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1、超吸水纖維在沙區造林應用上的研究項 目 實 施 方 案（初稿）中國治沙暨沙業學會二一四年二月1試驗目的意義中國是世界沙化面積最大、危害最嚴重的國家之一，土地沙化嚴重影響近4億人口的生產生活，是中華民族的心腹之患。全國現有沙化土地面積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。國務院批準的全國防沙治沙規劃（2011-2020年），擬通過兩階段共十年時間的建設，完成沙化土地治理任務2000萬公頃，到規劃期末的2020年，全國一半以上可治理的沙化土地得到有效治理，沙區生態環境進一步改善。沙區降水稀少，蒸發量大，土壤保水性差，造成沙區干旱缺水、植被存活難等問題，而且由2、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。隨著人們對環境的關注不斷提高，許多防沙治沙產品也應運而生，但由于產品的環保性和經濟適用性這兩大問題，防沙治沙產品一直也在不斷改進。沙區治理的關鍵問題還是缺水，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，可以在水分嚴重匱乏的沙區結合超吸水纖維造林，從而達到生物治沙和改善沙區生態環境的目的。但是目前市場上保水劑種類多，吸水性強，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、改善土壤結構等特性。因此超吸水3、纖維雖然具有較好的應用前景，但是并不占據很強的優勢。因此，本研究以江蘇南通江潮纖維制品有限公司生產的超吸水纖維、超吸水纖維無紡布，選擇京津風沙源工程區內蒙古自治區磴口縣和烏拉特后旗作為研究區域，開展超吸水纖維人工造林試驗通過對超吸水纖維在造林中的生態經濟效益進行對比研究，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用潛力提供實踐依據。2研究區概況2.1磴口縣內蒙古磴口縣地處東經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4167平方公里。縣境地形地貌復雜4、，大體可分為山地、沙漠、平原、河流四種類型，境內海拔最高2046米，最低1030米。位于干旱半干旱地區，屬中溫帶大陸性季風氣候。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。全年日照時數3300小時以上，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，年均蒸發量2397.6mm。這種獨特氣候特征有利于干物質糖分積累，適宜北方農作物生長。2.1烏拉特后旗烏拉特后旗位于內蒙古自治區西北部，東經1075、0506，北緯410646，屬巴彥淖爾市管轄，是內蒙古自治區19個少數民族邊境旗縣之一。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，是一個以蒙古族為主體，漢族居多的少數民族邊境旗。烏后旗地形地貌復雜。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1500米以上，海拔最高點達2365米6、，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。氣候的主要特點是：冬季寒冷干燥風沙多，夏季干旱降雨少，日照強烈，蒸發量大。 3試驗項目組成員表1 專家指導組成員姓名單位職位錢能志中國治沙暨沙業學會秘書長白建華國家林業局防治荒漠化中心處長戴晟懋處長張旭東中國林業科學研究院研究員周金星中國林業科學研究院研究員陳文匯北京林業大學副教授表2 實驗工作組成員姓名單位職位朱 斌中國治沙暨沙業學會主任劉丹一碩士喬建軍巴彥淖爾市林業局焦慧亮科長馬學獻磴口縣林業局副局長姜吉榮場長岳兆云場長賈昆峰烏拉特后旗林業局副7、局長肖副局長繆 軍南通江潮纖維制品有限公司營銷總監唐春裕銷售4造林樹種選擇與研究方法4.1造林樹種選擇沙區造林成功的最主要限制因素是缺水，而造林成功的關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特性可以很好的解決沙區干旱缺水的難題。因此本實驗需要在兼顧生態效益優先的情況下，兼顧經濟效益，充分利用鄉土經濟樹種，期望能夠在環境治理的基礎上為當地帶去經濟發展。因此，內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：苗木均為本地鄉土樹種，梭梭和榆樹。（2）實驗材料：主要為超吸水纖維（SAF1#）和超吸水纖維無紡布（SAF1#無紡布，含量為200g）。（38、）試驗工具：游標卡尺、卷尺、鋁盒、標簽、油漆、電子稱。4.3試驗設計及方法磴口縣磴口縣造林設計見表3，擬在磴口地區選擇代表性地段，以鄉土經濟林梭梭肉蓯蓉營造經濟林。試驗設計兩種材料、五種方法、13個處理1個對照。即：超吸水纖維與土壤隔層鋪墊（設置5個濃度，即：1kg、0.5kg、0.25kg、0.1kg、0.05kg）、超吸水纖維裸根包裹苗木（設置5個梯度，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照。為了試驗的客觀性，試驗設置四個重復，每個重復設14個小區，每個小區為一個處理，每個處理其他因素處于同一水平，小區面積09、.5畝。沙區按株行距（24）-（23）植苗，造林密度80-100株/畝。為了試驗的客觀性，試驗小區隨機排列，小區設計方式見表4。表3超吸水纖維在沙區（磴口）造林應用上的試驗設計處理造林方式使用量（每坑）面積/畝預計所需總量備注超吸水纖維（kg）與土層隔層鋪墊10.25140kg每個處理各重復4次預計所需超吸水纖維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5超吸水纖維無紡布(m2)底層鋪墊0.640.25260m2整坑鋪墊3.20.25表層平鋪0.25合計0.75空白對照010、.5重復四次總計25畝總計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）兩個水平，B為超吸水纖維用量，分B1B5(1kg、0.5kg、0.25kg、0.1kg、0.05kg)五個水平，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，每個區組包括超吸水纖維8個處理、超吸水纖維無紡布3個處理和一個對照。該試驗旨在分別檢驗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 田間試驗小區布設排列設計保護行保護行區組1A1B2A1B5DA2B1CKA1B1A1B5A1B4BA2B2A2B4ZA211、B3保護行A1B3區組2BA2B1A2B5A1B2A1B4ZA2B2A1B1A2B3DA1B5A1B3CKA2B4區組3CKA2B1A1B2DA2B3A1B1BA1B5A1B3A2B4ZA2B5A1B4A2B2區組4A1B5A2B4DA1B1A1B3CKZA2B1A2B2A2B3BA2B4A2B5A1B2保護行烏拉特后旗烏拉特后旗造林設計見表5，擬在該地區選擇代表性地段，以鄉土經濟林榆樹營造經濟林。試驗設計兩種材料、五種方法、9個處理1個對照。即：超吸水纖維與土壤隔層鋪墊（設置3個梯度，即：0.5kg、0.25kg、0.1kg）、超吸水纖維裸根包裹苗木（設置3個梯度，即：0.5kg、0.25k12、g、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照。表5超吸水纖維在沙區（烏拉特后旗）造林應用上的試驗設計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每個處理各重復4次預計所需超吸水纖維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0.75空白對照0.5重復四次總計17畝總計4.25為了試驗的客觀性，試驗設置四個重復，每個重復設10個小區，每個小區為一個處理，13、每個處理其他因素處于同一水平，小區面積0.5畝。沙區按株行距（34）-（33）植苗，造林密度56-76株/畝。為了試驗的客觀性，試驗小區隨機排列，小區設計方式見表6。表6 田間試驗小區布設排列設計保護行保護行區組1F1G2DF2G1BCKF1G1F2G2ZF2G3保護行F1G3區組2F2G1F1G2ZF2G2BF1G1F2G3DF1G3CK區組3CKBF2G1F1G2DF2G3F1G1F2G3ZF2G2區組4DF1G1F1G3CKZF2G1F2G2F2G3BF1G2保護行如表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）和F2（裸根包裹）兩個水平，G為超吸水纖維用量，分G1G3(14、0.5kg、0.25kg、0.1kg)三個水平，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。每個區組包括超吸水纖維7個處理、超吸水纖維無紡布2個處理和一個對照。該試驗旨在分別檢驗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（根據當地營林規劃設計造林）5試驗整體安排及進度1、2014年1月底2014年3月：組織專家成立專家組隊項目試驗點進行現場考察與篩選，最終確定試驗地點和實施方案；2、2014年4月-2014年6月：依據項目實施方案，完成綠化造林任務；3、2014年6月底2014年11月底：完成項目定期觀測、15、調查、拍照、錄像，并匯總數據，形成階段性成果；組織專家工作組對項目進行現場評估，根據階段性成果作出書面評估報告。6數據調查與處理6.1照片采集 定期或不定期的對不同處理條件下的情況進行拍照，包括施工照片，生長情況等對比照片。6.2超吸水纖維對土壤的影響（1）土壤水分-物理性質 在試驗結束時，用環刀法采取土樣，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。試驗過程中，選擇不同處理條件下的植物根系附近的土樣（每個處理重復三次）。用0.1g 精度的天平稱取土樣的重量，記作土樣的濕重M，在 105的烘箱內將土樣烘6-8小時16、至恒重，然后測定烘干土樣，記作土樣的干重Ms，通過公式計算土壤含水量，從而對比超吸水纖維與裸根苗造林土壤水分狀況。其中：取樣調查選擇當地干旱季節測定。土壤含水量=（烘干前鋁盒及土樣質量-烘干后鋁盒及土樣質量）/（烘干后鋁盒及土樣質量-烘干空鋁盒質量）100%式（1）（3）土壤pH值。實驗結束后，取土自然風干，過2mm篩。按土：水=1:2.5，用pH筆測量懸浮液pH值。6.3超吸水纖維對植物的影響本研究采用抽樣調查法，在造林后進行成活率、以及生長指標（高、地徑、冠幅）等的調查與計算，對比生長效果。（1）造林成活率 成活率（%）=成活株數栽植種苗數100%式（2）（2） 苗木生長狀況指標 實驗前每17、個處理選擇6株苗木調查樹高、地徑、冠幅的指標，做好記錄，并對被調查苗木依次編號標記，在實驗結束后，將苗木挖出，沖洗根部泥土,常規方法再次測定株高、地徑、根長、側根數、根莖比等地上地下生長指標,烘干法測定各部分生物量。其中，地徑用游標卡尺測量,為了便于在相同的位置重復測定,在第1次測定地徑的位置用油漆作標記。高生長量（地徑、冠幅）=一年生長結束后苗高（地徑、冠幅）-造林時苗高（地徑、冠幅）式（3）6.4成本對比分析本研究在物資準備及施工過程中，詳細統計超吸水纖維的單價、單位面積的用量、完成單位面積施工以及造林的人工費用、完成時間等指標的計算，對比施工總成本，數據統計如表5。表5每畝造林成本統計表18、地區處理造林方式使用量（kg/m2）前期材料準備（h）挖坑（h）植苗（h）培土澆水（h）所需人員石漠化地區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式（4）單位面積施工成本=完成單位面積施工時間單位時間人工費式（5）單位面積總成本=單位面積材料成本+單位面積施工成本式（6） 利用Excel2003軟件進行數據初步處理，采用測定結果的平均值，用SPSS18.0軟件進行統計分析，差異顯著性檢驗采用LSD法，顯著性水平為a=0.05。7試驗效果分析評價該試驗是一次運用超吸水纖維造林綠化試驗項目，因此由中國治沙暨沙業學會組織相關領域專家，對試驗以指導、考察以及科學評判分析等形式對試驗結果進行綜合分析、科學判斷。最后在根據所了解的真實情況，以書面的評估報告的形式對試驗的成效進行分析，對試驗材料應用前景給出評判。