达 到最大，他认为，使用动能减小率作为林带的防 风效应的特征量最为合适。当透风系数为0.52时 ，动能减弱最大，防护效果最好。 第一节 农田防护林的防风效应 page 22*Presentationpage 22*Presentation 4、林带对乱流交换的影响 罗曼诺娃（E.Pomahoba 1954）对5条林带进 行了观测，并按上述乱流系数相对值的计算方法 得出了如下结果: 紧密结构林带（或很少通风）后面
11、乱流较紧， 甚至可达旷野值的1.5倍；随着远离林带，乱流系 数逐渐减小，直至1230H乱流系数才接近于旷 野值。 第一节 农田防护林的防风效应 page 23*Presentationpage 23*Presentation page 24*Presentationpage 24*Presentation 疏透结构林带后面乱流系数远较旷野值为小， 且随远离林带而增大，10H处即与旷野相当，14H 最大，达到了旷野值的1.4倍，更远处则又逐渐减 小，至20H处又接近旷野值。 通风结构林带，靠近林缘处乱流系数较大，可 达旷野值的1.4倍以上，远离林缘逐渐减小，直至 18H处与旷野的相当。但林带背风
12、处任何点的乱 流系数均比狂野的大。 第一节 农田防护林的防风效应 page 25*Presentationpage 25*Presentation page 26*Presentationpage 26*Presentation 5、影响林带防风效应的因子 影响林带防风效应的主要有3个方面的因素： 林带特征: 林带结构、疏透度或透风系数、林带高 度、林带宽度、横断面形状、有叶或无叶等。 天气条件：近地面层大气热层结、风向交角、风 速等。 地面特征：地面粗糙度、地形起伏等。 第一节 农田防护林的防风效应 page 27*Presentationpage 27*Presentation 1、林带对
13、太阳辐射的影响 1.1 林带的庇荫作用 田中贞雄（1960）给出了林带遮荫范围的计 算公式： 第二节 农田防护林的热力效应 page 28*Presentationpage 28*Presentation 式中:h太阳高度角； 纬度； H树高； 太阳赤纬； t太阳时角； A太阳方位角； L树木阴影长； D林带阴影边缘距林带的距离； 林带走向。 第二节 农田防护林的热力效应 page 29*Presentationpage 29*Presentation 由上面的公式即可计算出任何地方、任何季节 和时间、不同林带高度情况下的林带庇荫情况。林 带遮阴的时间和范围在冬季最严重、春季其次、夏 季最轻；
14、南北走向的林带其东西两侧的遮阴时间相 同；东西走向的林带北侧遮阴，东北西南走向的 林带北侧遮阴明显。 1.2 林带两侧纵辐射的变化 在各种不同方位的林带条件下，越靠近林缘的地 段太阳辐射日总量的减少也越显著；背阴面林缘 的太阳辐射日总量小于向阳面。 第二节 农田防护林的热力效应 page 30*Presentationpage 30*Presentation 2、林带对气温的影响 林带具有改变气流结构和降低风速的作用， 其结果必然会改变林带附近的热量收支各分量 ，从而引起温度的变化。 春季林带附近气温比旷野高0.2，且最高气 温也高于旷野，这有利于作物萌动出苗或防止 春寒。而夏季林带有降温作用
15、，1m高处气温比 旷野低0.4，20cm高处的比旷野低1.8. 冬季林带的作用比较复杂，8月和夏季相似， 9月和春季相似，有增温作用。 第二节 农田防护林的热力效应 page 31*Presentationpage 31*Presentation 3、林带对土壤温度的影响 林网内地表温度的变化与近地层气温有相似的 规律性。很多观测资料表明，林带对地表温度的 影响要比对气温的影响较为显著。中午林带附近 的地温较高，而早晨或夜晚林缘附近的地温虽然 略高，但5H处地温较低，尤其是最低温度较为明 显，其原因是在5H处风速和乱流交换减弱得最甚 。 第二节 农田防护林的热力效应 page 32*Presentationpage 32*Presentation 1、林带对蒸发蒸腾的影响 林带内部的蒸发要比旷野小，故可减少网内的 土壤蒸发和作物蒸发，改善农田的水分状况 2、林带对空气湿度的影响 在林带作用范围内，由于风速和乱流交换减弱 ，使得林网内作物蒸腾和土壤蒸发的水分在近地层 大气中逗留的时间要相应延长。因此，近地面的绝 对湿度常常高于旷野。一般绝对湿度可增加0.5105 1105mPa，相对湿度增加2%3%。 第三节 农田防护林的水文效应 page 33*Presentationpage 33*Presentati
