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超吸水纤维在石漠化地区造林应用上的研究项目实施方案中国治沙暨沙业学会二〇一四年二月11试验目的意义石漠化问题一直是我国三大生态问题之一，更是岩溶地区最严重的生态问题。石漠化是西南岩溶地区特有的、在脆弱喀斯特地貌基础上形成的一种荒漠化生态现象。石漠化不是一种单纯的自然现象，而是与环境、经济、社会发展密切相关的，是各种复杂的自然、生物、政治、社会、文化和经济因素相互作用的结果。不仅使土地生产力下降、地表植被覆盖率锐减、水源涵养能力，而且造成土地资源丧失，严重制约了岩溶地区农业可持续发展。更是生态林业、民生林业提升，生态文明建设、美丽中国建设的重中之重。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。由于石漠化地区土少石多，岩石裸露，土壤被严重侵蚀，土层浅薄、干燥，保水性能差，水土流失严重。石漠化地区是造林的困难地带和生态治理的重点地区。普通的造林方式造成许多植物都难以生长，且由于生长缓慢，石漠化地区出现很多“小老头树”。不仅不能提供石漠化区域人民生存和摆脱贫困的资源，也不能很好的改善这种恶劣的生态环境。石漠化综合治理工作仍然面临治理难度大、治理效果慢等困难，因此很有必要积极探索多种治理模式推进石山地区石漠化治理进程。因此，本研究以江苏南通江潮纤维制品有限公司生产的超吸水纤维、超吸水纤维无纺布，选择石漠化严重的石漠化工程区广西壮族自治区河池市都安县作为研究区域，开展超吸水纤维人工造林试验通过对超吸水纤维在造林中的生态经济效益进行对比研究，以期为荒漠化防治新材料超吸水纤维在我国石漠化防治中的应用潜力提供实践依据。22研究区概况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试验项目组成员表1专家指导组成员姓名单位职位钱能志中国治沙暨沙业学会副会长兼秘书长王克林中科院亚热带农业生态研究所所长白建华国家林业局防治荒漠化中心处长戴晟懋处长张旭东中国林业科学研究院研究员周金星中国林业科学研究院研究员陈文汇北京林业大学副教授表2实验工作组成员姓名单位职位朱斌中国治沙暨沙业学会主任刘丹一硕士韩徳渺广西都安县林业局副局长黄景办公室主任韦技术员缪军南通江潮纤维制品有限公司营销总监唐春裕销售34造林树种选择与研究方法4.1造林树种选择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，广西河池市都安县选择核桃造林。4.2所需物资（1）植物材料：规格基本一致的核桃苗。（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。4.3试验设计及方法本试验总体造林设计见表3：试验设计两种材料、四种方法、12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个浓度，即：1kg、0.5kg、0.25kg、0.1kg、0.05kg）；超吸水纤维无纺布底部铺垫和整坑铺垫和空白对照。由于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，所以田间布设采用完全随机排列。田间布设如表4、表5。4表3超吸水纤维在石漠化地区造林应用上的试验设计表4超吸水纤维试验小区布设排列设计区组1A1B2A1B5A2B1CKA1B1A1B5A1B4A2B2A2B4A2B3A1B3区组2A2B1A2B5A1B2A1B4A2B2A1B1A2B3A1B5A1B3CKA2B4区组3CKA2B1A1B2A2B3A1B1A2B3A2B4A1B5A2B5A1B4A2B2……区组15A1B5A2B4A1B1A1B3CKA2B1A2B2A2B3A2B4A2B5A1B2如表4所示：其中A因素为造林方式，分A1（与土层隔层铺垫）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预计所需超吸水纤维100kg，超吸水纤维无纺布100m2。0.50.250.10.05裸根包裹10.50.250.10.05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空白对照保护行保护行保护行保护行5和A2（裸根包裹）两个水平，B因素为用量，分B1—B5(1kg、0.5kg、0.25kg、0.1kg、0.05kg)五个水平。15个区组代表试验重复15次，每个区组包括超吸水纤维10个处理和一个对照。该试验旨在检验出超吸水纤维的两种造林方式以及5种用量的不同组合哪种可以带来最好的效果。表5超吸水纤维无纺布试验小区布设排列设计如表5所示：其中A为底层铺垫，B为整坑铺垫，C为空白，7个区组代表试验重复7次（根据完全随机区组所需最少重复数确定），该试验旨在比较超吸水无纺布两种铺设方式哪种能取得更好效果。最后，可用两试验的数据进行比较，得出超吸水纤维和超吸水无纺布效果的好坏。4.4造林方法（根据当地营林规划设计造林）5试验整体安排及进度1、2014年1月底——2014年3月：组织专家成立专家组队项目试验点进行现场考察与筛选，最终确定试验地点和实施方案；62、2014年3月-2014年4月底：依据项目实施方案，完成绿化造林任务；3、2014年4月底——2014年11月底：完成项目定期观测、调查、拍照、录像，并汇总数据，形成阶段性成果；组织专家工作组对项目进行现场评估，根据阶段性成果作出书面评估报告。6数据调查与处理6.1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（请都安）。6.2超吸水纤维对土壤的影响（1）土壤水分-物理性质在试验结束时，用环刀法采取土样，测定土壤容重、饱和持水量、田间持水量、毛管持水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙和总孔隙度。（2）土壤含水量。采用称重法，也称烘干法。试验过程中，选择不同处理条件下的植物根系附近的土样（每个处理重复三次）。用0.1g精度的天平称取土样的重量，记作土样的湿重M，在105℃的烘箱内将土样烘6-8小时至恒重，然后测定烘干土样，记作土样的干重Ms，通过公式计算土壤含水量，从而对比超吸水纤维与裸根苗造林土壤水分状况。其中：取样调查选择9-11月份当地干旱季节测定。土壤含水量=（烘干前铝盒及土样质量-烘干后铝盒及土样质量）/（烘干后铝盒及土样质量-烘干空铝盒质量）×100%式（1）（3）土壤pH值。实验结束后，取土自然风干，过2mm筛。按土：水=1:2.5，用pH笔测量悬浮液pH值。76.3超吸水纤维对植物的影响本研究采用抽样调查法，在造林后进行成活率、以及生长指标（高、地径、冠幅）等的调查与计算，对比生长效果。（1）造林成活率成活率（%）=成活株数÷栽植种苗数×100%式（2）（2）苗木生长状况指标实验前每个处理选择6株苗木调查树高、地径、冠幅的指标，做好记录，并对被调查苗木依次编号标记，在实验结束后，将苗木挖出，冲洗根部泥土,常规方法再次测定株高、地径、根长、侧根数、根茎比等地上地下生长指标,烘干法测定各部分生物量。其中，地径用游标卡尺测量,为了便于在相同的位置重复测定,在第1次测定地径的位置用油漆作标记。高生长量（地径、冠幅）=一年生长结束后苗高（地径、冠幅）-造林时苗高（地径、冠幅）式（3）6.4成本对比分析本研究在物资准备及施工过程中，详细统计超吸水纤维的单价、单位面积的用量、完成单位面积施工以及造林的人工费用、完成时间等指标的计算，对比施工总成本，数据统计如表6。8表6每亩造林成本统计表地区处理造林方式使用量（kg/m2）前期材料准备（h）挖坑（h）植苗（h）培土浇水（h）所需人员石漠化地区超吸水纤维与土层隔层铺垫裸根包裹超吸水纤维无纺布底层铺垫整坑铺垫沙化地区超吸水纤维与土层隔层铺垫裸根包裹超吸水纤维无纺布底层铺垫整坑铺垫单位面积材料成本=单位面积材料用量×材料单价式（4）单位面积施工成本=完成单位面积施工时间×单位时间人工费式（5）单位面积总成本=单位面积材料成本+单位面积施工成本式（6）利用Excel2003软件进行数据初步处理，采用测定结果的平均值，用SPSS18.0软件进行统计分析，差异显著性检验采用LSD法，显著性水平为。7试验效果分析评价该试验是一次运用超吸水纤维造林绿化试验项目，因此由中国治沙暨沙业学会组织相关领域专家，对试验以指导、考察以及科学评判分析等形式对试验结果进行综合分析、科学判断。最后在根据所了解的真实情况，以书面的评估报告的形式对试验的成效进行分析，对试验材料应用前景给出评判。