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1、超吸水纤维在沙区造林应用上的研究项 目 实 施 方 案（初稿）中国治沙暨沙业学会二一四年二月11 试验目的意义中国是世界沙化面积最大、危害最严重的国家之一，土地沙化严重影响近 4 亿人口的生产生活，是中华民族的心腹之患。全国现有沙化土地面积 173.11 万平方公里，占国土面积的 17.03%，可治理面积约 50 万平方公里。国务院批准的全国防沙治沙规划（2011-2020 年） ，拟通过两阶段共十年时间的建设，完成沙化土地治理任务 2000 万公顷，到规划期末的 2020 年，全国一半以上可治理的沙化土地得到有效治理，沙区生态环境进一步改善。沙区降水稀少，蒸发量大，土壤保水性差，造成沙区干旱
2、缺水、植被存活难等问题，而且由于沙化治理一直遵循先易后难的原则，因此越往后，治理难度有越大。随着人们对环境的关注不断提高，许多防沙治沙产品也应运而生，但由于产品的环保性和经济适用性这两大问题，防沙治沙产品一直也在不断改进。沙区治理的关键问题还是缺水，因此首要问题还是解决水分。贵公司超吸水纤维是一种特殊的保水剂，能迅速吸收和保持比自身重 100 百倍的水分，吸水膨胀之后可以缓慢释放水分。利用这一特性，可以在水分严重匮乏的沙区结合超吸水纤维造林，从而达到生物治沙和改善沙区生态环境的目的。但是目前市场上保水剂种类多，吸水性强，有的甚至能迅速吸收和保持比自身重几百倍甚至上千倍的水分，而且还具有保肥、保
3、温、改善土壤结构等特性。因此超吸水纤维虽然具有较好的应用前景，但是并不占据很强的优势。因此，本研究以江苏南通江潮纤维制品有限公司生产的超吸水纤维、超吸水纤维无纺布，选择京津风沙源工程区内蒙古自治区磴口县和乌拉特后旗作为研究区域，开展超吸水纤维人工造林试验通过对超吸水纤维在造林中的生态经济效益进行对比研究，以期为荒漠化防治新材料超吸水纤维在我国防沙治沙中的应用潜力提供实践依据。22 研究区概况2.1 磴口县内蒙古磴口县地处东经 106910710 ，北纬 4094057之间，东北与杭锦后旗接壤，西北同乌拉特后旗相连，西南与阿拉善盟毗邻，东南与鄂尔多斯市隔河相望。全县东西长约 92 公里，南北宽约
4、 65 公里，总面积 4167 平方公里。县境地形地貌复杂，大体可分为山地、沙漠、平原、河流四种类型，境内海拔最高 2046 米，最低 1030 米。位于干旱半干旱地区，属中温带大陆性季风气候。其特征是冬季寒冷漫长，春秋短暂，夏季炎热，降雨量少，日照充足，热量丰富，昼夜温差大，积温高，无霜期短。全年日照时数 3300 小时以上，全年无霜期在 136-205 天之间，年平均气温为 7.6，植物生长期的 5-9 月份光合有效辐射 40.19 千卡 /cm2，植物生长期的积温约为 3100，生长期昼夜温差 14.5。年平均降雨量 148.6mm，年均蒸发量 2397.6mm。这种独特气候特征有利于干
5、物质糖分积累，适宜北方农作物生长。2.1 乌拉特后旗乌拉特后旗位于内蒙古自治区西北部，东经 1070506，北纬410646，属巴彦淖尔市管辖，是内蒙古自治区 19 个少数民族边境旗县之一。北于蒙古国接壤，南距巴彦淖尔市所在地临河区 50 公里。总面积 2.5 万平方公里，边境线长 195.25 公里，共有人口 6.1 万人，是一个以蒙古族为主体，汉族居多的少数民族边境旗。乌后旗地形地貌复杂。阴山山脉横亘旗境南部，形成了河套平原与北部高原的一道分水岭。全旗地形可分为山地，占 15.1%，低山丘陵，占 10.3%，砂砾石戈壁高原，占 52.9%；沙丘戈壁沙地，占 20.4%；山前冲积平原，占 1
6、.3%。境内较大的河沟有 6 条，雨大则山洪泄溢，天旱则3干涸见底。全旗地势南高北低，平均海拔在 1500 米以上，海拔最高点达 2365 米，是本旗的高寒地带。 乌后旗地处中温带，属高原大陆性气候。年平均气温 3.8 度，平均降水量 96105.9 毫米，年均无霜期 130 天，年均冻土深 2.3 米。气候的主要特点是：冬季寒冷干燥风沙多，夏季干旱降雨少，日照强烈，蒸发量大。 3 试验项目组成员表 1 专家指导组成员姓名 单位 职位钱能志 中国治沙暨沙业学会 秘书长白建华 处长戴晟懋国家林业局防治荒漠化中心处长张旭东 中国林业科学研究院 研究员周金星 中国林业科学研究院 研究员陈文汇 北京林
7、业大学 副教授表 2 实验工作组成员姓名 单位 职位朱 斌 主任刘丹一中国治沙暨沙业学会硕士乔建军焦慧亮 科长巴彦淖尔市林业局马学献 副局长姜吉荣 场长岳兆云磴口县林业局场长贾昆峰 副局长肖 副局长乌拉特后旗林业局缪 军 营销总监唐春裕南通江潮纤维制品有限公司销售44 造林树种选择与研究方法4.1 造林树种选择沙区造林成功的最主要限制因素是缺水，而造林成功的关键是因地制宜的选择好树种。超吸水纤维的保水性与水分释放等的独特性可以很好的解决沙区干旱缺水的难题。因此本实验需要在兼顾生态效益优先的情况下，兼顾经济效益，充分利用乡土经济树种，期望能够在环境治理的基础上为当地带去经济发展。因此，内蒙古磴口
8、县选择梭梭造林，乌拉特后旗选择榆树造林。4.2 所需物资（1）植物材料：苗木均为本地乡土树种，梭梭和榆树。（2）实验材料：主要为超吸水纤维（SAF1# ）和超吸水纤维无纺布（SAF1#无纺布，含量为 200g） 。（3）试验工具：游标卡尺、卷尺、铝盒、标签、油漆、电子称。4.3 试验设计及方法4.3.1 磴口县磴口县造林设计见表 3，拟在磴口地区选择代表性地段，以乡土经济林梭梭肉苁蓉营造经济林。试验设计两种材料、五种方法、13 个处理 1 个对照。即：超吸水纤维与土壤隔层铺垫（设置 5 个浓度，即：1kg、0.5kg、0.25kg、0.1kg、0.05kg） 、超吸水纤维裸根包裹苗木（设置 5
9、 个梯度，即：1kg、0.5kg、0.25kg、0.1kg、0.05kg） ；超吸水纤维无纺布底部铺垫、整坑铺垫以及表层平和空白对照。为了试验的客观性，试验设置四个重复，每个重复设 14 个小区，每个小区为一个处理，每个处理其他因素处于同一水平，小区面积50.5 亩。沙区按株行距（24）-（23）植苗，造林密度 80-100 株/亩。为了试验的客观性，试验小区随机排列，小区设计方式见表 4。表 3 超吸水纤维在沙区（磴口）造林应用上的试验设计如表 4 所示：其中 A 为超吸水纤维造林方式，分 A1（与土层隔层铺垫）和 A2（裸根包裹）两个水平，B 为超吸水纤维用量，分 B1B5(1kg、0.5
10、kg、0.25kg、0.1kg、0.05kg)五个水平，D 为超吸水纤维无纺布底层铺垫，Z 超吸水纤维无纺布整坑铺垫，B 为表层铺垫，每个区组包括超吸水纤维 8 个处理、超吸水纤维无纺布 3个处理和一个对照。该试验旨在分别检验出超吸水纤维两种造林方式以及用量的不同组合和超吸水纤维无纺布那种方式可以带来最好的效果。处理 造林方式 使用量（每坑） 面积 /亩 预计所需总量 备注1 0.250.5 0.50.25 0.50.1 0.5与土层隔层铺垫0.05 0.51 0.250.5 0.50.25 0.50.1 0.5裸根包裹0.05 0.5超吸水纤维（kg）合计 5140kg底层铺垫 0.64 0
11、.25整坑铺垫 3.2 0.25表层平铺 0.25超吸水纤维无纺布(m 2)合计 0.75260m2每个处理各重复4次预计所需超吸水纤维600kg，超吸水纤维无纺布1000m2空白对照 0.5总计 6.25重复四次总计25亩6表 4 田间试验小区布设排列设计区组 1 A1B2 A1B5 D A2B1 CK A1B1 A1B5 A1B4 B A2B2 A2B4 Z A2B3 A1B3区组 2 B A2B1 A2B5 A1B2 A1B4 Z A2B2 A1B1 A2B3 D A1B5 A1B3 CK A2B4区组 3 CK A2B1 A1B2 D A2B3 A1B1 B A1B5 A1B3 A2B
12、4 Z A2B5 A1B4 A2B2区组 4 A1B5 A2B4 D A1B1 A1B3 CK Z A2B1 A2B2 A2B3 B A2B4 A2B5 A1B24.3.2 乌拉特后旗乌拉特后旗造林设计见表 5，拟在该地区选择代表性地段，以乡土经济林榆树营造经济林。试验设计两种材料、五种方法、9 个处理 1 个对照。即：超吸水纤维与土壤隔层铺垫（设置 3 个梯度，即：0.5kg、0.25kg、0.1kg） 、超吸水纤维裸根包裹苗木（设置 3 个梯度，即：0.5kg、0.25kg、0.1kg） ；超吸水纤维无纺布底部铺垫、整坑铺垫沙土表层铺垫以及空白对照。表 5 超吸水纤维在沙区（乌拉特后旗）造
13、林应用上的试验设计处理 造林方式 使用量（每坑） 面积/亩 总用量kg(m 2)0.5 0.50.25 0.5与土层隔层 铺垫0.1 0.50.5 0.50.25 0.5裸根包裹0.1 0.5超吸水纤维（kg）合计 3整坑铺垫 0.64 0.25底层铺垫 3.2 0.25表层铺垫 0.25超吸水纤维无纺布（m 2） 合计 0.75每个处理各重复4次预计所需超吸水纤维230kg，超吸水纤维无纺布300m2空白对照 0.5 重复四次总计17亩保护行保护行保护行保护行7为了试验的客观性，试验设置四个重复，每个重复设 10 个小区，每个小区为一个处理，每个处理其他因素处于同一水平，小区面积0.5 亩。
14、沙区按株行距（34）-（33）植苗，造林密度 56-76 株/亩。为了试验的客观性，试验小区随机排列，小区设计方式见表 6。表 6 田间试验小区布设排列设计区组 1 F1G2 D F2G1 B CK F1G1 F2G2 Z F2G3 F1G3区组 2 F2G1 F1G2 Z F2G2 B F1G1 F2G3 D F1G3 CK区组 3 CK B F2G1 F1G2 D F2G3 F1G1 F2G3 Z F2G2区组 4 D F1G1 F1G3 CK Z F2G1 F2G2 F2G3 B F1G2如表 6 所示：其中 F 为超吸水纤维造林方式，分 F1（与土层隔层铺垫）和 F2（裸根包裹）两个水
15、平， G 为超吸水纤维用量，分G1G3(0.5kg、0.25kg、0.1kg)三个水平，D 为超吸水纤维无纺布底层铺垫，Z 超吸水纤维无纺布整坑铺垫，B 为表层铺垫。每个区组包总计 4.25保护行保护行保护行保护行8括超吸水纤维 7 个处理、超吸水纤维无纺布 2 个处理和一个对照。该试验旨在分别检验出超吸水纤维两种造林方式以及用量的不同组合和超吸水纤维无纺布那种方式可以带来最好的效果。4.4 造林方法（根据当地营林规划设计造林）5 试验整体安排及进度1、2014 年 1 月底2014 年 3 月：组织专家成立专家组队项目试验点进行现场考察与筛选，最终确定试验地点和实施方案；2、2014 年 4
16、 月-2014 年 6 月：依据项目实施方案，完成绿化造林任务；3、2014 年 6 月底2014 年 11 月底：完成项目定期观测、调查、拍照、录像，并汇总数据，形成阶段性成果；组织专家工作组对项目进行现场评估，根据阶段性成果作出书面评估报告。6 数据调查与处理6.1 照片采集定期或不定期的对不同处理条件下的情况进行拍照，包括施工照片，生长情况等对比照片。6.2 超吸水纤维对土壤的影响（1）土壤水分-物理性质 在试验结束时，用环刀法采取土样，测定土壤容重、饱和持水量、田间持水量、毛管持水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙和总孔隙度。（2）土壤含水量。采用称重法，也称烘干法。试验过程中，选9择不同处理条件下的植物根系附近的土样（每个处理重复三次） 。用0.1g 精度的天平称取土样的重量，记作土样的湿重 M，在 105的烘箱内将土样烘 6-8 小时至恒重，然后测定烘干土样，记作土样的干重 Ms，通过公式计算土壤含水量，从而
