不同采收间隔双排油莎豆(Cyperus esculentus)带风场结构与防风效能的模拟研究

油莎豆(Cyperus esculentus)根系发达,具有作为防风固沙作物的巨大潜力。开展不同条带状采收方式下油莎豆带的防风固沙效益研究,对于合理利用油莎豆进行防风固沙具有重要意义。以风洞模拟为手段,分别在6 m·s^(-1)、8 m·s^(-1)、10 m·s^(-1)3种风速下,对隔一带采收一带(H1)、隔一带采收两带(H2)、隔一带采收三带(H3)3种不同油莎豆采收模型在风洞不同位置的风速进行测定,并对不同模型的流场特征、风速加速率及防风效能进行分析。结果表明:(1)3种不同油莎豆采收模型中,气流均在近床面内受油莎豆模型阻挡,风速被急剧削减形成一定面积风影区,H2与H3模型的流场结构稳定性、风影区面积均比H1模型高。(2)随着风速增加,不同模型的防风效能均有所下降。H2与H3模型背风面在不同风速下的平均防风效能没有显著差异,但显著大于H1模型。在采收间距内,H2与H3模型防风效能均>50%,H1模型<40%。(3)从防风固沙效益及流场稳定性来看,H2与H3模型之间没有显著差异且显著大于H1模型。但从经济效益来看,H2模型采收间距减小,经济效益降低。综合防风固沙的生态效益与获取油莎豆的经济效益来看,H3模型为推荐采收方式。本研究通过对不同油莎豆采收模式的防风固沙效益,为利用油莎豆进行防风固沙提供了指导,并为在干旱半干旱地区推广种植油莎豆,获得更大的生态经济效益提供了理论依据。

不同带宽的防风固沙林流场结构及防风效能风洞实验

林带宽度是防风固沙林建植时要考虑的基本参数,研究不同带宽林带的防护效果对防风固沙林配置及构建具有重要的指导意义。通过风洞模拟实验,在7、10、15 m·s^(-1)风速条件下,对单行一带(Ⅰ型)、三行一带(Ⅱ型)、六行一带(Ⅲ型)和九行一带(Ⅳ型)共4种带宽的林带的迎风面、带中和背风面的风速进行了测定,分析了4种林带的风速流场、风速加速率和防风效果。结果表明:(1) 4种林带流场结构和垂直风速变化规律相似,沿来风向均形成了林带上方和迎风面林缘附近的小范围高风速区及其后的风影区相互组合的流场结构;依据风速垂直变化规律划分为上部变化层(高度30～60 cm,受林带的影响最小)、中间变化层(高度5～20 cm,风速受林冠遮蔽作用,影响最大,且为风影区形成层)和近床面变化层(高度1～3 cm)。(2) 4种林带在垂直纵剖面上的平均风速加速率随林带宽度的增大而减小,即Ⅰ型(0. 90)>Ⅱ型(0. 87)>Ⅲ型(0. 79)>Ⅳ型(0. 78)。(3) 4种林带的防风效果为Ⅰ型和Ⅱ型林带相同,Ⅲ型和Ⅳ型林带相同,后2种林带的防风效果优于前2种林带,且4种林带的防风效能均随着风速的增大而减小。