Top 8 Role of Shelterbelt in Microclimate Modification

Questo articolo getta luce sui primi otto ruoli della fascia di protezione nella modifica del microclima. I ruoli sono: 1. Riduzione della velocità del vento 2. Modifica della temperatura del suolo 3. Aumento della temperatura fogliare 4. Maggiore temperatura dell'aria 5. Riduzione dell'evaporazione 6. Riduzione delle radiazioni 7. Aumento dell'umidità relativa 8. Diminuzione della fotosintesi.

Ruolo di Shelterbelt:


  1. Riduzione della velocità del vento
  2. Modifica della temperatura del suolo
  3. Aumento della temperatura delle foglie
  4. Maggiore temperatura dell'aria
  5. Riduzione dell'evaporazione
  6. Riduzione delle radiazioni
  7. Aumento dell'umidità relativa
  8. Diminuzione della fotosintesi


Ruolo n. 1. Riduzione della velocità del vento:

L'obiettivo della cintura di protezione è di ridurre la forza del vento nell'area protetta. L'efficienza della rottura del vento sul campo dipende dal design della cintura di protezione. La lunghezza della zona riparata può essere descritta in termini di altezza (h) della fascia di protezione.

I risultati di Van Eimran (1964) indicano che una fitta cintura di protezione può proteggere un'area di circa 10-15 ore sul lato sottovento della cintura di protezione. L'influenza sottovento può essere aumentata a 20-25 h aumentando la porosità fino al 50%.

L'efficacia di una cintura di protezione per ridurre la velocità del vento sul lato sottovento dipende da:

io. Porosità,

ii. Altezza,

iii. Forma, e

iv. Larghezza della fascia di protezione.

La fascia di protezione con permeabilità ad alta densità è meno efficace rispetto alla cintura di protezione a densità moderata. Ciò è dovuto al fatto che una forte turbolenza si verifica dietro il riparo quando il flusso d'aria scende bruscamente verso la superficie del terreno.

La velocità del vento è ridotta vicino alla fascia di protezione della bassa permeabilità, ma tende ad aumentare immediatamente. L'area riparata diventa trascurabile sul lato sottovento, quando la permeabilità è molto alta.

La protezione massima viene fornita quando il vento colpisce la cintura di protezione perpendicolarmente. L'area protetta è ridotta, quando il vento colpisce con un'angolazione inferiore a 90 gradi. Skidmore e Hagen (1970) hanno studiato l'effetto dell'orientamento della fascia di protezione sull'estensione dell'area protetta.

È stato osservato che a una distanza di 25 ore sul lato sottovento di una cintura di protezione con una permeabilità del 47%, la velocità media del vento è stata ridotta a 54, 63, 81 e 95% quando il vento ha deviato dalla normale di 0 °, 25 °, 50 ° e 75 °, rispettivamente. La velocità del vento è stata notevolmente ridotta fino a una distanza di h, quando il vento è diventato parallelo alla cintura di protezione.

Le cinture di sicurezza non hanno alcun effetto cumulativo. La riduzione della velocità del vento non aumenta dalla prima cintola di sicurezza alla seconda cintura. La riduzione del vento sul lato sottovento della seconda cintura è inferiore.

Questa piccola diminuzione dell'efficacia della seconda cintura è dovuta all'aumentata turbolenza causata dalla prima cintura di protezione. Ma a fini pratici, si può ritenere che l'efficacia della cinghia sia la stessa, indipendentemente dal fatto che esista una singola cinghia o che si trovi all'interno di un sistema sfalsato di cinghie parallele.

È stato rilevato che la velocità del vento è diminuita del 68% a una distanza di 4 ore dalla fascia di protezione del guar con una porosità moderata. Da questo punto, la velocità del vento è aumentata fino a 8 ore e poi è scesa al 50% della sua velocità aperta a causa dell'influenza della barriera successiva.

Molti esperimenti hanno dimostrato che il microclima prevalente sul lato sottovento delle cinture di sicurezza è più moderato di quello delle aree non protette. Shelterbelt di solito si traduce in una riduzione della diffusione verticale e della miscelazione dell'aria. Ciò porta a una maggiore temperatura diurna e notturna. Shelterbelt sopprime anche l'evaporazione, e quindi energia aggiuntiva è disponibile durante il giorno per generare calore sensibile.

La riduzione del vento è una funzione della posizione nella zona riparata e dell'altezza sopra le piante. Brown e Rosenberg (1971) hanno descritto il modello della velocità del vento in un grado di mescolamento turbolento che si verifica nell'area protetta. Durante il giorno, il rapporto tra la velocità del vento nella barbabietola da zucchero protetta dal mais e quella all'aperto era compresa tra 0, 8 e 0, 9.

In diverse condizioni di stabilità termica, la riduzione della velocità del vento può variare dal 25-40% a 2 ore, mentre è possibile notare una riduzione del 15-25% della velocità del vento a 8 ore dalla cintura di protezione (Miller et al, 1975)


Ruolo n. 2. Modifica della temperatura del suolo:

La temperatura del suolo è modificata dalla barriera protettiva. Molti ricercatori hanno scoperto che la temperatura del suolo nella zona riparata è più alta durante il giorno e più bassa durante le ore notturne.

Poiché la fascia di protezione modifica il flusso d'aria sottovento e la turbolenza, la temperatura del terreno può essere leggermente modificata. La temperatura del suolo è leggermente più alta nelle aree protette. L'aumento della temperatura del suolo era maggiore quando il terreno era nudo e asciutto e meno quando era coperto di vegetazione.


Ruolo n. 3. Aumento della temperatura delle foglie:

È stato osservato che la fascia Shelter aumenta la temperatura della foglia o della chioma sul lato sottovento. La temperatura delle foglie diminuisce leggermente nell'area protetta a causa del raffreddamento radiante durante la notte. Il gelo può verificarsi a causa del raffreddamento radiante. Ma la temperatura ridotta aiuta a ridurre le perdite respiratorie.


Ruolo n. 4. Maggiore temperatura dell'aria:

Di solito si osserva nei giorni limpidi che le temperature dell'aria durante il giorno sono maggiori in rifugio rispetto ai campi aperti. Ciò è dovuto alla riduzione della miscelazione turbolenta e alla conseguente riduzione della velocità di flusso del calore sensibile generato sulla superficie dell'impianto o del suolo.

Se anche l'evaporazione viene soppressa al riparo, è disponibile ulteriore energia per la generazione di calore sensibile. Quando la turbolenza è limitata, la resistenza di diffusione aerea (r a ) aumenta e i gradienti di temperatura sono intensificati.

Hagen e Skidmore (1971) hanno osservato le condizioni in cui la temperatura dell'aria sul lato sottovento del rifugio era inferiore a quella all'aperto. Un tal effetto potrebbe accadere, se i terreni nella zona riparata contengono più acqua dei terreni all'aperto.

Una maggiore evapotraspirazione nell'area riparata ridurrebbe il calore sensibile, il che si tradurrebbe in un abbassamento della temperatura dell'aria. Le inversioni di temperatura si sviluppano normalmente di notte in aree riparate e non protette, quindi le superfici della pianta e del suolo diventano un lavandino piuttosto che una fonte di calore. La ventosità mescola lo strato di inversione della temperatura.

La riduzione della ventosità e della turbolenza nel rifugio significa che le inversioni di temperatura saranno normalmente più intense. A meno che non prevalgano condizioni di calma, l'aria sarà generalmente più fredda di notte in rifugio che in campi aperti.

Il maggiore tempo diurno e le basse temperature notturne nel rifugio significano che l'ampiezza dell'onda di temperatura giornaliera è aumentata. Pertanto, temperature notturne più basse nel rifugio possono danneggiare le colture sensibili.


Ruolo n. 5. Riduzione dell'evaporazione:

L'evaporazione ridotta è una delle modifiche importanti associate alla cintura di protezione. Le cinture di sicurezza sono spesso utilizzate per ridurre l'evaporazione. La riduzione dell'evaporazione aumenta con la velocità del vento. Con una velocità del vento elevata di oltre 24 km / ora, l'evaporazione viene ridotta a due terzi del valore del campo aperto fino a dieci volte l'altezza dell'albero in sottovento.

È stato stimato che la temperatura dell'aria sul lato sottovento può essere prevista sulla base dell'aumento / diminuzione dell'evapotraspirazione. A un tasso più elevato di evapotraspirazione, verrà consumata una maggiore quantità di energia disponibile, lasciando disponibile un minore equilibrio come componente sensibile del calore per riscaldare l'aria con conseguente riduzione della temperatura dell'aria. L'effetto inverso può essere visto quando viene ridotta la velocità di evapotraspirazione.

La cintura del riparo svolge un ruolo importante nel ridurre l'evaporazione nelle aree aride e semi-aride. Nelle regioni aride e semi-aride, dove l'evaporazione supera le precipitazioni, l'uso della cintola di protezione può ridurre il tasso di evaporazione a causa della riduzione della velocità del vento. A causa dell'accumulo di vapori d'acqua nella zona riparata, il gradiente di pressione del vapore viene ridotto riducendo così l'evapotraspirazione.

È stato osservato che l'evaporazione ha seguito la stessa tendenza di quella della velocità del vento sul lato sottovento della cintura protettiva. Circa il 20% di riduzione dell'evaporazione è stata trovata a 4 ore. Durante l'intero ciclo di vita del raccolto di arachidi, l'evapotraspirazione totale è stata di 388 mm nell'area protetta rispetto a 422 mm nella coltura non protetta.


Ruolo n. 6. Riduzione delle radiazioni:

Le radiazioni solari e nette possono essere significativamente ridotte nelle aree ombreggiate dai frangivento. Questo effetto non è stato trovato di grande importanza nei sistemi frangivento orientati a nord-sud, poiché solo le piccole aree sono ombreggiate solo per brevi periodi durante la stagione di crescita quando il sole è alto.

Su una base giornaliera, la differenza nel bilancio delle radiazioni tra aree vicine e aree remote rispetto alla barriera può essere completamente trascurabile. Dal momento che una zona, ombreggiata al mattino da un frangivento ad est, riceverà un po 'di energia riflessa aggiuntiva dal frangivento nel tardo pomeriggio.

D'altra parte, i frangivento orientati est-ovest possono avere un effetto maggiore. Le aree a nord, in particolare durante i periodi in cui il sole è basso, saranno ombreggiate per lunghe ore. Le aree a sud saranno soggette al riflesso del frangivento durante il giorno.


Ruolo n. 7. Aumento dell'umidità relativa:

Anche i gradienti di umidità e pressione di vapore sono aumentati al riparo. Il vapore acqueo traspirato ed evaporato non viene facilmente trasportato lontano dalla sorgente, dalla superficie evaporante, come in un campo non protetto. La pressione del vapore rimane più alta nel rifugio per tutta la notte.

Poiché la superficie del raccolto di solito rimane la fonte di vapore, tranne durante i periodi di deposizione di rugiada. L'umidità relativa è più alta nel rifugio rispetto all'area aperta perché le temperature dell'aria sono più basse nel rifugio che all'aperto durante le ore notturne.

Nonostante l'aumento della temperatura, l'umidità relativa rimane più elevata durante il giorno nel rifugio. Ma nei periodi di siccità, l'umidità relativa è spesso inferiore nel rifugio rispetto alle aree aperte a causa dell'aumento della temperatura e dell'evaporazione molto piccola da terra asciutta.


Diminuzione del ruolo numero 8. nella fotosintesi:

La crescita e la resa della pianta sono generalmente maggiori nelle aree protette. La velocità fotosintetica delle foglie individuali dipende direttamente dalla concentrazione di anidride carbonica, che varia tra 280 e 500 ppm. Se la fascia di protezione riduce l'apporto di anidride carbonica a causa della riduzione del movimento dell'aria, il tasso di fotosintesi nella coltura protetta può essere influenzato negativamente durante il giorno.

Ciò ridurrebbe il tasso fotosintetico. La concentrazione aggiuntiva di anidride carbonica durante la notte è più alta della norma nel rifugio. L'anidride carbonica accumulata sarebbe consumata e dispersa al mattino.

La durata dell'attività fotosintetica potrebbe essere più lunga nel rifugio. È stato osservato che la resistenza stomatica alla diffusione del biossido di carbonio è solitamente inferiore nel rifugio. Le temperature diurne sono normalmente più alte nel rifugio. La fotosintesi è poco influenzata da tali differenze di temperatura.

Tuttavia, la fotorespirazione è influenzata da piccole differenze di temperatura. Durante il giorno, la temperatura del suolo diventa più alta, con conseguente rapida respirazione delle radici. Potrebbe causare un maggiore rilascio di anidride carbonica dal suolo.

Sebbene l'effetto di protezione dal microclima sia vario e complicato, di solito è utile per la crescita delle piante, specialmente nelle zone con vento forte. Ovviamente, l'effetto complessivo sulla resa delle colture varierà in base alla prevalenza del forte vento, alla distribuzione delle precipitazioni, al regime di temperatura e al tipo di colture, nonché alla struttura della fascia di protezione.

Tra le colture di risposta relativamente bassa alla protezione dal vento vi sono i piccoli grani resistenti alla siccità e il mais coltivato in condizioni di agricoltura secca in climi sub-umidi a climi semi-aridi.

Moderatamente reattivi sono i raccolti di riso e foraggi quali erba medica, lupino, trifoglio e semi di erbe di grano. Tra le colture più sensibili alla protezione degli alloggiamenti vi sono le colture da giardino, tra cui lenticchie, patate, pomodori, cetrioli, barbabietole, fragole, cocomeri, agrumi e latifoglie e altre colture tenere come il tabacco e il tè.

In un'altra recensione, il 20% è considerato come una media ragionevole per l'aumento del rendimento derivante da una cintura di protezione in aree con vento forte. Ciò rappresenterebbe un guadagno netto di almeno il 15%, anche quando viene presa in considerazione la terra occupata dalle stesse cinture.