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        生態(tài)墊的特點(diǎn)及其研究與應(yīng)用

        2010-02-12 20:15:10李留振李阿根白錄燕陳彥偉
        浙江農(nóng)業(yè)科學(xué) 2010年5期
        關(guān)鍵詞:土壤水分水土保持邊坡

        岳 睿,李留振,李阿根,白錄燕,陳彥偉

        (1.河南省鄭州市苗木場,河南 鄭州 450001;2.許昌市林業(yè)科學(xué)研究所,河南 許昌 461001;3.浙江省杭州市余杭區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)與植物保護(hù)管理總站,浙江杭州 311100;4.河南高速公路發(fā)展有限責(zé)任公司 周口分公司,河南 周口 466001;5.許昌市鄢陵縣林業(yè)發(fā)展基金管理辦公室,河南 許昌 461016)

        生態(tài)墊 (eco-mat),是采用天然的椰棕纖維為原料加工成的一類水土保持產(chǎn)品,也可以稱為椰毯(coir mat)。在歐美,生態(tài)墊與其它成卷水土保持產(chǎn)品統(tǒng)稱為RECPs,在國外廣泛應(yīng)用于園林園藝,公路、鐵路、河道等邊坡防護(hù),以及沙漠治理領(lǐng)域[1]。無論是在椰棕的主產(chǎn)地馬來西亞、印度、菲律賓,還是歐美、日本等發(fā)達(dá)國家以及我國臺灣等地區(qū)都大量將生態(tài)墊用于水土保持。在國內(nèi),由于椰棕產(chǎn)地局限在海南等地,商品化程度低,產(chǎn)量少,開發(fā)遲,直到本世紀(jì)初才有學(xué)者在國外機(jī)構(gòu)資助下進(jìn)行研究。

        1 特點(diǎn)

        生態(tài)墊具有持效期長、對植物生長友好、抗侵蝕能力強(qiáng)、且有三維加筋作用,以及施工簡便等優(yōu)點(diǎn)[2]。

        生態(tài)墊所采用的纖維為椰棕纖維,木質(zhì)素含量高,具有較強(qiáng)的抗生物和紫外線降解能力,據(jù)估計能夠在田間保持3~5年不腐爛,與秸桿相比覆蓋期更長。椰棕纖維比秸桿纖維更細(xì),不影響土壤種子萌發(fā)和穿透,還能起到保溫保濕的作用。生態(tài)墊三維多孔結(jié)構(gòu)可以消解水、風(fēng)的動能,增加地表的粗糙度,增強(qiáng)水的滲透。椰棕纖維強(qiáng)度大,能夠在土壤中起到類似植物根系加筋的作用,增加土體的抗剪強(qiáng)度,減少雨水侵蝕,從而大幅度提高邊坡的穩(wěn)定性和抗沖刷能力。生態(tài)墊是加工成型的產(chǎn)品,施工所需人工少,鋪設(shè)迅速,按照歐美國家的經(jīng)驗(yàn),每人每天都可鋪設(shè)上千平方米[1],與現(xiàn)有的植草與草方格防護(hù)方式相比,人工成本大大降低,而效率和效果得到顯著提高。

        2 研究與應(yīng)用

        生態(tài)墊在國內(nèi)的研究與應(yīng)用始于2002-2004年中德農(nóng)業(yè)科技合作項目“可降解材料在困難立地造林中的應(yīng)用”和北京市林業(yè)局中馬合作項目“生態(tài)墊在京津風(fēng)沙源治理中的研究”等課題。

        姜新福等[3]在京津風(fēng)沙源治理造林工程中將生態(tài)墊鋪墊在林下,對土壤含水率、入滲率、溫差以及理化性質(zhì)等進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)覆蓋生態(tài)墊后0~20 cm和20~40 cm土層的涵養(yǎng)水分能力分別提高了17.4% 和8.9%;土表溫度在夏季下降了2.4%,冬季提高了56.3%;水流的入滲也變得平緩;并且林木的蒸騰速率和光合速率也得到顯著提高。郝亦榮等[4-10]也有類似的報道。楊越等[11-17]的研究還發(fā)現(xiàn)生態(tài)墊覆蓋后,流動沙地的速效鉀含量有顯著提高,其它理化指標(biāo)變化不顯著。

        楊曉暉等[14]將生態(tài)墊用于京北石質(zhì)山區(qū)盤山公路邊坡綠化工程,生態(tài)墊可以將因溝蝕引起的侵蝕模數(shù)由13 250 t·km-2·a-1降至 0,坡下部公路的表面受損率降低了1.89百分點(diǎn),而公路破壞度則由21 969.7 cm3·m-2降 至12 997.8 cm3·m-2,下 降 了40.84%。同時,坡面上樹木個體的保存率從87.21%提高到95.32%,而保存樹木個體的受損率則由74.69%降至2.15%??梢姡鷳B(tài)墊既能有效防止水土流失,又能促進(jìn)景觀的綠化美化。張力等[15]在龍慶峽荒灘植被恢復(fù)和重建中采用生態(tài)墊覆蓋,結(jié)果表明,防止地表風(fēng)沙活動,降低林內(nèi)自然降塵量;在炎熱的夏季,降低林內(nèi)氣溫和氣溫日變幅,可以降低植物蒸騰,使其保持足夠的水分維持正常生理活動;覆蓋生態(tài)墊后地表溫度上升能保持土壤水分,所以覆蓋生態(tài)墊的林地土壤含水量高于未覆蓋生態(tài)墊的林地;促進(jìn)植株個體生長和林下植物群落的形成。

        李祿軍等[18]將生態(tài)墊用于沙漠治理,研究表明,生態(tài)墊覆蓋后,沙丘土壤水分受到物理阻隔,切斷了與大氣的交換,從而造成了內(nèi)部水分的循環(huán),改變了土壤含水量的分布和變化特征,土壤水分較多地保留在土壤中,為固沙植物的生長發(fā)育創(chuàng)造良好的條件。占玉芳等[13-19]也得出了類似的結(jié)論。

        以上研究表明,生態(tài)墊無論是在沙漠、荒漠地帶還是公路邊坡覆蓋都能有效減少水土流失,改善植被生長環(huán)境和田間小氣候,是一種比較優(yōu)良的水土保持制品。

        3 小結(jié)

        生態(tài)墊在國內(nèi)的應(yīng)用和研究主要集中在干旱少雨的北方地區(qū),特別是荒漠化嚴(yán)重的地方和沙漠地帶,其抗風(fēng)沙侵蝕和促進(jìn)植物生長的能力已經(jīng)得到充分肯定。而在國外,生態(tài)墊也大量應(yīng)用在河道治理領(lǐng)域,在國內(nèi)還鮮有報道。

        由于國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低,無法承受生態(tài)墊昂貴的價格,限制了其在國內(nèi)大規(guī)模應(yīng)用。隨著國內(nèi)環(huán)境保護(hù)與治理的不斷深入,經(jīng)濟(jì)水平的提高和技術(shù)的進(jìn)步,我國南方地區(qū)椰棕產(chǎn)業(yè)形成規(guī)模,生態(tài)墊這一天然環(huán)保產(chǎn)品也必將得到更加廣泛的應(yīng)用。

        [1]Allen H H,Leech J R.Bioengineering for stream bank erosion control[M].Mississippi:U.S.Army Engineer Waterways Experiment Station., Technical report no. EL-97-8,Vicksburg,1997.

        [2]李留振,李阿根,葉宏飛,等.椰纖維植被護(hù)坡技術(shù)在巖石邊坡上的應(yīng)用[J].林業(yè)建設(shè),2007(6):29-31.

        [3]姜新福.生態(tài)墊“Ecomat”在京津風(fēng)沙源治理造林工程中的應(yīng)用研究[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2004.

        [4]郝亦榮,馬履一,劉平.生態(tài)墊對油松生長及光合特性的影響[J].中國水土保持科學(xué),2005,3(3):73-77.

        [5]郝亦榮.生態(tài)墊覆蓋對沙地土壤及林木生長的影響[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2005.

        [6]劉平,馬履一,郝亦榮.生態(tài)墊對河灘造林地土壤溫濕度和雜草的影響[J].中國水土保持科學(xué),2005,3(1):77-81.

        [7]韓向忠,孫向陽,胡劍非.生態(tài)墊對造林地土壤水分及養(yǎng)分的影響研究[J].華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2006,12(2):23-26.

        [8]韓向忠.生態(tài)墊“Ecomat”對北京通州地區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響研究[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2006.

        [9]胡封兵,高甲榮,劉瑛.可降解生態(tài)墊在河灘區(qū)造林中對土壤含水量的影響[J].水土保持應(yīng)用技術(shù),2006(3):1-3.

        [10]李祿軍,蔣志榮,邵玲玲,等.生態(tài)墊覆蓋對沙丘土壤溫度的影響[J].水土保持報,2009,29(2):140-143.

        [11]楊越,曹波,孫保平,等.生態(tài)墊對流動沙地土壤溫濕度和養(yǎng)分的影響[J].水土保持研究,2008,15(3):81-83,87.

        [12]楊曉暉,王小平,秦永勝.生態(tài)墊在京北石質(zhì)山區(qū)盤山公路邊坡綠化工程中應(yīng)用效果評價[J].水土保持研究,2006,13(3):119-120,123.

        [13]張力,王樹.生態(tài)墊在龍慶峽荒灘植被恢復(fù)和重建中應(yīng)用效果研究[J].水土保持研究,2007,14(3):365-366,370.

        [14]李祿軍.綠洲-荒漠交錯帶生態(tài)墊覆蓋下沙丘土壤水分動態(tài)及預(yù)測[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2007.

        [15]張梅花.生態(tài)墊在沙漠治理中的應(yīng)用研究[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2007.

        [16]楊志國,孫保平,丁國棟,等.應(yīng)用生態(tài)墊治理流動沙地機(jī)理研究[J].水土保持學(xué)報,2007,21(1):50-53.

        [17]占玉芳,藺國菊.河西中部沙漠治理中應(yīng)用生態(tài)墊對沙丘水分的影響[J].林業(yè)科技,2007,32(1):14-16.

        [18]楊曉暉,于春堂,秦永勝.流動沙丘上生態(tài)墊防風(fēng)固沙效果初步評價[J].生態(tài)環(huán)境,2007,16(3):964-967.

        [19]張建生,張梅花,李慶會,等.生態(tài)墊覆蓋對沙漠土壤水分和溫度的影響[J].中國沙漠,2008,28(2):280-283.

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