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科技与生活杂志:红寺堡区草方格沙障实验报告

2012-10-20 19:24 作者:路志霞,任建治,薜列 来源:硅谷网 HV: 编辑: 【搜索试试
  【硅谷网10月20日讯】据《科技与生活》杂志2012年第16期刊文称,半隐蔽式沙障治沙法,这种方法可有效的改变近地表层的风吹沙流结构,控制沙地风蚀基准面,减少沙丘或沙坡的移沙量,辅以撒播草种和树种及自然恢复植被,对控制沙丘、改善气候有很好的生态效果,治沙效果显著。
  红寺堡区西有烟筒山,东邻罗山,北有牛首山,属山间盆地区域,主要由缓坡丘陵、洪积扇、风沙地、洪积与冲积平原及山洪沟组成。地处宁夏干旱带的中心,全年多风,平均风速3.3m/s,春季大风天数占全年大风的60%,一般为30天左右。多年平均气温8.4℃,最低气温-27.1℃,最高气温37.9℃,气温日差14℃,全年日照时数3036小时。现有风蚀荒漠化土地340万亩土地,其中严重的风蚀地——流动沙丘13万亩土地,给红寺堡区环境和人民生活带来了很大危害。为了防止沙丘的移动,首先应该控制沙丘表面疏松的沙粒不被风蚀吹扬,可以利用杂草、树枝以及其它材料,在沙丘上插设风障或覆盖在沙面上。凡此一类的措施,都属于工程治理。草方格沙障是一种防风固沙,涵养水分的治沙方法,用麦草,稻草,芦苇等材料在沙漠中扎成方格形状。草方格沙障一是能使地面粗糙,减小风力,再一个可以截留水分,如雨水,提高沙层含水量,有利于固沙植物的存活。为此做如下实验:
  此次治沙试验点选择在红寺堡区太阳山镇水套村枣刺梁、南川乡向阳村、红寺堡镇红海村朱庄子等地的流动沙丘。此次试验的目的在于通过治沙试验探索出一条适宜的治沙技术。在环境保护的基础上,合理开发和利用沙丘,改善沙区气候条件,防治荒漠化,促进周边地带农牧林业生产快速安全发展。
  本次治沙试验涉及红寺堡区南川乡向阳村小班号为4020301011、太阳山镇水套村枣刺梁小班号为4030101005、4030101006和红寺堡镇红海村朱庄子小班号为40101020010。总面积为47.97公顷。投资56.05万元。
  1实验设计
  1)材料设计:选用草方格材料有麦草(收割机收割),长30cm以上60cm最适合,较柔软;稻草(收割机收割),长30cm以上,柔软;稻草(人工收割),长30cm以上,较硬。草方格治沙技术的材料主要使用麦草、稻草,由于这两种草是本地周边县市的特产,调运方便而且价格便宜,有条件大面积使用,这也为草方格治沙技术的产生和广泛应用提供了可能。
  2)草方格沙障造型设计:选有“井字型”,即纵横阡陌垂直,形成汉字“井”字状。这种形状是宁夏沙坡头在上百年来治沙的成功经验。
  3)草方格大小设计:采用两种方式网眼1m×1m和网眼1.15m×1.15m米。实践证明,在地形起伏不大的沙面上1m×1m,1.15m×1.15m,10-20厘米高的麦草方格的防沙效果最好。主要原因是,其中心部分被气流产生的旋涡仅掏空约10厘米,而且,还测出,一般情况下,风主要在距地表10厘米内搬运沙粒,超出这个高度,输沙很少。此外,冬天控制雪的效能高达100%。更令人惊喜的发现是,方格的小天地里的植物,长得又旺、又高。在风能较小的平坦沙地可以灵活地放大草方格规格,在迎风坡,因地形的倾斜,沿等高线的草带要加密,原则上L≤h/sinα(L为草带间距,h为草的出露高度,α为地形坡度)。草方格的用草量要适当,草量过少影响其防沙效益,太多造成材料的浪费,也增加施工难度,根据经验,1m×1m的草方格设计植草量为0.8kg(因为成片草方格每一个方格都与相邻方格有公用边,第一个方格按两个边计算用草量,即每米植草量0.4kg)。
  4)草方格施工作业设计:高出地面>20厘米;埋入地下>15厘米;特别注意防火,草方格沙障每10m布设一条“Z”型防火通道,宽度1m,通道内不埋设麦秸草。避免任何干扰和破坏,例如放牧、践踏、小孩玩耍;连续修补4年,每年修补在5%以下。
  ①压埋草把法:开挖纵横行间距1.15米,深25cm-30cm的水平沟;将麦草洒水浇湿,使麦草柔化,增加其柔性,以免扎制时折断。清理腐烂的麦秸和叶部,将整好的草束两手对抓反向拧搓306度,使草束在力矩作用下自然形成草把;然后将拧成的草把沿事先水平沟按间距10cm-15cm埋入沟内踏实。并在方格内播种灌木柠条种子。实验地点为红寺堡区南川乡向阳村小班号为4020301012.
  ②平铺草插入法:事先观察地形,划出纵横间距一致的作业线(分间距1米和1.15米两种),用麦秸草、稻草扎制草方格前需在材料上洒一些水,使之湿润,为的是提高材料的柔性,以免扎制时折断。扎制前将材料切成30cm长的段,整齐的堆放在事先计划好的地上,然后在沙丘迎风坡横对主风方向划出网络线,沿线平铺麦秸,扎制材料要垂直“线”排放,并置中间位置于线上,然后用尖锹在草的三分之一处用力将草插入沙地内,最后把方格内的沙填入插植过程中产生的缝隙中,以便固定秸秆和形成盛沙坑。并在方格内播种灌木柠条种子。实验地点为红寺堡区南川乡向阳村小班号为4020301011、水套村枣刺梁4030101005、4030101006和红寺堡镇红海村朱庄子40101020010。
  5)观察设计:每个实验小班,每月定点观察3次,每次3个样方,每个样方面积2m*2m。观测内容为:方格中央掏空深度,草格腐烂程度,自然草种发芽数量,固沙量和边缘损坏情况。
  2实验结果与分析
  观察点 作业内容 观察次数 中央掏空深度 草格腐烂程度 自然草种发芽数量 边缘损坏情况 用工量
  工日/亩 用草量
  公斤/亩
  向阳1 1.15m*1.15m压埋草把法 1 无 轻 4 无 4.6 410
    2 无 中 5 无  
    3 无 中 5 轻  
  向阳2 1.15m*1.15m平铺草插入法 1 轻 轻 4 轻 4 370
    2 轻 中 5 轻  
    3 轻 中 5 中  
  水套1 1m*1m麦草平铺草插入法 1 轻 轻 3 轻 4 370
    2 轻 中 3 轻  
    3 轻 中 3 中  
  水套2 1m*1m人工收割稻草平铺草插入法 1 轻 轻 3 轻 4 300
    2 轻 中 3 轻  
    3 轻 重 3 中  
  水套 1m*1m机械收割稻草平铺草插入法 1 无 轻 1 轻 4.4 280
    2 轻 中 3 轻  
    3 轻 重 5 中  
  水套 空白对照 1 沙移严重  0   
    2   1   
    3   2   
  从上表可显示草方格治沙对植被恢复效果显著;1m×1m方格与1.15m×1.15m的固沙能力和对植被恢复作用没有差异;稻草比麦草更节省成本;压埋草把法固沙效果优于平铺草插入法;人工收割的材料优于机械收割的材料。单纯以治沙效果来说,应当优先选择压埋草把法,材料应选用人工收割的麦草。
  2.1草方格沙障对植物的影响
  1)草方格沙障的固沙措施能增大地表的粗糙度,有效降低地表的风速,而无草方格固定的地面则处于风蚀状态。
  2)在草方格形成的风积环境条件下,细粒沙物质能够将落在沙表面的植物种子埋积起来,便于植物种子的萌发生长。
  3)草方格中细粒物质增多,使沙面紧实,能够将夜间空气中凝结水分和微弱的降水蓄积在沙层表面,不至于很快下渗到沙层的下部,一定程度上为浅根性的先锋植物种的生长提供了短暂的水分供应。
  4)细粒物质中多含有碳酸钙、二氧化硅和盐份,它们能溶解于水中并下渗,毛细作用可以将其带到沙表面,失水后将细粒物质胶结在一起,硬化而形成沙面结皮;草方格表层盐分含量明显比次表层高。
  5)随着植物在草方格中定居生长和进一步的演化,沙面趋向固定,生物结皮的厚度、硬度增大,有机质逐渐在沙层中积累。虽然有机质含量很低,但随时间变化成正比,表层的含量明显比次表层高。
  6)草方格中的植物定居过程同自然条件下相同,首先是适于流沙环境的三芒草,接着是适于较稳定环境的沙蒿,再次是白梭梭,随着梭梭株体的增大,在梭梭林下出现短命植物层片。
  7)原始背景植被覆盖不同,影响植物种源和植物的定居速度。
  2.2草方格沙障对沙的影响
  1)草方格沙障的固沙措施能增大地表的粗糙度,有效降低地表的风速,而无草方格固定的地面则处于风蚀状态。
  2)在草方格形成的风积环境条件下,细粒沙物质能够将落在沙表面的植物种子埋积起来,便于植物种子的萌发生长;草方格中细粒物质增多,使沙面紧实,能够将夜间空气中凝结水分和微弱的降水蓄积在沙层表面,不至于很快下渗到沙层的下部,一定程度上为浅根性的先锋植物种的生长提供了短暂的水分供应。
  3)细粒物质中多含有碳酸钙、二氧化硅和盐分它们能溶解于水中并下渗,毛细作用可以将其带到沙表面,失水后将细粒物质胶结在一起,硬化而形成沙面结皮;草方格表层盐分含量明显比次表层高。
  4)随着植物在草方格中定居生长和进一步的演化,沙面趋向固定,生物结皮的厚度、硬度增大,有机质逐渐在沙层中积累。虽然有机质含量很低,但与时间变化成正比,表层的含量明显比次表层高。
  5)虽然草方格沙障能在一定时期内起到固沙的作用,但随着时间的推移,草方格会腐朽损坏,所以需要定期更换,保证其固沙作用的正常发挥。同时,应在采取机械固沙的基础上,配合生物固沙措施,及时恢复塔河沿岸的植被,以达到长久固沙的目的。
  3结论
  1)本次草方格实验为半隐蔽式沙障治沙法,这种方法可有效的改变近地表层的风吹沙流结构,控制沙地风蚀基准面,减少沙丘或沙坡的移沙量,辅以撒播草种和树种及自然恢复植被,对控制沙丘、改善气候有很好的生态效果,治沙效果显著。
  2)草方格麦草或稻草吸水后,能有效保证植被需水量,对于草方格内培育植被有很好的作用。
  3、草方格所应用的材料为麦草、稻草,由于近年来机械化收割,大部分草秸被揉碎,长度达不到作业要求,材料比较紧缺,加之人工较高,因此成本偏高,需要进一步研究可代替材料和作业方式,以降低治沙成本。
  
  
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