超吸水纖維在(沙區(qū))造林應(yīng)用上的研究項(xiàng)目實(shí)施方案)

1、超吸水纖維在沙區(qū)造林應(yīng)用上的研究項(xiàng) 目 實(shí) 施 方 案（初稿）中國治沙暨沙業(yè)學(xué)會(huì)二一四年二月11 / 12文檔可自由編輯打印1試驗(yàn)?zāi)康囊饬x中國是世界沙化面積最大、危害最嚴(yán)重的國家之一，土地沙化嚴(yán)重影響近4億人口的生產(chǎn)生活，是中華民族的心腹之患。全國現(xiàn)有沙化土地面積173.11萬平方公里，占國土面積的17.03%，可治理面積約50萬平方公里。國務(wù)院批準(zhǔn)的全國防沙治沙規(guī)劃（2011-2020年），擬通過兩階段共十年時(shí)間的建設(shè)，完成沙化土地治理任務(wù)2000萬公頃，到規(guī)劃期末的2020年，全國一半以上可治理的沙化土地得到有效治理，沙區(qū)生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步改善。沙區(qū)降水稀少，蒸發(fā)量大，土壤保水性差，造成沙區(qū)干

2、旱缺水、植被存活難等問題，而且由于沙化治理一直遵循先易后難的原則，因此越往后，治理難度有越大。隨著人們對(duì)環(huán)境的關(guān)注不斷提高，許多防沙治沙產(chǎn)品也應(yīng)運(yùn)而生，但由于產(chǎn)品的環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)適用性這兩大問題，防沙治沙產(chǎn)品一直也在不斷改進(jìn)。沙區(qū)治理的關(guān)鍵問題還是缺水，因此首要問題還是解決水分。貴公司超吸水纖維是一種特殊的保水劑，能迅速吸收和保持比自身重100百倍的水分，吸水膨脹之后可以緩慢釋放水分。利用這一特性，可以在水分嚴(yán)重匱乏的沙區(qū)結(jié)合超吸水纖維造林，從而達(dá)到生物治沙和改善沙區(qū)生態(tài)環(huán)境的目的。但是目前市場上保水劑種類多，吸水性強(qiáng)，有的甚至能迅速吸收和保持比自身重幾百倍甚至上千倍的水分，而且還具有保肥、保溫

3、、改善土壤結(jié)構(gòu)等特性。因此超吸水纖維雖然具有較好的應(yīng)用前景，但是并不占據(jù)很強(qiáng)的優(yōu)勢。因此，本研究以江蘇南通江潮纖維制品有限公司生產(chǎn)的超吸水纖維、超吸水纖維無紡布，選擇京津風(fēng)沙源工程區(qū)內(nèi)蒙古自治區(qū)磴口縣和烏拉特后旗作為研究區(qū)域，開展超吸水纖維人工造林試驗(yàn)通過對(duì)超吸水纖維在造林中的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行對(duì)比研究，以期為荒漠化防治新材料超吸水纖維在我國防沙治沙中的應(yīng)用潛力提供實(shí)踐依據(jù)。2研究區(qū)概況2.1磴口縣內(nèi)蒙古磴口縣地處東經(jīng)106910710，北緯4094057之間，東北與杭錦后旗接壤，西北同烏拉特后旗相連，西南與阿拉善盟毗鄰，東南與鄂爾多斯市隔河相望。全縣東西長約92公里，南北寬約65公里，總面積4

4、167平方公里。縣境地形地貌復(fù)雜，大體可分為山地、沙漠、平原、河流四種類型，境內(nèi)海拔最高2046米，最低1030米。位于干旱半干旱地區(qū)，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候。其特征是冬季寒冷漫長，春秋短暫，夏季炎熱，降雨量少，日照充足，熱量豐富，晝夜溫差大，積溫高，無霜期短。全年日照時(shí)數(shù)3300小時(shí)以上，全年無霜期在136-205天之間，年平均氣溫為7.6，植物生長期的5-9月份光合有效輻射40.19千卡/cm2，植物生長期的積溫約為3100，生長期晝夜溫差14.5。年平均降雨量148.6mm，年均蒸發(fā)量2397.6mm。這種獨(dú)特氣候特征有利于干物質(zhì)糖分積累，適宜北方農(nóng)作物生長。2.1烏拉特后旗烏拉特后旗位

5、于內(nèi)蒙古自治區(qū)西北部，東經(jīng)1070506，北緯410646，屬巴彥淖爾市管轄，是內(nèi)蒙古自治區(qū)19個(gè)少數(shù)民族邊境旗縣之一。北于蒙古國接壤，南距巴彥淖爾市所在地臨河區(qū)50公里。總面積2.5萬平方公里，邊境線長195.25公里，共有人口6.1萬人，是一個(gè)以蒙古族為主體，漢族居多的少數(shù)民族邊境旗。烏后旗地形地貌復(fù)雜。陰山山脈橫亙旗境南部，形成了河套平原與北部高原的一道分水嶺。全旗地形可分為山地，占15.1%，低山丘陵，占10.3%，砂礫石戈壁高原，占52.9%；沙丘戈壁沙地，占20.4%；山前沖積平原，占1.3%。境內(nèi)較大的河溝有6條，雨大則山洪泄溢，天旱則干涸見底。全旗地勢南高北低，平均海拔在150

6、0米以上，海拔最高點(diǎn)達(dá)2365米，是本旗的高寒地帶。 烏后旗地處中溫帶，屬高原大陸性氣候。年平均氣溫3.8度，平均降水量96105.9毫米，年均無霜期130天，年均凍土深2.3米。氣候的主要特點(diǎn)是：冬季寒冷干燥風(fēng)沙多，夏季干旱降雨少，日照強(qiáng)烈，蒸發(fā)量大。 3試驗(yàn)項(xiàng)目組成員表1 專家指導(dǎo)組成員姓名單位職位錢能志中國治沙暨沙業(yè)學(xué)會(huì)秘書長白建華國家林業(yè)局防治荒漠化中心處長戴晟懋處長張旭東中國林業(yè)科學(xué)研究院研究員周金星中國林業(yè)科學(xué)研究院研究員陳文匯北京林業(yè)大學(xué)副教授表2 實(shí)驗(yàn)工作組成員姓名單位職位朱 斌中國治沙暨沙業(yè)學(xué)會(huì)主任劉丹一碩士喬建軍巴彥淖爾市林業(yè)局焦慧亮科長馬學(xué)獻(xiàn)磴口縣林業(yè)局副局長姜吉榮場長岳

7、兆云場長賈昆峰烏拉特后旗林業(yè)局副局長肖副局長繆 軍南通江潮纖維制品有限公司營銷總監(jiān)唐春裕銷售4造林樹種選擇與研究方法4.1造林樹種選擇沙區(qū)造林成功的最主要限制因素是缺水，而造林成功的關(guān)鍵是因地制宜的選擇好樹種。超吸水纖維的保水性與水分釋放等的獨(dú)特性可以很好的解決沙區(qū)干旱缺水的難題。因此本實(shí)驗(yàn)需要在兼顧生態(tài)效益優(yōu)先的情況下，兼顧經(jīng)濟(jì)效益，充分利用鄉(xiāng)土經(jīng)濟(jì)樹種，期望能夠在環(huán)境治理的基礎(chǔ)上為當(dāng)?shù)貛ソ?jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，內(nèi)蒙古磴口縣選擇梭梭造林，烏拉特后旗選擇榆樹造林。4.2所需物資（1）植物材料：苗木均為本地鄉(xiāng)土樹種，梭梭和榆樹。（2）實(shí)驗(yàn)材料：主要為超吸水纖維（SAF1#）和超吸水纖維無紡布（SAF1

8、#無紡布，含量為200g）。（3）試驗(yàn)工具：游標(biāo)卡尺、卷尺、鋁盒、標(biāo)簽、油漆、電子稱。4.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法4.3.1磴口縣 磴口縣造林設(shè)計(jì)見表3，擬在磴口地區(qū)選擇代表性地段，以鄉(xiāng)土經(jīng)濟(jì)林梭梭肉蓯蓉營造經(jīng)濟(jì)林。試驗(yàn)設(shè)計(jì)兩種材料、五種方法、13個(gè)處理1個(gè)對(duì)照。即：超吸水纖維與土壤隔層鋪墊（設(shè)置5個(gè)濃度，即：1kg、0.5kg、0.25kg、0.1kg、0.05kg）、超吸水纖維裸根包裹苗木（設(shè)置5個(gè)梯度，即：1kg、0.5kg、0.25kg、0.1kg、0.05kg）；超吸水纖維無紡布底部鋪墊、整坑鋪墊以及表層平和空白對(duì)照。為了試驗(yàn)的客觀性，試驗(yàn)設(shè)置四個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)設(shè)14個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)為一個(gè)處

9、理，每個(gè)處理其他因素處于同一水平，小區(qū)面積0.5畝。沙區(qū)按株行距（24）-（23）植苗，造林密度80-100株/畝。為了試驗(yàn)的客觀性，試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)排列，小區(qū)設(shè)計(jì)方式見表4。表3超吸水纖維在沙區(qū)（磴口）造林應(yīng)用上的試驗(yàn)設(shè)計(jì)處理造林方式使用量（每坑）面積/畝預(yù)計(jì)所需總量備注超吸水纖維（kg）與土層隔層鋪墊10.25140kg每個(gè)處理各重復(fù)4次預(yù)計(jì)所需超吸水纖維600kg，超吸水纖維無紡布1000m20.50.50.250.50.10.50.050.5裸根包裹10.250.50.50.250.50.10.50.050.5合計(jì)5超吸水纖維無紡布(m2)底層鋪墊0.640.25260m2整坑鋪墊3.20

10、.25表層平鋪0.25合計(jì)0.75空白對(duì)照0.5重復(fù)四次總計(jì)25畝總計(jì)6.25 如表4所示：其中A為超吸水纖維造林方式，分A1（與土層隔層鋪墊）和A2（裸根包裹）兩個(gè)水平，B為超吸水纖維用量，分B1B5(1kg、0.5kg、0.25kg、0.1kg、0.05kg)五個(gè)水平，D為超吸水纖維無紡布底層鋪墊，Z超吸水纖維無紡布整坑鋪墊，B為表層鋪墊，每個(gè)區(qū)組包括超吸水纖維8個(gè)處理、超吸水纖維無紡布3個(gè)處理和一個(gè)對(duì)照。該試驗(yàn)旨在分別檢驗(yàn)出超吸水纖維兩種造林方式以及用量的不同組合和超吸水纖維無紡布那種方式可以帶來最好的效果。表4 田間試驗(yàn)小區(qū)布設(shè)排列設(shè)計(jì)保護(hù)行保護(hù)行區(qū)組1A1B2A1B5DA2B1CKA

11、1B1A1B5A1B4BA2B2A2B4ZA2B3保護(hù)行A1B3區(qū)組2BA2B1A2B5A1B2A1B4ZA2B2A1B1A2B3DA1B5A1B3CKA2B4區(qū)組3CKA2B1A1B2DA2B3A1B1BA1B5A1B3A2B4ZA2B5A1B4A2B2區(qū)組4A1B5A2B4DA1B1A1B3CKZA2B1A2B2A2B3BA2B4A2B5A1B2保護(hù)行4.3.2烏拉特后旗 烏拉特后旗造林設(shè)計(jì)見表5，擬在該地區(qū)選擇代表性地段，以鄉(xiāng)土經(jīng)濟(jì)林榆樹營造經(jīng)濟(jì)林。試驗(yàn)設(shè)計(jì)兩種材料、五種方法、9個(gè)處理1個(gè)對(duì)照。即：超吸水纖維與土壤隔層鋪墊（設(shè)置3個(gè)梯度，即：0.5kg、0.25kg、0.1kg）、超吸水

12、纖維裸根包裹苗木（設(shè)置3個(gè)梯度，即：0.5kg、0.25kg、0.1kg）；超吸水纖維無紡布底部鋪墊、整坑鋪墊沙土表層鋪墊以及空白對(duì)照。表5超吸水纖維在沙區(qū)（烏拉特后旗）造林應(yīng)用上的試驗(yàn)設(shè)計(jì)處理造林方式使用量（每坑）面積/畝總用量kg(m2)超吸水纖維（kg）與土層隔層鋪墊0.50.5每個(gè)處理各重復(fù)4次預(yù)計(jì)所需超吸水纖維230kg，超吸水纖維無紡布300m20.250.50.10.5裸根包裹0.50.50.250.50.10.5合計(jì)3超吸水纖維無紡布（m2）整坑鋪墊0.640.25底層鋪墊3.20.25表層鋪墊0.25合計(jì)0.75空白對(duì)照0.5重復(fù)四次總計(jì)17畝總計(jì)4.25為了試驗(yàn)的客觀性，試

13、驗(yàn)設(shè)置四個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)設(shè)10個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)為一個(gè)處理，每個(gè)處理其他因素處于同一水平，小區(qū)面積0.5畝。沙區(qū)按株行距（34）-（33）植苗，造林密度56-76株/畝。為了試驗(yàn)的客觀性，試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)排列，小區(qū)設(shè)計(jì)方式見表6。表6 田間試驗(yàn)小區(qū)布設(shè)排列設(shè)計(jì)保護(hù)行保護(hù)行區(qū)組1F1G2DF2G1BCKF1G1F2G2ZF2G3保護(hù)行F1G3區(qū)組2F2G1F1G2ZF2G2BF1G1F2G3DF1G3CK區(qū)組3CKBF2G1F1G2DF2G3F1G1F2G3ZF2G2區(qū)組4DF1G1F1G3CKZF2G1F2G2F2G3BF1G2保護(hù)行 如表6所示：其中F為超吸水纖維造林方式，分F1（與土層隔層鋪墊）

14、和F2（裸根包裹）兩個(gè)水平，G為超吸水纖維用量，分G1G3(0.5kg、0.25kg、0.1kg)三個(gè)水平，D為超吸水纖維無紡布底層鋪墊，Z超吸水纖維無紡布整坑鋪墊，B為表層鋪墊。每個(gè)區(qū)組包括超吸水纖維7個(gè)處理、超吸水纖維無紡布2個(gè)處理和一個(gè)對(duì)照。該試驗(yàn)旨在分別檢驗(yàn)出超吸水纖維兩種造林方式以及用量的不同組合和超吸水纖維無紡布那種方式可以帶來最好的效果。4.4造林方法（根據(jù)當(dāng)?shù)貭I林規(guī)劃設(shè)計(jì)造林）5試驗(yàn)整體安排及進(jìn)度1、2014年1月底2014年3月：組織專家成立專家組隊(duì)項(xiàng)目試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場考察與篩選，最終確定試驗(yàn)地點(diǎn)和實(shí)施方案；2、2014年4月-2014年6月：依據(jù)項(xiàng)目實(shí)施方案，完成綠化造林任務(wù)

15、；3、2014年6月底2014年11月底：完成項(xiàng)目定期觀測、調(diào)查、拍照、錄像，并匯總數(shù)據(jù)，形成階段性成果；組織專家工作組對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行現(xiàn)場評(píng)估，根據(jù)階段性成果作出書面評(píng)估報(bào)告。6數(shù)據(jù)調(diào)查與處理6.1照片采集 定期或不定期的對(duì)不同處理?xiàng)l件下的情況進(jìn)行拍照，包括施工照片，生長情況等對(duì)比照片。6.2超吸水纖維對(duì)土壤的影響（1）土壤水分-物理性質(zhì) 在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，用環(huán)刀法采取土樣，測定土壤容重、飽和持水量、田間持水量、毛管持水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙和總孔隙度。（2）土壤含水量。采用稱重法，也稱烘干法。試驗(yàn)過程中，選擇不同處理?xiàng)l件下的植物根系附近的土樣（每個(gè)處理重復(fù)三次）。用0.1g 精度的天平稱取土樣的

16、重量，記作土樣的濕重M，在 105的烘箱內(nèi)將土樣烘6-8小時(shí)至恒重，然后測定烘干土樣，記作土樣的干重Ms，通過公式計(jì)算土壤含水量，從而對(duì)比超吸水纖維與裸根苗造林土壤水分狀況。其中：取樣調(diào)查選擇當(dāng)?shù)馗珊导竟?jié)測定。土壤含水量=（烘干前鋁盒及土樣質(zhì)量-烘干后鋁盒及土樣質(zhì)量）/（烘干后鋁盒及土樣質(zhì)量-烘干空鋁盒質(zhì)量）100%式（1）（3）土壤pH值。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取土自然風(fēng)干，過2mm篩。按土：水=1:2.5，用pH筆測量懸浮液pH值。6.3超吸水纖維對(duì)植物的影響本研究采用抽樣調(diào)查法，在造林后進(jìn)行成活率、以及生長指標(biāo)（高、地徑、冠幅）等的調(diào)查與計(jì)算，對(duì)比生長效果。（1）造林成活率 成活率（%）=成活株數(shù)

17、栽植種苗數(shù)100%式（2）（2） 苗木生長狀況指標(biāo) 實(shí)驗(yàn)前每個(gè)處理選擇6株苗木調(diào)查樹高、地徑、冠幅的指標(biāo)，做好記錄，并對(duì)被調(diào)查苗木依次編號(hào)標(biāo)記，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將苗木挖出，沖洗根部泥土,常規(guī)方法再次測定株高、地徑、根長、側(cè)根數(shù)、根莖比等地上地下生長指標(biāo),烘干法測定各部分生物量。其中，地徑用游標(biāo)卡尺測量,為了便于在相同的位置重復(fù)測定,在第1次測定地徑的位置用油漆作標(biāo)記。高生長量（地徑、冠幅）=一年生長結(jié)束后苗高（地徑、冠幅）-造林時(shí)苗高（地徑、冠幅）式（3）6.4成本對(duì)比分析本研究在物資準(zhǔn)備及施工過程中，詳細(xì)統(tǒng)計(jì)超吸水纖維的單價(jià)、單位面積的用量、完成單位面積施工以及造林的人工費(fèi)用、完成時(shí)間等指標(biāo)的計(jì)算，對(duì)比施工總成本，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表5。表5每畝造林成本統(tǒng)計(jì)表地區(qū)處理造林方式使用量（kg/m2）前期材料準(zhǔn)備（h）挖坑（h）植苗（h）培土澆水（h）所需人員石漠化地區(qū)超吸水纖維與土層隔層鋪墊裸根包裹超吸水纖維無紡布底層鋪墊整坑鋪墊沙化地區(qū)超吸水纖維與土層隔層鋪墊裸根包裹超吸水纖維無紡布底層鋪墊整坑鋪墊單位面積材料成本=單位面積材料用量材料單價(jià)式（4）