防風林

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防風林(Wind Break)

　　防風林是指用以防禦寒風、旱風或暴風侵襲的森林或林帶，可以減低風速，防止急速降溫和強烈蒸發。

　　常見的防風林結構有3種：

　　(1)緊密結構：這種結構的林帶是由主要樹種，輔助樹種和灌木組成的3層林冠，上下緊密，一般風通過面積小於5％。林帶比較寬，中等風力遇到林帶時，基本上不能通過，大部分空氣由林帶上部越過。在背風林緣附近形成靜風區或弱風區，之後風速很快恢復到曠野風速，防風距離較短。

　　(2)稀疏結構：由主要樹種、輔助樹種或灌木組成的3層或2層林冠，林帶的整個縱斷面透風透光。從上部到下部結構不太緊密，透光孔隙分佈均勻。風遇到林帶分成兩部分：一部分通過林帶，如同篩網中篩過一樣，在背風面林緣形成許多小旋渦；另一部分氣流從上面繞過。因此，在背風面林緣附近形成一個弱風區，隨著遠離林帶，風速逐漸增加。

　　(3)透風結構：這種結構的林帶由主要樹種，輔助樹種或灌木組成2層或1層林冠，上部為林冠層，有較小而均勻的透光孔隙，或緊密而不透光；下層為樹幹層，有均勻的柵欄狀大透光孔隙，風遇到林帶，一部分從下層通過，一部分從林帶上面繞行，下層穿過的風由於文丘里(Venturi)效應，風速有時比曠野還要大，到了背風面林緣開始減弱，但較遠的地方纔出現弱風區。在此之後風速逐漸恢復。

　　普通的防風林其防風的有效範圍，在上風側可達樹高的6～10倍；在下風側可達25～30倍。但是，最有效果的地方是在下風側樹高的3～5倍附近，風速可降低35％左右。

　　樹枝下有空隙時，因為風吹過樹幹之間會增加速度，所以防風效果不大。這種情況，如在樹林的下風處種植矮樹，通過的風就往上刮，防風的有效範圍便擴大了。

　　當密植到風不能通過的程度時，在它的前後有顯著的防風效果；下風處的空氣則變得稀薄，由於漩渦的形成，下風側的樹林邊緣受到風力的影響，當樹林的密閉程度為50％～70％，樹籬的密閉程度為45％～55％時，防風的有效範圍很大。

　　植物能減弱風力，降低風速。風速降低的程度主要取決於植物的體型大小，枝葉茂盛程度，喬木的防風能力比灌木好，灌木勝過草本；闊葉樹強於針葉樹，常綠闊葉樹又比落葉闊葉樹大。

　　植物防風效能的大小主要在於下麵幾個因素。

　　(一)林帶結構

　　林帶結構是林帶的外部形態和內部構造的總稱。一般認為，林帶結構是指林內樹木層次、造林類型、樹種構成及種植密度的總和。

　　防護林，按透光孔隙的大小和分佈以及防風特性，常把林帶結構劃分為三種基本類型，即緊密結構、疏透結構和透風結構。疏透度，是林帶林緣垂立面上透光孔隙的投影面積與該垂直面上林帶投影總面積之比。透風繫數，又指透風數，是指當風向垂直於林帶時，林帶背風林線1m處林帶高度範圍內的平均風速與空曠地區相間高度範圍內的平均風速之比。

　　1．緊密結構

　　緊密結構的防護林，由主要樹種、輔助樹種和灌木樹種組成，林帶較寬，行數較多，造林密度較大。三層林冠密不透光，透光繫數在0．3以下，透風繫數也在0．3以下。當中等的風速遇到這種林帶時，氣流基本不能通過林帶，其大部分由林帶上緣越過，在背風林緣附近距離形成有效防護的靜風區。

　　2．疏透結構

　　這種結構的林帶是主要由喬木或灌木樹種組成的三層或二層林冠，林帶的整個縱斷面均勻透風透光，從上部到下部結構都不太緊密，逆光孔隙分佈均勻。適宜的透光度為0．3～0．4，透風繫數為0．3～0．5左右。害風遇到林帶分成兩部分：一部分均勻通過林帶，在背風面林緣處形成許多小漩渦；另一部分氣流則從林緣上掠過，在背風林緣附近形成一個強風區，防護距離較大。

　　3．透風結構

　　這種結構的林帶是主要由喬木樹種組成的二層或一層林冠，上部為林冠層，其孔隙有或較小而均勻的透光，或緊密而不透光；下層為樹幹層，有均勻的柵欄狀孔隙，大而透光。透風結構的林帶，一般在樹木生葉期透光度為0．4～0．6，透風繫數大於0．5。該林帶行數少，帶幅窄，害風遇到林帶一部分從下層穿過，一部分從林帶上面繞行，風速甚至比曠野處還要大。到背風林緣處，風速開始減弱，但要到遠處才會出現弱風區，因此防護距離也較長。

　　(二)林帶高度

　　林帶高度用H表示，主要指林帶中主要樹種的成齡高度。樹木的連年生長量和平均生長量這兩條曲線相交時的年齡，即為數量成熟齡。一般把樹高生長量達到成熟齡時的高度，設計為樹高。林帶的防風能力一般與林帶高度呈正相關，但也依林帶的緊密結構、疏透結構和透風結構不同而有差異(表1)。

註：以曠野風速為100％。

　　(三)林帶寬度

　　林帶寬度是指林帶所占據的株行距，加上兩側的林緣寬度。用公式表示為：

　　林帶寬度=(林帶行數-1)×行距+兩側林緣寬度

　　(四)林帶的橫斷面

　　造林時，由於各類樹種的不同搭配，常會形成不同的林帶橫斷面。林帶在其他條件不變的情況下，林帶橫斷面的形狀不同，防風效應也不同。通常矩形斷面的林帶比屋脊形斷面的林帶，在背風面有較大範圍的風速降低區。

　　(五)林帶的夾角

　　林帶與主要害風的夾角，被稱為林帶夾角。理想的林帶夾角，是防風林帶與害風向成垂直角的時候，林帶的防風效果最佳。當林帶夾角>45°時，林帶的防風效果雖然有所下降，但並非十分明顯；但當夾角<45°時，則效果明顯下降。因此，林帶的夾角常以45°為限。

　　防風林的生態效用主要在於分裂風勢、減低風速，使栽培的農作物或其他經濟植物不至於因過度的土壤蒸發、植物本身的蒸騰作用以及風的機械作用而受傷害。因此，在選擇防風林樹種時必須註意以下幾個問題：

　　1．宜採用深根性，材質堅硬，抗風力強的樹種。

　　2．選用樹冠為塔形和葉面積小的樹種，以減少受風面積，避免強風傷害。

　　3．選用生長快、生期長的樹種。這樣既能及早發揮防風效用，防風時間又長。還要選擇繁殖力強，容易更新的樹種。

　　4．多選用容易成活，適應性強的鄉土樹種。

　　5．營造混交林。但必須註意樹種間的生態特點，註意樹種間的合理配置。

　　城市高層建築之間，會形成強勁的對流風和通道變速風，它們對高層建築附近的設施和行人車輛，有潛在的破壞力，還可能危及建築本身。因此，需要建立城市防風林。防風林的性質，作用與“三北防護林”相同，但可擔當此任的，只能是高大喬木。密集的喬木有效減弱風勢，使之分流。不但高層建築，一般建築也需要防風林的保護，而低矮的灌木叢和更低矮的草皮對此無能為力。

　　1．城市防風林結構

　　根據《城市綠地分類標準》(CJJ／T 85-2002)的規定，城市防風林屬於城市綠地系統里的防護綠地。城市防護林帶可保護城市免受風沙粉塵等侵襲，一般位於城市外圍，規劃建設總寬度100～200m的防風林帶。防風林應栽植成間隔為1.5～2.Om的正三角形，種植57列樹，10-20m的寬度。樹的高度越大，樹枝越稀疏，風的透過率越大，故有必要擴大樹木的寬度。防風栽植的位置，應和盛行風向垂直。用林帶保護的區域，是以林帶為底邊的三角形地帶。林帶的長度，至少應為樹高的12倍以上。和地形的關係是，最好將防風林設置在棱線或崖邊上。高低樹的配置方法是，在上風側種植低樹，下風側種植高樹，使全體樹木分擔風壓，以減輕風造成的損害。

　　2．城市防風林植物配置

　　由同一種樹種組成的純林帶配置，容易形成通風結構和矩形斷面林帶。我國很多城市的防風林是在建成區外環結合快速幹道的道路防護綠地一起佈置的純林帶。這類結構林帶由於樹種單一，不利於城市多樣的風貌體現，會降低城市綠地系統的穩定性和複雜性。

　　而混交林帶是由兩種或兩種以上樹種組成的林帶，這種多樹種的配置，能形成結構良好，抵抗污染能力強，具有生物、生態學穩定性等良好特點。

　　由於城市用地緊張，多層防風林帶不能按理想設計來實施，因此可以利用建成區邊緣已建好的綠化項目，如動植物園。綜合性公園等。此外，在配置城市防風林時還應註意，城市居住小區內，特別是緊靠居民住房處，不宜種植體量過大的喬木，以免樹倒傷人；以種植中等高度喬木及灌叢為佳。

　　3．城市抗風植物

　　為了防風固沙而種植防護林帶，在選擇樹種時應註意選擇抗風力強、生長快且壽命長的樹種，以深根性，樹幹樹枝堅硬，枝葉茂密的常綠樹為宜。落葉樹冬季的防風效果比夏季減少20％左右。樹冠最好呈尖塔形或柱形。樹種的抗風性能與樹高、胸徑、冠幅、葉面積繫數等因素有密切的聯繫。樹高越大，胸徑越小，冠幅或葉面積繫數越大，則樹種的抗風性能就越差。

　　一般來說，園林植物對大風的抗性有以下幾種適應類型：

　　(1)抗性較強的樹種有：馬尾松、黑鬆、圓柏、櫸樹、核桃、白榆、烏桕、櫻桃、棗樹，葡萄、臭椿、樸樹、板慄、槐樹、梅、香樟、麻櫟、河柳、臺灣相思、檸檬桉、木麻黃、假檳榔、南洋杉、竹類及柑橘類樹種。

　　(2)抗性中等的樹種：側柏、龍柏、旱柳、杉木、柳杉、檫木、楝樹、苦櫧、楓楊、銀杏、廣玉蘭、重陽木、榔榆，楓香、桑、李、桃、杏、花紅，合歡，紫薇、木繡球、常山核桃等。

　　(3)抗性弱的樹種：大葉桉、榕樹、雪松、木棉、懸鈴木、梧桐、加楊、鑽天楊、銀白楊、泡桐、垂柳、刺槐、楊梅、枇杷、蘋果等。

　　我國不同地區的城市在營造防風林時，適地適樹選用了不同的樹種，在東北和華北地區如北京、常用楊樹、柳樹、榆樹、桑樹、白蠟，紫穗槐、檉柳等樹種；中部地區如杭州，常用馬尾松、黑鬆、圓柏、珊瑚樸、對節白蠟、樸樹、青岡、紫楠等樹種；華南地區如廣州，常用南洋杉，椰子、檸檬按、臺灣相思、木麻黃、假檳榔，桄榔等樹種。

　　目前，世界海防林發展趨勢以選擇中等高度喬木為主，不再選用易風折的高大喬木。

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