GS-3生态固沙剂性能及其浓度对植物生长的影响

该文研究试验一种高效、环保、较低廉的生态固沙剂,为沙漠化防治和生态修复提供新材料与技术储备。该文对GS-3生态固沙剂理化性能及其对植物生长影响进行试验,结果表明:GS-3生态固沙剂固结层渗透性良好,抗压强度均高于2.0MPa,硬度大于40.0mm,质量变化较为小,抗风蚀性能良好;GS-3生态固沙剂对夏季地表高温有显著的抑制作用,并有效保持土壤水分,4.0%浓度乳液的固结层7月份0～5cm土壤温度比对照组降低8.1℃,降幅达31%,8月份0～5cm土壤含水量比对照组高2.8倍;GS-3生态固沙剂的保温、透气、保湿及隔离地表风沙流等特点,对提高植物出苗和促进植物生长作用显著;4.0%GS-3乳液试验区固沙效果最好,但3.0%浓度区植被盖度和生物量最大(是对照组的2.4倍和4.1倍)。综合成本和实际效果,3.0%浓度GS-3生态固沙剂具有较好的环境适应性,是库布齐沙漠及周边地区沙漠化防治如沙漠公路两侧防护、沙漠中基础设施周边沙害防护等的可选固沙材料之一。     

3种固沙剂固沙能力的野外试验研究

以国内种化学固沙剂为研究对象,对其不同用量下形成的结皮渗透性能、结皮厚度,抗风蚀能力、力学强度进行了野外实验观测研究.结果表明,DST、改性聚醋酸乙烯的渗透性较好,人渗深度分别可达到4.0～5.0 mm和3.2～5.0 mm,星火A渗透性差.在种固沙剂中,DST形成的结皮厚度大,可达到10～13 mm,抗压强度也最大,为1.22～2.27 MPa.改性聚醋酸乙烯和星火A形成的结皮厚度小.只有DST结皮的1/4～1/5.改性聚醋酸乙烯结皮在用量为150 g/m²时抗压强度为0.98 MPa,中小用量强度较低.星火A种用量结皮强度都弱.野外实验表明,DST无论是耐候性和抗紫外线辐射性能较好,具有较强的抗风蚀能力,改性聚醋酸乙烯的耐候性和抗紫外线辐射性能较差.相比之下,DST是一种优良的固沙剂,用量还可以降低,以降低成本.     

植物生长剂和固沙剂对民勤沙区植被生长的影响

 为探讨植物生长调节剂、固沙剂的保水、增产及其固沙效果,挽救濒临死亡的地表植被,修复地区生态平衡,在民勤干旱沙区开展了有关应用技术研究。结果表明:1)植物生长调节剂及固沙剂具有一定的保水能力,可使农田作物含水率（耕作层）提高1.0～1.5百分点,使梭梭林分100cm内土壤层平均含水率提高2.3百分点,流动沙丘80cm内土壤层平均含水率提高3.5～3.9百分点。2)种子包衣制剂处理对小麦、玉米生长发育具有滞后作用,但均存在增产效果,能使小麦增产12.2%,玉米增产2.0%。3)利用液体试剂进行籽瓜灌根处理可促使植株较对照的主根增长9.1cm,主蔓增长33.0 cm,平均增产率为11.5%。4)用植物生长调节剂对退化植被梭梭、唐古特白刺进行根部追施后,梭梭新梢增长0.6～3.0 cm,唐古特白刺冠幅增大45.1～96.2 cm。5)固沙剂固定流动沙丘后,使沙丘结皮厚度增加0.2～0.3cm,风蚀减小50%～80%,沙丘植被盖度增加1.9%～2.7%。     

一种适合植物生长的高分子固沙剂

对RY-1高分子固沙剂的渗透性、渗水性、耐侵蚀性、保水性及植物适生性进行了试验,结果表明其渗水性与植物适生性比美国塑赛乳化剂(soil-sement)优越,特别适合化学固沙与植物固沙相结合的特殊要求。     

固沙植物防蚀效应研究

对流动沙丘采取埋设机械沙障与栽培固沙植物相结合的方法进行治沙;平缓固定沙地营造防护林带,然后进行农业开发。经过5 a的围封治理,防护林带与固沙植物发挥了显著的防护作用。防护林带可降低风速10~23%,提高气温0.1~1.0℃,增加地温1.5~3.1℃。流动沙丘植物覆盖率由15%增加到45%~85%,风速降低3.9%~31.7%,地温增加0.1~1.2℃。固沙植物起到了防止土壤风蚀的作用,防护林带5~10倍树高范围内无风蚀发生,而防护林带作用以外地区,风蚀面积达10%,侵蚀深度为0.6~3.6 cm。流动沙丘经过治理以后转化为半流动沙丘,移动速度仅为0.3~0.5 m/a,而附近没有治理的流动沙丘的流动速度达20~30 m/a。     

3种新型化学固沙剂的固沙效益实验研究

以国内外3种新型的化学固沙剂为研究对象,对其固结层的抗风蚀能力、抗压强度、耐水性、保水性以及对植物生长发育的促进作用进行了实验研究,结果表明,美国3D固沙乳胶剂和澳大利亚ZEROSIN化学固沙剂的固沙性能好,而且利于植物生长发育,适宜在风蚀较为严重的沙区推广应用。化学固沙与生物措施相结合是实现沙漠快速治理及植被恢复重建的一条有效途径。     

新型YDL-固沙胶的固沙性能及固沙效果试验研究

以新型高分子材料YDL-固沙胶为研究对象,对其可喷洒到沙面上时所形成的固结层的抗压强度、抗风蚀能力、耐水性、保水性以及对植物生长发育的影响作用等进行了试验研究,证实了该高性能固沙胶固沙的可行性,当固沙胶采用双遍喷洒、且用量为40～60g／m^2较为适宜,形成的固结层厚度适当,促进了种子的发芽与生长。     

改性水溶性聚氨酯的固沙促生性能及其机理

为探明改性水溶性聚氨酯(W-OHC)固沙促生机理,采用室内试验,研究其固沙的渗透性能、抗压性能、表面硬度、抗风蚀性、抗冻融性、保水性能等基本性能,并开展室外试验进行验证。结果表明,W-OHC在沙表面具有良好的渗透性,当W-OHC浓度为3%时,渗透厚度可达到14 mm。固沙层抗压强度随着浓度增加逐渐增大,最大可达到1.27 MPa,表面硬度随着W-OHC浓度增加呈增大趋势,可达到23.2 mm以上,且抗风蚀效果良好,浓度为3%、喷洒量为3 L/m2时,固沙层可抵抗25 m/s的风速侵蚀而7 min内表面基本不发生变化,在50次冻融循环条件下,抗压强度和表面硬度的损失率10.2%和6.5%。W-OHC溶液固化后形成空间网状结构,可以起到很好的保水促生作用,相同条件下的水蒸发率降低50%以上,可大大延长干旱条件下植被的生长周期,提高植被恢复的效率。室外验证表明,3%W-OHC喷洒的试验区2 a后的植被覆盖率可达85%。研究为W-OHC在防风固沙方面的规模化应用提供理论和技术支撑。     

改性纤维素类固沙材料对草本植物出苗率及幼苗生长的影响

[目的]研究新型固沙材料与5种典型草本植物的相容性影响,为九寨沟景区震后生态恢复重建提供理论依据。[方法]基于改性纤维素类新型固沙材料和典型草本植物,利用基质吸力分析、植被模拟分析和相关统计等方法,探讨不同配比方式的固沙材料与草本植物的相容性机理。[结果]固沙材料基质吸力最终稳定在80 kPa左右,可以给植物根系生长提供稳定的供水环境;灯笼草和唐松草在两种配比的固沙材料中均有出苗,说明这两种植物与固沙材料相容性良好,从出苗率分布看,唐松草灯笼草金线草、茜草、夏枯草,其中唐松草出苗率达到30%;1∶3液固质量比的固沙材料含水率更高,植物株苗存活时间更长;种子出苗区域均位于固沙材料孔隙较大的位置。[结论]新型固沙材料基质吸力最终在80 kPa以内,1:2配比固沙材料的唐松草出苗率为30%,灯笼草平均根径达到2 mm,同时具有一定孔隙的固沙材料更适宜植物幼苗生长。     

新型化学固沙材料性能的试验研究

SH为新型高分子固沙材料。对SH固沙的强度、抗风蚀能力、耐水性、耐老化性、抗冻融稳定性进行了室内试验,并开展了现场固沙试验研究。研究结果表明,SH固沙效果好,也比较适合化学结合植物固沙,可用于沙漠化治理。     

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。     

风沙区马铃薯高垄栽培技术的防风阻沙效果

为了探讨高垄栽培技术防风阻沙效果,对高垄栽培下的马铃薯耕地的上风向、耕地上边缘、耕地中心、耕地下边缘、下风向的近地层风流场和输沙通量等风沙运动指标进行监测与分析。结果表明:气流自上风向至下风向运动过程中,受高垄栽培技术的影响,风速降低幅度、空气动力学粗糙度、摩阻风速均呈现先增加后降低的变化规律,其中在耕地下边缘处达到最大,其10,30,50,100,200 cm高度的防风效能分别为34.96%,46.59%,38.37%,26.68%,18.31%,空气动力学粗糙度与摩阻风速分别为2.15 cm和0.91 m/s,分别是上风向的4.56,1.19倍;垂直方向看,高垄栽培技术对于30 cm高度的风速削弱作用最为明显。风沙流自上风向至下风向运输过程中,其总单宽输沙率呈现先减小后增大的变化规律,在耕地下边缘的总单宽输沙率降至最低,为0.02 g/(cm·min),较上风向减小207.97倍,并且在耕地内部时,风沙流结构发生变异,各层输沙率不再满足指数递减规律。研究结果可为高垄栽培技术在防风阻沙应用中提供一定的理论依据。     

塑料方格沙障的固沙原理及其推广应用前景

塑料方格沙障以高密度的聚乙烯(HDPE)为主要原料人工合成,透风系数为30%～45%,固沙机制同麦草、粘土沙障不同,具有防风固沙作用效果好,操作技术简单,使用期限长,运输方便等优点,但同时存在投入相对较高,容易沙埋、掏蚀,使推广大受限制。研究认为适宜在干旱地区退化植被的恢复重建中推广应用,与退化植被共同作用下,在实现防风固沙目标的同时避免或减轻了沙障固定桩和迎风网下的掏蚀,能促进退化植被的恢复。     

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。     

新型高分子材料固沙抗风蚀的风洞模拟实验

新型高分子材料在防沙固沙、改善生态环境建设中有非常重要的作用。以自行研制的新型高分子固化材料SH为研究对象，对其固结层与风蚀量的关系进行了风洞模拟试验研究。试验结果表明，SH可以固沙，固沙后抗风蚀能力强，研究结果为指导现场施工提供了依据。     

三种网格的农田防护林防止土壤风蚀的效应研究

在山东省夏津县黄河故道冲积沙地建立土壤风蚀试验区,采用标尺法对3种网格的农田防护林和对照地的土壤风蚀量进行观测,测定结果表明:农田防护林网可明显减少风蚀损失,其中,130m×300m林网相对于对照减少土壤风蚀量81%,260m×300m林网相对于对照减少78%,300m×400m林网相对于对照减少75%,即随着网格面积的增加对风蚀量的影响越来越小。同时,土壤风蚀程度与测定期间日平均风速>4 m/s的出现频率有密切关系,土壤风蚀量与风速之间的最佳拟合关系为幂函数关系,二者之间呈正相关关系,相关系数在0.95以上。黄河故道冲积沙地农田防护林网对5.0~5.9 m/s范围内的风速引起的土壤风蚀防治效果最好。     

科尔沁沙地小叶锦鸡儿人工固沙区土壤理化性质的变化

选取科尔沁沙地不同年龄的小叶锦鸡儿固沙林为研究对象,研究了在人工固沙林发育过程中土壤的颗粒组成、容重、孔隙度、持水性、透水性、养分和水分含量以及土壤酶活性等理化性质的变化。结果表明,随着林龄的增长,固沙林内土壤理化性质均得到较好的改善,土壤粘粒含量增加,表层容重变小,孔隙度增大,土壤持水性和渗透性能均有所提高,有机质、速效N、P、K的含量大幅度增加,但土壤水分含量却出现了下降的趋势。同时,随着林龄的增长小叶锦鸡儿固沙林土壤酶活性逐渐提高,20年生的土壤酶活性基本接近于天然群落,表明小叶锦鸡儿是本地区优良的固沙树种。固沙林内结皮层的酶活性总体上不高,但均高于其毗邻下层土壤,其中转化酶活性高出近20倍。     

Arkadolith土壤改良剂对杨柴生长状况及沙土改良效果研究

为探讨Arkadolith土壤改良剂对沙土理化性质以及沙生植物生长状况的改良效果,采用异地温室人工模拟试验的方法研究了改良剂不同施用率处理(CK:0%;A1:4%;A2:8%;A3:12%;A4:16%)对库布齐沙漠沙生植物群落优势种杨柴生长状况以及土壤理化性质的影响。试验结果表明,施用Arkadolith土壤改良剂能显著提高杨柴生长状况,施加改良剂4种处理新梢生长高比对照增加了4.35%~43.5%,植被叶片数呈:A4>A2>A3>A1>CK,杨柴地上生物量比对照增加了36.8%~168.5%,同时减小了植株的根冠比;施用Arkadolith土壤改良剂改善了植物体内的水分状况,增加了植株的吸水量,提高了杨柴在全天各时段的叶水势;施用Arkadolith土壤改良剂能改善土壤物理性状,降低土壤容重、提高土壤孔隙度、降低土壤渗透速度、增加田间持水量;并且能增加土壤养分储备,提高速效养分,缓解养分失衡。     

嫩江沙地人工防风固沙林立地质量变化研究

对嫩江沙地不同发育阶段的小黑杨人工防风固沙林土壤水分、土壤理化性质进行了测定与分析。结果表明:随着种植年限的增长,小黑杨人工防风固沙林土壤的立地质量发生了很大的变化,土壤容重降低,孔隙度增加,土壤的持水能力和土壤肥力都有所提高,土壤理化性质均得到不同程度的改善。随着人工防风固沙林的建立,土壤水分呈下降的趋势,成为嫩江沙地植被恢复和人工固沙林群落稳定发展的一个重要的限制因子。     

珊瑚沙质岸线防浪固沙障水槽模拟试验研究

[目的] 开展珊瑚沙质岸线防浪固沙障水槽模拟试验研究,为雷州半岛徐闻珊瑚礁国家级自然保护区灯楼角珊瑚岸礁沙质海滩的防浪固沙提供理论依据,也为同类沙质海岸线港口的治理稳固提供技术支撑。[方法] 通过水槽试验模拟方法探究灯楼角岸线沙袋沙障措施的海岸侵蚀防护效应。[结果] ①设置的菱形布置沙袋沙障整体结构的复合作用对于沙障稳定性影响显著,直径在5 cm及以上的两组沙障可达自身稳定。按重力相似准则推算,相当于原型直径50 cm。②沙袋沙障通过增加床面粗糙度,减弱水动力强度,进而降低泥沙输移强度,达到固沙目的,且随着沙障直径增加,其掩护效果愈发显著; ③在来浪周期为1.90 s,水深为0.4 m的条件下,试验观察到的沙纹高度为3～4 cm。由此实际工程中选用直径为50 cm及以上截面直径的沙障可以阻控沙波的迁移和沙纹运移。④菱形布置的沙障受斜向浪作用较小,稳定性优于正向布置。因此宜采用菱形布置沙障减少受斜向浪的作用。[结论] 以沙袋沙障作为海岸侵蚀的防护材料,达到了以沙治沙的目的,生态环保且成效较好,具有重要科学指导意义和实践推广价值。