CN104885752A - 一种干旱沙区固沙植物栽植方法 - Google Patents

一种干旱沙区固沙植物栽植方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种干旱沙区固沙植物栽植方法，通过沙面固定、植物物种选择、栽植密度、栽植方式和苗木管理，在年降水量100~250mm干旱沙漠地区，各类型固沙植物的存活率在70%以上。栽植固沙植物伴随着降尘在沙丘表面的沉积促成一年生植物的定居和生物土壤结皮的发育，保证了沙丘长期有效的固定。采用本发明栽植固沙植物，既保证了固沙植物的存活率，又降低了劳动力和苗木成本，在维持水量平衡的前提下达到防风固沙的目的。

Description

一种干旱沙区固沙植物栽植方法
技术领域
本发明属于生态技术领域，具体是指一种干旱沙区固沙植物栽植方法。适宜于内蒙古、宁夏、甘肃、青海、新疆等省（自治区）年降水量100~250mm干旱沙漠地区的固沙植被建设，其目的是保证固沙植物的存活率、降低劳动力和苗木成本、在维持水量平衡的条件下实现最佳防风固沙的效果。
背景技术
我国风沙危害区分布在75°~125°E, 35°~50°N，形成了一条西起塔里木盆地西段，东至松嫩平原西部，横贯西北、华北和东北地区，东西长4500 km、南北宽600 km 的断续弧形沙漠带(包括沙地)，横跨干旱、半干旱和半湿润气候带，涵盖我国八大沙漠和四大沙地的分布区。其中，年降水大于250 mm 的东部沙地(4 大沙地)和农牧交错带，以及贺兰山以西年降水小于200 mm 的沙漠与绿洲、沙漠与荒漠草原过渡区，约3.2×105 km2，是我国沙漠化和风沙危害最为严重的地区。
利用人工植被进行沙害防治在我国已有近60 年的历史，也是国际上公认的沙区生态重建和沙害防治最为有效的方法和途径之一。实践证明，植物固沙能够有效遏制沙漠化的发展、减轻风沙危害和促进局域生境恢复。然而，盲目和大规模的单一类型植被重建，无论是在降水较大的东部沙区，还是在降水较小的贺兰山以西沙区，均会导致地下水位下降、土壤水分降低和植被退化，甚至出现新的沙化，严重影响人工固沙植被的生态效应和生态恢复的可持续性。因此，不同生物气候带沙区植被重建到底需要多少水；在给定的水分条件下需建什么样类型的固沙植被，其规模要多大；以及如何让植被建设更加持续有效，是国家防沙治沙中所面临的重大科学问题和技术需求
鉴于上述，如何在年降水量在100~250mm沙漠地区建立水量平衡、持续有效的栽植固沙植被，最大限度的发挥防风固沙效果，将是解决我国北方风沙灾害的有效措施。
发明内容
针对目前我国沙区风沙灾害的现实及已建固沙植被的退化，依托对我国干旱沙区不同类型、配置固沙植被和土壤水分长期定位监测，系统研究了该区气候条件、物种属性、植物根系分布范围（根幅和根深）、土壤水分动态、固沙植物的蒸腾耗水、生物土壤结皮的形成和演替、土壤种子库，结合对老固沙区（15~60年）现存植被的调查及模型分析（水分生态适宜度），本发明提出一种适应于干旱沙区的固沙植物栽植技术，在维持水量平衡的前提下增强该区防风固沙效果。
为解决上述问题，本发明采用一种干旱沙区固沙植物栽植方法，其步骤是：
1. 一种干旱沙区固沙植物栽植方法，其步骤为：
1）沙面固定：将麦草、稻草、玉米秸秆等按照1m×1m方格形式扎入沙面，扎入深度为15-20cm、露出沙面约15cm；
2）植物物种选择：采集干旱沙区常见的沙生、旱生植物种籽，灌木提前一年、半灌木提前3个月育苗，灌木有柠条锦鸡儿、花棒、沙拐枣、沙木蓼、梭梭、小叶锦鸡儿，半灌木有油蒿、驼绒藜、籽蒿、蒙古莸；
3）栽植密度：固沙植物栽植时间为4月或8月，灌木和半灌木的苗木高度20cm-25 cm、直径0.5cm、根系比较完整的植株为佳，灌木栽植前先去除顶端枝叶；灌木和半灌木的最佳初始密栽植度分别为30-50株/100m2和60-80株/100m2；栽植深度约30cm；
4）栽植方式：
a. 点状纯林：沙丘采用草方格固定后，植物均匀点状栽植；灌木株行距为1.7m×1.7m，半灌木株行距为1.2m×1.2m；
   b. 带状纯林：沙丘采用草方格固定后，沿等高线布设栽植带、带间距3m，每条带栽植两行植物、行距1m，株距灌木和半灌木分别为1.4m和0.7m；
   c.点状混林：沙丘采用草方格固定后，沿等高线布设行，一行灌木间隔一行半灌木、行距1.5m，株距灌木和半灌木分别为2.0m和1.0m；
d.带状混林：沙丘采用草方格固定后，沿等高线布设栽植带，每条带栽植两行植物，一带灌木间隔一带半灌木，带间距3m、行距1m、株距灌木和半灌木分别为1.4m和0.7m。
5）苗木管理：植物栽植时，每穴苗木要灌水2~3L；
本发明在长期定位研究的基础上，提出了一项适合干旱沙区的固沙植物栽植技术，为减轻我国北方风沙灾害提供了一条新途径。其优点为：
a. 在植被建植初期（5年），由于草方格的存在增加了粗糙度、减轻了风蚀、稳定了流沙表面，避免幼苗根系被风吹裸露和风沙流伤害；
b. 随后5~25年，随着固沙植物的生长，适宜的密度控制即保证了植被有效覆盖沙面，也保证了土壤水分不被过度消耗、不会引起固沙植物大面积死亡，伴随着降尘中粘粉粒在沙丘表面的沉积，有利于在沙丘表面形成生物土壤结皮；
c. 灌木和半灌木的合理搭配保证了持续有效的沙丘固定，半灌木较快的生长速率能保证固沙植被建立的前10年流沙的固定，而灌木较慢的生长速率则保证了中后期（10~25年）沙面的稳定；
d. 25年之后固沙植物能够自我更新，伴随着一年生植物的定居和生物土壤结皮的发育，尤其是藓类和地衣类结皮的形成，结皮厚度超过2cm、盖度大于70%，保证了沙丘长期有效的固定。
5）在年降水量100~250mm干旱沙区，采用这项技术栽植固沙植物既保证了固沙植物的存活率，又降低了劳动力和苗木成本，在维持水量平衡的前提下实现了防风固沙的效果。
6） 本发明适宜于我国内蒙古、宁夏、甘肃、青海、新疆等省（自治区）年降水量100~250mm的干旱沙漠地区。
具体实施方式
本发明适用于年降水量在100~250mm的干旱沙漠地区。该区的特点是降水稀少、气候炎热、流动沙丘入侵明显、沙尘暴频发、沙质土壤保水保肥能力差。沙漠入侵和沙尘暴严重威胁到当地农牧业生产、交通干线运行、输油和天然气管道维护。下面结合实例对本发明技术方案再作进一步说明：
实例1
1）沙面固定：2010年3月，在宁夏回族自治区中卫市中科院沙坡头站的一片流动沙丘（面积2.5 hm2），首先用1m×1m草方格固定沙面；
2）植物物种选择：选取8种沙生植物苗木，包括灌木花棒、沙木蓼、柠条、沙拐枣、梭梭和半灌木油蒿、籽蒿。灌木和半灌木的苗木高度20cm、直径0.5cm、根系比较完整的植株，灌木栽植前先去除顶端枝叶；栽植时间为2010年4月，另外在2010年8月和2011年4月进行了补栽；
3）栽植密度：本发明在实施沙生植物苗木栽植密度中分低密度：灌木20株/100m2和半灌木40株/100m2、中密度：灌木35株/100m2和半灌木70株/100m2和高密度：灌木50株/100m2和半灌木100株/100m2三种形式，苗木栽植深度约30 cm、栽植面积各类型为500 m2。
下面以三种密度栽植的灌木沙木蓼和半灌木籽蒿为例来说明（见表1）：中密度林地存活率达到85%以上、植物生长良好，盖度维持在40%以上，0~3m土层水分保持在较高水平（2%以上）；低密度林地尽管有较好的土壤水分条件及很高的存活率，但由于较低的植被盖度，不利于沙面的稳定，反而影响到植物生长；而高密度林地存活率低，植物生长欠佳（灌木已经出现枯稍）、盖度只有中密度林地的一半，短短5年之后土壤水分条件已经恶化（1.5%以下）。因此，灌木最佳的栽植密度为 35株/100m2，半灌木最佳的栽植密度为 70株/100m2。
表1：三种密度沙木蓼和籽蒿林地调查结果（2015年4月）
表1显示：栽植灌木沙木蓼和半灌木籽蒿，无论从栽植密度、存活率（%）还是盖度（%）、土壤含水量（%）来说，灌木最佳的栽植密度以 35株/100m2为好；半灌木沙木蓼的栽植密度以 70株/100m2为好。
4）栽植方式：本发明又以灌木为柠条、半灌木为油蒿为例分别点状和带状、纯林和混林6种栽植方式予以说明：点状柠条、点状油蒿、带状柠条、带状油蒿、点状混林和带状混林各栽植了1000 m2，栽植密度柠条35株/100m2、油蒿70株/100m2。
a. 点状纯林：沙丘采用草方格固定后，植物均匀点状栽植；点状柠条；柠条株行距为1.7m×1.7m；点状油蒿, 油蒿株行距为1.2m×1.2m；
b. 带状纯林：沙丘采用草方格固定后，沿等高线布设带状油蒿、带状柠条，其带间距3m，每条带分别栽植两行柠条或油蒿、行距1m，株距柠条和油蒿分别为1.4m和0.7m；
c. 点状混林：沙丘采用草方格固定后，沿等高线布设行，一行柠条间隔一行油蒿, 柠条与油蒿行间距为1.5m，柠条与油蒿的株距分别为2.0m和1.0m；
d. 带状混林：沙丘采用草方格固定后，沿等高线布设栽植带，每条带栽植两行植物，一带柠条间隔一带油蒿，其带间距为3m、行距为1m、株距柠条和油蒿分别为1.4m和0.7m。
经过2015年4月调查发现（见表2），4种类型配置的存活率均在70%以上、植物生长良好；由于较快的生长速率，半灌木油蒿纯林（点状和带状）的盖度达到30%以上，灌木柠条纯林（点状和带状）的盖度约10%左右；柠条和油蒿混林栽植方式点状优于带状，表现为点状混林有较高的植被覆盖度。因此，最佳的栽植方式为点状混林，一行灌木间隔一行半灌木，行距1.5 m，灌木和半灌木的株距分别为2.0m和1.0m。
表2：不同配置柠条和油蒿林地调查结果（2015年4月）
5）苗木管理：植物栽植时，每穴苗木要灌水2~3L；春季（4月）是沙漠地区蒸发强烈、沙尘暴频发的季节，灌水不但能满足苗木扎根前的蒸腾耗水，而且灌水后湿润沙层的存在能够保证苗木根系不被风吹裸露。秋季（8月）栽植时间最好选择在雨后，保证苗木的存活率。
6）结论：
经过2015年4月对沙坡头地区于2010年4月建立的固沙林地的实地普查发现，最初扎设的草方格已经全部腐烂分解，采用适宜密度（灌木35株/100m2和半灌木70株/100m2）栽植的固沙植物的存活率在70%以上、盖度在30%以上，植物生长良好，土壤水分能够满足固沙植物生长所需；最佳的栽植方式为灌木、半灌木混合点状栽植。另外，由于固沙植物的存在，随着降尘的累积和隐花植物的定居，沙丘表面开始形成以蓝藻为主的生物土壤结皮；同时，随着固沙植被建立后沙面的稳定，沙米、刺沙蓬、碟果虫实、雾冰藜、小画眉草等一年生草本植物逐渐定居到固沙区，2014年10月盖度达到30%左右，对改善宁夏中卫市沙坡头生态环境起到了一定的作用。

Claims (1)

1.一种干旱沙区固沙植物栽植方法，其步骤为：
1）沙面固定：将麦草、稻草、玉米秸秆等按照1m×1m方格形式扎入沙面，扎入深度为15-20cm、露出沙面约15cm；
2）植物物种选择：采集干旱沙区常见的沙生、旱生植物种籽，灌木提前一年、半灌木提前3个月育苗，灌木有柠条锦鸡儿、花棒、沙拐枣、沙木蓼、梭梭、小叶锦鸡儿，半灌木有油蒿、驼绒藜、籽蒿、蒙古莸；
3）栽植密度：固沙植物栽植时间为4月或8月，灌木和半灌木的苗木高度20cm-25 cm、直径0.5cm、根系比较完整的植株为佳，灌木栽植前先去除顶端枝叶；灌木和半灌木的最佳初始密栽植度分别为30-50株/100m2和60-80株/100m2；栽植深度为30cm；
4）栽植方式：
a. 点状纯林：沙丘采用草方格固定后，植物均匀点状栽植；灌木株行距为1.7m×1.7m，半灌木株行距为1.2m×1.2m；
   b. 带状纯林：沙丘采用草方格固定后，沿等高线布设栽植带、带间距3m，每条带栽植两行植物、行距1m，株距灌木和半灌木分别为1.4m和0.7m；
   c.点状混林：沙丘采用草方格固定后，沿等高线布设行，一行灌木间隔一行半灌木、行距1.5m，株距灌木和半灌木分别为2.0m和1.0m；
d.带状混林：沙丘采用草方格固定后，沿等高线布设栽植带，每条带栽植两行植物，一带灌木间隔一带半灌木，带间距3m、行距1m、株距灌木和半灌木分别为1.4m和0.7m；
5）苗木管理：植物栽植时，每穴苗木要灌水2~3L。
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