新疆公路防沙技术：工程与植物综合应用

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：工程措施包括各种沙障，其作用是：降低地表风速，增大地表粗糙度，使气流对地表沙粒的直接作用力减小；减少流沙对植物幼苗的侵害，使之易于成活定居。表3.22 下垫面粗糙度的变化3）风速降低，减少地表流沙风蚀和堆积设置沙障后，增加了地表粗糙度从而降低了风速。

长期的防沙经验和最新的研究成果显示：在降雨量合适的半干旱沙漠或半固定沙漠地区（半干旱温热沙地区，Ⅲ区），应采用工程和植物防治的综合防沙技术。

首先要用工程措施将流沙固定，其次才是种植植物。否则，由于风沙流动比较频繁，直接在其上种植固沙植物，难以定居成活，在短期内沙害难以消除。工程措施包括各种沙障，其作用是：降低地表风速，增大地表粗糙度，使气流对地表沙粒的直接作用力减小；减少流沙对植物幼苗的侵害，使之易于成活定居。

1.工程措施——设置沙障防护带

在流沙活动比较严重的路线上风侧，视沙害危害程度的大小，设置不同宽度的机械沙障防护带，防护带宽从 50～100 m不等。方格沙障规格有4 m×4 m，2 m×3 m，带状沙障间距2 m。固沙材料选用沙蒿。沙障防护带的效果：

1）土壤的理化组成发生变化

设置沙障后，流沙得到了固定，沙地微环境发生了很大变化，首先是土壤的理化性质发生大的变化。土壤细粒成分增多，土壤的持水力就大，含水量就增大。同时土壤的微生物活动强度及数量都有增强。土壤的水、肥、汽、热朝良性状态发展。这就为植物的生长发育创造了有利的条件，如表3.21所示。

表3.21　试验地土壤机械组成　%

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从表3.21可以看出：设置沙障后，规格为2×3格状沙障中，土壤的细粒成分由6.48% 上升到20.48%，细粒成分增加大约3倍，其他规格的沙障中土壤的细粒成分也有不同程度的增加。

2）下垫面的粗糙度增大

下垫面粗糙度是衡量地表性质的一个物理指标。其大小直接影响到地表流沙的风蚀与堆积状况，其含义是平均风速减小到零的某一几何高度。粗糙度计算公式为

logZ0=logZ 2−AlogZ1/1−A

其中：A =V200/V50；Z1 =50 cm ；Z2 =200 cm ；V200为2 m高处风速；V50为50 cm处风速。

如表 3.22 所示：流动沙地上设置了沙障，使粗糙度增大，规格为2 m×3 m的方格状沙障的粗糙比流沙提高了42倍；4 m×4 m沙障的粗糙度比流沙的粗糙度提高了 27 倍。这样就使贴近地表的风速减小到沙粒起动风速以下，防止了沙粒起动，沙障的规格越小，粗糙度越大，反之规格越大，粗糙度越小。

表3.22 下垫面粗糙度的变化

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3）风速降低，减少地表流沙风蚀和堆积

设置沙障后，增加了地表粗糙度从而降低了风速。如表3.23所示：2 m×3 m方格沙障在距地面高50 cm处降低风速40.65%，200 cm处降低风速20.61%，4 m×4 m方格沙障在50 cm处降低风速26.415%，200 cm处降低风速8.39%。由此可以看出：规格小的沙障，降低风速的量就大，距地表近的地方削弱风速就大，距地表高的地方，相对来讲削弱风力的作用就比较小。规格大的沙障在垂直方向和规格小的沙障削弱风力的趋势大致相同，但作用的强度比较小。

表3.23　沙障降低风速的作用

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2.工程措施与人工植被综合应用——在工程措施的保护下建立人工植被

设置机械沙障以后，从根本上消除了试验路段内的沙害，并使局部环境得到改善，为植物固沙创造了条件。但机械沙障使用年限不长，不可能达到永久固沙目的，植物固沙才是公路沙害治理的根本措施。植物固沙不仅可以防风固沙，而且可以改造自然环境，改良土壤，为沙区农牧民提供薪材，为牲畜提供饲草饲料。

植物固沙事实上是人工植被的建立，是自然植物群落的模拟。只要设计合理，将外界的干扰减少到最小，就可以迅速恢复植被，形成人工植物生态系统。

1）固沙植物种的选择

固沙植物种选择考虑的是：该种植物适合在试验路段生长发育，其固沙效果好。植物种的选择是植物固沙成败的关键。

通过对各种环境因子及植物种源的调查，本着适地适树的原则，选择乔木旱柳，大灌木柠条，小灌木杨柴，沙柳，沙打旺作为主要固沙植物种。旱柳耐旱，生长迅速，易成活，造林简便，是沙地主要乔木造林树种。其经济利用价值也高，树叶可以做羊的冬季饲料，树干可以出售或造林。柠条极耐干旱，根系发达，适合在干旱的硬梁地生长。杨柴耐干旱，根蘖性强，防风固沙作用大，适合在流沙上生长。沙柳造林简便易行，不怕风打沙埋、生长迅速，短期内即可发挥固沙作用，是固沙的首选灌木。

2）固沙植物的配置

（1）密度。

合理的密度是植物生长发育的基本条件，密度过大，种间竞争激烈，物种内争夺水分、养分、阳光、致使植物生长发育不良。密度过小，土地资源利用不充分，且起不到固沙护路的作用，只有设计合理的密度才能有效地控制流沙。根据对立地条件的调查，灌木株行距50 cm比较合适，这样的密度既可以防止种间过于竞争，又可以快速起到固沙作用。乔木间距3～4 m则比较合适。

（2）种间配置。

各种植物的生物学和生态学特性是不同的，这就要求造林时避免将对环境有相同要求的树种放在一起种植。沙柳系浅根系植物，而柠条则是深根系植物，这两种植物放在一起种植，地下部分就不至于发生水分和养分的竞争。

根据种植第2年调查，当年扦插的沙柳和当年直播种植的柠条生长状况，柠条平均高生长 15 cm，而沙柳平均高生长 122 cm，最高可达230 cm，可见其生长速度是快的。

3）工程措施与人工植被综合应用的效果

通过工程措施与植物固沙相结合方法初步建立的防护体系，许多其他的植物在已固定的防护带内定居，据第2年秋季的调查，新的植物种增加20多种。在设置机械沙障后，一部分沙蒿种子落在沙障中，雨季以后自然繁殖、生长。组成了由人工植被和天然植物混生的植物群落结构。植被的覆盖度也由治理前的 15% 左右增加到 90% 左右，形成了以乔、灌、草相结合的植物固沙防护体系。生态环境大为改观，生态系统的自然调节能力，结构的稳定性、层次性及植物的多样性等方面都有很大的提高。生态系统初步进入了良性循环，生物产量大大增加。防沙固沙的效果明显。根据第 2 年春对不同规格的沙障输沙量的调查，在规格为2 m×3 m的沙障中从2 m～20 cm范围内的集沙量不足 1 g，比对照流沙低350倍。由此可见其固沙效果十分显著。

新疆公路防沙技术：工程与植物综合应用

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