风蚀荒漠化的主要防治措施

如题所述

目前常见的风蚀荒漠化防治措施有生物措施、化学措施、机械措施和耕作措施。根据各地的实际情况,可以将这些措施单独使用,也可以结合起来使用,以达到理想的防风固沙效果。

(一)生物措施

其形式主要有营造防风林、防风草带,增加地表植被覆盖度、改善植物群落结构,利用生物性结皮保护地表等。

1.构建防风林带

防风林可使近地面的气流抬升和增加空气阻力,降低地表风速,是改变风蚀动力因子的一种常见措施。防风林除具有降低风速、防风固沙作用外,还可提高土壤有机质和氮含量,改变林下生境,使林下形成较好的生态环境,提高土壤生物量,增强土壤的抗风蚀性。

防风林措施利用的是系统理论中的隔离机制,即在风沙流通路径上人工设置条带状障碍物,将相对较大的风沙流系统分解为多个小系统,或者减弱风沙物质在系统中的流通量和流通速度,从而减小风力侵蚀的危害程度。

防风林的行距、树高、疏透度、林带走向、带间距以及有无灌草搭配等参数,都会对其防风效果产生影响。防风林疏透度是影响防风效果的重要因素:疏透度太低,气流被抬升,风的动能得不到有效的衰减,风速会在较短距离内得以恢复;疏透度太高,大部分气流会透过林带,防护效果也不好。林带走向应垂直于风向,长度应大于所需要受保护区域的长度,其间不能留有空隙。林带应有一定的宽度,带内的林木应交错栽植。所选择的树种应有很强的适应性,以速生、高大且生命周期长的树种为宜。如果防护林带搭配灌、草,形成相对完善的垂直“层片”结构,则能更为有效地降低风能,同时还能增加地表覆盖度,提高其抗风蚀能力。

需要注意的是:①在许多风蚀地区,大风天气多发生在冬、春季节,恰是防风林枝叶稀少的时期,其防护效果并不理想;②风力侵蚀大多发生在水分匮乏、土壤贫瘠的干旱地区,其自然条件可能并不适宜大面积、高密度的乔木存活,因此,这些地区的防风林是典型的人工生态系统,不仅要投入大量的人力、物力进行构建,还要长期靠人工维护,如定期进行灌溉、间伐、补种等;③要形成一个能充分发挥防风固沙功能的成熟防护林带,需要较长的周期。

2.增加植被覆盖度

从区域尺度来看,防风林多为线状,覆盖范围有限,其主要功能是降低风速或在颗粒搬运过程中对其进行截留,对呈面状分布的广大侵蚀区无明显的保护作用,属于防治风力侵蚀的一种“被动”措施。要想有效防治风蚀荒漠化,还需要从风力侵蚀的源头抓起,提高侵蚀区的抗风蚀能力。

通过植被建设增加植被覆盖度是一种有效改善侵蚀区下垫面性状的生态措施。由于植被具有覆盖地表以避免沙粒裸露、提高粗糙度高度、降低风速和阻挡沙尘等作用,在侵蚀区增加植被覆盖度,可对地表起到良好的保护作用,使其免于风蚀。此外,植被覆盖度的增加还可减少土面蒸发,增大土壤含水量,营造相对湿润的小气候环境,增加空气湿度,改善土壤结构等,从而提高土壤的抗风蚀性能。

具体的植被建设措施有封育、修补和重建三大类。封育是指人工设置围栏或划定保护区,禁止出现有损于植物繁衍的人类活动行为,使现有植被与土壤获得一个休养生息和自然恢复的过程;修补是对已受损但不能只凭自身再生能力予以恢复或恢复速度太慢的植被采取的措施,具体措施有人工补种、引进外来物种、改良植物生境条件等;重建就是遵循生态学的规律,根据当地的气候、水、土条件,叠加各种人工栽培措施,形成一种自然-人工复合植物群落的过程。

由于风蚀区植物生存环境恶劣,在植被建设中应特别注意植物物种的选择。那些生长速度快、能进行克隆繁殖的植物是先锋植物的首选,它们能快速适应荒漠区的生境特点,并可通过自身繁殖形成覆盖层,保护土壤免受风蚀,并能改善土壤结构,为后继物种的入侵定居提供基础。另外,还要注意不同生活型植物物种的搭配,使不同物种的根群位于地下生境中的不同层次,这样既可以实现对地下生境资源的充分利用,使地表植被的层片结构尽可能完善,又可以避免植物根群拥挤在地下生境的同一层内,产生对资源的过激竞争而导致存活率较低、生长状态不佳和土层养分的不足。

3.促进生物结皮形成

生物结皮是由不同种类的苔藓、地衣、藻类、真菌以及细菌等生物与其下层的土壤共同形成的一个复合生物土壤层,厚度约为1~10cm,在其地下部分,苔藓和地衣的假根、真菌菌丝和蓝藻丝状体交互作用,能够固定土壤颗粒。生物结皮可通过固结土壤颗粒以增加土壤表面的抗风蚀性,还可提高粗糙度高度,覆盖可蚀性颗粒等,从而保护地表免于风力侵蚀。因此,创造适宜的水土条件,促进生物结皮的形成,并进行相应的管理和维持,是防治风力侵蚀的一条途径。

目前,生物结皮的抗风蚀性能已得到了人们的广泛认可。但生物性结皮对地表的保护作用也有其脆弱的一面:①生物结皮的形成是一个自然过程,需要较长的周期,通常为几个月甚至几年的时间,而目前还没有成熟的技术促进其发育;②生物结皮的结构相对比较脆弱,并且受到破坏后,抗风蚀性急剧减小。

(二)化学措施

化学固沙是将化学制剂喷洒到土壤表面,从而固定沙物质的一种工程措施。土壤表面的沙物质经化学材料处理后,可形成具有一定强度的保护层或固结层,一方面保护地表免遭风力侵蚀,另一方面其光滑的表面能使风沙流顺利输移,防止产生积沙。

常用的固沙材料有石油类产品、高分子材料固沙液以及无机材料等。前苏联早在1934年就开始进行沥青乳液固沙试验,后来又进行了聚丙烯酰胺材料固沙试验,随后相继出现了不同的固沙制剂。目前,采用化学材料固沙还存在一些问题,如成本相对较高,易受风沙流侵蚀而影响固沙效果,并且有些材料还可能造成环境污染等。

(三)工程措施

工程措施是一种使用非常广泛而有效的抗风蚀形式,主要通过增加土壤表面的粗糙度高度、减小风速、阻挡风沙流、覆盖地表、阻隔可蚀性颗粒的裸露等方式对土壤起到保护作用,其方法多样,可以使用的材料也很多,而且使用时几乎不受自然条件的限制,简便易行。

1.风障、沙障

风障和沙障是用来减小风速、阻挡流沙的障碍物。风障和沙障可使下风向的区域免于风蚀和流沙堆积。防风林就是一种大型的生物风障。风障和沙障的制作材料也很多,例如用一般的建筑材料做成的防沙墙、用植物枝干制作的防风阻沙栅栏等。

2.地表覆盖

地表覆盖是一种用特定材料覆盖地表以避免风蚀的方法。该措施可减小地表风速、避免可蚀性颗粒裸露、固定土壤颗粒等。用砾石覆盖地表是我国西北地区经常使用的一种防风蚀方法。草方格固沙也是一项非常可行和有效的方法,其材料来源相对充足,方法简便易行,铺设区域可大可小,而且不受地域或气候条件的限制,固沙效果显著,曾成功用于包兰铁路沙坡头段、京通铁路和塔克拉玛干沙漠公路的防护。在条件允许的情况下,还可用农作物秸秆覆盖地表,该方法不仅可以减小风蚀,还可增加农田土壤养分。早春使用地膜覆盖种植,也是减少农田风蚀的有效办法。

(四)农业措施

农业措施是指利用科学合理的田间管理,增大农田的地表覆盖度和土壤的团聚性,提高土壤的抗风蚀能力。

1.保护性耕作

传统的耕作方式由于土地翻耕后土质松动,增加了土壤表面的可蚀性颗粒;同时也由于耕作后地表起伏较大,湍流增加,风蚀率往往很大。实践和研究表明,免耕可以有效保持土壤的聚合体结构,提高其抗风蚀能力。我国河北北部风蚀性农田的研究结果表明,免耕可以使地表的沙尘通量减少14%。利用耕作措施形成的粗糙垄沟也可限制土壤颗粒的移动。

2.留茬

在农田中保留农作物残茬,可把裸露农田分割成条田,形成挡风、截土的屏障,起到有效的防风蚀作用。农作物残茬还能截雪、截雨,减少水分蒸发,增加土壤水分含量,提高其抗风蚀能力。研究表明:麦田留高茬(20~30cm)可以使地表粗糙度提高12倍,近地风速降低50%,风蚀量减小80%,土壤含水率比传统方法高10%~15%。在大面积种植马铃薯和豆类的地区,通过与禾谷类作物带状留茬间作、轮作的方式,可以进一步扩大作物残茬覆盖的防蚀作用。

3.灌溉

对于我国大部分风蚀荒漠区,大风天气多发生在冬、春季节。而在春季时,地表已经解冻,土壤干燥、颗粒间固结程度低,抗风蚀能力差。此时对农田进行灌溉,增加土壤含水量,是减小风蚀的有效办法。

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