Rolle der 8 wichtigsten Schutzgürtel bei der Modifikation des Mikroklimas

Dieser Artikel beleuchtet die acht wichtigsten Rollen von Shelterbelt bei der Modifikation des Mikroklimas. Die Rollen sind: 1. Verringerung der Windgeschwindigkeit 2. Änderung der Bodentemperatur 3. Erhöhung der Flügeltemperatur 4. Höhere Lufttemperatur 5. Verringerung der Verdunstung 6. Verringerung der Strahlung 7. Zunahme der relativen Luftfeuchtigkeit 8. Verringerung der Photosynthese.

Rolle des Schutzgürtels:

Reduzierung der Windgeschwindigkeit
Änderung der Bodentemperatur
Erhöhung der Blatttemperatur
Höhere Lufttemperatur
Reduktion der Verdunstung
Reduktion der Strahlung
Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit
Abnahme der Photosynthese

Rolle Nr. 1. Reduzierung der Windgeschwindigkeit:

Das Ziel des Shelterbelt ist es, die Windstärke im geschützten Bereich zu reduzieren. Die Effizienz der Windbremse im Feld hängt von der Konstruktion des Schutzgürtels ab. Die Länge der geschützten Zone kann anhand der Höhe (h) des Schutzgürtels beschrieben werden.

Die von Van Eimran (1964) angegebenen Ergebnisse zeigen, dass ein dichter Schutzgürtel auf der Leeseite des Schutzgürtels einen Bereich zwischen 10 und 15 Stunden schützen kann. Der Einfluss des Windes auf den Wind kann auf 20-25 Stunden erhöht werden, indem die Porosität um bis zu 50 Prozent erhöht wird.

Die Wirksamkeit eines Schutzgürtels zur Verringerung der Windgeschwindigkeit auf der Leeseite ist abhängig von:

ich. Porosität,

ii. Höhe,

iii. Form und

iv. Breite des Schutzgürtels.

Der Shelterbelt mit Permeabilität hoher Dichte ist weniger effektiv als der Shelterbelt mit mäßiger Dichte. Dies ist auf den Grund zurückzuführen, dass starke Turbulenzen hinter Schutzgürtel auftreten, wenn der Luftstrom abrupt auf die Bodenoberfläche abfällt.

Die Windgeschwindigkeit ist in der Nähe des Schutzgürtels geringer Permeabilität verringert, sie hat jedoch die Tendenz, sofort zuzunehmen. Der geschützte Bereich wird auf der Leeseite vernachlässigbar, wenn die Durchlässigkeit sehr hoch ist.

Maximaler Schutz ist gegeben, wenn der Wind senkrecht auf den Shelterbelt auftrifft. Der geschützte Bereich wird reduziert, wenn der Wind in einem Winkel von weniger als 90 Grad einfällt. Skidmore und Hagen (1970) untersuchten den Einfluss der Ausrichtung des Schutzgürtels auf das Ausmaß des geschützten Bereichs.

Es wurde beobachtet, dass bei einer Entfernung von 25 Stunden auf der Leeseite eines Schutzgürtels mit 47% Durchlässigkeit die mittlere Windgeschwindigkeit auf 54, 63, 81 und 95% reduziert wurde, da der Wind um 0 °, 25 ° von der Normalen abwich, 50 ° bzw. 75 °. Die Windgeschwindigkeit wurde bis zu einer Entfernung von h beträchtlich verringert, wenn der Wind parallel zum Schutzgürtel wurde.

Schutzgürtel haben keine kumulative Wirkung. Die Verringerung der Windgeschwindigkeit nimmt vom ersten Schutzgürtel zum zweiten Gürtel nicht zu. Die Windverringerung auf der Leeseite des zweiten Gürtels ist geringer.

Diese geringfügige Abnahme der Wirksamkeit des zweiten Gürtels ist auf die erhöhten Turbulenzen zurückzuführen, die durch den ersten Schutzgürtel verursacht werden. Für praktische Zwecke kann jedoch davon ausgegangen werden, dass die Wirksamkeit des Riemens gleich ist, unabhängig davon, ob es sich um einen einzelnen Riemen handelt oder ob er sich in einem gestaffelten System von parallelen Riemen befindet.

Es wurde festgestellt, dass die Windgeschwindigkeit in einem Abstand von 4 Stunden vom Schutzgürtel von Guar mit mäßiger Porosität um 68 Prozent abnahm. Von diesem Punkt an stieg die Windgeschwindigkeit auf bis zu 8 Stunden und fiel dann aufgrund des Einflusses der nächsten Barriere auf 50 Prozent der offenen Geschwindigkeit.

Viele Experimente haben gezeigt, dass das auf der Leeseite des Shelterbelt vorherrschende Mikroklima gemäßigter ist als das auf nicht geschützter Fläche. Schutzgürtel führt normalerweise zu einer Verringerung der vertikalen Diffusion und Vermischung von Luft. Dies führt zu höheren Tag- und niedrigeren Nachttemperaturen. Shelterbelt unterdrückt auch die Verdunstung und dann steht tagsüber zusätzliche Energie zur Verfügung, um fühlbare Wärme zu erzeugen.

Die Windreduzierung hängt von der Lage im geschützten Bereich sowie von der Höhe über den Pflanzen ab. Brown und Rosenberg (1971) haben das Muster der Windgeschwindigkeit im Grad der turbulenten Mischung beschrieben, das im geschützten Bereich auftritt. Während des Tages lag das Verhältnis der Windgeschwindigkeit in der mit Mais geschützten Zuckerrübe zu der im Freien zwischen 0, 8 und 0, 9.

Bei unterschiedlichen thermischen Stabilitätsbedingungen kann die Verringerung der Windgeschwindigkeit nach 2 Stunden um 25 bis 40 Prozent variieren, während eine Verringerung der Windgeschwindigkeit um 15 bis 25 Prozent nach 8 Stunden vom Schutzgürtel aus bemerkt werden kann (Miller et al., 1975).

Rolle Nr. 2: Modifikation der Bodentemperatur:

Die Bodentemperatur wird durch den Shelterbelt verändert. Viele Forscher fanden heraus, dass die Bodentemperatur im geschützten Bereich tagsüber höher und in den Nachtstunden niedriger ist.

Da der Shelterbelt den Luftstrom und die Verwirbelung in Lee verändert, kann die Bodentemperatur leicht verändert werden. Die Bodentemperatur ist in geschützten Bereichen etwas höher. Der Bodentemperaturanstieg war mehr, wenn der Boden kahl und trocken war und weniger, wenn er mit Vegetation bedeckt war.

Rolle Nr. 3. Erhöhung der Blatttemperatur:

Es wurde beobachtet, dass Shelterbelt die Blatt- oder Überdachungstemperatur auf der Leeseite erhöht. Im geschützten Bereich sinkt die Temperatur der Blätter aufgrund der Kühlung der Strahlung während der Nacht leicht ab. Frost kann aufgrund von Strahlungskühlung auftreten. Reduzierte Temperaturen helfen jedoch, die Atmungsverluste zu reduzieren.

Rolle Nr. 4. Größere Lufttemperatur:

An klaren Tagen wird in der Regel beobachtet, dass die Lufttemperaturen tagsüber im Tierheim höher sind als auf offenen Feldern. Dies ist auf die Verringerung der turbulenten Durchmischung und folglich auf die verringerte Flussrate der an der Pflanze oder der Bodenoberfläche erzeugten sensiblen Wärme zurückzuführen.

Wenn auch die Verdunstung im Tierheim unterdrückt wird, steht zusätzliche Energie für die sensible Wärmeerzeugung zur Verfügung. Wenn die Turbulenz begrenzt ist, steigt der Luftdurchlasswiderstand (ra) und die Temperaturgradienten werden verstärkt.

Hagen und Skidmore (1971) beobachteten die Bedingungen, unter denen die Lufttemperatur auf der Leeseite des Tierheims niedriger war als im Freien. Ein solcher Effekt kann auftreten, wenn die Böden in der geschützten Zone mehr Wasser enthalten als die Böden im Freien.

Eine höhere Evapotranspiration im geschützten Bereich würde die empfindliche Wärme verringern, was zu einer Senkung der Lufttemperatur führt. Temperaturumkehrungen entwickeln sich normalerweise nachts in geschützten und ungeschützten Bereichen, dann sinken die Pflanzen- und Bodenoberflächen und nicht die Wärmequelle. Windiness mischt die Temperaturinversionsschicht.

Die Verringerung der Windigkeit und der Turbulenzen im Tierheim führt dazu, dass die Temperaturinversion normalerweise intensiver wird. Wenn keine ruhigen Bedingungen herrschen, ist die Luft in der Nacht in der Regel kälter als auf offenen Feldern.

Die höhere Tageszeit und die niedrigeren Nachttemperaturen im Tierheim bedeuten, dass die Amplitude der täglichen Temperaturwelle zunimmt. Daher können niedrigere Nachttemperaturen im Tierheim die empfindlichen Pflanzen beschädigen.

Rolle Nr. 5. Reduktion der Verdampfung:

Reduzierte Verdunstung ist eine der wichtigsten Modifikationen, die mit Shelterbelt verbunden sind. Schutzgürtel werden häufig verwendet, um die Verdunstung zu reduzieren. Die Reduzierung der Verdunstung nimmt mit der Windgeschwindigkeit zu. Bei einer hohen Windgeschwindigkeit von über 24 km pro Stunde wird die Verdunstung auf zwei Drittel des Wertes des offenen Feldes bis zum Zehnfachen der Baumhöhe im Lee reduziert.

Es wurde geschätzt, dass die Lufttemperatur auf der Leeseite aufgrund der Zunahme / Abnahme der Evapotranspiration vorhergesagt werden kann. Bei einer höheren Evapotranspirationsrate wird mehr verfügbare Energie verbraucht, wodurch ein geringeres Gleichgewicht als sensible Komponente der Wärme zur Erwärmung der Luft zur Verfügung steht, was zu einer niedrigeren Lufttemperatur führt. Ein umgekehrter Effekt kann beobachtet werden, wenn die Evapotranspiration verringert wird.

Der Schutzgürtel spielt eine wichtige Rolle bei der Verringerung der Verdunstung in ariden und semiariden Gebieten. In ariden und semi-ariden Regionen, in denen die Verdunstung die Niederschlagsmenge übersteigt, kann der Einsatz von Shelterbelt die Verdunstungsrate aufgrund der Verringerung der Windgeschwindigkeit verringern. Aufgrund der Ansammlung von Wasserdämpfen im geschützten Bereich wird der Dampfdruckgradient reduziert, was zu einer Verringerung der Evapotranspiration führt.

Es wurde beobachtet, dass die Verdampfung dem gleichen Trend wie der Windgeschwindigkeit auf der Leeseite des Schutzgürtels folgte. Etwa 20% weniger Verdampfung wurden nach 4 Stunden festgestellt. Während des gesamten Lebenszyklus der Erdnussernte war die gesamte Evapotranspiration im geschützten Bereich 388 mm gegenüber 422 mm in der ungeschützten Kultur.

Rolle # 6. Reduktion der Strahlung:

Sonnen- und Netzstrahlung können in den von Windbrüchen abgeschatteten Bereichen deutlich reduziert werden. Dieser Effekt hat sich bei Nord-Süd-Windschutzsystemen als nicht wichtig herausgestellt, da in der Vegetationsperiode, wenn die Sonne hoch ist, nur kleine Bereiche während der Vegetationsperiode nur für kurze Zeit abgeschattet werden.

Auf ganztägiger Basis kann der Unterschied in der Strahlungsbilanz zwischen Bereichen in der Nähe und in Bereichen außerhalb der Barriere völlig vernachlässigbar sein. Da ein Bereich, der am Morgen von einem Windschutz nach Osten beschattet wird, am späten Nachmittag zusätzliche reflektierte Energie vom Windschutz erhält.

Ost-West-orientierte Windbrüche können dagegen eine größere Wirkung haben. Gebiete im Norden, besonders in Zeiten niedriger Sonneneinstrahlung, werden für lange Stunden beschattet. Gebiete im Süden werden den ganzen Tag über vom Windschutz reflektiert.

Rolle Nr. 7. Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit:

Feuchtigkeits- und Dampfdruckgefälle werden auch im Tierheim erhöht. Transpirierter und verdampfter Wasserdampf wird nicht so leicht von der Quelle, der verdampfenden Oberfläche, wie in einem ungeschützten Feld abtransportiert. Der Dampfdruck bleibt während der Nacht höher.

Da die Erntefläche normalerweise die Dampfquelle bleibt, außer während der Tauablagerung. Die relative Luftfeuchtigkeit ist im Tierheim höher als im offenen Bereich, da die Lufttemperaturen im Tierheim während der Nacht niedriger sind als im Freien.

Trotz der erhöhten Temperatur bleibt die relative Luftfeuchtigkeit tagsüber im Tierheim höher. In Trockenperioden ist die relative Luftfeuchtigkeit jedoch häufig niedriger als in den offenen Bereichen, da die Temperatur ansteigt und die Verdunstung aus trockenem Boden sehr gering ist.

Rolle # 8. Verringerung der Photosynthese:

Das Pflanzenwachstum und der Ertrag sind normalerweise in geschützten Bereichen größer. Die Photosyntheserate der einzelnen Blätter hängt direkt von der Kohlendioxidkonzentration ab, die zwischen 280 und 500 ppm liegt. Wenn der Shelterbelt aufgrund der Verringerung der Luftbewegung die Zufuhr von Kohlendioxid verringert, kann die Photosyntheserate im geschützten Erntegut tagsüber nachteilig beeinflusst werden.

Dies würde die Photosyntheserate verringern. Die zusätzliche Kohlendioxidkonzentration in der Nacht ist höher als in der Unterkunft üblich. Das angesammelte Kohlendioxid würde am Morgen verbraucht und dispergiert.

Die Dauer der photosynthetischen Aktivität kann im Tierheim länger sein. Es wurde beobachtet, dass die stomatale Beständigkeit gegen Kohlendioxiddiffusion im Tierheim normalerweise niedriger ist. Die Tagestemperaturen sind normalerweise im Tierheim höher. Die Photosynthese wird durch solche Temperaturunterschiede wenig beeinflusst.

Die Photorespiration wird jedoch durch kleine Temperaturunterschiede beeinflusst. Während des Tages wird die Bodentemperatur höher, was zu einer schnellen Wurzelatmung führt. Dies kann zu einer stärkeren Freisetzung von Kohlendioxid aus dem Boden führen.

Obwohl die Wirkung von Shelterbelt auf das Mikroklima variiert und kompliziert ist, ist das Pflanzenwachstum in der Regel von Vorteil, insbesondere in Gebieten mit starkem Wind. Natürlich wird der Gesamteffekt auf den Ernteertrag abhängig von der Prävalenz von starkem Wind, der Niederschlagsverteilung, dem Temperaturregime und der Art der Ernte sowie der Struktur des Schutzgürtels variieren.

Zu den Kulturen mit vergleichsweise geringem Ansprechen auf den Windschutz gehören die dürrenharten kleinen Körner und Mais, die unter trockenen landwirtschaftlichen Bedingungen in subfeuchten bis semi-ariden Klimazonen angebaut werden.

Mäßig ansprechend sind Reis- und Futterpflanzen wie Alfalfa, Lupine, Klee und Samen von Weizengräsern. Zu den Kulturen, die am besten auf den Schutz von Unterkünften reagieren, gehören Gartenkulturen wie Linsen, Kartoffeln, Tomaten, Gurken, Rüben, Erdbeeren, Wassermelonen, Laub- und Zitrusfrüchte sowie andere zarte Kulturen wie Tabak und Tee.

In einer anderen Überprüfung werden 20% als angemessener Durchschnitt für die Ertragssteigerung betrachtet, die sich aus einem Schutzgürtel in Gebieten mit starkem Wind ergibt. Dies würde einen Nettogewinn von mindestens 15% bedeuten, selbst wenn das von den Riemen selbst besetzte Land berücksichtigt wird.