張 帥，丁國棟*，高廣磊，趙媛媛，包巖峰，于明含

(1.北京林業(yè)大學(xué)水土保持國家林業(yè)局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；2.北京林業(yè)大學(xué) 水土保持學(xué)院，寧夏鹽池毛烏素沙地生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，北京 100083；3.中國林業(yè)科學(xué)研究院荒漠化研究所，北京 100091)

土壤風(fēng)蝕是指在以風(fēng)力為主要外營力的作用下導(dǎo)致地表物質(zhì)分散的物理過程，是造成環(huán)境惡化和土地生產(chǎn)力下降的主要原因之一[1-2].農(nóng)田防護(hù)林作為生態(tài)建設(shè)的重要工程措施，能有效改善生產(chǎn)生活環(huán)境和局地小氣候，防止地表風(fēng)蝕，減輕風(fēng)沙危害，為生態(tài)安全提供保障[3-4].我國在很早之前就開始了防護(hù)林的營造，并在防護(hù)林建設(shè)等方面做了大量工作[5-6].目前防護(hù)林體系發(fā)展完善，空間格局多樣，可針對不同的保護(hù)對象設(shè)置相應(yīng)的林網(wǎng)配置模式[7].防護(hù)林的防護(hù)作用主要表現(xiàn)在防風(fēng)效能上[8-10]，風(fēng)速的降低可引起其他氣象要素的改變，進(jìn)而調(diào)節(jié)微氣候環(huán)境[11-13].現(xiàn)有研究通過野外觀測及風(fēng)洞模擬的方法對影響農(nóng)田防護(hù)林防風(fēng)效能的因素進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)[14-17]，并借助數(shù)學(xué)模型在細(xì)碎化、景觀結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行評價(jià)，分析了林帶寬度、高度、結(jié)構(gòu)類型、疏透度等對防護(hù)林防風(fēng)效能的影響[18-21].但現(xiàn)有研究大多建立在主害風(fēng)向與主林帶垂直的前提下，而在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由于地形的限制，防護(hù)林的營造常會出現(xiàn)與主害風(fēng)向不垂直的情況，且部分地區(qū)氣候變化較大，主害風(fēng)向會出現(xiàn)較大差異，因此，僅分析垂直主林帶風(fēng)向的防風(fēng)效能并不能反應(yīng)真實(shí)狀況.針對這一問題，本研究通過數(shù)學(xué)期望的方法，對不同風(fēng)向的林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速及防風(fēng)效能進(jìn)行綜合分析，以期揭示農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)對曠野風(fēng)速運(yùn)動變化所產(chǎn)生的作用和影響，為農(nóng)田防護(hù)林的規(guī)劃提供依據(jù).

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于烏蘭布和沙漠東北緣中國林業(yè)科學(xué)研究院沙漠林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心(以下簡稱沙林中心)第三實(shí)驗(yàn)場，行政區(qū)劃屬于內(nèi)蒙古自治區(qū)磴口縣.研究區(qū)處于溫帶干旱區(qū)，東臨黃河，為黃河沖積平原，屬溫帶大陸性氣候.年平均降水量為144.5 mm，降水量分配不均，集中分布在6—9月，占全年降水量的78%；年平均蒸發(fā)量為2 397.6 mm，年平均濕潤系數(shù)為0.094；年平均日照總時(shí)長為3 209.5 h，年均10 ℃及以上有效積溫為3 100～3 400 ℃，年無霜期為140～160 d；年平均風(fēng)速為3.0～3.7 m/s，年大風(fēng)日數(shù)為20～40 d.

研究區(qū)雨熱同期，且具有引黃灌溉的條件.植被類型豐富，試驗(yàn)地為獨(dú)立防護(hù)林網(wǎng)，主要造林樹種為新疆楊(PopulusalbaL. var.pyramidalisBunge)，樹齡為24 a，長勢良好.主林帶間距140 m，副林帶間距300 m，無明顯缺口，基本情況詳見表1.

表1 試驗(yàn)農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)概況

Tab.1 General situation of farmland shelterbelt networks

林帶株行距/m樹高/m枝下高/m冠幅/m胸徑/m走向主林帶a1.0×1.524.03.03.1×3.827.5南北主林帶b1.0×1.522.51.92.7×4.020.5南北副林帶a1.0×2.023.32.83.0×2.224.3東西副林帶b1.0×2.025.54.34.2×2.426.0東西

注：根據(jù)主害風(fēng)向，林網(wǎng)西側(cè)、東側(cè)林帶分別定義為主林帶a和主林帶b，北側(cè)和南側(cè)林帶分別定義為副林帶a和副林帶b.

2 觀測點(diǎn)布設(shè)與觀測方法

2.1 觀測點(diǎn)布設(shè)

防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)的觀測點(diǎn)布設(shè)情況如圖1所示：設(shè)定林網(wǎng)中心為原點(diǎn)，副林帶方向以平均樹高(h)為間距向兩側(cè)布設(shè)觀測點(diǎn)，共布設(shè)5列；主林帶方向以2h為間距向兩側(cè)布設(shè)觀測點(diǎn)，共布設(shè)5行.林網(wǎng)內(nèi)總計(jì)觀測點(diǎn)為25個.

圖1 防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)觀測點(diǎn)示意圖Fig.1 A schematic diagram of the observation sites in shelterbelt networks

2.2 風(fēng)速測定

在防護(hù)林內(nèi)按照圖1所示觀測點(diǎn)布設(shè)三杯風(fēng)速傳感器(S-WSA-M003)，并連接HOBO-U30-NRC數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)測定間隔設(shè)置為1 s，觀測高度為距地面2 m[19]，同時(shí)以沙林中心沙地地面氣象站便攜式氣象參數(shù)綜合測試儀(LS2009)觀測數(shù)據(jù)作為曠野對照風(fēng)速.

2.3 氣象資料

檢索磴口區(qū)站2005—2015年間的氣象資料，按照圖2所示對風(fēng)向進(jìn)行分區(qū)，統(tǒng)計(jì)不同風(fēng)向出現(xiàn)的頻數(shù)，并計(jì)算其頻率，作為計(jì)算防護(hù)林防風(fēng)效能數(shù)學(xué)期望值的依據(jù).所用數(shù)據(jù)來源于中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)(http：∥data.cma.cn/).

2.4 防風(fēng)效能

采用下式計(jì)算防風(fēng)效能exz，用以表示風(fēng)速減弱的程度：

式中，u0z表示高度z處的曠野對照風(fēng)速，uxz表示防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)主林帶背風(fēng)側(cè)距林帶x、高度z處的平均風(fēng)速.

圖2 風(fēng)向分區(qū)示意圖Fig.2 A schematic diagram of the wind direction partitions

2.5 數(shù)學(xué)期望

采用下式計(jì)算防風(fēng)效能的數(shù)學(xué)期望Exz：

式中，exzi表示防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)主林帶背風(fēng)側(cè)距林帶x、高度z、風(fēng)向i時(shí)的防風(fēng)效能，pi表示風(fēng)向i出現(xiàn)的頻率.

2.6 數(shù)據(jù)處理方法

基于樣本觀測值統(tǒng)計(jì)平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、極值、變異系數(shù)等，計(jì)算樣本頻數(shù)分布，并對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行單變量方差分析，比較風(fēng)速差異.運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法擬合風(fēng)速變異函數(shù)，分析空間異質(zhì)性和空間自相關(guān)性，并選取平均風(fēng)速值在Surfer 13.0軟件中利用克里金(Kriging)插值法繪制等值線圖，分析林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速分布狀況.

3 結(jié)果與分析

3.1 風(fēng)向?qū)α志W(wǎng)內(nèi)平均風(fēng)速的影響

防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表2所示，可以看出風(fēng)向?qū)Ψ雷o(hù)林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速影響較明顯，隨著風(fēng)向與主林帶夾角的減小，平均風(fēng)速呈現(xiàn)出增大的趨勢.不同風(fēng)速下各風(fēng)向的最大值均小于曠野對照風(fēng)速，表明防護(hù)林網(wǎng)發(fā)揮了防風(fēng)作用，一至五區(qū)不同風(fēng)速的平均防風(fēng)效能分別達(dá)到69.5%，66.2%，60.4%，59.8%和50.1%.單變量方差分析結(jié)果顯示，風(fēng)向?yàn)槲鍏^(qū)時(shí)防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速的變異系數(shù)較小，其他風(fēng)區(qū)平均風(fēng)速差異顯著(p<0.05)，這是由于當(dāng)風(fēng)向與主林帶夾角較大時(shí)，氣流能更順暢地通過林帶間隙，更容易形成狹管效應(yīng)及渦流，導(dǎo)致林網(wǎng)內(nèi)氣流變化復(fù)雜，風(fēng)速數(shù)值波動明顯，造成樣本間差異較大.

表2 防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速統(tǒng)計(jì)特征

Tab.2 Characteristics of wind speed statistics in shelterbelt networks

曠野對照風(fēng)速/(m·s-1)風(fēng)向分區(qū)林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速/(m·s-1)最大值最小值平均值±標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)/%5.2一區(qū)1.520.251.29±0.42a32.7二區(qū)2.050.971.44±0.39b27.2三區(qū)2.531.141.94±0.44b22.8四區(qū)2.771.141.73±0.49c28.1五區(qū)3.031.572.45±0.42d17.27.3一區(qū)2.771.662.64±0.35a13.1二區(qū)3.532.162.91±0.51b17.6三區(qū)4.191.903.06±0.71b23.3四區(qū)4.532.663.44±0.61bc17.7五區(qū)4.673.013.73±0.51c13.6

注：不同小寫字母表示在p=0.05水平上差異顯著.

統(tǒng)計(jì)不同風(fēng)區(qū)防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速頻數(shù)的正態(tài)分布概率，結(jié)果如圖3所示.可以看出：風(fēng)向在一區(qū)時(shí)風(fēng)速頻數(shù)分布較均勻，不符合正態(tài)分布，沒有明顯的偏度；風(fēng)向在二區(qū)時(shí)風(fēng)速頻數(shù)屬于正態(tài)分布中短尾分布，區(qū)間數(shù)據(jù)具有正偏離態(tài)勢；風(fēng)向在三區(qū)低風(fēng)速、四區(qū)不同風(fēng)速及五區(qū)高風(fēng)速時(shí)風(fēng)速頻數(shù)屬于左偏態(tài)分布，區(qū)間數(shù)據(jù)具有正偏離態(tài)勢；風(fēng)向在三區(qū)高風(fēng)速及五區(qū)低風(fēng)速時(shí)風(fēng)速頻數(shù)屬于長尾分布，區(qū)間數(shù)據(jù)具有負(fù)偏離態(tài)勢.由此可見，不同風(fēng)向的風(fēng)速頻數(shù)分布差異較大，沒有明顯的規(guī)律性，進(jìn)一步說明風(fēng)速頻數(shù)的變異系數(shù)較大，樣本數(shù)據(jù)差異不顯著.

3.2 不同風(fēng)向頻率

統(tǒng)計(jì)研究區(qū)2005—2015年間的氣象資料發(fā)現(xiàn)，一至五區(qū)風(fēng)向出現(xiàn)的頻率分別為3.31%，55.25%，22.10%，11.05%和8.29%.主害風(fēng)向與主林帶角度較大的一區(qū)和二區(qū)風(fēng)向出現(xiàn)的總頻率為58.56%，表明研究區(qū)當(dāng)?shù)亓謳ё呦蛟O(shè)置不合理，防護(hù)林不能充分發(fā)揮其防風(fēng)作用.

圖3 防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)不同風(fēng)區(qū)風(fēng)速頻數(shù)的正態(tài)分布概率Fig.3 Normal frequency probabilities of wind speed in different partitions in shelterbelt networks

3.3 風(fēng)向?qū)α志W(wǎng)內(nèi)風(fēng)速空間異質(zhì)性的影響

利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，分析不同風(fēng)速下防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速的空間異質(zhì)性，對其變異函數(shù)進(jìn)行擬合并計(jì)算其參數(shù)，結(jié)果如圖4所示：當(dāng)風(fēng)速為5.2 m/s時(shí)，防護(hù)林帶內(nèi)平均風(fēng)速數(shù)學(xué)期望值可以較好地?cái)M合為指數(shù)函數(shù)；當(dāng)風(fēng)速為7.3 m/s時(shí)，則選用高斯函數(shù)對防護(hù)林帶內(nèi)平均風(fēng)速數(shù)學(xué)期望值具有更高的擬合度.

圖4 平均風(fēng)速數(shù)學(xué)期望值半方差分析Fig.4 Semi-variance analysis of mean wind velocity mathematical expectation

表3 防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速變異函數(shù)參數(shù)

Tab.3 Parameters of the variation function of wind velocity in shelterbelt networks

曠野風(fēng)速/(m·s-1)模型C0C+C0空間相關(guān)度/%AR2RSS/10-45.2指數(shù)函數(shù)0.000 10.086 70.1092.90.8312.667.3高斯函數(shù)0.000 10.234 20.1070.80.9853.52

從表3中可以看出：塊金值(C0)較小，與基臺值(C+C0)的比值(空間相關(guān)度)遠(yuǎn)小于強(qiáng)烈空間相關(guān)度的標(biāo)準(zhǔn)25%，表明樣本具有較強(qiáng)的空間自相關(guān)性，對其進(jìn)行插值模擬具有準(zhǔn)確性；變異函數(shù)的變程(A)分別為92.9和70.8，均遠(yuǎn)大于觀測點(diǎn)間距(2h)，表明樣本取樣連續(xù)性強(qiáng)，且取樣間隔較為合理；兩個變異函數(shù)模型的決定系數(shù)(R2)較高，殘差(RSS)較小，表明模型的選擇較為合適.

3.4 防風(fēng)效能數(shù)學(xué)期望值分布

計(jì)算防風(fēng)效能數(shù)學(xué)期望值，并利用克里金插值法模擬出防風(fēng)效能圖，如圖5所示，防護(hù)林在不同風(fēng)速下均發(fā)揮較強(qiáng)的防護(hù)作用，防風(fēng)效能最小值均大于0.5；不同風(fēng)速下防風(fēng)效能圖結(jié)構(gòu)特征相似，在林網(wǎng)中間區(qū)域防護(hù)效果較差，主林帶和副林帶交界的區(qū)域防護(hù)效果較好.當(dāng)風(fēng)速為5.2 m/s時(shí)，林帶南側(cè)0～75 m區(qū)域內(nèi)風(fēng)速較小，形成明顯的風(fēng)影區(qū)，最高防風(fēng)效能達(dá)到0.79；林網(wǎng)內(nèi)距副林帶100～200 m范圍內(nèi)是低防風(fēng)效能區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)等值線較為密集，表明風(fēng)速變化較劇烈，氣流穩(wěn)定性差，沿風(fēng)向自西向東風(fēng)速先上升后下降，最低防風(fēng)效能為0.58；林帶北側(cè)0～75 m范圍內(nèi)等值線稀疏，氣流較穩(wěn)定，且防風(fēng)效能變化幅度較小，形成穩(wěn)定風(fēng)速區(qū)域.當(dāng)風(fēng)速為7.3 m/s時(shí)，防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)西南區(qū)域和東北區(qū)域形成明顯的防風(fēng)效能區(qū)；中間區(qū)域由西北向東南形成近似菱形低防風(fēng)效能區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)等值線較為稀疏，表明該區(qū)域雖保持較高的風(fēng)速，但氣流較為穩(wěn)定，此時(shí)最低防風(fēng)效能為0.5.當(dāng)風(fēng)速增大時(shí)，防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)防風(fēng)效能區(qū)面積增大，但整體防護(hù)效果降低，表明防護(hù)林在低風(fēng)速時(shí)能發(fā)揮更好的防護(hù)效果.

圖5 不同風(fēng)速條件下防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)防風(fēng)效能模擬Fig.5 Simulation of windbreak efficiency in shelterbelt networks under different wind speeds

防風(fēng)效能圖可以直觀地展現(xiàn)林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速區(qū)域的劃分和差異性，但不能定量分析不同風(fēng)速下林網(wǎng)防護(hù)范圍的大小，為此引入有效防護(hù)面積的概念.根據(jù)防風(fēng)效能圖中等值線的插值模擬，確定不同標(biāo)準(zhǔn)下林網(wǎng)內(nèi)的有效防護(hù)面積，結(jié)果如表4所示.當(dāng)風(fēng)速為5.2 m/s時(shí)，防護(hù)林防護(hù)作用較強(qiáng)，林網(wǎng)內(nèi)均能達(dá)到0.55的防風(fēng)效能；當(dāng)風(fēng)速增大至7.3 m/s時(shí)，有效防護(hù)比下降至73.4%，有效防護(hù)面積隨風(fēng)速的增大而減小，這是由于風(fēng)速增大時(shí)，動能以幾何倍數(shù)增長，單一防護(hù)林網(wǎng)不能完全吸收動能.當(dāng)把防風(fēng)效能標(biāo)準(zhǔn)提高到0.60時(shí)，與防風(fēng)效能為0.55時(shí)相比，低風(fēng)速下林網(wǎng)內(nèi)有效防護(hù)比下降了3個百分點(diǎn)，而高風(fēng)速下林網(wǎng)內(nèi)有效防護(hù)比急劇下降了28.7個百分點(diǎn)，此時(shí)低風(fēng)速下的有效防護(hù)面積是高風(fēng)速下的2.17倍.當(dāng)繼續(xù)把防風(fēng)效能標(biāo)準(zhǔn)提高到0.65時(shí)，與防風(fēng)效能為0.60時(shí)相比，低風(fēng)速下林網(wǎng)內(nèi)有效防護(hù)比下降了23.7個百分點(diǎn)，而高風(fēng)速下林網(wǎng)內(nèi)有效防護(hù)比下降了30.8個百分點(diǎn)，

表4 不同風(fēng)速下防護(hù)林網(wǎng)內(nèi)有效防護(hù)面積

Tab.4 Effective protection area of shelterbetl networks under different wind speeds

曠野風(fēng)速/(m·s-1)防風(fēng)效能總面積/(103m2)有效防護(hù)面積/(103m2)有效防護(hù)比/%5.20.554242.001007.330.8373.45.20.604240.7497.07.318.7744.75.20.654230.7973.37.35.8413.9

此時(shí)低風(fēng)速下的有效防護(hù)面積為高風(fēng)速下的5.27倍.上述結(jié)果表明，防護(hù)林網(wǎng)能發(fā)揮較強(qiáng)的防護(hù)作用，但隨著風(fēng)速的增大，有效防護(hù)面積呈現(xiàn)減小的趨勢.

4 討 論

在進(jìn)行防風(fēng)效能的模擬中，控制點(diǎn)的數(shù)量越多，模擬結(jié)果越準(zhǔn)確；但在實(shí)踐中，由于受到實(shí)驗(yàn)儀器及環(huán)境因素的影響，控制點(diǎn)的數(shù)量經(jīng)常受到限制.控制點(diǎn)布設(shè)的合理性可運(yùn)用變異函數(shù)來判斷.變異函數(shù)是地統(tǒng)計(jì)學(xué)中常用的手段和工具，用來研究區(qū)域化變量空間變化特征和強(qiáng)度，也被定義為區(qū)域化變量增量平方的數(shù)學(xué)期望[22].變程表示區(qū)域化變量從存在空間相關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)到不存在空間相關(guān)狀態(tài)的臨界點(diǎn)，其值反映該變量的空間自相關(guān)范圍的大小，即空間自相關(guān)尺度，一般認(rèn)為變程大于樣本間隔時(shí)，樣本空間存在自相關(guān)性.在本研究中，高、低風(fēng)速條件下變程分別為70.8和92.9，均大于最大觀測點(diǎn)間距(2h)，因此可認(rèn)為觀測點(diǎn)布設(shè)合理，模擬效果準(zhǔn)確.

通過分析磴口區(qū)站氣象資料可以看到，與主林帶夾角較大的風(fēng)向出現(xiàn)頻率是58.56%，與主林帶夾角較小的風(fēng)向出現(xiàn)的頻率為41.44%，表明本研究區(qū)防護(hù)林的布置并未充分發(fā)揮其防護(hù)作用，主林帶走向與二、三區(qū)風(fēng)向垂直可產(chǎn)生更好的防護(hù)效果.本研究中防風(fēng)效能圖的控制點(diǎn)數(shù)據(jù)是基于數(shù)學(xué)期望計(jì)算所得，是所有防風(fēng)效能的綜合，與范志平等[3]的單次風(fēng)速分布圖結(jié)構(gòu)有較大的差異；同時(shí)，風(fēng)速變異函數(shù)模型選取與呂仁猛[9]的球狀模型不同，但自相關(guān)程度高，變程合理，決定系數(shù)較大，仍具有強(qiáng)烈的空間相關(guān)性及樣本區(qū)間的合理性.

風(fēng)向與主林帶垂直時(shí)，除上風(fēng)向林帶的阻滯減速作用外，會在林網(wǎng)中心形成較大的渦流減速區(qū)，隨后風(fēng)速增大，中心渦流減速區(qū)風(fēng)速數(shù)值明顯低于林網(wǎng)內(nèi)其他區(qū)域；當(dāng)風(fēng)向?yàn)槎^(qū)的角度時(shí)，林網(wǎng)的中心渦流減速區(qū)面積減小，且風(fēng)速數(shù)值與林帶后減速區(qū)風(fēng)速差異較??；當(dāng)風(fēng)向?yàn)槿齾^(qū)的角度時(shí)，林網(wǎng)內(nèi)僅在上風(fēng)向主林帶與副林帶相交的區(qū)域出現(xiàn)小面積的減速區(qū)，林網(wǎng)中心渦流減速區(qū)消失；當(dāng)風(fēng)向?yàn)樗膮^(qū)的角度時(shí)，林網(wǎng)內(nèi)流場結(jié)構(gòu)與三區(qū)相似，但風(fēng)速恢復(fù)區(qū)的風(fēng)速數(shù)值有了明顯提高；當(dāng)風(fēng)向?yàn)槲鍏^(qū)的角度時(shí)，上風(fēng)向副林帶后形成阻滯減速區(qū)，范圍約占林帶的1/4，隨后在林網(wǎng)內(nèi)形成較大面積的加速區(qū)，整個林網(wǎng)內(nèi)風(fēng)速數(shù)值均有了較明顯的提升.由此可見，風(fēng)向與主林帶夾角變小時(shí)，防護(hù)林防護(hù)作用的減小表現(xiàn)為減速區(qū)域面積的減小和防風(fēng)效能減弱導(dǎo)致風(fēng)速數(shù)值的上升.

5 結(jié) 論

不同風(fēng)速條件下防護(hù)林網(wǎng)空間相關(guān)度均為0.10%，具有較強(qiáng)的空間自相關(guān)性，高、低風(fēng)速可分別較好地?cái)M合為高斯函數(shù)和指數(shù)函數(shù)，變程分別為70.8和92.9，均高于最大取樣間隔，插值模擬具有較強(qiáng)的可靠性，風(fēng)速樣本數(shù)據(jù)變異系數(shù)較大，離散程度較高，并不完全符合正態(tài)分布.防護(hù)林網(wǎng)對不同風(fēng)向的風(fēng)均有較強(qiáng)的防護(hù)作用，風(fēng)向從一至五區(qū)的平均防風(fēng)效能分別達(dá)到69.5%，66.2%，60.4%，59.8%和50.1%，但隨著風(fēng)速的增大有效防護(hù)比呈現(xiàn)出降低的趨勢，風(fēng)速為5.2 m/s時(shí)平均有效防護(hù)面積為90.1%，當(dāng)風(fēng)速增大到7.3 m/s時(shí)平均有效防護(hù)面積下降至44.0%.本研究基于風(fēng)向數(shù)學(xué)期望的防風(fēng)效能展現(xiàn)出林網(wǎng)對不同風(fēng)向防護(hù)效果的差異，彌補(bǔ)了單一風(fēng)向防風(fēng)效能實(shí)踐性和準(zhǔn)確性較差的缺陷，能充分表明防護(hù)林網(wǎng)的綜合防護(hù)效益，對防護(hù)林的建設(shè)具有一定的指導(dǎo)作用.