乌珠穆沁沙地聚乳酸纤维沙袋沙障地表蚀积特征

沙障的蚀积特征对其发挥防护作用具有重要影响。为探究聚乳酸纤维(polylactic acid fiber,PLA)沙袋沙障对乌珠穆沁沙地沙化治理的效果,设置0.5 m×0.5 m、1.0 m×1.0 m、2.0 m×2.0 m和3.0 m×3.0 m共4种规格的聚乳酸纤维沙袋沙障,采用悬测法测量障格内部凹曲面形态,并分析不同规格沙障内部凹曲面的形态特征、蚀积效应。结果表明,沙障凹曲面中心风蚀深度随沙障规格的增大由5.17 cm增加到21.23 cm,而堆积强度随沙障规格的增大由3.86 g·cm^(-3)降至0.42 g·cm^(-3),障格内由堆积变为风蚀;蚀积系数稳定在1/9~1/8,随沙障规格的增大蚀积系数逐渐减小;障格内风蚀最深点随主风向偏移,障格内与主风向一致的方位风蚀量更大,剖面曲线开口更大;坡顶处凹曲面拟合效果大于坡中和坡底。综上所述,在乌珠穆沁沙地内,风蚀多发生在西北-东南和西-东方向上,且坡顶处形成的凹曲面较稳定,该地区适合布设2.0 m×2.0 m规格PLA沙障,研究结果为PLA沙障在乌珠穆沁沙地防沙工程中的合理应用提供了科学参考。

沙袋沙障凹曲面特性研究

按不同规格,不同坡位,对设置一年后、总面积近25000m2的沙袋沙障内凹曲面特性进行了调查研究。结果表明,沙障规格和设置部位对沙障凹曲面的特征均有显著影响。通过3种规格的对比,1m×1m规格沙袋沙障更利于稳定凹曲面的形成;3个坡位相比,坡顶处形成的凹曲面较为稳定。不同规格及不同坡位沙障凹曲面的N—S和W—E两个走向垂直剖面轮廓曲线都基本符合一元二次函数,且N—S剖面较W—E剖面陡,表明凹曲面特性受风力及风向影响较大。沙袋沙障稳定凹曲面的障间蚀积系数在1/10左右。障内植物对凹曲面形态特征影响较大,植物具有明显的灌丛堆效应,可进一步增强沙丘的稳定性。大规格的沙障若一定时间内无植被生长,会导致沙障很快失去防护作用。

沙袋沙障对沙丘植被特征的影响

为了解铺设沙袋沙障沙丘植被生长情况及其与麦草沙障对植被影响的差异,采用样方调查法对乌兰布和沙漠实验地铺设沙袋沙障沙丘植物种数、植株密度、平均高度和平均盖度进行了连续3a的调查,并与铺设麦草沙障沙丘及未做任何处理的裸沙丘作对比,研究了不同规格、不同铺设位置和不同铺设时间的沙袋沙障和麦草沙障对植被生长的影响。结果表明,沙袋沙障和麦草沙障铺设时间越长,所在沙丘植被生长情况越好。随着沙障布设时间增大,2种沙障的植被种数、平均高度无显著变化,植被平均密度能够增加到35%以上,植被盖度也分别能够达到36.8%和33.0%。2种沙障对植被的促进作用排序依次是3m×3m方格沙障最大,2m×2m方格沙障次之,1m×1m方格沙障最小;沙障设置部位不同植被生长情况也存在差异,2种沙障植被最好的位置均是在背风坡底,其次是背风坡中和迎风坡,坡顶植被长势最差。通过方差分析认为,沙袋沙障和麦草沙障对植被生长的影响均无显著差异(p=0.14),但是2种沙障与对照相比差异显著(p<0.005)。

黄麻纤维沙袋沙障对流动沙丘植被恢复的影响

黄麻纤维沙袋沙障能够有效控制地表风蚀,促进流动沙丘植被恢复,且其顶部可人工建植,易建成植物活沙障防护体系。为了解黄麻纤维沙袋沙障对流动沙丘植被恢复的影响,本研究对不同埋设深度、规格、设置位置的黄麻纤维沙袋沙障顶部及沙障带间植被生长情况进行了调查研究。结果表明:(1)黄麻纤维沙袋沙障设置1年后,沙障防护区内植物种类显著增加,植被盖度可达25.50%,是对照的5.89倍。(2)埋设处理有助于沙障顶部建植,全埋方式沙障顶部植物长势最好。(3)2 m带间距黄麻纤维沙袋沙障顶部植被盖度达到了25.55%,但是植物种类较少,而随着带间距的增加,植物的种类呈现增加的趋势。(4)建议将黄麻纤维沙袋沙障设置于流动沙丘迎风坡中部以下区域,并通过向沙障内部添加保水保肥材料,增加其他沙生植物种及全埋处理等方式,提高沙障顶部建植效率。

玉米秸秆对风沙土土壤微生物的影响

本研究以新型沙袋沙障为研究对象,分别对不同内部添加物、不同外层材料袋沙障内部、外部风沙土土壤细菌、真菌、放线菌及土壤微生物总量进行了测定。结果表明:沙袋沙障内添加玉米秸秆、玉米芯营养物质能够有效改善沙袋沙障内部风沙土环境,沙障内部微生物数量显著提高,微生物总数量分别达到了7.35×10~7 cfu/g、9.47×10~7 cfu/g,分别是对照(只灌装风沙土)沙袋沙障的113.11倍、145.62倍,并且添加玉米芯的作用效果更加显著,土壤微生物总数比添加玉米秸秆的高28.77%;添加玉米秸秆、玉米芯均对土壤真菌的影响较大,真菌数量可升高至微生物总数量的50%以上;玉米秸秆、玉米芯添加量越多,微生物数量越多,添加物体积百分比达到20%时,土壤微生物总数达到了1.01×10~8 cfu/g,随着添加量的继续增加,沙障内微生物数量无显著增加趋势;3种外层材料黄麻纤维、玻璃纤维、稻草沙袋沙障内部微生物总数排序为黄麻纤维>稻草>玻璃纤维,黄麻纤维沙障内部土壤细菌、真菌、放线菌三者总数分别比稻草、玻璃纤维的高58.80%、112.64%。

混物填充沙袋沙障对流动沙丘植被恢复的影响

通过对传统沙袋沙障外包装及内部填充材料改进,形成一种新型的混物填充沙袋沙障,能够提高流动沙丘植被建植及快速恢复能力。为了解该新型沙袋沙障对流动沙丘植被恢复的影响,以普通沙袋沙障及未做任何处理的流动沙丘为对照,对混物填充沙袋沙障顶部、距离沙障不同位置及防护区内植物生长情况进行了对比研究。结果表明:混物沙袋沙障顶部植物种类数量高于普通沙袋沙障,且植物高度、数量、覆盖度及生物量分别是普通沙袋沙障的1.77倍、6.06倍、6.67倍和2.27倍;混物沙袋沙障迎风侧和背风侧均有人工播种植物及天然植物生长,且随着与混物沙袋沙障距离的增大,植物长势变差。混物沙袋沙障和普通沙袋沙障均能够显著提高流动沙丘的植物种类及植物长势(p<0.001),但是混物沙袋沙障提高程度较大,植物高度、密度、盖度及生物分别是普通沙袋沙障的1.39倍、2.09倍、1.57倍和1.50倍。

PLA沙袋格状沙障的合理运用

PLA沙袋沙障是一种新兴的固沙材料,具有施工运输方便,可重复利用和环保等优点。通过观察沙丘迎风坡、坡顶、背风坡铺设的1×1(m)、2×2(m)、3×3(m)三种不同规格格状沙障凹曲面深度,分析三种不同规格的凹曲面形态和剖面特征。