农业工程学报 生物质结皮制剂在民勤流动沙区恢复植被的作用

植被恢复

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第29卷2013年第9期5月农业工程学报

TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringVol.29No.9May2013

生物质结皮制剂在民勤流动沙区恢复植被的作用

王瑞君1，陈正华2，王百田1※，王宁1，何经纬1

（1.北京林业大学水土保持学院，北京100083；2.甘肃亚盛集团博士后（北京）工作站，北京100101）摘要：利用矿物质材料和生物高分子材料的环境友好和吸湿保水的特性制作形成结皮，对立地条件极端恶劣的流动沙丘进行植被恢复。首先将草籽（黄蒿籽）撒播于目的沙丘表面，然后将与砂土混匀的结皮制剂均匀地撒在沙地表面，最后，洒木质素液使结皮凝固并用围栏封育试验区。通过调查结皮制剂施用后沙丘植物的种类、覆盖度、生长状况等植被恢复指标，分析了生物质结皮制剂在流动沙区植被恢复的效果。研究结果表明：结皮封育区内大量草籽萌发，达1000颗/m2；结皮区植物物种丰富度为13，对照区仅为2，物种多样性和均匀度指数也高于对照区，分别为1.57（Shannon-WeaverindexH）、0.41（SimpsonindexD）和0.81（Pielouindex），对照区则分别为0.47、0.40和0.68；结皮区植物生长期较对照延长，2010年早春提前10d萌发，深秋枯黄延迟约20d；结皮区植物在干旱季节亦可生长存活；2010年9月，结皮区沙丘植被盖度可达38%，对照区植被盖度仅为4%。研究结果表明该制剂可能在寒区旱区困难立地条件下的植被恢复工作中具有较大的潜在应用价值。关键词：矿物质，植被，恢复，生物高分子材料，结皮，民勤，流动沙丘，固沙doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.09.018中图分类号：S157.9文献标志码：A文章编号：1002-6819(2013)-09-0140-08王瑞君，陈正华，王百田，等.生物质结皮制剂在民勤流动沙区恢复植被的作用[J].农业工程学报，2013，29(9)：140－147.

WangRuijun,ChenZhenghua,WangBaitian,etal.StudyonbiomasscrustpreparationtorestorevegetationindriftingsandregionsinMinqin[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2013,29(9):140－147.(inChinesewithEnglishabstract)

0引

言

植被是陆地生态系统的重要组成部分，是生态系统中物质流与能量流的中枢。而干旱、半干旱地区由于受水资源的限制，植被盖度低，从而导致一系列的环境失调问题[1]。荒漠化就是困扰广大干旱、半干旱区的重要环境问题之一[2]。早在1998年第16届国际土壤学会大会上，土地荒漠化可逆性问题已经为人们所关注[3]。

荒漠化治理的最终目标是恢复生态环境[4-6]，通常先通过物理、化学、生物方法或同时使用几种方法对地表进行固定，然后种植植物，使植被得以恢复[7-8]。

生物质材料用于沙地恢复植被是近年来提出的一种新思路，其在经济、环保、效率等方面具有一定的优势[9]，科学家们在利用生物高分子材料进行荒漠化治理方面做了许多有益的尝试[10-16]。在荒

收稿日期：2013-03-04

修订日期：2013-04-04

漠化土地表层施用生物高分子材料形成结皮，提高表土的稳定性和保水性，促进植物生长，从而达到改良和治理荒漠化土地的目的[17]。此类方法的优点是施工简便、成本低、见效快[18]，可迅速改良荒漠化土地，为植物生长创造良好的生长条件,提高生态环境工程建设的质量和效率。

本研究选取民勤县勤锋农场流动沙区作为试验地，拟探索以复合生物质材料为主体的结皮制剂在极端干旱的流动沙丘立地环境条件下的植被恢复的效果，为流沙固定与快速植被恢复提供新的途径与方法。

1试验地基本环境

基金项目：国家“十二五”科技支撑课题“晋西黄土丘陵沟壑区节水防蚀水土保持林研究与示范”（2011BAD38B0602）。

作者简介：王瑞君（1973－），男，呼和浩特人，博士生，研究方向为生态环境工程。北京林业大学水土保持学院，10083。Email:wrj7421@

※通信作者：王百田（1958－），男，教授，博士生导师。主要研究方向为水土保持、生态环境工程。北京林业大学水土保持学院，10083。Email:wbaitian@

民勤县（101°49′41″～104°12′10″E，38°3′45″～39°27′37″N）地处河西走廊东北部、石羊河流域下游，东、西、北三面被腾格里和巴丹吉林沙漠所包围，县域年均降水量113mm，而蒸发量高达2646mm，属大陆性极干旱气候区。据近期全国沙化普查监测结果显示，民勤县荒漠和荒漠化土地己达1.5×107hm2，占民勤国土面积的94.5%，绿洲面积仅占5.5%，绿洲边缘风沙线长408km，是典型的沙区农业县。

试验地选择了地处民勤地区的勤锋农场二分场一支渠下稍，该地为风沙前沿，属典型的局域风

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第9期王瑞军等：生物质结皮制剂在民勤流动沙区恢复植被的作用

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沙流环境，原种有梭梭并设有草方格。由于缺水，该地梭梭（haloxylonammodendron）生长衰弱，缺苗断垄，多数植株已经死亡，且草方格已全部老化毁坏。通过VentureGPS测量，2个目的沙丘的平面面积为3836.98m2，沙丘表面积估计约为5300m2。

2试验材料与方法

2.1试验材料

试验材料分为结皮制剂和草类植物2个部分。结皮制剂主要包括凹凸棒（3000kg/hm2）、石膏（500kg/hm2）、纤维素（250kg/hm2）、3%木质素液等组分，具有固定表土、吸湿保水、抗蒸发及营养植物等功能；草种使用当地的黄蒿（Artemisiascoparia）种籽。2.2结皮形成方法

首先将草籽（黄蒿籽）撒播于目的沙丘表面，约1000～2000颗/m2；其次，在砂土中加入结皮制剂并混匀，砂土：结皮制剂（V/V）=3∶1，用铁锨均匀地撒在沙地表面，厚度约为10mm；然后，洒木质素液使结皮凝固，用量约为2.5L/m2。用上述方法制作的结皮厚度5～10mm，3d后结皮的承压强度为1～2kg/cm2（依结皮的厚度不同而异）。结皮操作完成后，用围栏法将试验地封育，以防止人畜对于结皮的干扰，除此之外后期没有其他特殊管理。以相邻沙丘为对照，进行了与结皮封育区相同的播种、洒水、封育操作，但不加结皮制剂，对照沙丘表面积约为2200m2。施工日期为2009年8月8日至10日。2.3试验观测

在整个试验期间，通过手持自动气象站（Kestrel4500）获得温度、湿度、风速、辐射等气象因子；2010年9－10月设置调查样方（1m×1m）

Table1

日期

Date

降水量

Precipatation/mm蒸发量Evaporation/mm

2009年2010年2009年2010年

1月Jan.0.70.447.859

调查植物种类、覆盖度、生长状况等植被恢复指标；结皮硬度采用土壤硬度计（SHM-1）测量；土壤含水率采用烘干法（105℃）测定。2.3数据分析和处理

丰富度(R)=物种数(S)；相对高度（%）＝100×某一种平均高度/所有种的平均高度之和；

相对盖度（%）＝100×某一种的盖度/所有种的盖度之和；

相对生物量（%）＝100×某一种的生物量/所有种的生物量之和；

相对频度（%）＝100×某一种的频度/所有种的频度之和；

相对多度（%）＝100×某一种的多度/全部种的多度之和；

重要值(Pi)=(相对高度+相对盖度+相对生物量+相对频度+相对多度)/5；

Pielou均匀度指数(J)=( (Pi lnPi))/lnS；Shannon-wiener多样性指数(H)= (Pi lnPi)；Simpson多样性指数(D)=1 Pi2

[19-20]

。

3试验期间的气象条件

3.1降水量和蒸发量

从结皮施工完成到2010年10月，2个沙丘的结皮经历了比较严酷的自然条件。根据民勤气象局提供的资料（见表1），2009年民勤全年降水106.7mm，而蒸发量达到2066.4mm，降雨多集中在8月，8月中旬至2009年12月31日降水量约为70mm，其中有降雨5次、降雪2次。2010年初至2010年9月降水89.1mm，雨水集中在9月，蒸发量为1608.6mm。

表12009年及2010年民勤县降水量和蒸发量

PrecipitationandevaporationinMinqinCountyin2009and2010

3月Mar.03.1207176.1

4月Apr.0.76.2337261.1

5月May8.326.9253.7195.6

6月Jun.6.16.2251.1245.6

7月Jul.9.31.7242252.4

8月Aug.46.47.1199.6225.2

9月Sep.30.532.3125.5120.6

10月Oct.1.1-208-11月Nov.3.3-62.8-12月Dec.0.3-43.2-总计Total106.7-2066.4-

2月Feb.05.288.773

3.2大风天气

风可促进沙地水分的蒸发和流动沙的移动，是影响结皮固沙效果的重要因素[21-23]。在结皮制作完成后，在2009-08—2010-04期间，经历了多次大风袭击，6级及以上大风25次，沙尘暴14次，其中10级以上黑风暴1次（2010年4月23-24日）。

4试验结果

4.1结皮封育区植物的生长发育情况

2009年8月在流沙地进行结皮处理后，便进行围栏封育。8月份雨水较为充足，部分发芽早的植物10月份已经长成苗，至11月草种仍有较高的发芽成苗率（图1），直至11月份气温已降到了 12℃，对

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照区及当地农田附近植物全部枯死，但结皮区内存活的植株的数量超过1000株/m2，到12月份后才陆续被冻死。而且，经过冬季寒冷与风沙侵蚀后，次年结皮处理区植物较对照区沙丘发芽提前时间约为10d（见图2b），在3月底植物即可发芽成苗。结皮经历了严酷的干旱及大风天气，虽然有所破损，有些地段被流沙埋掉，但就未被沙埋的结皮地段，无论是植物种类还是植物个体生长速率都显著比对照增加。

植物进行生长分析表明，处理区由于结皮的存在，植物根系发达，其储存了较多营养物质，次年3月中下旬返青，4月份地上部分进入速生阶段，到5月下旬至6月份植物的生物量积累速度达到高峰，有结皮的沙地已出现显著区别于对照区的绿色景观（图2c、2d），9月份达到38%覆盖度（图2e、2f及表2），比对照提高8.5倍，局部地区盖度已达到60%以上。到10月下旬以后，随着气温降低，

相对生长速率逐渐下降直至生长完全停止。

a.2009年10月结皮区植被

a.GrassesincrustareainOctober,

2009

b.2009年11月结皮区植被

b.GrassesincrustareainNovember,2009

图12009年10月和11月结皮处理区植被

Fig.1GrassesincrustareainOctoberandNovember,

2009

a.对照沙丘，表面没有植物生长

a.Control

area

b.3月下旬结皮表面萌发和返青的植物

b.InlateMarchplantsbegantogerminateandturn

green

c.5月下旬植物迅速生长已高达20~40cmc.InlateMayplantsgrewupto20-40

cm

d.7月结皮区植物覆盖景观

d.Plantcoveragewasgraduallyexpandedin

July

e.9月结皮封育区草覆盖度达38%

e.Vegetationcoveragereached38%incrustareain

September

f.10月结皮封育区草覆盖度达39.6%

f.Vegetationcoveragereached39.6%incrustClosureAreainOctober

图22010年不同时期结皮封育区植被恢复情况

Fig.2Plantsincrustenclosureareaindifferenttimesof2010

在结皮封育区，植物具有较强繁殖能力，能很好地完成其生命周期。在2009-08—2010-12的整个试验期间，除了播种的黄蒿(Artemisiascoparia)之外，其他具有较强繁殖能力和适应能力的先锋植

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物，都能很好地完成其生命周期，在10月结籽量达到正常水平，种子粒大、饱满，平均每株果实数达数百个乃至1000多个，为将来植物种群的进一步扩大奠定了基础。根据2010年调查，在流沙中不能见到的多种植物出现并定居在结皮处理区，其中由黄蒿（Artemisiascoparia）、雾滨藜（Bassiadasyphylla）、碱蓬（Suaedaglauca）、猪毛菜（Salsolacollina）构成优势种群。4.2结皮对植被恢复的作用4.2.1结皮的固沙能力

结皮只是在一定时间固定流沙，为植物体提供安全而稳定的生长和发育环境，从而有利于植物种子侵入、发芽，充分利用土壤种子库促进植被恢复。当结皮组成材料降解、风化后，结皮处理区已经形成一定盖度的植被，其稳定的植物群落逐渐将流沙地转变为半固定、固定沙地。

在结皮厚度5~10mm、承压强度为1~2kg/cm2

的条件下，经过一年多的试验期，经过夏季高温和冬季严寒引发的热胀冷缩效应虽然使结皮产生裂纹，而且经历雨季雨滴的激溅打击和径流冲刷，仍然能保持很好的固沙能力，8～10级的风速也没有完全破坏结皮形成流沙。因此，在1a多的试验期间，结皮的固沙作用可以保障植被恢复需要的基本环境条件。

4.2.2结皮的微生态环境效应

流动沙表面沙土始终处于不稳定状态，而且由于强烈的蒸发作用，一般在降雨后2d内表层流沙中的水分便急剧降低，刚刚吸足水分的种子在强光、高温、强风作用下很快失去活力，即使发芽生根在强风作用下也会被流沙埋掉。而结皮具有较好的保水性，2010年5月测定土壤含水率，与对照区相比，结皮下5cm土壤的含水率在降雨2mm后2d能维持在2.5%左右，而流沙地水分则降至1%左右。相对而言，结皮区植物生长所需水分条件好，种子容易发芽生根，植物容易存活。

2010年10月11日测定空气温湿度和不同深度土壤湿度，砂土含水率用SPSS18.0统计处理。结果如图3、图4。

2010年10月11日全天为晴天，在早晨6点取样测定不同深度的砂土含水率，图4表明从表层到10cm深度处的土壤含水率均以结皮区为高，尤其以表层至5~10cm处差异显著（P<0.05），体现出结皮制剂良好的保水、抗蒸发功能。图3显示，该地昼夜温湿度变化较大，空气中和土壤中的水分可能在夜间形成凝结水而被结皮吸附，使后者表现出白天硬夜间变软的现象，含水率测定结果显示结皮去表层含水率比对照区高35%左右，显示结皮制剂

具有吸湿性能。

图32010年10月11日空气温湿度

Fig.3

AirtemperatureandhumidityonOctober11,

2010

注：不同小写字母表示处理和对照含水率差异显著，P<0.05，CK为对照、T为施加结皮制剂处理。

Note:Differentlettersindicatesignificantdifference,P＜0.05,CKincontrolarea,Tincrustarea.

图42010年10月11日6:00不同深度砂土含水率Fig.4Sandmoistureofdifferentdepthat6o’clockonOctober

11,2010

试验表明，如果草类植物的根系在严重干旱季节到来前能够生长至沙丘较深处的湿沙层（5～10cm处），就可能度过当地未来的干旱季节，并继续生长。观测结果表明，在结皮处理区5月份草根的平均深度比其地上部的苗长5～6倍，因此比对照区具有更好的抗旱性。同时在结皮处理区近地层小环境的变化，使不同时期植物群体的种类也有所不同，在5月份发现有生命周期较短植物已经开花结实，而这些植物在流沙区没有出现过。

此外，结皮在固定流沙的基础上，还可能增温。结皮材料颜色较深，太阳光照条件下可提高地温。经过初步测量，在早春，结皮封育区的地表温度在日出后可较对照区快速提高2～3℃以上，因此在春季植物可提早发育10d，而且增温效果有利于根系的活动，为苗木的后期生长打下良好的基础。

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此次试验期间，虽然经历了多次强风及2次8级大风，还经历了 20℃左右的冬季低温条件，以及多次沙尘（甚至黑风暴）等十分严酷的气象条件，由于结皮对流沙表层生态环境的改善作用为植物生长发育提供了基础条件，当年发芽成苗的植株在来年早春能够再次萌生，与新生植株一起在年降水量100mm左右的条件下继续完成其生命周期，开花结实，完全达到自然扩繁。

4.2.3结皮对植物种群形成的影响

流沙地具有丰富的种子来源，沙层内部就是一个十分丰富的种子库[24-25]，只是由于极端环境条件的限制造成种子不能萌发，或者短暂萌发后死亡。因此，只要能改善流动沙地的极端环境条件，就可能促使沙层内种子的萌发、生长。结皮处理正是基于这一点，通过人工方法固定流沙、改善近地表层生态环境，达到充分利用沙层内种子库促进流沙固定，恢复沙地植被的目的。

表2

经过结皮处理后，进行围栏封育以切断人畜破坏，仅仅一年多的时间，处理区除了植被覆盖度大幅增加以外，植物多样性指标显著增加（见表2）。

对照区为流沙区，地表常年处于流动状态，且严重缺水，植物生长极弱，故而植物丰富度、多样性指数和均匀度指数低；结皮封育区由于结皮的存在，使流沙区地表固定，并改善了植物生长的土壤营养和水分条件，植物易于生长，其多样性指数较高。

结皮区除人工播种的黄蒿外还有白蒿、雾滨藜、沙米、碱蓬、猪毛菜、珍珠猪毛菜、刺沙蓬、单刺蓬、骆驼蓬、甘草、芦苇等多植物种类，涉及到5个科、10个属、12个种。而未进行结皮处理的流动沙丘对照区只有少量碱篷、骆驼刺2种耐旱的植物。显然，结皮处理后植物群落正向演替趋势明显，流沙先锋植物黄蒿、沙米、雾滨藜群落基本形成，同时出现了猪毛菜、甘草等固定沙地群落的常见植物（见表3）。

Table2

2010年9月结皮封育区与对照区植被盖度及

物种多样性指数

VegetationcoverageandspeciesdiversityindexesofcrustclosureareaandcontrolareainSeptember,2010

盖度

Coverdegree/%4.0±0.3638.0±4.4

丰富度

Abundant

213

Shannon-wiener多样性指数Shannon-weaverindexH

0.47

1.57

Simpson多样性指数SimpsonindexD

0.40

0.41

Pielou均匀度指数Pielouindex

0.68

0.81

对照区Controlarea结皮区Crustarea

Table3

中文名Chinesename

黄蒿白蒿雾滨藜沙米碱蓬猪毛菜珍珠猪毛菜刺沙蓬阿拉善刺蓬骆驼蓬甘草芦苇其他

拉丁名ScientificnameArtemisiascopariaArtimisiaeSieversianaeBassiadasyphylla

表3结皮封育区内的植物种名及在分类学中的地位

Speciesnameandtaxonomicstatusofplantsinthecrustclosurearea

别名Aliases

东北茵陈蒿、猪毛蒿

五星蒿、雾冰草、星状刺果藜、巴西藜、肯诺藜、

沙蓬

狼尾巴条、碱蒿、盐蒿、黄须菜、棉蓬

扎蓬棵、山叉明棵、猪毛缨、猴子毛、蓬子菜、蓬豆芽、轱辘娃子

珍珠柴，雀猪毛菜大翅猪毛菜单刺蓬

骆驼蒿、臭草、臭牡丹、沙蓬豆豆

甜草根、红甘草、粉甘草、美草、密甘、密草、甜草、甜根子、棒

草

苇、芦、芦芛、毛苇

占群体比例Groupshare/%

282131312157421偶然发现偶然发现

3

分类学地位Taxonomicstatus菊科、蒿属菊科、蒿属藜科、雾滨藜属藜科、沙蓬属藜科、碱蓬属藜科、猪毛菜属藜科、猪毛菜属藜科、猪毛菜属藜科、单刺蓬属蒺藜科、骆驼蓬属豆科、甘草属禾本科芦苇属

Agriophyllumsquarrosum

SuaedaglaucaSalsolacollinaSalsolapasserinSalsolaruthenicaCornulacaalaschanicaPeganumharmalaGlycyrrhizauralensisPhragmitescommunis

5讨论与结论

5.1讨论

本试验选址在民勤风沙前沿流动沙区，自然条件极端恶劣，在结皮制剂组分的选择上充分考虑了当地的具体情况，使其同时具有较强的吸湿保水、抗蒸发、耐风蚀等特性。本试验采用的结皮制剂是在相关文献报道[9-15,18]的基础上进行了大量的试验

对比研制而成的，较好的集中了其他制剂环境友好、成本低廉易得、吸湿保水、抗蒸发、耐风蚀、促进植物生长等的综合性能。

目前国内外对于用人工结皮固沙和植被恢复的研究进展较缓慢，多集中于通过对单一制剂的理化改性方面[26-28]，在实际应用中成本高，且在大面积施用后对环境的影响尚需考察。

本次试验所做结皮的强度是有限的，还不足以

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承受人畜的践踏。如果结皮被大面积破坏后，首先其保水性可能会受到影响，导致沙地水分蒸发，含水率下降，植物难于生长；其次小块的破损结皮可能不利于植物种子的固着，难于进行生根发芽。因此，当时以一定形式对结皮试验区进行封育，是先期保护试验成果所必须做的一项内容，干扰对结皮效果的影响将是下一步的研究内容。

地处中国北方风沙区的民勤降水在7－9月降水最多，约占全年降水总量的76%，其次为4－5月，占10%以上。结合结皮制剂的功能特性，结皮适宜的操作季节应该在早春季节（如3月下旬）或深秋（10月下旬），也就是在土壤解冻刚开始或降水结束后进行。选择这段时间操作，不仅可以更有效地利用当地有限的降水，而且可以最大限度的发挥结皮的机械强度和保水性能。结皮制剂组成以生物质材料为主，在自然条件下会发生降解。以结皮制剂未发生老化分解时的机械强度可以安全度过冬春季节的风季，保存沙地中珍贵的水资源，防止蒸发，保持墒情，为春季植物生长提供水分。到了早春季节，阳光照射强度逐渐增加，加上结皮色深的特点，结皮地区地表温度快速上升，植物种子便可提前萌发，多年生植物提前返青，为流动沙区植物生长赢得了更多宝贵的适宜生长时间，并进一步为试验地形成较高盖度的植被提供了可能。

结皮制剂可以在极端干旱的民勤流动沙区起到较好的植被恢复的效果，初步实现了由物理固沙向植被固沙的自然过渡。试验过程中该制剂表现出的营养植物、保水吸湿、抗蒸发以及提高地温延长植物生长期等特点给予我们极大的启示，该制剂可能在类似中国北方的寒区旱区植被恢复工作中发挥功能[29-30]。5.2结论

用结皮制剂进行流沙区的植被恢复，达到了一定的效果。

1）以环境友好的生物质和矿物质材料为主配制结皮制剂，在流动沙表面形成结皮，3d后结皮承压强度为1～2kg/cm2，可形成初步的物理固沙作用。

2）结皮不仅可有效的保持沙地中的水分，防止水分蒸发，还可以从空气中吸收凝结水，增加含水率，为植物生长提供水分，5cm砂层深度含水率达2.61%，较对照高47.5%～72.6%；结皮颜色较深，可吸收阳光热能，提高地温5℃以上，明显使植物发芽、返青时间提前，并且延缓植物枯萎时间，使植物生长期延长30d左右。结皮区植物在干旱季节亦可生长存活；2010年9月，沙丘植被盖度可达38%，对照区植被盖度仅为4%；

3）结皮还可能促进了土壤种子库种子的萌发和生长。结皮封育区内可萌发大量草籽，植株达1000颗/m2；2010年9月，结皮区植物物种丰富度为13，对照区仅为2，物种多样性和均匀度指数也高于对照区，分别为1.57（Shannon-WeaverindexH）、0.41（SimpsonindexD）和0.81（Pielouindex），对照区则分别为0.47、0.40和0.68。

植物可以在结皮的帮助下实现正常生长繁殖，植物可以完成正常生长周期，结皮封育区物种丰富度和生物多样性指数均有不同程度的提高，并在流动沙表面形成一定的盖度，促进流沙地向半固定、固定沙地的转变。

致谢：本研究工作受到甘肃省政府、甘肃省科技厅、甘肃亚盛实业（集团）股份有限公司、民勤县勤锋农场的大力支持，在此一并表示诚挚的谢意。

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Studyonbiomasscrustpreparationtorestorevegetationindrifting

sandregionsinMinqin

WangRuijun1,ChenZhenghua2,WangBaitian1,WangNing1,HeJingwei1

※

(1.CollegeofSoilandWaterConservation,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China;

2.BeijingPostdoctoralWorkstationofGansuYashengIndustrial(Group)Co.,Ltd,Beijing100101,China)

Abstract:Anewkindofcrustpreparation,whichwascomposedofbiopolymermaterialsandmineralmaterials,couldpromotevegetationrecoveryofmovingdunesinMinqinCountry,GansuProvince.MinqinCountyissurroundedbytheTenggerandBadainJarandesertontheEast,WestandNorthsides.Theaverageannualrainfallis113mm,whiletheevaporationisupto2646mm,soMinqinCountrybelongstotheextremelyaridcontinentalclimatezone.Areaofdesertanddesertificationlandisupto1.5×107hm2,whichis94.5%oftheMinqinlandarea.Therest,only5.5%,isthesoleoasisareaofMinqinCountry.Thelengthoftheoasisedgeis408km.MinqinCountryisatypicalagriculturalcountyinsandyareas.Theexperimentsitewaslocatedatthefrontierofamovingsandarea.CrustpreparationandseedsofArtemisiascopariawereusedinthisexperiment.Crustpreparation(applyingforapatent)containedattapulgite,plaster,cellulose,ligninetc.First,theseedswassownonthesurfaceofamovingdunewithadensityof1000-2000/m2.Second,thecrustcomponentsweremixedwithsand(crustpreparations:sand(V/V)=3:1),andthemixturesprinkledevenlyonthesandsurfacewithashovel.Thethicknessofthemixturewasabout10mm.Thenwaterwassprayedontothesandsurfacetoformacrust.Thedosageofwaterwasabout2.5L/m2.Finally,thetestareawasfencedtopreventaccessbyhumanandanimals.Nomoremanualconservationwasimplementedlater.Thethicknessofthecrustwasabout10mm,anditsbearingstrengthwas1-2kg/cm2(variedaccordingtothethicknessofthecrust)aftertwodays.Controlledtrialsweresetintheadjacentmovingdune.Allthematerialsandoperationswerethesame,butwithoutthecrustpreparation.Theareaofthecontroltrialswasapproximately2200m2.TheprojectwascarriedoutfromAugust8-10,2009.About10daysafterconstruction,alargenumberofgrassseedsgerminatedinthecrustarea,upto1000/paredtothecontrolareaplantspecies,therichnessanddiversityindiceswerehigherinthecrustarea.Becauseplantsinthecrustareagerminatedearlierinspringandwitheredlaterinautumnthaninthecontrolarea,theyhadalongergrowingseason.Inthecrustarea,manyplantscouldgrowandsurvivedthroughthedryseason.InSeptemberofthefollowingyear,thecoverageofthedunes’vegetationwasupto38%.Theseresultsindicatedthatthiscrustpreparationmethodmayhavepotentialvalueinvegetationrestorationinthecoldandaridregions.

Keywords:minerals,vegetation,restoring,biopolymermaterials,crust,Minqin,movingdune,sandfixing

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