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黄麻纤维沙袋沙障对流动沙丘植被恢复的影响

更新时间:2009-03-28

采取有效技术措施防止风蚀、控制流沙运动是固沙的基础与关键环节。目前,沙袋沙障[1,2]防风固沙效果已得到广泛的关注和认同。其能够有效抑制地表风蚀的同时,也克服了传统沙障[3-5](柴草、砾石、柳条等)材料运输不便、资源亏缺等困难,具有独特资源优势,其施工简易,即使在自然条件恶劣的流沙区也能够方便施工,并能达到良好的防护效果。沙袋沙障能够有效促进自然植被恢复,但是多为1年生草本植物,要恢复到具有稳定防护功能的植被体系,则过程漫长。因此,沙袋沙障一般多与植被措施相结合。研究认为,沙袋沙障[6]设置后要经历多次风蚀沙埋,地表才能处于相对稳定状态,极大地影响了人工植被成活与保存。沙袋沙障周围地表风蚀沙埋直至逐渐稳定过程中,沙袋其自身一直处于稳定状态,并最终处于一定的沙埋,所以认为沙袋沙障可以作为建植空间。在沙袋上建立植被,实现机械措施与植被措施同步,沙袋沙障失去防护效果时植物活沙障防护体系已经建立,因而将会大大提升防沙治沙效果和植被恢复效率。本研究中涉及的黄麻纤维沙袋沙障简化了机械沙障与植物措施施工,沙袋顶部植被自然生长的同时,也实现了活沙障体系的建立。沙袋沙障顶部建植为沙袋沙障在植被恢复方面提供了新的思路,并为新型沙障的产生提供理论基础。

1 研究区概况

试验区位于库布齐沙漠东北缘,隶属鄂尔多斯市达拉特旗,地理位置是北纬40°21′30″~40°22′30″,东经109°50′30″~109°51′50″。研究区属中温带大陆性季风气候,年降水量在240~360 mm,年平均蒸发量2 160 mm,极端最高气温40.2℃,极端最低气温-34.5℃,≥10℃年平均积温为3 197.4℃,无霜期为130~140 d,8级以上大风日数27 d,扬沙日数多达58 d,一般出现在3~5月,年平均风速3.3 m/s,最大瞬时风速可达30 m/s。在该区分布大量的流动沙丘和半固定沙丘。固定沙丘主要分布有北沙柳(Salix psammophila C. Wang et Ch. Y. Yang)、油蒿(Artemisia ordosica L.)、柠条(Caragana korshinskii Kom.)、虫实(Corispermum hyssopifolium L.)、沙蓬(Agriophyllum squarrosum (Linn.) Moq.)、沙竹(Psammochloa villosa (Trin.) Bor.)及猪毛菜(Salsola collina Pall.)等沙生植被。

2 材料与方法

2.1 黄麻纤维沙袋沙障简介

2.1.1 沙袋沙障外层材料及特点

黄麻纤维(制作普通麻袋)形成一端开口,一端封闭的圆柱状袋子。黄麻纤维自身有孔隙,给植被的生长提供足够空间;抗紫外线能力较强,延长了沙袋沙障使用寿命;属于“绿色”材料,不会对沙区造成污染;易获取,价格便宜。

2.1.2 沙袋规格及其参数确定依据

沙障设置1年后,于2016年9月进行植被调查。在沙障设置区沙丘迎风坡中部、沙丘下部,沿着沙障设置走向,调查沙障顶部调查植被种类、高度、数量,采用针刺法测定植被盖度,调查长度10 m,每种处理重复3次,沙障的裸露部分宽度约15 cm,按照宽15 cm、长10 m计算单位面积内植物生长指标值。

2.3.1 沙障顶部植被调查

(1) 黄麻纤维沙袋沙障能够有效促进流动沙丘植被恢复,沙障设置1年后,防护区内植物种类显著增加,障间植被盖度可达25.50%,是对照的5.89倍。

在流动沙丘迎风坡黄麻纤维沙袋沙障设置中采用中下部防护,上部不采取任何防护的方式,以达到沙丘中下部植被建植防护,顶部被气流风蚀,沙丘逐渐低矮的目的。在调查中发现,在黄麻纤维沙袋沙障的防护下,中部与下部区域植被恢复情况存在显著差异,下部植物生长情况优于中部、下部区域,无论是沙障顶部还是沙障带间植物的种类、高度、盖度指标均高于中部区域。

2.2 黄麻纤维沙袋沙障设置

试验区位于库布齐沙漠北缘流动沙地,该区为单一主害风,故沙障的设置形式设计为行带式,沙障垂直于主害风方向设置。本研究设计了3种带间距处理的条带式黄麻纤维沙袋沙障,H分别为2 m、3 m、4 m。每个沙丘设置1种类型,每个类型设置3个重复,再选择1个流动沙丘不做任何防护措施作为对照(CK)。将沙障分别设置在流动沙丘迎风坡的中下部,尽量选择坡向一致、坡度相似的流动沙丘进行沙障设置。

2015年5月,在流动沙丘迎风坡中下部分别设置间隔为4 m的线,沿线按照不同掩埋深度用铁锹开挖浅沟,全埋:沟深12~14 cm,并将裸露沙障顶部踩压与地表齐平;半露:沟深7~8 cm,将填装完毕的沙袋直接放于浅沟内;全露:直接放置在沙面(见图1),沟宽度约18~20 cm。将铲出沙土混入少量油蒿、披碱草种子,装填在黄麻纤维袋内,沿开沟灌装,装满后麻绳封口。通过前期简单试验得出,开沟与不开沟施工量差异较小(开沟取出的沙土可用于混合灌袋),且在降雨过后会更容易施工。

  

图1 3种沙埋深度模拟处理示意图Fig.1 Simulation diagram of 3 kinds of sand burial depth

2.3 植被调查方法

英国著名作家维吉妮亚·吴尔芙曾经指出过,历史上杰出的女性作家,如简·奥斯汀、乔治·艾略特、勃朗特姐妹等,都是单身、不育的女性。她坦承,如果不是她的姑妈坠马早逝,留给她一年500磅的遗产,她很可能无法成为一个作家,难以摆脱一般妇女必须在家操劳家务或外出赚钱谋生的命运。

黄麻纤维袋宽30 cm、长100 cm,灌装沙土后形成的沙袋沙障实际高度为15 cm。沙袋长度大于100 cm时(施工人员身高170 cm计),沙袋将灌装不便,长度过小,形成沙袋沙障间接口太多,材料浪费,同时不利于沙障稳定;宽度越大沙障越粗,有利于保持袋内水分,且沙障较稳定,但是形成的沙袋过重,施工不便,本研究中设计的沙袋规格,在灌装纯沙土后,沙袋整体重量约30~35 kg[7]

2.3.2 沙障带间植被调查

在沙障带间设置1 m×1 m样方,调查样方内植物种类、高度、数量、盖度情况,每种处理重复3次。

3 结果与分析

3.1 沙障顶部植物生长特征

海瑞试图扫除上下级官员之间的壁垒与陋习,让彼此能够多些平等与尊重的想法,是很值得我们欣赏的;可他在此过程中却严重忽视了下级“庭参”之所以不敢仰视上级的最为重要的原因——在封建社会中,等级观念根深蒂固,想要在一夜之间让它消失并不现实;与此同时,下级之人的命运很大程度上掌握在上级的手中,往往是由后者一人说了算,基于这样的现实,下级之人必然在上级之人面前如同老鼠见了猫一般。因此,仅仅是你一声命令,又怎可能改变得了这一切呢?

黄麻纤维沙袋沙障设置1年后,3种沙埋处理的沙障顶部均有植物生长。从表1可以看出,3种沙埋程度处理的沙障顶部均有播种的油蒿、披碱草2种植物生长,另外,3种处理方式中均有2~3种自然植物种生长,且沙蓬较为常见,另外还出现了五星蒿、沙旋覆花等植物,3种沙埋处理的沙袋沙障顶部植物种类存在一定的差异,但多为1年生植物,未出现多年生自然植物种,所以分析认为3种沙埋程度处理的沙障顶部植物种类存在的差异不显著。但是从植物的高度、密度及盖度指标来看,3种沙埋程度处理相比,全埋方式植物生长情况优于其他2种处理。分析认为,沙袋沙障全埋后,沙袋内部土壤与外部土壤水分能够有效交换,进而保持了土壤湿度,有利于保证沙袋内部添加的植物种子萌发与生长,而其他2种处理,沙障全部裸露或大部分裸露在空气中,造成了袋内土壤水分的损失,进而影响了袋内植物种子的萌发与生长。

 

1 不同设置方式沙障顶部植物生长情况Tab.1 Plant growth at the top of sand barrier with different settings

  

沙障设置方式植物名称自然植物种数量/种人工播种植物数量/种高度/cm密度/株·m-2盖度/%全露油蒿、披碱草、沙蓬、灰绿藜2214.6911.008.20半露油蒿、披碱草、沙蓬、五星蒿2210.619.178.50全埋油蒿、披碱草、沙蓬、细叶苦荬菜、沙旋覆花3216.9018.8018.56

注:表中数据为4 m条带式黄麻纤维沙袋沙障植被调查数据.

3.2 沙障带间植被恢复情况

流动沙丘仅受到单一主害风的作用时,多采用条带式设置方式。通过沙障对过境风沙流的拦截及扰动作用,沙障带间流沙地表逐渐被固定,这为植物的存活提供了生长条件。3种设置方式的黄麻纤维沙袋沙障均能够有效促进带间植被生长,人工播种的油蒿、披碱草均能够存活生长,但是在CK中仅出现了油蒿,并未发现披碱草生长,且仅有沙蓬、虫实存活,而在黄麻纤维沙袋沙障防护区内有蓼子朴、沙旋覆花、五星蒿等植物种出现,可见黄麻纤维沙袋沙障的防护作用能够有效提高防护区植物种类。另外,黄麻纤维沙袋沙障带间植物高度、密度、盖度均得到有效提高。从植被盖度对比来看,全埋设置方式最好,其次为半露方式,全埋方式沙障带间植被盖度达到了25.50%,是CK的5.89倍。

 

2 不同设置方式沙障带间植物生长恢复情况Tab.2 The growth and recovery of plants between sand barriers with different settings

  

沙障设置方式植物名称自然植物种数量/种人工播种植物数量/种高度/cm密度/株·m-2盖度/%全露油蒿、披碱草、沙蓬、蓼子朴2216.057.5011.55半露油蒿、披碱草、沙蓬、五星蒿、蓼子朴、沙旋覆花3218.309.6018.67全埋油蒿、披碱草、沙蓬、五星蒿、蓼子朴、沙旋覆花4222.577.2025.50CK油蒿、沙蓬、虫实2110.333.674.33

注:表中数据为4 m条带式黄麻纤维沙袋沙障调查数据.

3.3 带间距对沙障顶部植物生长的影响

对全埋设置的3种规格黄麻纤维沙袋沙障顶部植物生长情况进行调查,结果见表3。3种规格的沙障顶部植物生长情况有明显差异,3种规格沙障顶部均有人工播种的油蒿、披碱草生长,但是自然植物种随着规格的增大,呈现增加的趋势。2 m规格沙障顶部植被盖度最大,4 m规格的最小,且与3 m规格的沙障植被盖度无显著差异。在调查中发现,2 m规格沙障顶部油蒿长势相对较好,在3 m规格沙障顶部则出现数量较多的披碱草,但是长势一般。

 

3 不同带间距黄麻纤维沙袋沙障顶部植物情况Tab.3 The situation of plants at the top of jute fiber sandbag sand barrier at different space distances

  

沙 障带间距植物名称自然植物种数量/种人工播种植物数量/种高度/cm密度/株·m-2盖度/%2m油蒿、披碱草、沙蓬1223.7171.1125.553m油蒿、披碱草、沙蓬、五星蒿228.31105.8320.104m油蒿、披碱草、沙蓬、细叶苦荬菜、沙旋覆花3216.9018.8018.56

3.4 沙障防护区不同位置植被恢复差异情况

我国自从1994年开始建立执业药师制度以来[9],执业药师制度和队伍都有了很大的发展,但是,一直存在准入门槛低、配备低、在岗率低、变动补充率低、流动性高(四低一高)的现象,阻碍着执业药师队伍的发展[10]。近年来,“四低一高”现象有所改进,以北京为例,执业药师注册人数逐年上升,尤其是注册在药品零售企业的执业药师人数涨幅更大。药品零售企业执业药师配备率从2013年的63.9% 提高到2017年的119.5%[11],但其他方面还存在一定的问题。

 

4 沙丘不同位置植物生长恢复情况Tab.4 The growth and recovery of plants at different locations of sand dunes

  

迎风坡位置调查位置植物名称自然植物种数量/种人工播种植物数量/种高度/cm密度/株·m-2盖度/%中部沙障顶部油蒿、沙蓬、狗尾草215.754.445.56沙障带间油蒿、沙蓬、狗尾草、沙旋覆花3112.178.258.80下部沙障顶部油蒿、披碱草、沙蓬、细叶苦荬菜、沙旋覆花3216.9018.8018.56沙障带间油蒿、披碱草、沙蓬、五星蒿、蓼子朴、沙旋覆花4222.577.2025.50

注:以沙障4 m条带式、全埋设置方式为例.

4 结论

平台设计重点突出现代供应链和产业链的特征,涵盖鲜果农产品从种植到包装、从物流运输到销售各个环节,同时囊括涉及鲜果种植环节的农机、农肥、技术支持等配套模块;鲜果销售环节的批发、零售、加工等企业的链接模块,保障鲜果农产品的产销对路、广开销路,保质保量,创收增收。

(2) 黄麻纤维沙袋沙障顶部可以人工建植,同时可以通过掩埋沙障的方式,提高其顶部建植速度,增加植物种类。3种埋设深度相比,全埋方式建植效果最好。

(3) 2 m带间距黄麻纤维沙袋沙障顶部植物长势相对较好,盖度达到了25.55%,但是植物种类较少,而随着间距的增加,植物的种类呈现增加的趋势。

近年来,随着国家政策重视程度的增加、政府及高校科研投入力度的持续加大,高校科研实力日益增强。因此,动态考量科研成果转化过程,根据科研成果转化的演化过程制定合理的成果评价系统和灵活的利益分配制度、奖励制度,将更有利于科研成果转化的顺利进行。

(4) 流动沙丘迎风坡的下部沙障防护区内植物长势较中部区域好,黄麻纤维沙袋沙障的主要防护功能为抑制地表风蚀,其对过境风沙流的拦截能力较差,建议将其尽量设置在流动沙丘迎风坡的中部以下区域,沙丘顶部受到气流作用逐渐被削平。

(5) 可以通过在黄麻纤维沙袋沙障内部添加保水保肥材料,增加其他沙生植物种,对沙障进行一定程度的掩埋处理等方式,使其依然有效抑制地表风蚀,同时达到沙障顶部高效建植效果。

3.微课视频:以动画或教师讲课的形式,发布到学习平台上的视频。主要提供给学生课前预习使用,依其知晓下次课程的主要内容,明确课程学习的重难点。

参考文献:

[1] 虞毅,高永,汪季,等.沙袋沙障防沙治沙技术[M].北京:科学出版社,2014.20-85.

[2] 袁立敏,高永,虞毅,等.PLA沙障对土壤硬度的影响[J].中国水土保持科学,2010,8(4):80-84.

[3] 马全林,王继和,詹科杰,等.塑料方格沙障的固沙原理及其推广应用前景[J].水土保持学报,2005,19(1):36-39.

[4] 汪季,丁国栋,孙保平,等.土工格栅沙障防风积沙效应风洞模拟实验[J].中国水土保持科学,2007,5(1):35-39.

[5] 王文彪,党晓宏,张吉树,等.库布齐沙漠北缘不同作物秸秆平铺式沙障的防风效能[J].中国沙漠,2013,33(1):65-71.

[6] 李锦荣.沙袋沙障的防风固沙效应研究[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2008.

[7] 袁立敏.模块沙障的构建及其防护效益研究[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2014.

 
袁立敏,闫德仁,黄海广,薛博,张胜男,曲娜,郗雯
《内蒙古林业科技》 2018年第01期
《内蒙古林业科技》2018年第01期文献

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