超吸水纤维在(沙区)造林应用上的研究项目实施方案).doc

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1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。2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1.3%。境内较大的河沟有6条，雨大则山洪泄溢，天旱则干涸见底。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国家林业局防治荒漠化中心处长戴晟懋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业大学副教授表2 实验工作组成员姓名单位职位朱 斌中国治沙暨沙业学会主任刘丹一硕士乔建军巴彦淖尔市林业局焦慧亮科长马学献磴口县林业局副局长姜吉荣场长岳兆云场长贾昆峰乌拉特后旗林业局副局长肖副局长缪 军南通江潮纤维制品有限公司营销总监唐春裕销售4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0.5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处理造林方式使用量（每坑）面积/亩预计所需总量备注超吸水纤维（kg）与土层隔层铺垫10.25140kg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1000m20.50.50.250.50.10.50.050.5裸根包裹10.250.50.50.250.50.10.50.050.5合计5超吸水纤维无纺布(m2)底层铺垫0.640.25260m2整坑铺垫3.20.25表层平铺0.25合计0.75空白对照0.5重复四次总计25亩总计6.25 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、0.5kg、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。表4 田间试验小区布设排列设计保护行保护行区组1A1B2A1B5DA2B1CKA1B1A1B5A1B4BA2B2A2B4ZA2B3保护行A1B3区组2BA2B1A2B5A1B2A1B4ZA2B2A1B1A2B3DA1B5A1B3CKA2B4区组3CKA2B1A1B2DA2B3A1B1BA1B5A1B3A2B4ZA2B5A1B4A2B2区组4A1B5A2B4DA1B1A1B3CKZA2B1A2B2A2B3BA2B4A2B5A1B2保护行4.3.2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(m2)超吸水纤维（kg）与土层隔层铺垫0.50.5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300m20.250.50.10.5裸根包裹0.50.50.250.50.10.5合计3超吸水纤维无纺布（m2）整坑铺垫0.640.25底层铺垫3.20.25表层铺垫0.25合计0.75空白对照0.5重复四次总计17亩总计4.25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。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保护行保护行区组1F1G2DF2G1BCKF1G1F2G2ZF2G3保护行F1G3区组2F2G1F1G2ZF2G2BF1G1F2G3DF1G3CK区组3CKBF2G1F1G2DF2G3F1G1F2G3ZF2G2区组4DF1G1F1G3CKZF2G1F2G2F2G3BF1G2保护行 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，从而对比超吸水纤维与裸根苗造林土壤水分状况。其中：取样调查选择当地干旱季节测定。土壤含水量=（烘干前铝盒及土样质量-烘干后铝盒及土样质量）/（烘干后铝盒及土样质量-烘干空铝盒质量）100%式（1）（3）土壤pH值。实验结束后，取土自然风干，过2mm筛。按土：水=1:2.5，用pH笔测量悬浮液pH值。6.3超吸水纤维对植物的影响本研究采用抽样调查法，在造林后进行成活率、以及生长指标（高、地径、冠幅）等的调查与计算，对比生长效果。（1）造林成活率 成活率（%）=成活株数栽植种苗数100%式（2）（2） 苗木生长状况指标 实验前每个处理选择6株苗木调查树高、地径、冠幅的指标，做好记录，并对被调查苗木依次编号标记，在实验结束后，将苗木挖出，冲洗根部泥土,常规方法再次测定株高、地径、根长、侧根数、根茎比等地上地下生长指标,烘干法测定各部分生物量。其中，地径用游标卡尺测量,为了便于在相同的位置重复测定,在第1次测定地径的位置用油漆作标记。高生长量（地径、冠幅）=一年生长结束后苗高（地径、冠幅）-造林时苗高（地径、冠幅）式（3）6.4成本对比分析本研究在物资准备及施工过程中，详细统计超吸水纤维的单价、单位面积的用量、完成单位面积施工以及造林的人工费用、完成时间等指标的计算，对比施工总成本，数据统计如表5。表5每亩造林成本统计表地区处理造林方式使用量（kg/m2）前期材料准备（h）挖坑（h）植苗（h）培土浇水（h）所需人员石漠化地区超吸水纤维与土层隔层铺垫裸根包裹超吸水纤维无纺布底层铺垫整坑铺垫沙化地区超吸水纤维与土层隔层铺垫裸根包裹超吸水纤维无纺布底层铺垫整坑铺垫单位面积材料成本=单位面积材料用量材料单价式（4）单位面