农林废弃物在防风固沙中的应用研究

土地沙化是全球面临的主要生态问题之一,严重影响社会生产生活。寻求经济合理、方便高效、生态环保的防风固沙材料对沙化治理有着至关重要的作用。农林废弃物数量巨大、可再生,其再利用对降低垃圾处理压力、实现资源高效化利用有积极意义。同时,农林废弃物能改善土壤理化性质,对沙化治理有一定可行性。论述了农林废弃物在防风固沙研究中的主要应用形式及特点,包括工程固沙、化学固沙及生物固沙方面的相关研究成果,并对今后进一步研究提出了建议,以期为农林废弃物在防风固沙领域的应用研究提供参考。

浑善达克沙地多伦县流动沙地飞播成效调查

长期连续定位调查结果对客观评价飞播固沙成效的动态变化具有重要意义。采用典型样地定位调查方法,连续测定了2004—2018年浑善达克沙地多伦县流动沙地飞播区植物生长的动态变化。结果表明,随着飞播后植物生长年限的增加,播区植物生长经历了一个缓慢并波动的过程,植物密度和植物种类均呈现多项式模型,植被盖度和生物量均为指数模型。典型样方内植物群落结构特征发生明显变化,植物种类从8种逐渐增加到19种,多年生乡土植物种从无到有,并逐渐增加到6种,植被平均盖度从21.65%增加到60.00%,生物量从22.30 g/m 2增加到56.70 g/m 2。植被盖度、生物量、植物种类和年度降雨具有显著相关性,而植物种密度和年降雨的相关性较差。飞播固沙后植物生长经历了一个缓慢并波动的过程,植被盖度、多年生乡土植物逐渐增加,群落结构逐渐发生实质性变化。

综合防风固沙体系设计参数优化研究

基于Fluent欧拉-拉格朗日模型,对由立面网板及前期设计的环保固沙砖沙障相结合的新型综合防风固沙体系风沙流场进行数值模拟研究。研究结果表明,综合防风固沙体系中阻沙措施(立面网板)可有效改善原始流场形态,防护高度在1.2倍立面网板高度以下;大粒径砂粒大部分沉积在固沙砖沙障之间,且体系后区域砂粒浓度明显减小,具有良好的风沙净化作用;当立面网板与固沙砖沙障设计间距为5~10 m时,固沙砖沙障内部易形成良好涡旋,有利于砂粒聚集;随着间距变化,综合防风固沙体系有效安全距离呈现先减小后增大的趋势;当固沙砖沙障铺设位置超过阻沙措施原有遮蔽距离后,两者将失去协同防护作用。综合考虑流场情况及防护距离,立面网板与固沙砖沙障设计间距建议设定约10 m。

科尔沁沙地流动沙丘塑料防沙网防风固沙效果试验

为了检测塑料防沙网的防风固沙效果,在科尔沁沙地开展不同设置方式(立式、平铺及组合)、不同间距(立式)塑料防沙网的固沙效果比较研究。结果表明:塑料防沙网的设置可以提高植被恢复速度,防护区短期内物种数量、植被盖度迅速增加,其中以平铺防沙网与立式防沙网相结合效果较好;立式防沙网能够明显降低风速,最大可降低风速达48.2%,间距6m的防沙网降低风速效果好于间距10m的防沙网;立式防沙网具有较好的阻沙效果,可阻拦沉降较大粒径的沙尘,但对土壤水分无明显影响;平铺式防沙网具有较强的抗风蚀作用,固着沙表面效果显著。塑料防沙网固沙方式可在植物生存困难区域设置有效的防风固沙系统。

黑河流域防风固沙林生态效益研究——以甘肃省高台县为例

通过对黑河流域高台地区防风固沙林体系的定位观测,分析了该区防风固沙林20年来的生态效益变化。研究结果表明：在防风固沙效益方面,花棒×柠条锦鸡儿×梭梭混交林最好,梭梭纯林（6m×9m）最差;防风固沙林建立20年后,林内土壤粗粒沙（1.0～0.5mm）含量降低66.4%,而〈0.25mm的细沙和粉（黏）沙含量由12.8%提高至72.0%,土壤有机质含量提高30.1%,土壤全N增加48.3%,全P增加76.3%,全K增加58.0%,土壤pH值和全盐量均有降低。20年来防风固沙林的防风固沙效益和改土作用显著。

近35年三北防护林体系建设工程的防风固沙效应

通过分析三北工程区生态系统防风固沙服务量变化,进而评价工程的防风固沙效应。结果表明：（1）近35 a,三北工程区林地面积持续增加、草地面积持续减少,特别是半干旱风沙区和黄土高原区。植被覆盖度在前20 a持续增加,近15 a则呈现先下降而后略微增加趋势。（2）土壤风蚀模数持续减少,近15 a减幅远高于前20 a,沙地、草地、其它类型转林地或转草地区域的减幅尤为明显。生态系统防风固沙服务保有率呈上升态势,干旱荒漠区增幅显著。草地和沙地为工程区生态系统防风固沙服务总量贡献了71%,且转草地区域的贡献高于转林地区域。（3）考虑到植被好转同时受气候变化和人类活动的影响,以风场减弱为主的气候变化导致土壤风蚀力减弱与三北防护林等生态工程对生态系统防风固沙服务变化的贡献率分别介于85%-89%和11%-15%之间。

中麻黄在河西栽培的影响因子及固沙效益研究

水分和土壤盐分是影响中麻黄在河西沙区分布、丰产栽培的主要因子。随着西去 ,降雨量减少 ,干燥度增加 ,中麻黄群落递减 ;中麻黄幼苗具有一定的耐盐性 ,成苗后耐盐能力显著增强 ,当土壤含盐量在 0 .82 %时 ,出苗率降为 41% ,盐害死亡率 48.8% ;年灌水量以 15 0 0～ 2 2 5 0m3 ·hm-2 为宜 ,施N、P肥可增加中麻黄高生长和分蘖枝数。中麻黄是河西沙区生态建设的重要植物 ,其植丛的固沙能力强 ,通过积沙固沙可形成固定、半固定沙地。依据中麻黄生长规律 ,集约栽培 ,减缓对天然植被的破坏 ,使其发挥最大的经济效益和生态效益。

基于风速流场分析的乌兰布和沙漠绿洲防护林防风效果研究

【目的】基于风速流场分析方法对比乌兰布和沙漠绿洲5种典型配置结构防护林的防风效果,通过量化不同林网内的风速流场分布特征,分析各林网内的风速统计参数,进一步优化防护林配置结构,以期为干旱区绿洲防护林建设提供理论依据和参考模板。【方法】在乌兰布和沙漠磴口绿洲防护林中,选取5种不同配置结构林带的防护林林网为研究对象(紧密型乔木林网1,疏透度为0.13;疏密型乔木林网2,疏透度为0.24;疏透型乔灌混交林网3,疏透度为0.27;通风型乔木林网4,疏透度为0.39;疏透型乔木林网5,疏透度为0.27),在林网内采集多点同步风速数据信息,结合地学和统计学分析方法,分析不同林网内的风速流场特征、风速分布统计参数和防风效能等。【结果】研究表明5种防护林林网其防风效能范围各不相同,林网1为65%~95%,林网2为67%~85%,林网3为46%~82%,林网4为44%~67%,林网5为56%~72%。其中2行乔木构成的疏密型林网2防风效能在67%以上,具有较高的防风效益和节约水土资源优势;由2行乔木2行灌木混交林带构成的林网3,当防风效能为60%时,其防护面积是2行纯乔木林带(林网4)的2.47倍,具有较好的防护效益和应用推广前景。【结论】乌兰布和沙漠绿洲中由2行乔木构成的疏密型林网和"窄林带,小网格"配置的乔灌混合林网均发挥了较好的防风效果。

沙漠水渠人工固沙区沙蒿和沙拐枣灌丛的土壤水分特征对比

在古尔班通古特沙漠引水渠沿线建植5 a的人工固沙区内,选择自然生长的沙蒿和沙拐枣灌丛,依据冠幅大小设置5个水平距离梯度和4个土层深度梯度,对比研究了二者的土壤水分特征。结果表明,随土层深度的增加,两种灌丛土壤含水量均呈增加趋势,其中下部2层（20-40 cm和40-60 cm）土壤含水量显著（P〈0.05）高于上部2层（0-10 cm和10-20 cm）,其他各层间差异不显著。在沙蒿灌丛上部2个土层、沙拐枣灌丛全部4个土层上,不同距离间的土壤含水量无显著差异;但沙蒿灌丛下部2个土层的中环区（50 cm）土壤含水量最高,显著（P〈0.05）高于灌丛边缘（80 cm）。两种灌丛上部2层土壤容重稍高于下部2层,但灌丛间、不同距离和不同土层间差异均不显著。研究发现,相比于稀疏分枝的沙拐枣灌丛,分枝稠密的沙蒿灌丛表现出一定的水分＂沃岛效应＂,有利于沙蒿种群的生长和扩散,这可能是造成二者分布差异及沙蒿种群大面积分布于人工固沙区的重要原因之一。

两种仿真固沙灌木防风效应的野外观测

仿照沙旱生灌木构型制成无叶和有叶两种仿真固沙灌木,在野外观测了这两种仿真固沙灌木对风速变化的影响。结果表明,当风速为2.2~5.5m/s时,40cm高度的仿真固沙灌木削弱风速率随风速增大而增加。仿真固沙灌木平均风速削减率小于沙蒿,但统计分析差异不显著。无叶仿真固沙灌木平均降低风速率小于有叶仿真固沙灌木。仿真固沙灌木是结合多种植物优势组合而成,是对植物治沙措施的优化,具有显著的防风效应。

宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区防风固沙功能辐射效益

【目的】以宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区防风固沙功能辐射效益为研究目标,提出了其辐射效益计算方法,并分析了其时空流动特征。【方法】基于遥感数据和气象数据,采用风蚀流失量模型和沙尘空间传输模型,评估了2000−2019年白芨滩自然保护区防风固沙功能的辐射效益变化情况。【结果】白芨滩自然保护区下风向区域的沙尘沉降量呈逐渐下降趋势,其中,沙尘沉降量由2001年的3.22×10^(8) t逐渐减少至2019年的1.99×10^(7) t,2019年沙尘沉降量仅为2001年的6.18%;该自然保护区防风固沙率稳步上升,由2001年的55.65%升至2019年的74.83%,增长了19.18%。不同辐射范围的沙尘沉降量均呈逐渐减小趋势,如辐射范围等级为≤6的区域(沙尘传输距离<508.5 km),沙尘沉降量由2001年的2.03×10^(7) t逐渐减少至2019年的4.25×10^(6) t。近20年沙尘沉降减少量最大的3个行政区为陕西省、山西省和河南省,其沙尘沉降减少量分别为5.45×10^(6)、4.49×10^(6)、4.06×10^(6) t。以陕西省为例,2001、2004、2007、2010、2013、2016、2019年沙尘沉降量分别占该行政区近20年沙尘沉降总量的11.38%、9.83%、5.33%、4.37%、2.96%、1.78%、1.24%;近20年沙尘沉降减少量超过10^(6) t的行政区还包括湖北省、河北省、山东省、湖南省、安徽省、江西省,分别为3.62×10^(6)、2.70×10^(6)、2.55×10^(6)、2.31×10^(6)、1.77×10^(6)、1.14×10^(6) t。受沙尘灾害影响较弱的行政区主要有福建省、浙江省、天津市等8个行政区。【结论】该自然保护区下风向区域的沙尘沉降量呈逐年下降趋势,且不同行政区和不同辐射范围等级区域内的沙尘沉降量均呈逐渐减小趋势,防风固沙率呈逐渐上升趋势。

浑善达克沙地黄柳活沙障防风固沙效益的研究

通过锡林郭勒盟多伦县大骆驼厂村境内浑善达克沙地不同规格黄柳活沙障内风速和积沙量的野外观测,并不同规格黄柳活沙障对风速的降低效果、地面粗糙度(Z0)和积沙量进行了系统的研究分析。结果表明:设置黄柳活沙障2 a后,下垫面粗糙度显著增大,风速明显减弱,其顺序为:4m×4m网格沙障>6m×6m网格沙障>间距4m带状沙障>间距6m带状沙障>裸露流沙。当旷野平均风速为5.1m/s时,只有裸露沙地和2个带状沙障内起沙,其它2种规格沙障内都不起沙。

浑善达克沙地黄柳活沙障防风固沙效益的研究

本文研究了浑善达克沙地流动沙地上黄柳活沙障的防风固沙效益,通过对设置3年后的不同类型的活沙障进行测定和分析,得出如下结论:沙障设置3年后,沙地趋于固定,障内植物种类明显增多;设置黄柳活沙障的区域内下垫面粗糙度显著增大,风速明显减弱,其顺序为:4 m×4 m黄柳网格沙障>6 m×6 m黄柳网格沙障>间距4 m的黄柳带状沙障>间距6 m的黄柳带状沙障>流沙,而且黄柳网格沙障降低风速的能力较带状沙障强;当旷野平均风速为7.86 m/s时,只有流沙和间距6 m的黄柳带状沙障起沙,其他几类活沙障内均不起沙。

机械沙障固沙效应及生态效应的研究综述

流沙蔓延极易引发沙埋农田、房屋以及道路等风沙危害,对工农业生产及人类生活造成严重威胁,采取各种措施固定流沙是沙区生态环境综合整治的重要途径之一.本文围绕机械沙障的防风固沙效应、促进植被恢复和土壤改良的生态效应、对沙丘形态和移动速率的影响等方面的研究进展进行了系统梳理总结,在此基础上指出目前研究存在的问题:1)沙障效果评价多为单因素效应研究,相互关联性较差;2)缺乏因地制宜的沙障最优配置统一标准;3)实际应用与理论研究联系不够紧密.针对问题,提出了今后沙障技术发展的研究方向,为沙障发展完善提供基本方向和思路.

民勤流沙治理中机械沙障的防风固沙效益分析

通过分析研究民勤流沙治理中机械沙障的防风固沙效益,对设置的6种不同类型沙障进行测定和分析,得出如下结论:机械沙障设置后,可以提高流沙下垫面的粗糙度,降低近地表风速,固定流沙,减少风速。6种机械措施相比,塑料网格沙障价值系数最高,依次为:粘土方格沙障、麦草方格沙障、土工编织袋沙障、砾石方格沙障、棉花秆方格沙障。

冀北坝上地区农田防护林防风固沙效应研究

以冀北坝上地区农田防护林为研究对象,通过野外观测风速和输沙量变化,对比分析乔木(杨树)、灌木(沙棘)、乔灌混交(榆树+柠条)3种不同类型防护林的防风固沙效应。结果表明,不同类型农田防护林水平方向上的防风效应差异显著,最大防风效应位置和防护范围不同;乔木防护林最大防风效应在林后2H(18 m)处,防护范围相对较大;灌木防护林最大防风效应在林后5H(12 m)处,乔灌混交防护林最大防风效应在林后3H(8 m)处,防护范围相对较小;总的来看,30、200 cm高度平均防风效应:灌木防护林(25.0%、20.8%)>乔灌混交防护林(24.2%、20.2%)>乔木防护林(15.9%、12.9%);垂直方向上的防风效应整体上呈现随着高度的增加而降低,30 cm高度防风效应优于200 cm高度。不同类型农田防护林能够降低风沙流高度,起到明显的固沙效应且差异显著;近地面0~60 cm高度输沙量随垂直高度的增加呈减小趋势,大部分集中在近地面0~20 cm内;总的来看,平均输沙通量乔木防护林(0.48 g·cm^-2·min^-1)>灌木防护林(0.36 g·cm^-2·min^-1)>乔灌混交防护林(0.35 g·cm^-2·min^-1);乔灌混交防护林和灌木防护林固沙效果优于乔木防护林。冀北坝上地区应综合考虑防风固沙效应和自然环境条件,积极探索与推广乔灌木混交、灌木为主的农田防护林建设。

两性离子型PVAc共聚乳液用于高盐沙地生态固沙性能的研究

探究两性离子型PVAc共聚乳液用于高盐沙地治理的技术依据,从固沙性能和生态效应两方面为切入点,详细研究了两性离子型PVAc共聚乳液用于高盐沙地生态固沙的综合效果。结果表明,两性离子型PVAc共聚物不但具有良好的耐盐性能,而且将其用于高盐沙地固沙,在施用浓度为2.0%时,两性离子型PVAc共聚乳液的固沙强度达到0.46MPa,已满足沙漠环境中抗风蚀性能的要求;相比于非两性离子型PVAc共聚乳液而言,两性离子型PVAc共聚乳液可明显提高沙土的保水性能,增加水分的利用率,从而促进沙土微生物的生长;两性离子型PVAc共聚乳液可作为一种新型生态固沙剂应用于高盐沙地的生态治理。

榆靖沙漠高速公路防风固沙林小气候效益的研究

通过对榆靖沙漠高速公路的防风固沙林小气候效益进行观测、分析和研究,指出其防护林体系已形成规模,小气候效益显著,防护效果良好。

陕北风沙区铁路防风固沙林效益研究

选择6种不同植物及配置方式的林型,以流动沙地为对照,测定研究了陕北风沙区铁路防风固沙林在防风、固沙、调节小气候、改良沙地土壤养分含量等方面的效益,结果表明,不同配置结构的混交型铁路防风固沙林可低风速40.8%-78.9%,输沙量降低55.5%-98.1%,明显改善小气候条件,调节温湿度,对沙地土壤有明显的改良作用。

青藏铁路沙害生物防治初探

本文通过对青藏铁路临山车站及秀水河大桥两处沙害生物治理试验区实施过程的简介,对化学植生固沙模式及沙方格植生固沙模式进行观测分析,结果表明临山车站区域沙方格植生固沙效果在人工灌溉条件下效果较明显,秀水河大桥区域治理后植被盖度有明显的提高。