聚乳酸纤维沙障对表层土壤含水量的影响

在乌兰布和沙漠西南缘选择大小、走向相近的裸沙丘分别铺设聚乳酸纤维( PLA)沙障与麦草沙障,设计规格为1m×1m、2m×2m、3m×3m.从2008年开始连续3年对2种沙障不同规格、不同坡位表层土壤含水量进行测定,同时以未铺设任何沙障的裸沙丘作为对照,比较新型材料PLA沙障与传统沙障麦草沙障对表层土壤含水量的长时间影响.结果表明:1)PLA沙障与麦草沙障以及裸沙丘含水量都随年份的增加而增加,2类沙障含水量增长幅度明显优于裸沙丘;2)就沙障规格而言,长时间保持土壤水分,效果最好的是PLA沙障2m×2m规格:3)在0～10 cm深度,PLA沙障土壤含水量表现为迎风坡＞背风坡＞坡顶,麦草沙障与PLA沙障相反;4)在10～20 cm深度,PLA沙障土壤含水量表现为坡顶＞迎风坡＞背风坡,麦草沙障同样与PLA沙障相反.     

PLA沙障对沙丘土壤粒径的影响分析

PLA可降解纤维是一种新型的固沙材料,用它灌沙形成的筒状沙袋铺设于沙丘上,可有效改变近地表风沙流结构及地表粗糙度等。PLA沙袋沙障通过对地表风速影响,进而影响沙丘表层土壤粒径的重新分布。本次试验通过对不同铺设规格沙障沙丘0—11 cm深土壤粒径的测定,分析不同铺设规格和坡位等对土壤粒径的影响。结果表明:2 m×2 m铺设规格沙障对土壤粒径影响较大,土壤平均粒径比未铺设沙障沙丘的大16%,1 m×1 m规格影响最小;同种规格沙障在坡顶处土壤粒径变化最大,比未铺设沙障沙丘的大21%,迎风坡、背风坡分别比对照大3.9%,2.4%;土壤深度不同,粒径变化也不同,地表0—1 cm土壤粒径变化最大,比未铺设沙障沙丘的大16%。因此可知,沙障铺设后,使得沙丘表层的土壤粒径增大。     

库布齐沙漠北缘机械沙障对地表土壤可蚀性的影响

[目的] 明确机械沙障铺设对风沙区地表可蚀性特征的影响,为防沙工程中沙障的合理应用提供理论依据。[方法] 采取库布齐沙漠北缘迎风坡不同年限铺设的生物基可降解聚乳酸（PLA）沙袋沙障、沙柳沙障和芦苇沙障不同坡位的土壤样品,分析了地表0—20 cm深度土壤有机质含量、土壤粒径组成和土壤可蚀性K值。[结果] ①沙障铺设后利于土壤有机质含量增加,其中2 m×2 m沙柳沙障对土壤有机质的积累效果最好,且迎风坡上部土壤有机质含量相对较少。②沙障铺设使得障格内黏粒、粉粒和细砂含量增加,随设障年限的增加其呈增加趋势;土壤0—20 cm范围内均以细砂为主。③铺设机械沙障可降低土壤可蚀性,各立地条件下沙丘下部障格内土壤抗蚀性最好;3种机械沙障中沙柳沙障抗蚀性较高;随设障年限增加障格内土壤抗蚀性增强,设障4 a后,2 m×2 m铺设规格障格内的土壤受侵蚀风险较小;土壤可蚀性K值与土壤有机质含量呈极显著（p<0.01）负相关。[结论] 沙障铺设使土壤有机质含量增加,利于细粒物质的积累,增强土壤抗蚀性,是治理流动沙丘有效的风蚀防治措施。建议在库布齐沙漠北缘铺设机械沙障时,可采用迎风坡上部铺设1 m×1 m的生物基可降解聚乳酸（PLA）沙袋沙障,中部铺设2 m×2 m的沙柳沙障,下部铺设2 m×2 m的生物基可降解聚乳酸（PLA）沙袋沙障的模式。     

沙袋沙障对沙丘植被特征的影响

为了解铺设沙袋沙障沙丘植被生长情况及其与麦草沙障对植被影响的差异,采用样方调查法对乌兰布和沙漠实验地铺设沙袋沙障沙丘植物种数、植株密度、平均高度和平均盖度进行了连续3a的调查,并与铺设麦草沙障沙丘及未做任何处理的裸沙丘作对比,研究了不同规格、不同铺设位置和不同铺设时间的沙袋沙障和麦草沙障对植被生长的影响。结果表明,沙袋沙障和麦草沙障铺设时间越长,所在沙丘植被生长情况越好。随着沙障布设时间增大,2种沙障的植被种数、平均高度无显著变化,植被平均密度能够增加到35%以上,植被盖度也分别能够达到36.8%和33.0%。2种沙障对植被的促进作用排序依次是3m×3m方格沙障最大,2m×2m方格沙障次之,1m×1m方格沙障最小;沙障设置部位不同植被生长情况也存在差异,2种沙障植被最好的位置均是在背风坡底,其次是背风坡中和迎风坡,坡顶植被长势最差。通过方差分析认为,沙袋沙障和麦草沙障对植被生长的影响均无显著差异（p=0.14）,但是2种沙障与对照相比差异显著（p〈0.005）。     

不同规格可降解沙障铺设5年后土壤粒度及有机质特征

为了探究可降解沙障铺设5 a后土壤粒度及有机质含量特征,采集库布齐沙漠东南缘铺设5 a后不同规格(0.5 m×0.5 m,1 m×1 m和2 m×2 m)、不同坡位(坡底、坡中、坡顶)的PLA沙障内近地表层(0—3 cm)土壤样品,通过激光粒度仪测试并分析了土壤粒度、有机质含量的变化情况及二者的相关性。结果表明:(1)PLA沙障内主要以细砂和粗砂为主,随着铺设规格的增加细砂含量逐渐增加,2 m×2 m(80.66%)>1 m×1 m(75.8%)>0.5 m×0.5 m(45.15%),每种规格坡顶处细砂含量最高分别为23.39%,31.73%,41.17%,坡中粗砂含量最高分别为44.91%,36.42%,42.88%。(2)障格内分选性均变差,峰态偏离正态分布,沉积物颗粒频率分布曲线部分波段变窄,表层颗粒逐渐细粒化。(3)土壤有机质含量表现出1 m×1 m>0.5 m×0.5 m>CK>2 m×2 m的规律; 3种规格有机质含量均表现为坡底>坡中>坡顶; 且极细砂与有机质含量呈现显著正相关,与中砂呈现显著负相关。上述结果说明,对于本研究区内,铺设5 a后1m×1m规格PLA沙障防护效益更优,且1 m×1 m规格和坡底处有利于有机质的积累,极细砂和中砂是有机质积累的关键粒级。     

土壤凝结剂沙障固沙机理及流沙控制的研究

对不同浓度和规格的土壤凝结剂沙障进行了风洞模拟实验和野外固结实验,实验结果表明抗风蚀强度以40%浓度处理的固沙模型最强,20%最弱,但30%浓度防风蚀效果较为实用.不同规格沙障以1 m×1 m规格的沙障积沙和抗蚀力最大,2 m×2 m最差.沙丘不同部位沙障的抗蚀力不同,迎风坡受损程度和风蚀率最高.沙障受风蚀率可能还与喷洒时的压力、风速等因素有关.     

乌兰布和沙漠典型沿黄段格状沙障防风固沙效应

[目的] 探究乌兰布和沙漠典型沿黄段机械沙障的固沙效果,为沙区沿黄段的沙障合理配置及应用提供理论支撑和科学参考。 [方法] 以2 m×2 m规格的纱网沙障、聚乳酸(PLA)沙障、麦草沙障为研究对象,通过测定格状沙障近地表10,20,50,100和200 cm处的风速,同步收集近地表0—50 cm处的风蚀物颗粒,对3种格状沙障在形成稳定障面后的防风固沙效应进行研究。 [结果] ①纱网沙障、PLA沙障和麦草沙障均有效降低了近地表风速,尤以距地表10 cm高度处最为明显。在10.32 m/s风速下,其防风效能分别达到了49.73%,39.92%和38.33%。 ②PLA沙障的风速廓线呈现S形曲线特征,3种沙障的粗糙度均较裸沙丘有较大提升。 ③与裸沙丘相比,3种沙障降低了近地表10 cm处风的扰动度。 ④纱网沙障、PLA沙障和麦草沙障的输沙率随高度均呈指数关系,固沙效应分别为94.37%,44.80%和53.16%。3种沙障相较于裸沙丘有效抬升了沙粒的平均跃移高度,纱网沙障提升为对照的5.35倍。 [结论] 结合乌兰布和沙漠沿黄段风沙活动程度及材料获取度,沿岸向流动沙丘垂向上依次为麦草沙障固沙、PLA沙障固沙促生、纱网沙障防风固沙优化配置,可以实现3种格状沙障防风固沙效益的最大发挥。     

沙柳沙障内植被恢复影响因子探究

以神东矿区宝勒高水库保护区为研究区域,通过野外调查和统计分析,对不同规格、不同坡位沙柳沙障内植被恢复情况、沙障破损情况、植被生长与沙障关系进行了详细调查,以研究影响沙柳沙障植被恢复的几个主要因子。结果表明:2 m×2 m规格的沙柳沙障最利于植被恢复;沙丘背风坡在降水较好的条件下利于先锋植物种生长,而迎风坡则表现为更利于植被的恢复及演替;背风坡沙障破损较迎风坡严重,每一障格四条边破损度依次为迎下>迎上>顺左>顺右;植被生长对沙障有明显的依附作用,障格中间不利于种子停留和植株生长,在沙丘迎风坡,顺风边植株数量和高度均略高于迎风边,而到了沙丘背风坡,迎风边植株数量和高度都高于顺风边;风力是影响迎风坡植被恢复的主要因子,坡度则是背风坡植被恢复的主要影响因子。     

沙柳沙障防风效益模拟试验研究

研究设定了2组试验,用沙柳柳条人工插成方格沙障,一组方格沙障高度1 m,规格分别为4 m×4 m,5 m×5m,6 m×6 m;另外一组方格沙障高度1.5 m,规格分别为6 m×6 m,7.5 m×7.5m,9 m×9 m。测定了每种规格沙障的地表粗糙度,防风效益。试验结果表明:在宽高比相同的情况下,1 m高的沙柳沙障的粗糙度大于1.5 m高的沙障,防风效益也好于1.5 m高的沙障;而在沙障高度一定的情况下,随着沙障面积的增大,沙障的防风效益在逐渐减弱。     

乌珠穆沁沙地生物基可降解聚乳酸(PLA)沙障防风固沙效益

为了探究PLA沙障对乌珠穆沁沙地沙化治理的效果,以方格状铺设不同规格(方格边长0.5 m×0.5 m, 1 m×1 m, 2 m×2 m和3 m×3 m)PLA沙障,以不同规格沙障影响的风蚀特征为研究对象,裸沙地设置对照(CK),采用美国HOBO便携式风速采集仪观测距地表10,20,50,100,200 cm高度的风速,同时使用自动旋转集沙仪收集近地表0—30 cm高度输沙量,分析了防风效能、固沙效益和风沙流挟沙粒径的变化特征。结果表明：(1) PLA沙障规格小于3 m×3 m时,风速廓线呈“S”型变化趋势;PLA沙障平均的地表粗糙度为0.64 cm, CK的平均粗糙度为0.51 cm,粗糙度提高了25.48%。(2)铺设PLA沙障后输沙量降低了38.72%～75.69%;PLA沙障输沙率随高度呈现良好的指数关系(R²>0.77);1 m×1 m和2 m×2 m沙障的固沙效益高于其他2种规格沙障,3 m×3 m规格的固沙效益最低,基本接近CK。(3)乌珠穆沁沙地风蚀物颗粒大小介于2～500μm,且大部分颗粒为100～250μm的细沙;铺设PLA沙障后,障格内...     

可降解聚乳酸沙障降解性能研究

按不同坡向和不同坡位,对乌兰布和沙漠铺设3.5a的聚乳酸(PLA)方格沙障的降解性能进行了研究。通过单根纱线拉伸试验研究了沙障的力学性能变化,利用天平称重测定了失重率变化,并利用环境扫描电镜观察了障体表面形态变化。结果表明,与未使用的PLA沙障相比,随坡位的上升,障体4个部位的单纱断裂强度呈现出不同程度的降低,各部位的单纱断裂强度由小到大排序依次为:迎风面、顶部、背风面、贴地面。从坡底到坡顶,障体的失重率整体呈现出逐渐增大的变化特点。沙障暴露部分的降解现象较贴地部分的明显。风沙流吹蚀磨蚀是影响PLA沙障材料性能的最主要因素,光照的影响其次,沙区土壤微生物的作用最小。     

鄱阳湖滨流动沙丘不同类型沙障土壤改良效应分析

为探讨鄱阳湖滨湖不同类型沙障对流动沙丘土壤的改良效应,设置了玉米秸秆和单叶蔓荆两种不同材料的沙障类型,以裸露沙丘为对照,2年后分析两种类型沙障对流动沙丘土壤含水率和化学性质的影响。结果表明:单叶蔓荆沙障对于0-40 cm土壤含水率的提高具有显著效果,玉米秸秆沙障对于土壤含水率无明显作用效果。两种沙障内0-20 cm表层土壤有机质含量分别是裸露对照的3.62,22.24倍,两种沙障对表土均具有显著的改良效果（p<0.05）,单叶蔓荆沙障的改良效果更好;而在20-60 cm深层次土壤中,有机质含量未表现出显著差异。单叶蔓荆沙障除对土壤全氮无明显作用外,能有效提高全磷、碱解氮和速效磷的含量,分别是裸露对照的3.58,8.14,8.86倍,玉米秸秆沙障对土壤全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量均无明显作用。综上,认为单叶蔓荆沙障是该地区流动沙丘土壤改良效果较理想的沙障材料。     

乌兰布和沙漠流动沙丘纱网沙障防风效能研究

为了选择适宜规格的纱网沙障进行流动沙地治理,在乌兰布和沙漠流动沙丘设置2 m×2 m,4 m×4 m,6 m×6 m网格或2 m,4 m,6 m带宽的带状纱网沙障,采用美国HOBO全自动风速风向仪测定其风速变化,并分析了地表粗糙度、相对风速和防风效能。结果表明:2 m×2 m网格纱网沙障地表粗糙度随着风速增加而呈现出线性降低的规律;纱网沙障主要是降低近地表30 cm以下高度的风速,并提高近地表粗糙度;随着风速增加,纱网沙障防风效能变化总体呈现出降低的趋势。在流动沙丘设置2 m×2 m,4 m×4 m网格或2 m,4 m带状纱网沙障可有效降低近地表风速、增加地表粗糙度,总体防风效能较好。     

沙柳方格沙障对土壤种子库的影响

以流动沙丘上设置7年的沙柳方格沙障为研究对象,对不同部位沙障内不同点位的土壤种子库进行研究。结果表明:沙障具有拦截植物种子和补充土壤种子库的作用,不同沙丘部位沙障内植物种组成与种子库密度不同,水平分布表现为迎风坡下部>中上部>中部>顶部,背风坡密度为0,垂直分布则随土层深度的增加而明显减少;不同部位沙障内种子库的生物多样性指数均呈迎风坡中上部>下部>中部>顶部的变化趋势,其土壤种子库种类组成中等相似,且相邻部位沙障内种子库组成的相似性较高,间隔部位的相似性系数较小;沙障内不同点位的种子库组成及密度分布不同,种子库密度的空间分布在沿风向方向(沙障西北角到东南角对角线上的A、B、C、D、E 5个点位)与垂直于风向方向(沙障障格内部北边中心F与南边中心G)的大小顺序为沙障西北角(A)>距西北角1/4处(B)>障格内部北边中点(F)>沙障东南角(E)>障格内部南边中点(G)>距东南角1/4处(D)>对角线的中点(C),且在障格内形成2个密度分布较大区和2个密度分布较小区;不同点位除Margalet丰富度指数外,其余指标均表现为障格内部南边中点(G)>沙障西北角(A)>距西北角1/4处(B)>对角线中点(C)>沙障东南角(E)>距东南角1/4处(D)>障格内部北边中点(F),各点位种子库组成的相似性系数变化较大。研究结果可为沙障条件下的植被恢复评价提供理论依据。     

土壤凝结剂沙障防风固沙实验研究

 在7m/s、15m/s和20m/s的实验风速下,对不同浓度土壤凝结剂处理的沙障模型进行风洞吹蚀实验。实验结果表明:抗风蚀强度以40%浓度处理最强,20%最弱,但30%浓度防风蚀效果较为实用。在乌兰布和沙漠东北缘绿洲边缘的流动沙丘,采用较为适用的30%浓度的土壤凝结剂进行1m×1m,1.5m×1.5m,2m×2m等3种不同规格沙障喷洒实验,通过对风速、粗糙度、风沙流结构特征值,以及沙障的蚀积状况进行调查,其结果表明,各种规格的沙障中,1m×1m的沙障性能最好,1.5m×15m次之,2m×2m最差。沙丘不同部位沙障的抗蚀力不同,迎风坡受损程度和风蚀率最高。     

新型生物可降解PLA沙袋沙障降解特性及其影响因子探究

为了延长新型生物可降解聚乳酸（PLA）纤维材料在防沙治沙中的使用寿命,通过对野外铺设5 a的PLA沙袋沙障材料采样测试,结合室内控制温度、湿度单因子试验分析了PLA沙袋沙障的降解特性及影响因子。结果表明:高温高湿条件能够促使PLA沙障材料在短时间内降解。在沙区迎风坡中部的PLA纤维机械性能损失最大;沙障暴露面PLA纤维的机械性能损失率比贴地面大,相差可达12.29%,沙障障体迎风面机械性能损失率最大。夏季雨后高温及频繁剧烈地风沙活动是影响PLA沙障材料降解的主要因子。