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】
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【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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