Top 8 Rola pasa Shelter w modyfikacji mikroklimatu

Ten artykuł rzuca światło na ósme najlepsze role pasa ochronnego w modyfikacji mikroklimatu. Role są następujące: 1. Zmniejszenie prędkości wiatru 2. Modyfikacja temperatury gleby 3. Wzrost temperatury liścia 4. Większa temperatura powietrza 5. Zmniejszenie parowania 6. Zmniejszenie promieniowania 7. Wzrost wilgotności względnej 8. Zmniejszenie fotosyntezy.

Rola Shelterbelt:


  1. Zmniejszenie prędkości wiatru
  2. Modyfikacja temperatury gleby
  3. Wzrost temperatury liścia
  4. Większa temperatura powietrza
  5. Redukcja parowania
  6. Redukcja promieniowania
  7. Wzrost wilgotności względnej
  8. Zmniejszenie fotosyntezy


Rola nr 1. Redukcja prędkości wiatru:

Celem pasa bezpieczeństwa jest zmniejszenie siły wiatru w osłoniętym obszarze. Skuteczność zerwania wiatru na polu zależy od konstrukcji pasa ochronnego. Długość strefy osłonowej można opisać za pomocą wysokości (h) pasa bezpieczeństwa.

Wyniki podane przez Van Eimrana (1964) wskazują, że gęsty pas schronienia może zabezpieczyć obszar o 10-15 h po zawietrznej stronie pasa schronu. Wpływ wiatru w dół można zwiększyć do 20-25 godzin, zwiększając porowatość do 50 procent.

Skuteczność pasa ochronnego w celu zmniejszenia prędkości wiatru po stronie zawietrznej zależy:

ja. Porowatość,

ii. Wysokość,

iii. Kształt, i

iv. Szerokość pasa bezpieczeństwa.

Płaszcz ochronny o przepuszczalności o wysokiej gęstości jest mniej skuteczny w porównaniu do pasa ochronnego o umiarkowanej gęstości. Wynika to z tego, że za paskiem ochronnym występuje silna turbulencja, gdy strumień powietrza gwałtownie spada na powierzchnię ziemi.

Prędkość wiatru zmniejsza się w pobliżu pasa schronienia o niskiej przepuszczalności, ale ma tendencję do natychmiastowego wzrostu. Obszar chroniony staje się nieistotny po stronie zawietrznej, gdy przepuszczalność jest bardzo wysoka.

Maksymalna ochrona jest zapewniona, gdy wiatr uderzy w pas nośny prostopadle. Obszar chroniony jest zmniejszany, gdy wiatr uderza pod kątem mniejszym niż 90 stopni. Skidmore i Hagen (1970) badali wpływ orientacji pasa ochronnego na zasięg chronionego obszaru.

Zaobserwowano, że przy 25-godzinnej odległości po stronie zawietrznej pasma nośnego z 47% przepuszczalności, średnia prędkość wiatru została zmniejszona do 54, 63, 81 i 95%, gdy wiatr odbiega od normalnego o 0 °, 25 ° Odpowiednio 50 ° i 75 °. Prędkość wiatru została znacznie zmniejszona do odległości h, kiedy wiatr stał się równoległy do ​​pasa schronienia.

Pasy bezpieczeństwa nie mają żadnego skumulowanego efektu. Zmniejszenie prędkości wiatru nie zwiększa się od pierwszego pasa bezpieczeństwa do drugiego pasa. Zmniejszenie wiatru po zawietrznej stronie drugiego pasa jest mniejsze.

Ten niewielki spadek skuteczności drugiego pasa wynika ze zwiększonej turbulencji powodowanej przez pierwszy pas bezpieczeństwa. Ale z praktycznego punktu widzenia można założyć, że skuteczność pasa jest taka sama, niezależnie od tego, czy występuje pojedynczy pas, czy też znajduje się on w układzie schodkowym równoległych pasów.

Stwierdzono, że prędkość wiatru zmniejszyła się o 68 procent w odległości 4 godzin od pasa ogrodzenia z umiarkowaną porowatością. Od tego momentu prędkość wiatru wzrosła do 8 godzin, a następnie spadła do 50% prędkości otwartej ze względu na wpływ następnej bariery.

Wiele eksperymentów pokazało, że mikroklimat panujący po zawietrznej stronie pasa schronowego jest bardziej umiarkowany niż na niezadaszonym obszarze. Pas Shelter zwykle powoduje zmniejszenie pionowej dyfuzji i mieszania powietrza. Prowadzi to do wyższej temperatury w dzień iw nocy. Shelterbelt również tłumi parowanie, a następnie dodatkowa energia jest dostępna w ciągu dnia, aby wytworzyć rozsądne ciepło.

Redukcja wiatru jest funkcją lokalizacji w osłoniętym obszarze, jak również wysokości nad roślinami. Brown i Rosenberg (1971) opisali przebieg prędkości wiatru w stopniu turbulentnego mieszania, który występuje w osłoniętym obszarze. W ciągu dnia stosunek prędkości wiatru w osłoniętym kukurydzy buraku cukrowym do tego na otwartym polu wynosił od 0, 8 do 0, 9.

W różnych warunkach stabilności termicznej redukcja prędkości wiatru może wynosić od 25 do 40 procent w ciągu 2 godzin, podczas gdy zmniejszenie prędkości wiatru o 15-25 procent można zauważyć w 8 godzin od pasa schronienia (Miller i in., 1975)


Rola nr 2. Modyfikacja temperatury gleby:

Temperatura gleby jest modyfikowana przez pas osłonowy. Wielu pracowników naukowych odkryło, że temperatura gleby w osłoniętym obszarze jest wyższa w ciągu dnia i niższa w godzinach nocnych.

Ponieważ pas ochronny modyfikuje strumień powietrza i zawirowania w zawietrznej, temperatura gleby może być nieznacznie zmieniona. Temperatura gleby jest nieco wyższa na obszarach chronionych. Wzrost temperatury gleby był większy, gdy gleba była pusta i sucha, a mniej, gdy była pokryta roślinnością.


Rola nr 3. Wzrost temperatury liścia:

Zaobserwowano, że owerloki zwiększają temperaturę liści lub baldachimu po stronie zawietrznej. Temperatura liści nieznacznie maleje w osłoniętym obszarze z powodu radiacyjnego chłodzenia w nocy. Mróz może wystąpić z powodu chłodzenia radiacyjnego. Ale obniżona temperatura pomaga zmniejszyć straty oddechowe.


Rola nr 4. Większa temperatura powietrza:

Zwykle obserwuje się w pogodne dni, że temperatury powietrza w ciągu dnia są większe w schronisku niż na otwartych polach. Jest to spowodowane zmniejszeniem turbulentnego mieszania iw konsekwencji zmniejszeniem szybkości przepływu sensownego ciepła wytwarzanego na roślinie lub powierzchni gleby.

Jeśli w schronie jest również tłumione parowanie, dostępna jest dodatkowa energia do generowania ciepła jawnego. Gdy turbulencja jest ograniczona, wzrasta opór dyfuzyjny anteny (r a ) i nasilają się gradienty temperatury.

Hagen i Skidmore (1971) zaobserwowali warunki, w których temperatura powietrza po zawietrznej stronie schronu była niższa niż na otwartej przestrzeni. Taki efekt może wystąpić, jeśli gleby w strefie osłoniętej zawierają więcej wody niż gleby w otwartym terenie.

Wyższa ewapotranspiracja w osłoniętym obszarze zmniejszyłaby sensowne ciepło, co skutkuje obniżeniem temperatury powietrza. Odwrócenia temperatury zwykle rozwijają się w nocy w osłoniętych i niezadaszonych miejscach, a następnie powierzchnie roślin i gleby stają się raczej opadającymi niż źródłem ciepła. Wietrzenie miesza warstwę odwracającą temperaturę.

Zmniejszenie wietrzności i turbulencji w schronisku oznacza, że ​​odwracanie temperatury będzie zwykle bardziej intensywne. O ile nie panują spokojne warunki, powietrze będzie zazwyczaj zimniejsze w schronisku niż na otwartych polach.

Wyższa temperatura w porze dziennej i niższa temperatura w nocy w schronie oznaczają, że amplituda dziennej fali temperatury wzrasta. Dlatego niższe temperatury w nocy w schronie mogą uszkodzić wrażliwe uprawy.


Rola nr 5. Redukcja parowania:

Zredukowane parowanie jest jedną z ważnych modyfikacji związanych z paskiem ochronnym. Pasy bezpieczeństwa są często stosowane w celu zmniejszenia parowania. Zmniejszenie parowania zwiększa się wraz z prędkością wiatru. Przy wysokiej prędkości wiatru ponad 24 km na godzinę, odparowanie zmniejsza się do dwóch trzecich wartości pola otwartego aż do dziesięciokrotności wysokości drzewa na zawietrznej.

Oszacowano, że temperaturę powietrza po stronie zawietrznej można przewidzieć na podstawie wzrostu / spadku ewapotranspiracji. Przy wyższej szybkości ewapotranspiracji, więcej dostępnej energii zostanie zużyte, pozostawiając mniejszą równowagę dostępną jako rozsądny składnik ciepła do ogrzania powietrza, powodujący niższą temperaturę powietrza. Efekt odwrotny można zaobserwować, gdy zmniejsza się szybkość ewapotranspiracji.

Pas ochronny odgrywa ważną rolę w zmniejszaniu parowania na obszarach suchych i półsuchych. W regionach suchych i półsuchych, w których parowanie przekracza opady deszczu, zastosowanie pasa ochronnego może zmniejszyć szybkość parowania z powodu zmniejszenia prędkości wiatru. Ze względu na gromadzenie się oparów wody w osłoniętym obszarze, gradient ciśnienia pary jest zmniejszony, co powoduje zmniejszenie ewapotranspiracji.

Zaobserwowano, że parowanie przebiegało zgodnie z trendem prędkości wiatru po zawietrznej stronie pasa bezpieczeństwa. Około 20% redukcja parowania została stwierdzona po 4 godzinach. W całym cyklu życia uprawy orzeszków ziemnych całkowita ewapotranspiracja wynosiła 388 mm w chronionym obszarze w porównaniu z 422 mm w niezaszyfrowanych uprawach.


Rola nr 6. Redukcja promieniowania:

Promieniowanie słoneczne i sieciowe może być znacznie zmniejszone na obszarach osłoniętych przez wiatrochrony. Efekt ten nie ma większego znaczenia w układach chroniących przed wiatrem północno-południowym, ponieważ tylko małe obszary są zacienione tylko przez krótki czas w okresie wegetacji, kiedy słońce jest wysokie.

Przez cały dzień różnica w równowadze promieniowania między obszarami bliskimi i obszarami odległymi od bariery może być całkowicie nieistotna. Ponieważ obszar, ocieniony rankiem przez wiatrochron na wschodzie, otrzyma dodatkową energię odbitą od wiatrów późnym popołudniem.

Z drugiej strony, wiatry o orientacji wschód-zachód mogą mieć większy wpływ. Obszary na północy, szczególnie w okresach, gdy słońce jest nisko, będą zacienione przez długie godziny. Obszary na południu będą podlegały odbiciu od wiatru w ciągu dnia.


Rola nr 7. Zwiększenie wilgotności względnej:

Gradienty wilgotności i prężności par również zwiększają się w schronisku. Zaabsorbowana i odparowana para wodna nie jest łatwo przenoszona ze źródła, powierzchni wyparnej, jak na niezarządzanym polu. Prężność par pozostaje wyższa w schronisku przez całą noc.

Ponieważ powierzchnia uprawy pozostaje zwykle źródłem oparów, z wyjątkiem okresów osadzania się rosy. Wilgotność względna jest wyższa w schronisku w porównaniu z otwartą przestrzenią, ponieważ w schronisku temperatura powietrza jest niższa niż w nocy.

Pomimo podwyższonej temperatury wilgotność względna pozostaje wyższa w ciągu dnia w schronie. Ale w okresach suchych wilgotność względna jest często niższa w schronie niż w obszarach otwartych ze względu na wzrost temperatury i bardzo małe parowanie z suchej gleby.


Rola nr 8. Zmniejszenie fotosyntezy:

Wzrost i plon roślin są zwykle większe w obszarach chronionych. Współczynnik fotosyntezy poszczególnych liści zależy bezpośrednio od stężenia dwutlenku węgla, które wynosi od 280 do 500 ppm. Jeśli pas podporowy zmniejszy dostawę dwutlenku węgla ze względu na zmniejszenie przepływu powietrza, może to negatywnie wpłynąć na tempo fotosyntezy w osłoniętej uprawie w ciągu dnia.

Zmniejszyłoby to współczynnik fotosyntezy. Dodatkowe stężenie dwutlenku węgla w nocy jest wyższe niż normalne w schronisku. Zgromadzony dwutlenek węgla zostanie skonsumowany i rozproszony rano.

Czas trwania aktywności fotosyntetycznej może być dłuższy w schronisku. Zaobserwowano, że opór szparkowy na dyfuzję dwutlenku węgla jest zwykle niższy w schronie. Temperatury w ciągu dnia są zwykle wyższe w schronie. Fotosynteza w niewielkim stopniu zależy od takich różnic temperatur.

Jednak na fotooddychanie mają wpływ małe różnice temperatur. W ciągu dnia temperatura gleby staje się wyższa, powodując szybkie oddychanie korzeniowe. Może powodować większe uwalnianie dwutlenku węgla z gleby.

Wprawdzie działanie taśmy osłonowej na mikroklimat jest zróżnicowane i skomplikowane, jednak zwykle sprzyja wzrostowi roślin, zwłaszcza na obszarach o silnym wietrze. Oczywiście, całkowity wpływ na plon będzie różnił się w zależności od występowania silnego wiatru, rozkładu opadów, reżimu temperatury i rodzaju upraw, a także struktury pasa ochronnego.

Wśród upraw o stosunkowo niskiej odpowiedzi na ochronę przed wiatrem są odporne na suszę małe ziarna i kukurydza uprawiane w warunkach suchej uprawy w klimacie wilgotnym do półpustynnego.

Umiarkowanie wrażliwe są uprawy ryżu i paszy, takie jak lucerna, łubin, koniczyna i nasiona traw pszenicy. Wśród upraw najbardziej wrażliwych na ochronę schronienia znajdują się rośliny ogrodowe, w tym soczewica, ziemniaki, pomidory, ogórki, buraki, truskawki, arbuzy, liściaste i cytrusowe oraz inne delikatne rośliny uprawne, takie jak tytoń i herbata.

W innym przeglądzie 20% uważa się za rozsądną średnią dla wzrostu plonów wynikających z pasa ochronnego w obszarach silnego wiatru. Stanowiłoby to zysk netto w wysokości co najmniej 15%, nawet jeśli uwzględniono by teren zajmowany przez same pasy.