全 文 ：林业科学研究 《拓 , ! ∀# ∃ % & ∋ (
)∗ +,− . 石艳/ ,0 +12
文章编号 % #∀∃ #一 3! ( ∀∀拓 ∃4 习 & 很
沙质荒漠化土地生物沙障结构与配置技术研究
孙荣华 , 刘玉山 , 刘志和 , 宋维嘉 , 牛月英
∀内蒙古赤峰市林业研究所 , 内蒙古赤峰市 4 3以拓 ∃
关健词 %荒摸化土地 5 植物再生沙障 5 结构配置 5
中图分类号 % &6 6 7 / 文献标识码 % 8
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自从 ! !3 年联合国防治沙漠化公约的颁布 , 受到
世界各国的普遍关注〔’周 。 目前 , 我国荒漠化面积已达
6 3 7 / 万 ]? , ,每年沙化面积 / 3 /Ζ ]? Ο 。 因此防治荒漠
化是生态环境建设的主要任务之一 。
在严重沙质荒漠化土地及流动沙地 防治研究方
面 , 国内外学者已经取得许多研究成果〔/川 , 采用的技
术和方法通常为工程措施和生物措施相结合的综合治
理方式 , 如陕西榆林地区和内蒙伊金霍洛旗采用沙柳
∀−0 坛 12, Α#叩2Α#0 91 2= ,Α ;, + ∃埋设高立式沙障 ,包兰铁路
沙坡头埋设的草方格沙障 , 结合灌木栽植和飞机播种
灌草等措施 , 在防治流动沙地方面亦取得相应的成功
经验 , 同时也进行了生态效益的评估〔卜#/⊥ 。 但生物防
治模式如何配置以及生态效益如何有待进一步深人探
索与研究 。 为此 , 本项研究选用沙生灌木和本地乡土
树种做沙障材料以探索出治理效果好 、经济效益高、投
入少 、见效快的综合治理模式 。
试验区概况
试验区位于内蒙古自治区赤峰市巴林右旗巴彦尔
灯苏木 ,地理位置 ( “/ / ‘ _ , 3 / “/4 ‘ Η , 是科尔沁沙地
西拉沐沦河流域严重沙质荒漠化危害区 , 地势起伏不
平 , 境内沙丘连绵不断 , 佗甸相间 , 沙丘有横向的新月
收稿日期 % 4 &扬扔资金项目% 国家科技攻关∀Ο∗ Σ8& 4 Σ ##∃ 资金资助
作者简介% 孙荣华∀ ∴ 一 ∃ , 女 , 满族人 , 副研究员
林 业 科 学 研 究 身 ! 卷
)Α− , 2 7 , . Ρ , < 7 ∃ 、 沙棘 ∀# 年生 、∀万呐〕更叨20, +2 0 ? 助法−
Κ 7 ∃等。 该项研究于 ! !& 年开始 , 4 4 年结束 , 历时
Ζ 0 。
/ 结果与分析
/ 7 沙障材料选择
植物再生沙障材料的选择标准为 % ∀ #∃ 埋 于 、根
孽 、压条等能够成活 。 ∀ ∃喜沙埋 、沙压 、萌芽能 力
强的灌木 , 同时也要考虑材料资源 , 防护年 限和利
用价值 。 根据上述原则选择 ( 种植物材料开展 了植
物材料选择试验研究 , 于当年秋季植物落叶后枝杆
已经木质化后进行埋设沙障 , 时间为 4 月中 、下旬
开始埋干 , 第 年 4 月调查成活及 生 长情况 , 其 试
验结果详见表 。
表 植物再生沙障成活生长情况调查表
树种 平均成 埋深⎯ 年生高 年生高 平均总高 落种成活率⎯ ∴ > ? 生长 ⎯ 1 ? 生长⎯ 。? 产#几长八.#Λ , 活率⎯ 哄
( 3 7 ( 6 7 7 (
Ψ%,一、七,
‘!口∀,#
,‘∃八、%&∋(
形沙丘钮 , 有纵向的大沙带 , 沙丘高度一般在 ) ∗ + ,
之间 , 沙 −几总的走向随河流走向大体一致 , 呈西北一东
南方向延伸 , 丘间地下水埋深 . ∗ +) , 。 干沙层一般
不超过 /丛 。, ,沙层中的稳定含水量 0 1 ∗ ! 1 , 最大含
水量可达 到∋ 1 。 该区属典型半干旱大陆性气候 ,冬季
寒冷 , 夏季炎热 , 年降水量为 +∋) , , , 降水多集 中在
∋ 一( 月2诊, 年蒸发量为 0 .∋ , , , 为降水量的 ∋ 倍 ,年
平均气温 ! ∀ ∃ ℃ ,极端最低气温 一 犯 ∀ ! ℃ , 极端最高
气温 ! ∀ 。、 ℃ , 〕 . ℃积温 0 ∋ ∗ 0 ( ℃ 。 无霜期
.0 ) 3 , 主气粤风为西北风 , 年平均风速 ! ∗ 4 , · 5 一 ’ , 最
大瞬间风速高达 0) , · 5 一 ’ , 历年平均大于等于 ( 级大
风 6# 为 0 ) 3 , 每年平均沙暴 日巧 3 。
风沙上系河流淤积沉淀积物 ,砂粒结构比较粗 , 土
壤中大 一于 ∀ 0) , , 砂粒 , 在垂直 ∗ 0 7 , 范围内占
!∋ ∀ 01 , 时 ∗ ! 。, 范围内占∋( ∀ ∋1 。 有机质含量低 ,
一般为 ‘ + ∗ ∋ ∀ ∋ ∃ · 89 一 ’ 。 主要植物种类有沙米
: ;9 <‘=/ > 、?/≅‘, ΑΒ 刀9 7。 : Χ Δ >/= Ε< Φ 8 Γ Η ; ∀ Ι < Γ ϑ ∀ = 、沙篙
: 沌。 Γ Φ瘾 , ‘才 3 Γ 4 Γ ΚΛ Β , 4Μ Γ Φ 9 = 、小 叶锦鸡 儿 : &Δ Δ9 Δ Φ Δ
, <7 Λ >Νϑ /Λ ΕΔ , ∀ = 和小红柳 : 5 Δ /< Η , < Γ Λ 4 Δ 7 >少’Δ Ο Β 7 Κ =
等 , 植被盖度小于 .) 1 =
0 研 究方法
0 ∀ . 试验材料
选用沙生和本地乡土的乔 、灌 、草种做沙障植物材
料 , 乔木 有小叶杨 :八酮 Β /Λ 4<,Λ Φ << &Δ ∀ = 、旱柳 : 4Δ /<Η
、如蒯口。‘, Π Φ< 3 Κ ∀ = , 灌木有小叶锦鸡儿 、蒙古岩黄茂
:ΘΓ 山,4 Δ , 。, ,Λ ,卿 /< 7 Β , Ο Β 7 Κ = 、黄柳 : 5Δ /<Η 邵 3ΓΡ2 , .. Σ ∀
6 # ∀ &> Δ , 、9 = 、 草本有圆头沙篙 : ;厅Γ , <4 <Δ , > Δ Γ Λ Γ 印>Δ /Δ
Π Δ 4 Γ 圣、= 盆篙 :;此Γ , 衍< Δ >Δ /Λ 3Γ Φ Λ Φ Ο Β 7 Κ ∀ Γ Η Τ Γ 4 4 ∀ = 等
植物材料 , 乔木选用 . ∗ 0 年生枝条 、截成长 . ∀ ∗
.∀ Υ , ≅灌木蒙古岩黄蔑选用 . ∗ 0 年生枝条长度在
∀ 4 , 口 卜≅黄柳选用当年生枝条截成 . ∀ % , ≅盐篙 、小
叶锦鸡儿和杂草一般高为 ∀ 4 , 以上 , 这些材料均在
本地生士≅ 良好 , 材料来源丰富 。
0 ∀ 0 试验设计
首先对本地区生长良好 ,来源丰富的沙生植物进
行埋于再生能力测定 ,采用 0 , Η Υ , 、! , Η ! , 和 4 ,
、 4 , 等 . 种不同网格规格 , 分别按 ! 。, 、 ∋ & , 和 (
7 , 不同扦插深度和主带 0 。, , 副带 ) & , 的扦插株
距埋设植物再生沙障 ≅设置的主 :副 =沙障配置模式有 ς
黄柳 十蒙 占岩黄茂 、黄柳 十 沙篙 、黄柳 十 小叶锦鸡儿 、
蒙古岩黄茂 Ω 黄柳 、杂草 Ω 杂草等植物沙障 , 在沙障网
格中栽杭樟子松 : Μ < Φ Β4 4Ν/ , 4ϑ < 4 Ξ Δ ∀ ΦΚΛ //9 Λ /<Γ Δ Ε< ϑΞ <Φ ∀ =
: 0 ∗ ) 下生营养袋苗 = 、 白柠条 : . 年生 = : &Δ Φ / 9 “ Φ Δ
8‘,。> <Λ 8 , ≅ Π ∀〕, = 、花棒 : / 年生 = : ΘΓ 3Ν4 Δ Β , ￡Γ叩Δ < Β ,
) . ∀ +
∃ ∀ ∋
(!∋
!Ψ+.(0蒙古岩黄蔑
黄柳
小叶杨
圆头沙篙
旱柳
小叶锦鸡儿
盐篙
杂草
试验结果表明 ς利用蒙古岩黄茂 、黄柳 、小叶杨 、
旱柳 、圆头沙篙等做沙障材料均能够成活 , 其中蒙古
岩黄蔑生长成活情况最好 , 当年成活率达 !Ψ 1 , 落种
成活 0 ∀ ( 株 · , 一 , , 0 年生平均高 . .Ψ ∀ 0 7 , 。 其次是
黄柳 , 成活率达 + 1 ,但随着沙地的固定 , 生长减慢 。
小叶杨 、旱柳也能成活 , 但生长状况不是很好 , 而小
叶锦鸡儿 、盐篙 、杂草等均不能成活 。
+ ∀ 0 沙障埋设时间
. ∃ ∃ )一0 年 , 分别在春季 : ) 月 = 、夏季 : 雨
季 Ψ一( 月 = 和秋季 : . 月 中 、下旬 = + 个季节对蒙
古岩黄蔑 、黄柳 0 个适宜植物材料进行了埋设沙
障试验 , + 次重复 , 结果表明 ς 在春季蒙古岩黄蔑 、
黄柳有成活 , 但成活率比较低 ≅雨 季蒙古岩黄蔑 、
黄柳基本上 不 能成 活 ≅ 秋季蒙古岩黄茂 、 黄柳成
活率相对最好 。 因此选择在秋季植物落叶后枝杆
已经木质化后 进行埋设沙障 , 时间为 . 月中 、下
旬 。 这时植物体 内水份充足 , 经过一冬的低温 催
根 , 有利于翌 年成活 。 蒙古岩黄茂秋季正值种 子
第 期 孙荣华等 %沙质荒漠化土地生物沙障结构与配置技术研究
成熟期 , 落种后亦能生长新苗 , 增加了植被盖度 。
表 不同埋设季节的成活率
树种 春 季 夏 季 秋 季
蒙古岩黄茂 ! 7 4 4 7 4 36 7 4
黄 柳 7 4 7 4 / / 7 4
/ 7 / 沙障埋设深度
为了提高植物成活率 , 必须依据沙地的立地条
件采取合理深度和埋植方法 , 确保植物枝杆充分吸
收水分 ,促进其生根 、发芽和成活 。 蒙古岩黄蔑和黄
柳的不同埋设深度生长试验结果见表 / 。
表 / 不同深度成活生长情况调查
埋深 3 4 , ? 埋深 Ζ4 1 ?
树种 成活率 ⎯ 高度 ⎯ 冠幅⎯ 成活率⎯ 高度 ⎯ 冠幅⎯ 成活率⎯
埋深 (4 , ?
高度 ⎯ 冠幅 ⎯
岁刃 > ΛΜ 络Μ >】】 丫乞 > = # > ΛΓ ,尤 > 】 > #】 一 7 7 7 7 7 7 7 , 网门 7 7 7 7 7黄柳蒙古岩黄蔑 & 7 4 3 4 7 4 ⎯ 7 4 / 7 4 ( 7 4 ( 7 Ζ 3 6 7 4 3 Π ! 7 4 ⎯ α ! 7 6 / / 7 4& 7 4 & 4 7 / ( 7 4 ⎯ / 7 Ζ
从表 / 中得知 , 蒙古岩黄茂 、黄柳随着埋设深度
的不同成活率也不同 , 随埋深的增加成活率增加 。
蒙古岩黄蔑埋深 34 1 ? 成活率为 / 7 4 ∴ 、埋深 Ζ4
1 ? 成活率 36 7 4 ∴ , 埋深 (4 1 ? 成活率达 & 7 4 ∴ , 其
中埋深 Ζ4 1 ? 和 (4 1 ? 二者的成活率和生长情况并
无明显差异 , 黄柳以埋深 (4 。? 的成活率和生长最
好 。 从经济效益的角度考虑沙障材料埋深规格应为
蒙古岩黄蔑埋深 Ζ4 1 ? 、黄柳埋深 (4 > ? 为好 。
/ 7 3 沙障的配置
/ 7 3 7 沙障走向配置 设置沙障的主要目的是稳定
沙面 , 防止沙地风蚀和风积 , 控制沙土流动 。 一般沙
障主带与主害风方向垂直 , 副带与主带垂直 。 由于当
地主害风向为西北风 ,副主风为西南风 ,所以 ,设置沙
障主带走向为东北一西南方向 , 副带因沙地坡面情况
垂直于主带或与主带成 / & “夹角 , 为提高成活率防止
植物失水过多 , 沙障在地面上仅留 4 ∋ /4 > ? 。
/ 7 3 7 沙障埋设方法 埋设植物再生沙障时采取
“两埋 、两踩 、一培土 ” 的措施 。 即将沙障材料放人
挖好的沟内 , 扩湿沙土填回一半时踏实 , 然后再填满
踩实 , 最后培 & ∋ 4 1 ? 湿沙土 。
/ 7 3 7 / 沙障结构配置 植物沙障结构系指沙障的
透风系数 , 植物再生沙障所采用的紧密结构 , 其透风
系数在 4 7 ∋ 4 7 / 之间。 由于紧密结构沙障前后均
能形成气流涡旋 , 涡旋与风沙流相互作用 , 使沙粒沉
积在沙障前后形成积沙 , 这样有利于沙障材料的固
定 , 进一步提高了植物成活率 。
根据本项试验调查结果 , 通过多种植物材料和
沙障配置的比较分析 , 沙障结构的最佳组合为 %植物
再生沙障主带副带配置 。 因此 , 从固定流沙 、增加植
物盖度 , 扩大饲料来源的角度出发 ,应选用蒙古岩黄
蔑 十蒙古岩黄茂 、蒙古岩黄茂 十黄柳的配置组合 。
该配置组合不仅可 以发挥防风固沙效益 , 还可 以经
平茬更新提供大量繁殖材料和优质牧草 , 同时又有
利于采集种子 。
/ 7 3 7 3 沙障规格 根据各沙地立地条件和风沙灾
害的特征 , 为避免和机械沙障的大距离行列式或小
网格式雷同 , 比较分析二者差异分别选择设计了
? [ Ο ? 、3 ? [ 3 ? 和 & ? [ − ? 等不同规格的植物
沙障 。
从防止风蚀情况看 , ? [ Ο ? 网格内有明显积
沙 , 平均达 7 , ? , 3 ? [ 3 ? 网格年风蚀深度为
, ? 。 而 − ? 只 − ? 网格沙障风蚀深度达 & , ? , 流动
沙丘风蚀深度科 7 & > ? 。 ? [ Ο ? 小网格费工费
料 , 成本高 , ( ? [ − ? 小网格风蚀较深 , 影响灌木生
长 , 因此 3 ? [ 3 ? 网格规格从用工量 、材料来源 、防
护效果 / 方面综合考虑是最佳设计规格 。
表 3 不同规格沙障风蚀情况调查
项目 网格式 ? [ Ο ?
网格式 网格式
3 ? [ 3 ?
一 4
( ? [ − ?
网格式 3 ? [ 3 ?
三行一带
平均积沙深度⎯1 ? Ο 一 & 7 4
网格式
间隔带
一 3 7 &
流动沙丘
一3 7 &
/ 7 & 植物沙障和机械沙障的比较分析
植物再生沙障和 以往机械沙障存在着明显 区
别 。 二者的沙障材料 、结构 、类型和设置方式等方面
都各有特色 。 因此 , 各自的防沙效能和时间亦不尽
相同 。 具体沙障性能优劣详见表 & 。
( 林 业 科 学 研 究 第 ! 卷
植物再生沙障与机械配置对比
项目 沙障走向
沙障
机械
沙障
植物
沙障
高度 ⎯ 1 ?
高立式
!4 ∋ ∀〕
矮立式
4 ∋ / 4
表 &
沙障
结构
沙障
深度⎯1 ?
沙障
材料
沙障
设置
防护
年限 ⎯ 0
疏透结构
4 7 / ∋ 4 7 &
紧密结构
4 7 ∋ 4 7 /
/4 ∋ 3 4 行列式网格试 # ∋ /
Ζ 4 ∋ ( 4
麦秸、沙柳、
沙篙 、锦鸡儿
蒙古岩黄蔑 、
黄柳 、圆头沙篙 网格式
疏透结构
低矮式
紧密结构 4 ∋ 4
由表 & 中得知 ,植物再生沙障无论在材料 、结构
和类型等方面 , 还是在沙障防护性上均具有相对优
异的性能 。 因此 , 由于植物材料的自身特性所决定 ,
植物沙障的再生性和 自我修复能力得到了充分利
用 , 并确保其防护性能够长期稳定的发挥 。
/ 7 Ζ 各类型沙障的植物生长情况
为科学评估植物再生沙障治理流动沙地和防治
土地荒漠化的成效 , 在试验区范围内分别设置了 +∗
块各 4 时 标准地 、并进行了连续 / 0 的观测 ,各类
型沙障配置的植物生长状况详见表 Ζ 。
由表 Ζ 可见 , 经植物沙障治理 / 0 后沙地幼苗株
数基本趋于稳定 , 即平均株数波动在 / 6&4 ∋ 3 &4
株 · 2? 一 之间 。 沙障植物的高生长以蒙古岩黄蔑
沙障为最好 , 其次为黄柳 , 但黄柳的高生长量呈现逐
年矮缩状态 。 各沙障配置的平均盖度和第 / 年盖度
亦均以蒙古岩黄蔑 β 蒙古岩黄茂 、蒙古岩黄蔑 β 黄
柳两种类型为最佳 , 二者盖度达 (4 ∴ 以上 。
表 Ζ 植物沙障治理成效调查
∀/ ∃植物再生沙障配置选用矮立式紧密结构 ,
透风系数 4 7 ∋ 4 7 / , 地上留高 4 ∋ /4 1 ? , 适宜的
栽植深度蒙古岩黄蔑 Ζ4 > ? , 黄柳 (4 > ? 。
∀3 ∃埋设时间选择秋季 ∀ 4 月中下旬 ∃最好 , 此
时埋设沙障成活率高 , 落种能确保存活 。
∀& ∃从提供优质牧草和沙障材料 , 采集灌木种
子等方面考虑 , 选用蒙古岩黄蔑 、蒙古岩黄蔑 β 黄柳
配置模式 。
∀Ζ ∃植物再生沙障可 以在科尔沁沙地 & ∋ /4 ?
流动沙丘上进行大面积推广 , 也可适用含水量 ∋
3 ∴ 的流动沙地上埋设。
!∴ 年 ! ! 6 年
沙障配置 株 苗高 盖度 株 苗高 盖度 株
! ! ( 年
苗高 盖度
数 ⎯1 ? ⎯ ∴ 数 ⎯1 ? ⎯ ∴ 数 ⎯1 ? ⎯ ∴
蒙古岩黄茂 β
蒙古7岩黄茂 ! & 4 ( 7 / /& 7 4 3 &日〕6 7 4 (/ 7 4 3 & / 7 / (& 7 4
蒙古岩黄蔑 β
黄柳 ( Ζ 4 / 7 4 叨 7 4 3 & & (/ 7 4 印 7 4 3 3 4 & 7 4 6 ( 7 4
蒙古岩黄蔑 β
小叶扬 ( 闷闷& Ζ 7 3 7 4 / !以〕 63 7 4 & 7 4 / Ζ仪∃ 3 7 4 份 7 4
蒙古岩黄茂 β
圆头沙篙 4 ( & &6 7 4 // 7 4 & ∀∃ (Ζ 7 4 & / 7 4 3 Ζ 欧∃ #以 7 4 曰 7 4
蒙古岩黄蔑 β
早柳 6 峨巧 & 7 4 ! 7 4 3 ∃ 万 7 4 3 7 4 3 以≅ ( 7 4 &6 7 4
注 %株数单位为株 7 2? Ο 。
3 小结
∀#∃ 利用植物再生沙障治理高大流动沙丘 , / 0
可使植被盖度由 巧∴ 增加到 (4 ∴ 以上 , 达到了治理
速度快 , 防治效果好 。
∀ ∃植物材料选择以蒙古岩黄蔑最好 , 不受沙
地立地条件的限制 , 生长快 、防护效果好 、利用价值
高 。 黄柳次之 。
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