CN105325226A - 条带状活植物栅栏式沙障防护体系建植方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了条带状活植物栅栏式沙障防护体系建植方法，包括以下步骤：活沙障防护的具体任务目标；活沙障树种选择；植前规划设计；稳固建植带沙地；苗木定植；活沙障保育方法；功能监测与补充完善。本发明提供的方法是：通过对特定风沙环境防治区的活沙障体系组合设计与实地建植系列技术方案的实施，发挥了高立栅栏与植物固沙的双重阻沙防护优势，兼顾了植被演化的自然生态恢复属性，为荒漠区沙化环境治理，提供了生物与机械措施相互协调配合，新颖的生态型防护技术模式；能够满足以下防护功能：维护障间自然沙地脆弱水平衡；使用寿命30年以上；促使流沙在防护区沉积并整体抬升沙面；受保护区流沙入境低于自然地况输沙量的10%以下。

Description

条带状活植物栅栏式沙障防护体系建植方法

技术领域

本发明涉及防风固沙技术领域，具体涉及条带状活植物栅栏式沙障防护体系建植方法。

背景技术

风沙危害区的主要特征是：空旷干燥的沙质地表，年内多风且有多次强劲大风出现，沙物质随风迁移，埋压农田、道路、基础设施，侵害人类正常的活动空间，是沙尘暴、雾霾天气的重要策源地，也是生态环境灾难防治的重点区域。

我国北方内陆地区干旱少水，广阔的沙荒地自然植被稀少且衰败严重，地表稳定性差，风沙侵袭绿洲及城镇，沙尘随风污染，是当地存在的主要环境问题，传统的规模造林治理模式，成本高、耗水多、导致后期防护功能下降快，且严重影响区域自然植被的更新恢复，趋向恶性循环；条带状活沙障（活植物栅栏）通过组建障体的抗旱适生植物种选择与实地建植，跟进必要的移动滴灌高效补水等保育措施，发挥长久持续的防护功能，弥补片林防治欠缺，维护了干旱沙地脆弱水平衡，生态实用价值明显。但目前植物活沙障引用各地在运用方式、建植技术、苗木选择、保育措施及功能利用方面存在较大的差异，设置缺少标准要求，功能价值没有衡量评判的依据，亟需申请专利保护其高效利用。

活沙障（活植物栅栏式沙障）体系防风阻沙技术，是集活植物与高立沙障功能为一体的综合性层组防护技术，适应于我国北方广阔的干旱风沙侵蚀地区，通过植物活栅栏的条带层组编排，疏导与拦截并用、层层设防，逐步消减风速，阻拦越境流沙，使其障间沉积，并抬升防护区沙面，维护区域地表稳定，达到沙化土地生态防治效果，较现有类似技术具有使用区域范围广，治理面较大，使用成本低，再生性危害小，防护与生态保护并重的治理优势，为气候变暖新背景条件下，我国三北地区风沙危害加剧的现实，提供全新的防护治理模式。

现有已查询的相关技术与其技术要点及实施方案：

1）生物活沙障快速建设方法，申请号201310545777.1；

技术要点：利用保水容器在风沙区快速繁殖灌草植物，达到稳定流动沙地，形成生物活沙障；

技术实施方案：制作基质并在基质中混入灌草种子；然后将配好的基质用卷烟技术包裹成植生棒；之后在雨季将植生棒网格状或行带式埋于沙面下，待发芽生长后，形成片状生物活沙障；

2）直播植物活沙障的固沙方法，申请号201010185352.0；

技术要点：利用草本植物的快速成长势，直播形成地表覆盖植被，达到稳固沙地（或沙丘）的目的；

技术实施方案：将目的植物杨柴种子和伴生保护植物小麦按比例混合，于6月雨季按照设计的网格，进行生物沙障的机械直播作业，整地、开沟、播种、覆土一次性完成；在直播当年能够形成密集型绿色沙障，保护目的植物(杨柴)幼苗在生长期免受冬季和翌年风蚀的危害，并自然形成网格状永久性生物活沙障，发挥植物固沙作用；

3）一种流动沙丘设置柽柳活沙障的方法，申请号201110360861.7；

技术要点：柽柳大枝扦插造林，短期形成高立阻沙植物沙障；

技术实施方案：春季从柽柳母树上砍取树栽子，将树栽子在沙丘上进行高杆深栽，形成活植物沙障。成本低，造林方法简单，成活率高，成林速度快；

4）一种流动沙丘设置燕麦活沙障的方法，申请号201410439820.0；

技术要点：直播燕麦，成长后覆盖流动沙丘；

技术实施方案：沙地（沙丘）上开沟直播燕麦种子，生长后形成覆盖沙地，达到稳定流沙的地表植被；

5）一种促进流动沙丘快速生态恢复的方法，申请号:201310598913.3；

技术要点：通过草方格沙障布设样线、铺设，植物栽植，直到植物成活，沙障形成，解决高寒沙地生态恢复与植被重建；

技术实施方案：先铺设草方格沙障，使流沙得以固定，同时栽植和直播植物，形成活体沙障，植物沙障可在机械沙障失效后，继续起到防风固沙的作用；

6）一种利用覆盖板引导植物沙障形成的固沙方法，申请号：CN201310212691.7；

技术要点：方形水泥块镇压沙地，间隙间种植牧草，形成稳固流动沙地的沙障；水泥方块可重复使用；

技术实施方案是：制作长50cm，宽50cm，厚10cm的方形水泥块，将制作好的方形水泥块放置在沙丘表面，方形水泥块间距15cm，在方形水泥块间隙，种植草本植物。当植物盖度达到50%-60%的时候，移除覆盖式沙障，水泥方块可重复利用，该发明利用机械沙障引导植物沙障形成稳定群落，便于标准化和规模化生产，提升防沙治沙技术产业的规模和水平；

7）一种复合治沙方法，申请号：200910084748.3；

技术要点：沙地上直播草本和灌木种子，死株留茬稳定流沙地，活株形成片林，达到治理沙化土地的目的；

技术实施方案是：在流动沙土上混播灌草树种，这样，当一年生的草本植物枯死后，其地上枯枝和地下根系还可保留1～2年左右，起到较好的防风固沙效应，这就为生长比较慢的灌木提供了形成植物沙障的机会，使之能够在第二年迅速生长，通过这样的生长时间差异，达到复合固沙沙障结构，控制土壤风蚀沙化和水地流失；

8）悬挂混凝土块板挡沙栅栏，申请号：200720031131.1；

技术要点：极端干旱或非宜林区，悬挂混凝土板块，形成防沙栅栏，阻挡流沙前移的工程技术，目的是解决非林地和恶劣环境的流沙迁移问题，同时增加工程措施的强度和实用性，延长使用寿命；

技术实施方案：由深埋于地下的钢筋混凝土立柱，之间固定钢绞线，钢绞线上固定耐锈蚀铁丝网和悬挂混凝土块板组成，形成防沙栅栏；在青藏高原强紫外线及干旱荒漠区环境中青藏铁路工程中使用，效果良好；

9）下列四个类似专利申请：

A、旋转板挡沙栅栏，中国实用新型申请号:200720031130.7；

B、活动板挡沙栅栏，中国实用新型申请号:200720031129.4；

C、混凝土透风板挡沙栅栏，申请号:200720031128.X；

D、直立式百叶窗挡沙栅栏，申请号:200720031127.5。

技术要点：应用机械措施的各式模板，形成阻沙栅栏，拦截流沙前移；

技术实施方案：通过设有减缓风速的阻挡板，阻挡流沙在设置区堆积，达到拦截流沙越境的目的。

现有已查询的相关技术存在的缺点：

针对现有技术1）生物活沙障快速建设方法：类同灌草造林方法，后期沙地水分消耗多，衰败迅速，治理区自然植被更新恢复受阻，极不适于地下水埋深大，降水量稀少的沙化环境的风沙危害治理；

针对现有技术2）直播植物活沙障的固沙方法.类同播种草本植物，不适于广阔的三北风沙环境；在降水较少的干旱沙区，使用寿命短，植物存活困难，效果不易显示；

针对现有技术3）一种流动沙丘设置柽柳活沙障的方法.柽柳是喜水植物，片林种植沙丘耗水较多，加速了衰败速度，沙地趋向干旱活化，柽柳保存率低，拦沙效果不理想，一般干旱沙区不易存活成障；

针对现有技术4）一种流动沙丘设置燕麦活沙障的方法：仅限于水分条件较好，风沙危害较轻的沙地，材料为一年生草本，防护持续时间短，拦沙效果差；

针对现有技术5）一种促进流动沙丘快速生态恢复的方法：应用范围窄，持续时间短；流动沙丘存在区域，大风多时间长，土壤干旱，沙质地表活动频繁，此方法不适于干旱少水的三北沙化区的防风固沙；

针对现有技术6）一种利用覆盖板引导植物沙障形成的固沙方法：治理单位面积成本高，植物密集，水分消耗多，防治范围有限，一般干旱沙地自然含水不能承载，防治效果有限；

针对现有技术7）一种复合治沙方法：仅限于水分条件较好，风沙危害较轻的沙地，草本植物阻沙效果差，防护持续时间短；很难在干旱风沙区推广应用；

针对现有技术8）悬挂混凝土块板挡沙栅栏：仅限于强行拦截流沙，并使流沙在栅栏前大量堆积，不利于疏导，易于形成新的沙害策源地，且治理成本高，使用时间有限，很难用于大范围的风沙环境生态环境治理；

针对现有技术9）四个类似专申请：仅限于强行拦截流沙，并使流沙在栅栏前后大量堆积，易于形成新的沙害策源地；且治理成本高，防治范围有限，很难进行大规模的风沙环境的生态防治。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术中的缺陷，提供了条带状活植物沙障栅栏防护体系建植方法。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：条带状活植物栅栏式沙障（以下简称活沙障）防护体系建植方法，包括以下步骤：

1）活沙障防护区任务目标确立；

依据防治建植区自然环境状况与风沙危害程度，首先确立完成防护要求所需的活沙障建设规模、建植标准、培育措施及维护标准，其次是分析所选树种及防护体系的配置组合，进行障体高度、疏透度、障间宽度的层间结构的编排，储备前后期技术与应用材料，备案登记，然后依据规划设计分步实施；

2）活沙障树种选择：

选择梭梭、沙拐枣、紫穗槐、白榆、柽柳、花棒、沙柳、黄柳、锦鸡儿属、红砂、珍珠等沙旱生植物作为活沙障树种；

3）建植前规划设计方案：建植前期规划设计方案内容包括：

a）选择当地乡土或已驯化大量使用的沙旱生苗木品种，要求建植后成熟障体≥1.5m，易于形成致密障体；

b）带间距设置为已选择苗木成熟期平均高度的6.6倍～10.8倍，在建植区实地放线布控；

c）定植密度以所选植物个体属性而定，梭梭、红砂、锦鸡儿属植物的活沙障带设置为3穴～5穴/m，单行栽植；沙拐枣、花棒活沙障带设置为双行定植，实生苗2～4穴/m，扦插苗2～4株/m；黄柳、紫穗槐活沙障带设置为2～3穴/m，单行栽植；以植物成熟个体属性类推；

d）依据活沙障树种及防护效果目的，对应防护区风沙侵袭危害程度，规划并设计防护单元数、单元内活沙障纵向设置层数；依据防护区地貌特征设计活沙障各层横向设置距离；

4）稳固建植带沙地：建植前1年在活沙障建植带选定位置，设置临时性平铺沙障带稳固流动沙地，临时性平铺沙障带为40cm×40cm的粘土沙障1～3条，宽度3～5m、间距1m的麦草沙障3～5条；

5）苗木定植：在平铺沙障带后方0.5～1.5m处，挖深30cm植苗沟，并浇水灌沟，活沙障树种梭梭、沙拐枣、锦鸡儿属植物、花棒实生苗或沙拐枣扦插苗的建植，是在植苗沟内以1～2株/穴定植，辅以1.0～2.0kg/穴安苗水；沙柳、黄柳、紫穗槐或白榆的一年生苗建植，在植苗沟内以1株/穴定植，辅以2.0kg～3.0kg/穴安苗水；

6）活沙障障体规格：障体延伸方向为垂直于主害风向；梭梭、锦鸡儿属植物、花棒采用单行定植，成型障体高度为1.8m～2.2m，宽1m～1.5m，疏透度30%～54%；沙拐枣障体采用单行或双行定植，成型障体高度为1.5m～1.8m，宽1.5m～2.5m，春季疏透度28%～54%；障体防护长度依地形设计，幅度各层不等，且≥8m；

7）条带状活沙障障体组合设置：条带状活沙障的障体设置在受保护区外围的沙丘或沙丘链的迎风坡或坡前平缓沙地，横向控制≥50m幅宽的沙丘或沙丘链；条带状活沙障防护体系组合编排方式，取决于当地流沙越境程度：垂直主害风向10cm幅宽，年内5次大风，最大输沙量均达2.5L/30min以上，5～8层为一个设置单元；输沙量在2.0～2.5L/30min时，设置5层；输沙量≤2.0L/30min时，3层～5层为宜；体系依据风沙危害防治要求，由1-3个设置单元构成；

8）活沙障给补水等保育方法：活沙障带培育期进行障基稳定巩固、障体补植、修剪定型与干旱补水；所述保育措施指依据年内干旱程度，补水0～2次，每次10kg～15kg/m，减轻苗木间的水肥竞争，培育有效障体，多采用开沟浇灌和滴灌补水的方法；所述开沟浇灌是沿活沙障带开沟，以水泵管浇植物障带，每年0～2次；所述滴灌补水是在活沙障带预先埋设滴灌网或利用0.5m间距补偿式滴头的渗灌，补水量为每次10kg/m；当活沙障带土壤含水率≤2%时，即行浇灌。

本发明来源于具有强烈风沙活动背景的甘肃河西走廊国道、厂矿、绿洲等风沙危害的防治实践，申请人在近二十年不断探索与改进的基础上逐步完善，凝练并总结得出的风沙防治实用技术，并形成了活沙障防风阻沙技术体系应用规范与建植操作的核心技术；活沙障是建植在流动沙地上的活植物体栅栏，防治原理是借助优良沙旱生灌木自然生成的枝叶密度和高度，条带状分层设置，起到逐层削减风力、沉积过境流沙作用、同时减少成片植林造成的沙地水分过度消耗，维护沙地脆弱水条件下植被的自然演替，目前其技术原理已被西北风沙防治中广泛借用，特别是在干旱少水、地表稳定性差、植被稀少且明显衰败的流动沙丘上组合应用，兼顾了高立机械沙障与生物防护的双重功效，有效拦截了过境流沙，对维持地表稳固及区域风沙防治价值明显，建后跟进保育措施，可以达到长期防治利用的目的，具有广阔的生态应用前景。

本发明提供的条带状活沙障（活植物栅栏式沙障）防护体系的建植方法，适应于我国北方广阔的干旱荒漠地区的风沙治理，目的是优化生物治理模式，在沙化土地整治中发挥作用，实现风沙危害防治的低成本、高效益、生态型运行模式，为国民经济平衡发展提供技术援助。

其有益效果为：

（一）确定了不同沙化区域活沙障材料选择应用的要求，即苗木质量、生理生态属性、抗逆适生能力、自然寿命等筛选要求；依据选择的活沙障类别，以及形成的自然障体平均高度、疏透度、防护有效范围、自然更新能力等产生的防护能力，确定活沙障防护体系的设置方法，弥补了现有技术1）—5）中技术单一，防护期限短、应用范围小的不足，同时明确了活沙障应用中，维持活沙障功能长期发挥的材料供给、保育措施等技术储备的要求；

（二）确定了不同风沙危害治理区，活沙障选择类型及使用方向；通过不同活沙障建植后，自然形成障体的防护功能，依据风沙治理的目的要求，选择防护体系的组合方式，确定立地防护的价值取向，弥补了现有技术1）—5）中技术措施单一、短期行为、适应风沙环境能力弱等不足，同时区别了活沙障类别的使用价值；

（三）活沙障（活植物栅栏）成熟障体能够达到的平均高度6.6倍～10.8倍的层间距设计技术；通过活沙障障体类别及防护体系编排，明确了活沙障体系逐层分流与沉积的防护价值趋向，减少沙地水分过渡消耗的生态治理构思，弥补了现有技术1）—5）中存在的流动沙地水资源供给缺失和片林衰败严重、防护效益低下等欠缺与不足，体现出活沙障防护的生态治理优势；

（四）条带状设计保护障间沙地的植被自然更新恢复的技术，维护了障间沙地脆弱水平衡的生态治理应用模式；弥补了现有技术1）-5）中的风沙环境稀缺水资源考虑欠缺的不足，明确了沙地自然植被的恢复更新、维护沙化治理区脆弱水失衡的条带状设计生态防护利用的构思；

（五）现代工业成就条件下的沙区珍贵水资源高效补给应用技术，也是活沙障体系功能保育技术最必要的环节，解决了干旱沙漠水分亏缺严重、障体功能持续时间短、积沙的再生性危害等问题；弥补了现有技术1）—5）中被动使用的不足；风沙区治理难度，在于沙质地表的水分供给能力低下，是现代工业条件下的高效水补给，以及取得的高效治理回报，是现代生态治理必经的过程，也是干旱荒漠区珍贵水资源价值体现的自然生态归宿；

（六）设计使用寿命30年以上的生物生态治理的技术理念；风沙环境治理中生物防护是最佳途径，本项技术解决了常规风沙防治措施功能持续时间短，人财物资源消耗大，使用成本高，潜在再生性危害大，机械设备与自然环境的不调谐等问题，弥补了现有技术1）—9）中短期效应、使用周期短、再生性危害严重等不足；

（七）促使流沙在建植防护区沉积并整体抬升沙面的宏观设计构思；弥补了现有技术1）、6）—9）中潜在的再生性危害，短期效益，防治高成本，技术操作程序复杂等缺陷与不足；

（八）受保护区流沙入境低于流沙区输沙量的15%以下的功能设计要求；解决了风沙防护效益，预期目标测定的数量化指标，以及治理范围不能满足广阔沙旱区实际需求等问题，弥补了现有技术1）—9）中防治效果的定性分析判别、局部效应、后期防护欠失等不足。

本项技术通过对特定风沙环境防治区的活沙障体系组合设计与实地建植系列技术方案的实施，发挥了高立栅栏与植物固沙的双重阻沙防护优势，兼顾了植被演化的自然生态恢复属性，为荒漠区沙化环境治理，提供了生物与高立机械沙障相互协调配合地实用新颖的生态型防护技术模式。本发明所选植物及组合建植使用，借助后期功能保育技术措施，促使活沙障有效防护障体形成，同时障间植被得到了自然更新恢复的保护；能够满足以下主要防护功能：1）维持障间自然沙地脆弱水平衡；2）使用寿命30年以上；3）促使流沙在防护区沉积并整体抬升沙面；4）受保护区流沙入境低于自然状况输沙量的10%以下。

附图说明

图1为按照本发明提供的方法所建植的活沙障体系，设置后第三年沙丘变化示意图。

图2为活沙障3年期流沙堆积轮廓图示与积阻沙范围分析图。

具体实施方式

实施例1：

本发明提供的活沙障（活植物栅栏）体系防风阻沙技术，具体如下所述：

(一)活沙障（活植物栅栏式沙障）树种选择与优势品质利用方案：

以当地沙区乡土沙旱生灌木和人工驯化大量生存的植物为主要选择对象，树种要求：

1）具有一定的枝叶密度和高度，如甘肃河西沙地中常用的梭梭（Haloxylonammodendron(Mey.)Bge.），沙拐枣（CallignummongolicumTurcz.）属植物中东疆、头状或红皮等品种；西北假戈壁环境极强耐旱植物红砂（Reaumuriasoongorica）；风沙冀西北水分供给较好地区的紫穗槐（AmorphafruticosaL.）低矮枝叶密度大，白榆（Ulmus.pumilaL.）；内蒙古河套沙区地下水埋深较浅的黄柳（Salix.wilhelmsianaM.B.f.ciliuensisC.F.FangetH.L.yang.）等枝条丛生，锦鸡儿属（Caragana.korshinskii）系列品种。

2）易于繁殖，能够长期生存或具有自然快速更新能力的灌木或小乔木；

3)抗突发自然灾害（沙尘暴、倒春寒、长时间干旱、持续强日照等）能力强，病虫害危害轻；

4)适生沙漠环境，耐风蚀沙埋、耐沙割日灼；

5)根系发达，水平根舒展延伸能力强或竖直根向下埋深幅度大，毛细根多；如成熟沙拐枣植株根系纵横向延伸可达8m以上。

6)苗木成本低，种植操作简单，管理简单；

7)地下水埋深浅或降水量较丰富的地区可选择花棒（Hedysarum.scopariumFisch.etMey.）、锦鸡儿或沙柳（Saixpsammophia）、黄柳、紫穗槐、白榆等，通过减小定植密度，人工干预整形成为活植物栅栏，并增加障间距。

苗木选择:沙旱生苗木经一定时间培育达到Ⅰ级苗出圃规格时，将苗木从土壤中全部挖出，沙藏越冬，或第二年留床苗采挖直接栽植使用；

（二）活沙障（活植物栅栏）建植技术方案：

依据活沙障建植防护的目的及质量要求，确立防护等级；对照建植地点的自然环境状况，首先确立完成防护质量所需的建设规模、建植标准、培育措施及维护等级等，其次是规划分析树种及组合选择，障体高度、疏透度、障间宽度等层间结构组合的编排，储备前后期技术与应用材料，备案登记，然后依据规划设计分步实施。包括以下内容：

1）植前准备：建植前期依据选择的苗木品种、以其成熟障体能够达到的平均高度6.6倍～10.8倍选择带间距，并在防治区按照沙障的设计规格进行放线，现场落实建植带具体位置。

2）稳固建植带沙地：建植前1年在活沙障建植带选定位置，设置临时性平铺沙障带稳固流动沙地。一般选择40×40cm粘土沙障1～3条，1m间距麦草沙障3～5条，宽度3～5m。

3）苗木定植：在平铺沙障带后0.5～1.5m或带间偏后，开挖深30cm植苗沟，有条件时浇水灌沟。梭梭、沙拐枣、锦鸡儿、花棒实生苗或沙拐枣扦插苗的建植，以防沙治沙技术规范苗木栽植要求，在植苗沟内1～2株/穴定植，辅以1.0～2.0kg/穴安苗水；沙柳、黄柳、紫穗槐、白榆等应用一年生苗建植，在植苗沟内1株/穴定植，辅以2.0kg～3.0kg/穴安苗水。

4）定植密度：为培育有效障体，梭梭、锦鸡儿等沙旱生苗木的活沙障带3穴～5穴/m为宜，单行栽植；沙拐枣、花棒障带双行定植，实生苗2～4穴/m，扦插苗2～4株/m；黄柳、紫穗槐等小乔木障带2～3穴/m为宜，单行栽植。

（三）活沙障（活植物栅栏）防治功能保育技术方案：

1)障带补水：初植活沙障带培育期干旱季节需年补水2次～3次，每次10kg～15kg/m，减轻苗木间的水肥竞争；降水量≤150mm，地下水埋深≥8m的干旱沙地，配备专用管道补水或施肥的机械设备，在活沙障体系障带0cm～50cm土壤层内，平均含水率≤2%，植物生长严重受限时，应补充密植活植物障体耗水需肥的要求，保证障体均衡发育，防护功能的正常发挥；通过障体苗木培育期的水肥供给措施，促进障体的成型，必要时采取定型修剪和人工束枝。

2）障带补植第二年春季补植活沙障缺株断行的苗木，补充障带培育期地表的稳定防护机械措施，确保障体的完整。

3）有害生物防治包括：鼠害兔害防治；植物病虫害监测保护；及时处理即将发生的危害，采取相应的防护措施。

（四）因地制宜的条带状活沙障体系运用技术：

即条带状活沙障设计技术指标，包括：

1）障体规格：障体延伸方向一般选择垂直于主害风向，并按建植防护目标效果的设计要求，成型障体疏透度在30%～45%之间；梭梭、锦鸡儿、花棒单行定植，成型障体均高1.8m～2.2m，宽1m～1.5m，疏透度30%～54%；沙拐枣障体单行或双行定植，成型障体控制在：高1.5m～1.8m，宽1.5m～2.5m，疏透度28%～54%；重点防护区可通过增大定植密度、加强水肥供给，减少障体疏透度，提高防风阻沙能力。

2）障体设置部位：条带状活沙障体系一般设置在受保护区外围的沙丘或沙丘链迎风坡或坡前平缓沙地，横向控制≥100m幅宽的沙丘及沙丘链，障间距离可参照式（1）计算：

式(1)：L=(6.6～10.8)H×conα。

其中：

L—代表沙障间距，单位为米（m）；

H—代表成型障体高度，单位为米（m）；

α—代表沙面坡度，单位为度（°）。

3）条带状活沙障设置层数：

活沙障体系设置层数依防护要求而定；沙源丰富，裸沙地垂直风向10cm宽最大输沙量≥2.5L/30min时，设置5层～8层；一般流动沙地，输沙量在1.5L～2.5L/30min，设置5层；沙质地表相对稳定，输沙量≤1.5L/30min，可设置3层～5层；个别小区域也可设置2层～3层。

（四）给补水方式技术方案：

1）开沟浇灌：

为培育活沙障密致障体，可用机械设备运水至活沙障建植区，沿活沙障带开沟，借助燃油水泵，管灌植物障带，2次～3次/年；适用于一般防护区。

2）滴灌补水：

在障带预先埋设滴灌网，或利用0.5m间距补偿式滴头的便携直灌管，通过燃油增压水泵，适时补水。障体10kg/m补水计，5m3储水罐一次可补水500m活沙障带体。当建植带土壤含水率≤2%时即行浇灌，培育障体。适用于防护要求高，风沙危害严重的重点防护区。

（五）活沙障功能监控管理方案：

1）疏透度监测：

每年春季3月下旬～4月上旬，用数码相机拍摄障体横断面，分析孔隙率，监控障体疏透度，平均500m障体设1个监控取样点。并依据各点数据分析，采取对应的工程措施调控障体疏透度（见验收指标）。

2）消减风力监测：

配合障体疏透度监测，用风速廓线仪监测不同范围疏透度及障体平均高度，障前1倍～3倍障高（h）距离，障后1倍～7倍距离，共10点的风速消减变化资料收集，进入技术管理档案。

3）阻沙积沙监测：

秋季9月，沿固定样线，即障前1倍～5倍障高距离，障后1倍～9倍障高距离，共14标志样点风蚀钎，调查沙地堆积与风蚀变化数据，与前一年数据比较分析，并实施技术调控。

4）输沙量监测：

选择≥9m/s风速的天气状态下，沿活沙障带垂直方向，用积沙仪组同时观测活沙障防护体系障前3h处、1带～2带障中、2带～3带障中、3带～4带障中、4带～5带障中、障后5h处的输沙量变化。

5）障体土壤水分含量监测：

每年春季、6月下旬，障体分段进行障下10cm～60cm土层水分含量调查，以此作为确定活沙障是否补水的依据。

6）活沙障体系沙面动态监测：

每年秋季利用固定风蚀钎进行活沙障体系内的风沙积蚀状态调查，分析受控沙丘（或沙地）动态变化，确定是否采取活沙障技术控制或进行局部机械工程措施进行调控。

7）障间水分及自然植被更新恢复监测：

秋季9月调查活沙障防护体系障前3h距离范围，1带～2带障中，2带～3带障中,3带～4带障中,4带～5带障中,障后4h范围，设5×5m样方，实测物种数量(种)、物种多样性指数、植被盖度(%)，土壤0cm～50cm层间含水率(%)，较裸沙丘、规律栅栏沙障对比分析。

（六）依据防护区活沙障体系治理目标及要求等级标准划分方案：

1）活沙障障体疏密度划分：

疏导结构：障体疏透度≥50%，障体平均高度1.2m～1.8m，适用于较长防护范围、分层较多的活沙障防护体系，目的是逐层分流沉积越境输沙。参照GB/T15776-2006造林技术规程执行。

疏透结构：沙障疏透度35%～50%，障体平均高度1.5m～1.8m，适用于一般状况下的沙化土地治理，按照DB15/T535-2013流动沙丘沙障设置技术规范规定执行。

致密结构：沙障疏透度28%～35%，障体平均高度1.5m～2.2m，适用于重点防护区，如厂矿、道路、农田、民用基础设施的重点防御。

2）活沙障防护对象类型划分：

普通防护型：选用疏透结构活沙障防护体系，3层～5层障体设置，障间距15m～25m，护防对象包括普通农田、道路、公益林网、农牧交错带、国家自然保护区等风沙危害防治。普通维护要求，按照GB/T19608.2-2004(干热沙漠)规定级别分类执行防护需要。

重点防护型：选用紧密结构活沙障防护体系，5层及5层以上障体设置，障间距15m～20m，护防对象包括城镇、国道、厂矿、文化遗产遗迹、国家自然保护核心区，维护级别要求高，防护水平见验收指标。

3）活沙障体系防护能力划分：

一般防护型：防护体系后输沙量≤30%空旷沙地输沙量，采用普通防护类型，障带选用疏导结构，纵深100m～300m范围内，8层～11层设防，逐步消减沉积越障流沙，达到防护能力要求；按照DB15/T535-2013流动沙丘沙障设置技术规范规定执行。

公益保护型：防护体系后输沙量≤20%空旷沙地输沙量，采用普通防护类型，障带选用疏透结构，纵深100m～200m范围5层为一个设计单元，单元间逐步消减沉积越障流沙，达到防护能力要求；按照DB15/T535-2013流动沙丘沙障设置技术规范规定执行。

综合治理型：防护体系后输沙量≤10%空旷沙地输沙量，采用重点防护类型，障带选用紧密结构，纵深300m～800m范围内，多个防护单元向沙源地纵深推进，多层次设防，稳固流沙在风沙前沿，达到综合治理的目的要求；参照验收标准执行。

（七）活沙障防护体系功能验收标准及防治目标方案：

按照活沙障建植防护目的要求，进行对应的保障功能指标进行验收。

活沙障验收最高等级验收指标：通过特定风沙防治区的活沙障体系组合设计与实地建植，随所选植物及配置合理，自然生长与更新符合防护需求，保育措施能够促使活沙障障体成型，障体疏透度保持在32%～34%理想水平，主要防护功能指标满足：1）维持障间沙地脆弱水平衡；2）使用寿命30年以上；3）促使流沙在防护区沉积并整体抬升沙面；4）受保护区流沙入境低于流沙区输沙量的10%以下。

（八）活沙障防护体系维护管理方案：

1）日常维护：活沙障初建后，干旱季节应补充植物必需的水分，防止人畜破坏与动物啃食，障基损坏可用粘土或麦草沙障修补，来年进行植物补植。注意冬季防火。

2）功能维护：依据活沙障体系功能指标监控数据，确定来年浇水施肥等管理水平；第二年对障体进行必需的工程技术措施维护，确保活沙障障体功能正常的发挥和长期使用。

实施例2：

本发明提供的一种条带状活沙障的建植方法的实际应用：

活沙障体系风沙危害防治技术实施方式，在1994年起进行了兰新铁路酒泉三合段风沙危害线路的防治，治理区属典型大陆性干旱荒漠气候，年均气温7.3℃，极端最低气温-31.6℃，最高气温38.1℃，年降水量85mm，蒸发量2149mm，夏季干燥少雨，干燥度6.73，日照强烈；主害风向西北风，年均大风（≥11m/s）日数21.7日；试验区土壤为风沙沉积沙壤土，属巴丹吉林沙漠外延部分，机械组成0.1～0.25mm细沙占82.2%，多为相对高度大于10米流动沙丘，幅宽320～400m，下伏祁连山前冲积扇；春季造林地含水不足2%，秋季0～50cm平均含水率2.64%，沙丘流动性大、无灌木植被，夏季草本盖度不足5%，平铺麦草方格沙障一年积沙均厚11cm，高立80cm阻沙栅栏年均积沙达110cm。针对源源不断流沙随风大量侵入路道的现实和常规治理难以达到正常铁路营运的需求，治理工作开始在风沙前沿运用多植物种的高立活植物栅栏拦截越境流沙，最终选择出适宜当地环境的东疆沙拐枣（C.leucocladum(Schrenk)Bge.），作为活沙障的首选树种，单排单障疏透度可达35%，成型障高1.5—2.0m,防护积沙范围障前3倍障高，障后7.6倍障高，通过设置3层活障体，用于切断流沙输入重点治理区，越境风沙流下降了75—85%，取得了良好的防护效果，以此展开了活沙障使用相关建植技术的系列研究；初步总结出活沙障树种选择、建植配置技术等防治研究成果，掌握了第一手技术资料，治理效果得到兰州铁路局的高度好评，并得到甘肃省科技成果二等奖，本项技术也被国家林业局2000年推荐为100项重点实用技术；

本项技术1998年应用到包兰线青铜峡风沙治理，2004年在古浪、民勤沙区得到进一步熟化应用与深度跟踪研究，其中活沙障技术援助服务的青铜峡铁路流沙侵袭治理项目，山前丘陵越境风沙流得到有效拦截沉积，在自然降雨与植物稳定条件下趋于稳固，风沙侵袭铁路路基的危害得到遏制。

随着活沙障体系防治技术在实践运用过程中不断修补完善，保育配套措施日臻成熟，实施过程具体应对，简明方便，被我国三北风沙危害地区广泛采用；在内蒙古科尔沁、浑善达克沙地应用黄柳、沙柳、羊柴，库布其沙漠边缘选用沙蒿、锦鸡儿，冀西北应用紫穗槐、黄柳等活沙障植物建材，在防治效果与生态效能方面对活沙障技术的应用区域范围、风沙防治支撑力度给予强有力的补充证明；但本项技术在引用中，防护质量缺少统一要求标准，活沙障障体建植功能参差不齐，形式化现象严重，难以达到本项技术实用要求高度，很有必要进行专利申请，得到知识产权保护，以期能够规范使用，取得更好的治理成效。

技术难点和问题分析：风沙活动具有突发性和较大年际变幅差，当年气象、水文因素影响多，活沙障效用期虽长，但仍处在动态变化中，只有靠定期功能监测，保育措施跟进，消减不确定因素影响，才能达到干旱区带条状植物活沙障长期使用，达到生态防护的最大效益。

活沙障体系应用试验效果分析：

1）单障活沙障防风积沙效果比较：

表1显示为障体不同测高的风速变化及测试部位积蚀沙程度。

（h代表障体平均高度或以平均高度为标准的距离值，以下相同）

表1

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其中，风速范围6～9m/s,疏透度30～35%，障高2.00m，障体位置沙丘迎风坡高2/3处。试验区：甘肃酒泉；树种：梭梭。

测试结果分析：通过对活沙障、枯枝栅栏两侧不同位置对风速反映的观测，对照裸沙丘相应部位风速变化，如表1所示，障体前后不同位置随测试高度的降低，风速消减幅度增大，近地表尤为明显（携沙量大消耗能量多），障前后1～3h位置仅为旷野风速的1/3～1/4；活沙障较枯枝栅栏保存时间长、设置成本低，障前3h～障后5h范围，风速平均降低是枯枝栅栏0.86，影响幅度范围较大，具有明显使用优势；随障前障后距离的外移和测试高度接近2.00m时，风速越接近旷野风速，在沙丘高2/3的迎风坡建植障体，风速范围6～9m/s,活沙障影响风速（降低）在障前4.5h～障后9h范围内；障前后地表流沙随风速减少，积沙厚度相应增加，裸沙丘相应的前部位置存有风蚀现象。

2）单障活沙障对越境输沙的拦截效果比较：

表2显示为高立沙障输沙量比较（L/30min）。

表2

。

其中，风速7.5～9.5m/s，障平均高1.80m；试验区：酒泉三合；树种：沙拐枣。

测试结果分析：活沙障、死栅栏与裸沙丘近地表输沙量数据如表2分析表明：活沙障前后较死栅栏近地表0～20cm高度输沙量障前3h数量比为0.69:1，障后1h为平均为0.67:1，障后3h为0.73:1，障后5h为0.63:1，此测试范围内活障体平均输沙量是死栅栏的的2/3；随障前后距离的外移，输沙量逐渐加大至旷野（平均）输沙量，积沙量随之减少至0，在障前后低于旷野输沙量的距离范围，即可称为活沙障有效防护范围；据活沙障积阻沙范围与堆积曲线（图2），在风速7.5～9.5m/s，疏透度30～34%，障体高2.00m的条件下，活沙障有效防护区在障前3h～障后6h范围内。

3）春季活沙障疏透度对风速的消减作用：

表3显示为春季平均疏透度对风速的影响（m/s）。

表3

。

其中：试验区：甘肃民勤；树种：梭梭。

测试结果分析：活沙障建植三年后平均高度可达1.6～2.0m，障体生长趋于稳定，春季疏透度维持在36～28%之间，通过测试数据分析（见表3，图2），障前后风速降低幅度大，积沙区相对集中，易形成较大沙垄；疏透度大，风速降低幅度小，积沙量小；比较结果：疏透度在32～34%内，障前3h～障后7h平均降低风速65.2%，趋势线分析风速降低范围在障前后15h距离内，流沙因风速降低而沉积，长期表现为整体抬升治理区沙面，达到设防的预期效果。

4）活沙障体系内输沙量、积沙量比较：

表4显示为活沙障体系建植坡位对障体组输沙量、积沙量比较。

表4

。

其中，试验区：甘肃古浪；树种：沙拐枣。

表5显示为活沙障体系疏透度对障体组输沙量与积沙量变化比较。

表5

。

其中，试验区：甘肃民勤；树种：梭梭。

测试结果分析：风沙区建立活沙障防治试验体系，障体建植涉及到迎风坡、丘间低地、背风坡等部位，初植设计避免流动性大、水分条件差、坡度较陡的背风坡；在古浪麻黄台建植坡位试验中，见表4，随障体的层次递进，活沙障前后输沙量发生递减关系，其中丘间低地平均减少0.78%，迎风坡减少68%效果较好，背风坡后风速减弱、沙地低缓，障前后输沙量减少86%；活沙障实用防治体系内，输沙量总体减少14.4%，是体系前输沙的1/9，且大量流沙在防护体系内沉积，体系后积沙厚度较前部减少的81%；五带组体的活沙障体系，在古浪麻黄台治理应用预期效果理想。

活沙障疏透度是影响障体消减风速、促使风沙沉降速率的重要因素；结合前述与民勤治沙站组合体系试验中，见表5，疏透度在32～34%状况下，不同建植位置障中输沙量对比，减弱幅度较大，平均减弱0.49%，较疏透度≥35%减弱的29.8%与疏透度≤30%减弱的33.3%的水平比较，效果较好；比较单位时间障后积沙平均厚度，也较疏透度≥35%减与疏透度≤30%障后量值大，沉积量多，故32～34%是理想疏透度；五带组体活沙障体系设置，体系后输沙量减少90.73%，平均积沙厚度减少86.2%，有较好的实用效果；建植后随活植物障体突破沙埋持续生长，稳定沉积流沙在障间大量堆积，形成宽阔的抬升积沙区，达到了控制流沙过境迁移的目的。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.条带状活植物栅栏式沙障防护体系建植方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）活沙障防护区任务目标确立；

依据防治建植区自然环境状况与风沙危害程度，首先确立完成防护要求所需的活沙障建设规模、建植标准、培育措施及维护标准，其次是分析所选树种及防护体系的配置组合，进行障体高度、疏透度、障间宽度的层间结构的编排，储备前后期技术与应用材料，备案登记，然后依据规划设计分步实施；

2）活沙障树种选择：

选择梭梭、沙拐枣、紫穗槐、白榆、柽柳、花棒、沙柳、黄柳、锦鸡儿属、红砂、珍珠等沙旱生植物作为活沙障用材；

3）植前规划设计：建植前期规划设计内容包括：

a）选择治理区乡土或已驯化大量使用的苗木品种，要求建植后成熟障体平均高度达到1.0-2.0m，有较大的枝叶密度；

b）带间距设置为已选择苗木成熟期平均高度的6.6倍～10.8倍，在建植区实地放线布控；

c）定植密度以所选植物个体属性而定，梭梭、红砂、锦鸡儿属植物的活沙障带设置为3穴～5穴/m，单行栽植；沙拐枣、花棒活沙障带设置为双行定植，实生苗2～4穴/m，扦插苗2～4株/m；黄柳、紫穗槐活沙障带设置为2～3穴/m，单行栽植；以植物成熟个体属性类推；

d）依据活沙障类型及建植防护目的，结合防护区风沙侵袭危害程度，计算并设计防护单元数、单元内活沙障纵向设置层数；依据防护区地貌特征布置活沙障各层横向长度；

4）稳固建植带沙地：建植前1年在活沙障建植带即定位置，设置临时性平铺沙障带稳固流动沙地，临时性平铺沙障带为40cm×40cm的粘土沙障1～3条，宽度3～5m、间距1m的麦草沙障3～5条；

5）苗木定植：在平铺沙障带后方0.5～1.5m处，挖深30cm植苗沟，并浇水灌沟，进行活沙障选材——梭梭、沙拐枣、锦鸡儿属植物、花棒实生苗或沙拐枣扦插苗等的实地建植；植苗沟内以1～2株/穴定植，2～4穴/m/，辅以1.0～2.0kg/穴安苗水；沙柳、黄柳、紫穗槐或白榆的一年生苗建植，在植苗沟内以1株/穴，2～4穴/m定植，辅以2.0kg～3.0kg/穴安苗水；

6）活沙障障体规格：障体延伸方向为垂直于主害风向；梭梭、锦鸡儿属植物、花棒等采用单行定植，成型障体高度为1.8m～2.2m，宽1m～1.5m，疏透度30%～54%；沙拐枣障体采用单行或双行定植，成型障体自然高度为1.5m～1.8m，宽1.5m～2.5m，春季疏透度28%～54%；障体设置长度依地形设计，距离各层不等，且≥8m；

7）条带状活沙障障体组合设置：条带状活沙障的障体设置在受保护区前沿的沙丘或沙丘链的迎风坡或坡前平缓沙地，横向控制≥50m幅宽的沙丘或沙丘链；条带状活沙障防护体系组合编排方式，取决于当地流沙越境程度：垂直主害风向10cm幅宽，年内5次大风，最大输沙量均达2.5L/30min以上，5～8层为一个设置单元；输沙量在2.0～2.5L/30min时，设置5层；输沙量≤2.0L/30min时，3层～5层为宜；体系依据风沙危害防治要求，由1-3个设置单元构成；

8）活沙障给补水等保育方法：活沙障带培育期进行障基稳定巩固、障体补植、修剪定型与干旱补水；所述保育措施指依据年内干旱程度，补水0～2次，每次10kg～15kg/m，减轻苗木间的水肥竞争，培育有效障体，多采用开沟浇灌和滴灌补水的方法；所述开沟浇灌是沿活沙障带开沟，以水泵管浇植物障带，每年0～2次；所述滴灌补水是在活沙障带预先埋设滴灌网或利用0.5m间距补偿式滴头的渗灌，补水量为每次10kg/m；当活沙障带土壤含水率≤2%时，即行浇灌。