超吸水纤维在防治荒漠化造林应用研究(学会报告) 本文关键词：荒漠化，造林，吸水，纤维，防治
超吸水纤维在防治荒漠化造林应用研究(学会报告) 本文简介：超吸水纤维在防治荒漠化造林应用试验情况报告中国治沙暨沙业学会二〇一四年十二月目录1试验背景12试验区概况22.1京津风沙源治理工程区（内蒙古自治区磴口县）22.2津风沙源治理工程区（内蒙古自治区乌拉特后旗）22.3石漠化治理工程区（广西壮族自治区河池市都安县）33试验材料及方法33.1超吸水纤维33
超吸水纤维在防治荒漠化造林应用研究(学会报告) 本文内容：
超吸水纤维在防治荒漠化
造林应用试验情况报告
中国治沙暨沙业学会
二〇一四年十二月
目
录
1试验背景1
2试验区概况2
2.1京津风沙源治理工程区（内蒙古自治区磴口县）2
2.2津风沙源治理工程区（内蒙古自治区乌拉特后旗）2
2.3石漠化治理工程区（广西壮族自治区河池市都安县）3
3试验材料及方法3
3.1超吸水纤维3
3.1.1产品介绍3
3.1.2吸水原理4
3.1.3产品特性4
3.1.4主要功能5
3.2造林树种选择6
3.3材料准备6
3.4试验设计及方法6
3.5造林方法7
4情况观察与照片采集8
4.1照片采集8
4.2情况观察8
5试验过程及考察情况8
5.1召开座谈咨询会签订协议8
5.2考察选点9
5.3确定实施方案10
5.4造林施工10
5.4.1都安造林施工10
5.4.2沙区造林施工11
5.5考察情况13
5.5.1试验考察情况13
5.5.2产品考察情况15
6结论与建议16
6.1主要结论16
6.2建议16
1试验背景
中国是世界荒漠化、沙化面积最大、危害最严重的国家之一，而且还有31万平方公里有明显沙化趋势的土地，严重影响近4亿人口的生产生活。全国现有荒漠化土地总面积262.37万平方公里，占国土总面积的27.33%，沙化土地面积173.11万平方公里，约占全国土地总面积的18%，其中仅可治理的沙化土地面积就有53万平方公里。国务院与2008年和2012年先后批复实施了《岩溶地区石漠化综合治理规划大纲（2006-2015年）、》《滇桂黔石漠化片区区域发展与扶贫攻坚规划（2011-2020）》，可见国家对石漠化防治工作的重视和力度。另外，国务院批准的《全国防沙治沙规划（2011~2020年）》，规划到2020年，完成沙化土地治理任务2000万公顷，实现全国一半以上可治理的沙化土地得到有效治理，治沙任务十分繁重。同时，由于荒漠化地区干旱缺水、土地保水性差，造林成活率低、植被保存难等问题，导致防治任务十分艰巨复杂。为加快推进荒漠化治理工作，确保完成规划任务，要求我们更加注重新技术、新产品在荒漠化防治上的推广应用。南通江潮纤维制品有限公司生产的超吸水纤维能快速吸收和保持比自身重100百倍左右的水分，具有很高的吸水性和保水性，且具有无毒、可降解无污染的环保性。超吸水纤维的这种保水性与水分释放独特性，以及环境友好型特点，如能在沙化、石漠化地区造林和植被恢复中成功应用，前景将非常可观。但该新产品如何在造林上使用、以及会取得的怎样的生态经济效果等均需要开展试验示范。为此，本合作试验将在国家重点生态工程-京津风沙源治理二期工程区内蒙古自治区磴口县和石漠化工程区广西壮族自治区都安县分别选择两个具有代表性的地点，通过示范造林试验，为该新产品在造林上的应用提供具体实用的方法和模式。
2试验区概况
2.1京津风沙源治理工程区（内蒙古自治区磴口县）
内蒙古磴口县地处东经106°9′～107°10′，北纬40°9′～40°57′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。
2.2津风沙源治理工程区（内蒙古自治区乌拉特后旗）
乌拉特后旗位于内蒙古自治区西北部，东经107°05
06“，北纬41°06
46“，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96—105.9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。
2.3石漠化治理工程区（广西壮族自治区河池市都安县）
都安县地处云贵高原向广西盆地过渡的斜坡上，都阳山脉东段，地势北西高、南东低。境内岩溶地貌约有3863.33平方公里，占全县面积的94.34%，是全国岩溶地貌（喀斯特地貌）发育最为典型的地区之一。属南亚热带季风气候区并缘。全县年平均气温19.6℃，年平均降雨量1700多毫米。境内山地以石灰岩为主，丘陵坡地以红壤为主。
3试验材料及方法
3.1超吸水纤维
3.1.1产品介绍
超吸水纤维是由南通江潮纤维制品有限公司与中国纺织科学研究院（以孙玉山博士为首的研发团队），历经8年共同研制开发，填补了国内空白。它是一种吸水能力特别强的功能性高分子材料。无毒无害，反复吸水、释水，因此人们把它比喻为“微型水库“。同时，它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放，增加肥效、药效。超吸水纤维广泛应用于农业、林业、园林绿化、沙漠绿化。
产品认定证书
超吸水纤维吸水前后的对照
3.1.2吸水原理
吸水原理相近于SAP（高吸水树脂），但因其表面积大，具有吸液速度快、吸液倍率高、保液能力强、反复吸水、释水、耐高温、无毒、拒油、赋形性好、制品柔软、使用方便等优良特点。
3.1.3产品特性
1）无毒.安全环保，无毒无味，不污染植物，土壤和地下水，果树花卉，植树造林，无土栽培，植物保鲜运输，大田作物等，无任何残留。
2）保墒省水.可有效抑制水分蒸发，防止水土流失，即使在有灌溉的条件下，仍然可省水50%以上，省时省人工。
3）改善土壤结构.使粘重土壤，漏水肥的沙土和次生盐碱土壤得以改良.同时促进土壤微生物发育，提高土壤有机物的周转利用效率。
4）使用寿命长.集多种聚合物之特性，可反复吸水膨胀和释放收缩。
5）吸水速度快.一般自然水吸至饱和一般0.4分钟，最快3秒钟。
6）水肥利用率高.在土壤中形成的“小水库“接受施肥、灌溉（或降雨）造成淋溶流失的微量元素减少1/3，保护环境；当再次干旱时，吸足水的纤维使周围的土壤保持潮湿，以供给植物根系水分。即使在沙漠地区和极端的干旱气候，也可种草植树。
7）性能稳定即使是极端的干旱，也不会倒吸植物水分。
3.1.4主要功能
1）保水：超吸水纤维不溶于水，但能吸收相当自身重量成百倍的水，可有效抑制水分蒸发。土壤中使用超吸水纤维后，在很大程度上抑制了水分蒸发，提高了土壤饱和含水量，降低了土壤的饱和导水率，从而减缓了土壤释放水的速度，减少了土壤水分的渗透和流失，达到保水的目的。还可以刺激作物根系生长和发育，使根的长度增加、条数增多，在干旱条件下保持较好长势。
2）保肥：因为超吸水纤维具有吸收和保蓄水分的作用，因此可将溶于水中的化肥，农药等农作物生长所需要的营养物质固定其中，在一定程度上减少了可溶性养分的淋溶损失，达到了节水节肥，提高水肥利用率的效果。
3）改善土壤结构：施入土壤中，随着吸水膨胀和失水收缩的规律性变化，可使周围土壤由紧实变为疏松，孔隙增大，从而在一定程度上改善土壤的通透状况。
3.2造林树种选择
沙区和石漠化地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，石漠化地区水土流失的难题。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，广西河池市都安县选择核桃造林。
3.3材料准备
（1）植物材料：苗木均为本地乡土树种。沙区为梭梭和榆树、石漠化地区为核桃。
（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
3.4试验设计及方法
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（小区面积根据当地情况设定），每个小区为一个处理，每个处理其他因素处于同一水平。
超吸水纤维在防治荒漠化造林应用上的试验设计表
处理
造林方式
使用量
（每坑）
备注
超吸水纤维（kg）
与土层隔层铺垫
1
根据地区不同、树种不同可适当调整用量
0.5
0.25
0.1
0.05
裸根包裹
1
0.5
0.25
0.1
0.05
空白对照
超吸水纤维无纺布(m2)
底层铺垫
0.64
整坑铺垫
3.2
空白对照
3.5造林方法
磴口县选择梭梭造林按株行距（2×4）-（2×3）植苗，造林密度80-100株/亩；乌拉特后旗选择榆树造林按株行距（3×4）-（3×3）植苗，造林密度56-76株/亩；都安县石漠化地区地形特殊，造林按见缝插针，一般造林密度为10-12株/hm2。
4情况观察与照片采集
4.1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。
4.2情况观察
试验过程中请相关专家以及地方林业局相关人员对试验情况进行考察与观察。
5试验过程及考察情况
5.1召开座谈咨询会签订协议
座谈咨询
签署合作协议
通过多次商讨与洽谈，中国治沙暨沙业学会就试验达成共识，于2月17日在京召开了超吸水纤维造林应用专家咨询座谈会，学会并与南通江潮纤维制品有限公司签署了超吸水纤维防治荒漠化造林应用试验合作协议书。中国绿色时报2014年2月20日进行了“超吸水纤维将助力沙产业”的新闻相关报道。中国林业网、中国林业新闻网、新浪财经等国内10几家媒体网站进行转载报道。
5.2考察选点
在项目实施前，为认真实施好该项试验。2014年2月下旬，学会首先赴广西河池等地进行了考察和座谈交流，最终选择石漠化综合治理重点县都安瑶族自治县进行超吸水纤维在石漠化地区造林应用试验；2014年4月初，学会赴蒙古自治区巴彦淖尔市开展治沙造林新材料应用试验的考察，最终选择京津风沙源工程区磴口县和乌拉特后旗进行试验。
石漠化地区试验选点考察
沙区试验选点考察
5.3确定实施方案
在试验点确定后，学会根据考察情况积极认真编写了试验方案（初稿），之后在中国林业科学研究院、北京林业大学、南通江潮纤维制品有限公司相关教授和高工的指导和修改下，完善了试验方案。
5.4造林施工
5.4.1都安造林施工
3月中旬，学会组织专家组和江苏南通江潮纤维制品有限公司人员在都安县林业局的大力支持下完成了造林施工工作。试验选用生态与经济效益兼顾的造林树种——核桃，采用超吸水纤维和超吸水纤维无纺布两种材料不同方式、不同梯度进行造林应用实验，期望为超吸水纤维在石漠化地区造林找到经济实用的应用方式。此次试验面积总计约30亩。
都安县造超吸水纤维造林试验施工
5.4.2沙区造林施工
2014年4月中旬，学会在内蒙古自治区巴彦淖尔市磴口县以及乌拉特后旗进行了治沙造林施工作业。学会组织专家以及江苏南通江潮纤维制品有限公司人员指导了超吸水纤维治沙造林试验的野外施工作业。此次试验与乌兰布和沙漠边缘治理工程与戈壁治理造林任务相结合。试验分别选用梭梭和榆树、柳树、杨树等适生树种，采用超吸水纤维不同梯度、不同方式应用进行治沙造林。
磴口县造超吸水纤维造林试验施工
乌拉特后旗超吸水纤维造林试验施工
5.5考察情况
5.5.1试验考察情况
乌拉特后旗试验情况
磴口县试验情况
都安县试验情况
经过一个生长季的试验，2014年8月中旬，学会、江潮纤维制品有限公司、地方林业局相关人员对试验现场进行了考察。考察发现：在沙区，在灌水次数少于空白对照组的情况下，且在一个月没浇水的情况下，超吸水纤维周边的沙土依然保持一定的湿度，植被成活率较高，长势良好。在沙区，梭梭造林使用量0.05kg基本能达到保水作用，榆树造林超吸水纤维造林用量稍微大些，0.25kg可以起到一定的保水作用；石漠化地区由于雨水充足，每株苗木使用0.05kg的超吸水纤维便能达到保水作用，用量大反而导致截水过多，出现泡根现象。另外，超吸水纤维无纺布在实验中，根系可以穿透无纺布正常生长，也起到一定的保水作用。由此说明，超吸水纤维具有一定的保水和释水性能，在造林中用量合理，方法得当，可以适当减少浇灌次数，达到省工省水的效果。
5.5.2产品考察情况
2014年11月下旬，学会组织专家对南通江潮纤维制品有限公司超吸水纤维产品生产情况进行考察，并对今年在广西都安石漠化地区、内蒙磴口乌兰布和沙漠、乌拉特后旗沙化地区的试验进行总结，专家组一致认为，超吸水纤维具有优越保水性能和释水功能。考察发现，根据专家建议和实验的情况，南通江潮纤维制品有限公司在这一年中对产品进行了改进——研发出超吸水纤维美植袋，专家认为，该产品具有更好的应用前景。
6结论与建议
6.1主要结论
1.超吸水纤维是以丙烯酸化工原料生产而成，通过测试在医疗卫生等应用领域都可以安全使用，因此对土壤、植被和环境比较环保。
2.超吸水纤维具有良好的吸水和保水性能，在荒漠化地区使用超吸水纤维造林可以提高植被成活率，减少浇水次数。
3.超吸水纤维通过改进的超吸水纤维美植袋具有较好的应用前景。
6.2建议
建议根据不同市场需求以及不同地形地、地貌、植被等实际情况进一步开发新的产品，比如生态垫，或营养美植袋等。
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