中国北方草原区风力发电场对下垫面土壤性质的影响效应及机理研究

The wind feild has a certain influence for the near-surface atmospheric circulation in the region. Affected by the rotation of wind turbine blades, the air flow direction and strength of the original places - gas system will change, thereby affecting the changes soil properties in the underlying surface, eventually leading to changes in local ecological environment. Current underlying surface soil properties change with the wind farm layout to link the research is still rare as a whole system. This integrated application research could better understanding of wind energy resource development, and it also has important practical significance for the underlying surface of soil environment. In this study, through the comparative study of the underlying surface soil properties of seasonal variation between setting wind farm in the northern steppe of Xilamuren grassland and not set up wind farms, which specific has field sentinel monitoring, sampling and indoor experimental analysis (including soil composition, soil moisture content, PH value, nitrogen, phosphorus, potassium, available nutrients, organic matter, porosity, bulk density and vegetation growth status, etc.). we compare difference of the underlying surface soil properties between underlying surface of wind farms and the reference of soil samples, to study whether wind farms have an impact on the underlying surface of soil properties and their effect sizes, and in order to provide detailed information of how to protect the ecological environment at the same time a new type of exploitation and utilization of wind energy.

风力发电场对所在区域的近地面大气环流有一定影响，受风力发电机叶片旋转的影响，原有地-气系统的空气流动方向及强度会发生变化，进而影响到下垫面土壤性质的变化，最终导致局部生态环境的改变。目前将下垫面土壤性质变化与风力发电场布设联系起来作为一个整体系统进行研究的尚不多见，这种集成研究对于更好的认识风能资源开发应用对下垫面土壤环境的影响有重要现实意义。本研究通过对中国北方草原区希拉穆仁草原风力发电场下垫面土壤性质与未设风力发电场下垫面土壤性质之间的时空变化进行对比研究，具体有野外定点监测并取样和室内实验分析(包括土壤的机械组成、土壤含水量、PH值、氮、磷、钾、速效养分、有机质、孔隙度、容重和地表植被生长状况等)，运用地统计软件消除监测样和参照样之间的原始空间异质后，比较风电场下垫面土样成分与参照样之间的差异，旨在探明风力发电场对下垫面土壤性质的影响效应及机理。

随着全球污染问题日显突出，清洁能源开发利用提上议事日程，尤其作为新型能源风能来说首当其冲，风力发电引起大气环流的扰动毋庸置疑，局地小气候变化造成下垫面生态环境直接或间接影响成为科学研究问题，而土壤作为生态环境中重要的组成部分，土壤是环境变化证据的重要“储藏库”，开展风车下垫面植被、土壤性质空间变异特征研究对于辨识新能源的开发对环境影响有重要的研究价值和现实意义。.项目重点开展了辉腾锡勒草原区风力发电场下垫面不同建场历时、不同主风向、距风杆不同距离和剖面不同深度土壤理化性质进行室外采样、测定以及室内试验分析。同时对下垫面的植被进行了样方调查分析，对比地上、地下二者相关性；与此同时，对风电场下垫面的植被类型、盖度等指标进行了样方调查，分析了中国北方草原区风力发电场对下垫面土壤性质、植被的影响机理。.研究结果表明（1）建造风力发电场的样地植物群落物种组成基本被新生物种所取代，没有建造风力发电场的对照样地生物量显著高于实验样地，植被盖度与风力发电场投产至采样时间间隔显著成正相关。（2）垂直距离在0-50cm范围内，随着深度的增加，各年限的平均土壤容重均呈现增大的趋势。（3）不同建造期限的风力发电场土壤含水量值：对照样地土壤含水量值均大于建造风力发电场的样地土壤含水量值。（4）对照样地的土壤有机质百分含量高于风力发电场影响下的土壤有机质百分含量，随着深度的增加土壤有机质含量均呈现减少的趋势。土壤有机质含量随着距离机组基座距离的不断增加呈现增加的趋势，投产期限较早的风力发电场土壤有机质含量增长相对稳定，投产时间较短的风力发电场土壤有机质含量增长波动较大。（5）土壤全氮百分含量随着深度的增加而降低，只是降低的程度不同，随着距离风力发电机组距离的增加，土壤全氮含量整体呈现增加的趋势；对照样地土壤全磷全钾含量低于建造风力发电场样地。（6）没有建造风力发电场的对照样地土壤速效氮含量均明显高于建造风力发电场的样地，投产时间较早的风力发电场周围土壤速效氮的测试值较高，随着投产时间的缩短，土壤速效氮的含量逐渐降低；对照样地土壤速效磷平均含量明显高于建造风力发电场的各样地。.项目研究为探清新型能源风能开发对下垫面植被、土壤性质影响提供详细的信息和资料，有望唤醒新能源开发对区域小环境的影响研究，也有助于推动区域地理学和大气流体力学的交叉融合，为新型能源开发利用出现的环境问题研究提供科学的参考。