黄河菌草生态安全屏障建设的研究与应用论文

黄河菌草生态安全屏障建设的研究与应用

林占熺, 苏德伟, 林 辉, 林兴生, 林冬梅, 郑 丹, 蔡杨星, 余世葵, 罗宗志

(福建农林大学国家菌草工程技术研究中心,福建 福州 350002)

摘要: 针对黄河流域不同类型的生态脆弱问题,在黄河上、中、下游的洪积扇区、沙漠区、砒砂岩区、河滩地水土流失区、盐碱地开展菌草生态治理研究与应用.结果表明,高寒地区菌草生态治理后,植被恢复快.巨菌草生长92 d,鲜草产量达到178.05 t·hm-2,鲜根重31.35 t·hm-2;洪积扇扇缘鲜草产量达到162.45 t·hm-2,鲜根重26.85 t·hm-2,洪积扇区域地表水的流失量比对照(CK)下降97.45%;流动沙地菌草生态治理后,巨菌草生长55 d,即可有效重建沙地植被,其根系形成网络状,防风阻沙固沙效果显著.巨菌草作为饲用作物栽培,鲜草产量达183.45 t·hm-2.砒砂岩菌草生态治理后,绿洲1号、巨菌草成苗率分别为98.8%、93.5%,显著高于沙棘、杨柳、杨树.巨菌草植被恢复效果最好,鲜草产量达到62.25 t·hm-2,鲜根重13.05 t·hm-2,有效减缓砒砂岩区水土流失、沟头发育.黄土高原黄土阶地区河滩地水土流失菌草生态治理后,绿洲1号种植2 a后,越冬成活率达到98%,株高616.73 cm,平均分蘖44.35个,鲜草产量173.1 t·hm-2,能发挥长效的保水固土作用.黄河下游冲积平原菌草改良盐碱地效果明显,pH降低,有机质、全氮、全磷、过氧化氢酶、多酚氧化酶和脲酶含量升高,河滩地菌草植被恢复效果好,菌草生长121 d,收割2茬,鲜草产量达269.25 t·hm-2.系列研究成果表明,在黄河沿岸建设菌草生态屏障技术切实可行.

关键词: 菌草; 黄河生态安全屏障; 生态治理

黄河流经9省区,流域面积7.95×106km2,是沿黄地区经济社会发展的生命线.目前黄河流域水土流失面积超过4.65×106km2,荒漠化面积2.2×106km2,是世界上输沙量最大、含沙量最高的河流.保护黄河生态环境、保护好母亲河,是功在当代、利在千秋的伟大事业.

1986年福建农林大学首创了“菌草技术”,理论上打破了木腐菌和草腐菌的界限,从根本上解决了“菌林矛盾”,为菌业可持续发展开辟了新途径.经30多年的努力,已从“以草代木”栽培食药用菌拓展到菌草生态治理、菌草菌物饲料、菌草有机肥料、菌草生物质能源等领域[1-3];构建了菌草科学技术体系和菌草产业体系,形成“植物—菌物—动物”三物循环,并逐渐发展成为一个高产、优质、高效、生态、安全的新兴产业体系——菌草生态产业,开辟了“菌草”这一新的科学研究领域,创立了新科学——菌草学,并在国外多所大学开设了菌草学课程[4-6].2017年,菌草技术被联合国列为中国—联合国和平与发展基金重点推进项目,向全球推广.菌草技术项目紧扣发展中国家普遍关心的消除贫困、减少饥饿、可再生能源利用、促进就业和保护环境等问题,为帮助发展中国家落实联合国2030年可持续发展目标,积极贡献“中国方案”.

菌草用于生态治理始于1989年.针对黄河流域不同类型生态脆弱区生态治理的难题,根据太阳能光合作用率高,富含内生菌的固氮作用强,根系发达、保水固土好,长速快,植株高大,产量高,营养丰富,粗蛋白含量高,综合利用价值高,抗逆性强,适应性广等育种指标,采用系统选育方法,选育出巨菌草、绿洲1号、绿洲2号、绿洲3号、莱牧1号等系列优良菌草草种.黄河菌草生态安全屏障建设的研究与应用始于宁夏贺兰山下永宁县闽宁镇,首次用菌草治理荒漠获得成功.2010年经专家测产验收,巨菌草鲜草产量达300 t·hm-2,经济、生态、社会效益显著[7].此后,在青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等沿黄河各省区,开展菌草治理水土流失、治理荒漠化、防沙固沙、治理砒砂岩、治理洪积扇、改良盐碱地等研究与示范,取得系列国际领先的成果.本文通过总结黄河流域不同类型生态脆弱区菌草生态治理的研究和应用情况,旨在为黄河菌草生态安全屏障建设提供技术和模式.

1 材料与方法

1.1 供试材料

巨菌草(Pennisetum giganteumlin )、绿洲1号(Arund donax cv. lvzhou No.1)和象草(P .purpureum )等菌草草种由福建农林大学国家菌草工程技术研究中心提供.

1.2 试验地概况

黄河上游高寒地区洪积扇菌草生态治理试验地在青海省贵德县,处于黄河上游.年平均气温7.2 ℃,年平均降水量251~559 mm,全年无霜期258 d,作物生长期223 d.全境沟壑纵横,山川相间,呈现多级河流阶地和盆地丘陵地貌.试验地海拔最低为黄河松巴峡口(2 170 m).

黄河上中游沙漠菌草生态治理试验地在乌兰布和沙漠,地处内蒙古阿拉善盟左旗和巴彦淖尔盟磴口县境内.沙漠南部多流沙,中部多垄岗形沙丘,北部多固定和半固定沙丘.属中温带典型的大陆性干旱气候,年平均降水量102.9 mm,最大年降水量150.3 mm,最小年水降水量33.3 mm,年均气温7.8 ℃,绝对最高气温39 ℃,绝对最低气温-29.6 ℃,年均蒸发量2 258.8 mm,无霜期168 d,光照3 181 h,年均风速4.1 m·s-1,风沙危害为主要自然灾害.

位于Rue du Faubourg大街的Lemarié羽饰坊收藏有许多珍稀的羽毛,如白鹭与风鸟、兀鹫、天鹅、孔雀的羽毛。这些经过Lemarié“羽毛工人”染色、修剪、卷毛和压碎后,都成为了时装的装饰要素。

2.2.2 菌草复合草篱防风效果 如图1所示,随着菌草复合草篱数量的不断增加,近地面风速得到有效减缓.以空旷沙地为参照对象,风吹过第1个复合草篱时,从低到高不同层面的风速分别降低了72.7%、66.7%、56%、29.3%,经四层菌草复合草篱的阻挡,近地面风速呈微风状态.

黄河中游黄土高原黄土阶地区河滩地水土流失菌草生态治理试验地在山西省运城市万荣县,地处黄河与汾河交汇处,属暖温带大陆性季风气候,昼夜温差大,四季分明.年均气温11.9 ℃,1月份平均气温3.8 ℃,7月份平均气温25 ℃;年降雨量500 mm,无霜期190 d左右.

2.2.1 菌草生态治理和植被恢复 沙漠流沙地种植巨菌草,根系发达,生长4个月,总根长近1 000 m、根尖数超过50万,须根分支数近90万,根系连成网络状,丛固沙面积达15.2 m2,固沙速度快.由表2~4可知,只需55 d沙地表面呈现密集草秆,有效增加沙地表粗糙度和沙地覆盖物,明显降低风速,从而达到防风减沙的效果.地下部分亦连接在一起形成密集的网络,将流沙固定,达到快速固沙的效果.在菌草作为饲用作物栽培模式中生长近120 d的巨菌草在贫瘠的沙漠产量达183.45 t·hm-2,是相同水肥管理条件下玉米的3.2倍,增产效果明显.高大流动沙丘的治理是世界难题,利用菌草作为先锋植物挡风固沙,只需85 d就能将流动沙丘固定住,增加沙地有机质含量,为多年生的沙蒿、花棒和梭梭等沙生植物营造良好生长环境,提高其存活率并促进生长.不同种植时间、种植密度、种植模式,菌草的株高和产量差异极其显著(P <0.01),如菌草作为饲用作物栽培模式中菌草株高达353 cm,鲜草产量达183.45 t·hm-2;而流动沙地菌草快速阻沙固沙生态治理模式中菌草株高只有104 cm,鲜草产量则只有18.3 t·hm-2.由此可见,利用菌草治理黄河上中游沙漠生态脆弱区是一种投入省、见效快、效果好的防风固沙生态治理模式.

2.1.2 洪积扇地区植被恢复情况 由表2可知,洪积扇扇缘植被恢复天数为92 d,菌草平均株高为3.28 m,与扇中、山顶相比具有极显著差异;洪积扇扇缘的菌草鲜草产量最高,达162.45 t·hm-2,与扇中相比差异显著,与扇顶相差异极显著;洪积扇扇中种植的菌草平均株高及分蘖数与扇顶的相比差异显著,鲜草产量与扇顶差异极显著.扇顶、扇中和扇缘种植的菌草鲜根重无明显差异.

1.3 试验方法

1.3.1 黄河上游高寒地区植被恢复和洪积扇菌草生态治理 试验场地长25 m,宽20 m,共划分5个小区,每个小区面积100 m2,总面积为500 m2.

1.3.2 黄河上中游沙漠菌草生态治理 具体试验步骤如下:(1)制作草方格,规格为1 m×1 m.(2)采用等高线铺设滴灌带,带距2 m.(3)开种植沟种植巨菌草,沟宽5~8 cm,沟深8~10 cm,采用一秆3~4芽的草种,平放入沟,覆沙,植株行距200 cm×40 cm.(4)靠近滴管带挖穴种植绿洲1号,穴直径30 cm,穴深30 cm.采用兜栽移苗,种植株行距200 cm×80 cm.(5)种后立即浇水,沙面下30 cm处湿透为止.

式(6)中:μ=B/T为频率变化率。当TB≫1时,信号能量主要集中在[-B/2,+B/2],TB越大,其振幅谱越接近于矩形,可近似表示为

结合上述分析,本文使用基于余弦相似度提取的动态行为关键帧角度特征变化序列构建动态行为表示方法,定义如下:

1.3.4 黄河中游黄土高原黄土阶地区河滩地水土流失菌草生态治理 4月中下旬种植巨菌草,收割2次,11月中下旬收割结束,期间每公顷施肥尿素和复合肥900 kg,基本不需灌溉.分别在裸地和种植巨菌草的地块收集土壤样品,在种植前和收获后各采集1次,分析巨菌草生长对土壤酶活性和肥力的影响.

1.3.5 黄河下游冲积平原盐碱地菌草生态治理 采用育苗移栽绿洲1号草种,种植密度为100 cm×80 cm.种植后1个月每株绿洲1号施100 g尿素,后期当年内不再施肥,必要时进行灌溉.定期观察其生长情况以及土壤流失情况.2018年10月20日进行随机取样测产.

1.4 数据处理

2.1.1 黄河上游高寒地区植被恢复情况 由表1可知,种植巨菌草带的植被恢复时间最短,平均株高3.71 m,平均分蘖数16.3个,鲜草产量178.05 t·hm-2,鲜根重31.35 t·hm-2.与其他两种模式相比,除鲜草产量存在显著差异外,其他均存在极显著差异.巨菌草、甘草套种模式的植被恢复时间、平均株高、平均分蘖数和鲜草产量与巨菌草、冬小麦轮作模式无明显差异,鲜根重与之比较差异显著.

2 结果与分析

2.1 黄河上游高寒地区植被恢复情况和洪积扇菌草生态治理

采用Microsoft Excel 2010软件对数据进行处理和绘图,采用DPS 7.05和SPSS 11.5统计分析软件对数据进行差异显著性检验(LSD法).

城市用地的多少受多种因素综合影响.其中,人口因素影响着城市用地扩展的数量,经济发展水平制约着城市发展的速度,交通因素奠定了城市发展的格局,而政策因素则是德州城市发展的决定性因素.

表1 黄河上游高寒地区几种模式植被的恢复情况 1)
Table 1 Vegetation recovery situations in several alpine regions in the upper reaches of the Yellow River

1)同列数据后不同字母者表示差异显著(P <0.05);相同字母者表示差异不显著(P >0.05).

黄河下游冲积平原盐碱地菌草生态治理试验地在山东省滨州市惠民县,地处山东省北部,东经117°17′,北纬37°01′—37°17′,地质构造上属于华北陆台的下坳地带.由于历史上黄河的迁徙、泛滥,大量泥沙沉积、填充,地质结构松散,多年平均气温12.38 ℃;1月份多年平均气温-3.4 ℃;7月份多年平均气温最高,达26.3 ℃.多年平均降水量593.1 mm.

表2 洪积扇区植被恢复情况 1)
Table 2 Vegetation recovery situations in the proluvial fan area

1)同列数据后不同字母者表示差异显著(P <0.05);相同字母者表示差异不显著(P >0.05).

2.1.3 黄河上游菌草治理洪积扇的生态效应 从表3可知,巨菌草种植区地表水的流失量最小,为0.004 4 m3,与巨菌草-绿洲1号套种区地表水的流失量无显著差异(P >0.05),与绿洲1号种植区地表水的流失量差异显著(0.01<P <0.05),与其他3个小区地表水的流失量呈极显著差异(P <0.01).与对照相比,种植巨菌草后洪积扇区域地表水的流失量比对照(CK)下降97.45%,比种植野生冰草下降94.02%,比种植绿洲1号下降69.23%,比两种菌草套种下降22.81%.

城市的地方特色根植于城市本身的自然环境和文化环境之中,具有很强的稀缺性和不可替代性,是城市核心竞争力所在。塑造具有鲜明个性的城市形象,深挖地方特色,通过科学、合理的开发与塑造,将城市形象外化于具体的事件之中,灌输给大众,对于提升城市的品牌形象具有独特的效果。如2018、2019年的环广西公路自行车世界巡回赛就巧妙地将赛道与广西特色的山水风光、人文特色相结合,鲜明地塑造了地区形象。

表3 5个小区地表水流失量比较 1)
Table 3 Comparative analysis on surface water loss in 5 experimental communities

1)同列数据后不同字母者表示差异显著(P <0.05);相同字母者表示差异不显著(P >0.05).

2.2 黄河上中游沙漠菌草的生态治理

旅游业是德钦县的支柱产业,保障旅游沿线食品安全势在必行。据了解,梅里雪山沿线有众多小餐饮企业和小卖部,存在着不小的安全隐患。为此,立青多杰迅速行动,对该地区进行一一排查,在景区道路崎岖,背囊中宣传材料和许可证沉重的情况下,年轻力壮的小伙都必须要走走停停,立青多杰却毫不退缩,不把宣传做到位坚决不返程。

黄河中游黄土高原丘陵沟壑区砒砂岩菌草生态治理试验地在内蒙古鄂尔多斯准格尔旗砒砂岩区,属于黄河流域黄土高原丘陵沟壑区的砒砂岩,东经110°05′—110°27′、北纬39°16′—40°20′,海拔1 050~1 200 m,属大陆性季风气候,年平均气温6.2~8.7 ℃,历年极端最高气温39 ℃,极端最低气温-32.8 ℃,多年平均降水量390 mm,全年无霜期145 d.

点 评:文章语言俏皮活泼,生动地把全家人的性格和水浒人物进行巧妙结合,从一个细微的角度,把一个家庭的快乐氛围展示出来,极具儿童的语言特点,也符合文学作品中的人物性格,是一篇不可多得的好习作。

如表5所示,菌草复合草篱的防风效能在不同高度是不同的,随着高度的逐渐升高,菌草的防风效能逐渐下降.当测量高度0.5 m时,菌草的防风效能可达62.03%;当测量高度达到2 m时,菌草的防风效能只有15.41%.

2.2.3 菌草复合草篱的阻沙作用 如图2所示,种植5个月后,巨菌草的生长高度可达3 m,对风沙产生较好的控制作用.在风速为9 m·s-1的条件下,在20 cm的高度,1 h内收集的沙量为1.5 g;随着测量高度的降低,积沙量呈指数增长趋势,在2 cm高度风沙量可达32.5 g.但巨菌草后方未收集到风沙,表明其阻截流沙效果显著.

表4 菌草黄河上中游沙漠菌草生态治理和植被恢复效果 1)
Table 4 Effects of ecological management and vegetation restoration by Juncao in the
desert located in the upper and middle reaches of the Yellow River

1)同列数据后不同字母者表示差异显著(P <0.05);相同字母者表示差异不显著(P >0.05).

图1 菌草复合草篱中不同层面的风速值
Fig.1 Wind speeds at different heights of Juncao hedgerow

表5 菌草复合草篱中不同层面的防风效能
Table 5 Wind protection efficiency at different heights of Juncao hedgerow

图2 迎风面巨菌草不同高度积沙量的变化
Fig.2 Variations in sediment contents at the
windward side of giant Juncao at different heights

2.2.4 流动沙丘菌草复合草篱的固沙效果 从2014年4月到2014年10月,乌兰布和沙漠菌草试验点以南风和东南风为主,沙堆由南向北推进了15 m(图3);2014年10月—2015年4月,试验点以北风和西北风为主,由于在沙堆北边种植了巨菌草,地表粗糙度增加,风力被削弱,沙堆基本上没有移动.

菌草复合草篱外围5个观测点,沙子厚度分别降低了12、17、17、8、23 cm;菌草第1层5个观测点,沙子厚度分别增高了56、42、68、38、31 cm;菌草第2层5个观测点,沙子厚度分别增高了3、1、1、1、2 cm;菌草第3层5个观测点,沙子厚度分别增高了1、0、1、0、1 cm;菌草第4层5个观测点,沙子厚度都没有增高,结果如图4所示.

由此可见,巨菌草外围沙子高度平均降低了15.4 cm;菌草第1层沙子高度平均增加了47 cm;菌草第2层沙子高度平均增加了1.6 cm;菌草第3层沙子高度平均增加了0.6 cm;菌草第4层沙子高度没有增加.巨菌草根系发达,可以将沙子固定,地上草杆密集,可以有效的增加地表粗糙度.结果表明,巨菌草第1层基本上可以将大部分沙子阻挡下来,第2、3层沙子高度变化很小,第4层沙子高度基本没有变化,沙子被完全挡下来.

图3 沙堆推进示意图
Fig.3 Schematic diagram of the propulsion of sand piles

2.3 黄河中游黄土高原丘陵沟壑区砒砂岩菌草的生态治理

2.3.1 砒砂岩毛沟菌草的成苗率与其他传统治理植物的比较 砒砂岩区主河道中的粗砂粒,很大程度上归因于雨水对毛沟的剧烈冲刷.砒砂岩区雨水时空分布不均,导致毛沟中的大量泥沙(含粗砂粒)进入河道,最终随水流汇入黄河,对其造成危害.研究毛沟中菌草的生长状况,对于砒砂岩入河泥沙的防范具有重要意义.

1.3.3 黄河中游黄土高原丘陵沟壑区砒砂岩菌草生态治理 选取4种菌草与当地传统治理黄土高原丘陵沟壑区砒砂岩植物进行成苗率、生物学特性对比试验,研究菌草在该立地条件下的水土保持作用及工程空间梯层生态修复技术.

试验选取4种菌草与当地传统治理砒砂岩植物进行对比,结果表明,以绿洲1号、巨菌草为主的菌草成苗率优于沙棘、杨树等灌木、乔木,其中绿洲1号最高,为98.8%;巨菌草次之,为93.5%;而杨柳和杨树最低,分别为22.3%和12.5%(图5).由于该区域雨水较为集中,冲刷剧烈,对灌木、乔木影响较大,大量传统植物植株被雨水冲走,造成成苗率低下.绿洲1号、巨菌草、象草等通过种茎繁殖,根系生长较快,生物量大,具有较好的固定作用,可起到一定的减流作用.

2.3.2 砒砂岩毛沟中菌草生长特性与其他传统治理植物的比较 砒砂岩区毛沟众多,成为入黄流沙的主要来源区域.深入分析“草、灌、乔”等各类植物的生长特性,对于进一步研究菌草生态治理砒砂岩具有重要意义.从7种植物在短时间内(移栽80 d)的生长优势来看(表6),草本植物生长速度快,分蘖数多,茎秆粗壮,其中巨菌草高达218 cm,茎秆直径达2.55 cm,分蘖数多达20个,地上部分与地下部分产量高,与其他植物存在显著性差异,是砒砂岩区毛沟水土治理的“利器”.本试验选取的3类菌草,均与其他4类植物(含灌木和乔木)存在显著差异,结果表明菌草适用于砒砂岩区毛沟的生态治理.

图4 菌草防风固沙模式示意图
Fig.4 Schematic diagram of the wind prevention and sand fixation modes of Juncao

图5 毛沟中菌草成苗率与其他传统治理砒砂岩植物比较
Fig.5 Comparisons on emergence percentages between Juncao grown in gully and other traditional plants for sandstone control

2.3.3 砒砂岩区植被与工程空间梯层的生态修复技术 针对不同砒砂岩立地类型,以小流域为单元,通过坡面、沟坡、沟底等不同立地类型下的雨养菌草建植技术以及小流域整体空间梯层优化配置,形成独具特色的“菌草生态治理砒砂岩模式”,它是集整地技术、淤地坝技术、优质菌草种苗选择、草灌乔结合植被建植技术为一体的坡面固土防蚀技术为一体的生态修复技术模式.不同立地条件下,根据实际情况进行不同的配置,近自然修复,将生态修复功能最大化(表7).

2.4 黄河中游黄土高原黄土阶地区河滩地水土流失菌草生态治理

黄河河滩地种植绿洲1号2 a后,越冬成活率98%,其平均株高616.73 cm,平均分蘖44.35个.随机选取3个小区对绿洲1号进行测产,鲜草产量分别为234.3、205.65、79.35 t·hm-2,平均鲜草产量173.1 t·hm-2,测得干物质含量达78.54%.说明绿洲1号适在黄河滩地生长,能越冬,生态治理效果好(表8).

表6 毛沟中菌草生物学特性与其他传统治理砒砂岩植物比较 1)
Table 6 Comparative analysis on the biological characteristics between Juncao grown in gully and other traditional plants for sandstone control

1)同列数据后不同字母者表示差异显著(P <0.05);相同字母者表示差异不显著(P >0.05).

表7 砒砂岩区植被与工程空间梯层分布
Table 7 Distribution of vegetation and engineered spatial staircase in sandstone areas

表8 黄河中游黄土高原黄土阶地区河滩地水土流失菌草生态治理效果
Table 8 Effects of vegetation restoration by Juncao on soil and water erosion on the Loess Plateau, in the middle reaches of the Yellow River

2.5 黄河下游冲积平原和盐碱地和河滩地水土流失菌草生态治理研究

结果表明,由于施肥和杂草的作用,裸地对照的有机质、全氮、全磷、过氧化氢酶、多酚氧化酶和脲酶均有一定程度的升高,全钾有较大幅度的降低.而种植巨菌草的土壤,pH向中性方向发展,有机质、全氮、全磷、过氧化氢酶、多酚氧化酶和脲酶的含量比对照的增加幅度更大,全钾的降低幅度较小(表9).

黄河下游冲积平原河滩地水土流失区巨菌草生长77 d后,第1茬平均株高301 cm,平均分蘖数为7个,鲜草产量156.75 t·hm-2;收割第1茬后,再生长44 d后,第2茬平均株高245 cm,平均分蘖数为14个,鲜草产量112.5 t·hm-2.说明收割有助于分蘖数量增加,而且之后巨菌草的生物量积累速度更快(表10).

3 讨论与小结

菌草分蘖能力强,生长快,水分利用率高[8],富含内生菌[9-10],地上部分生物量大[11],在洪积扇区能有效截留地表水土,防止因骤发性山洪冲刷地表造成大量泥沙和水流失;巨菌草根系发达,覆盖面广,可有效增强土壤的抗剪强度[12],提升土壤涵养水源效能,有效防止地表水流失.

2.0 mL新鲜配置的DPPH甲醇溶液(0.8 mg/mL)与0.4 mL臭牡丹粗提物溶液(0.06~0.21 mg/mL)混合均匀,37 °C下避光孵育30 min,在517 nm下测混合溶液吸光度Asample.相同体积的甲醇代替样品溶液作空白对照,吸光度为Ablank.

表9 山东滨州种植巨菌草对肥力和酶活性的影响
Table 9 Effects of Juncao on soil fertility and enzyme activities in Binzhou City, Shandong Province

表10 黄河下游冲积平原河滩地水土流失菌草生态治理植被的恢复效果
Table 10 Effects of vegetation restoration by Juncao on soil and water erosion in the alluvial plain along the Yellow River

流沙运动过程中主要动力因素是风的运动,风沙运动是一种贴近地表对流沙搬运的过程[13].在流动沙地种植菌草,建立复合草篱,增大地表粗糙度,减小风的动能,阻碍风沙运动,改变风沙流结构,从而达到保护地表的目的[14].沙障是工程治沙的主要措施之一,多用于干旱地区,在沙面上设置各种形式的障碍物,以控制风沙流的方向、速度、结构和蚀积状况,从而达到防风固沙的目的[15].杨文斌等[16]对低覆盖度(20%~25%)灌丛固沙林对风速的影响的研究结果表明,行带式风速降低36%~43%,该固沙林具有显著的阻碍和降低风速的作用.在沙漠地种植菌草具有明显的防风作用,从低层到高层的风速降低了29.3%~72.7%,经4层菌草复合草篱的阻挡,近地面风速基本呈微风状态.结果表明,在风速为9 m·s-1条件下,在20 cm的高度,1 h内收集的沙量为1.5 g,在2 cm高度,风沙量可达32.5 g,但菌草复合草篱后方未收集到风沙,表明其阻截流沙效果显著.沙障的设置应遵循高效、成本低廉、环保的原则[17].菌草复合草篱沙障防风固沙效益高于常见的麦草沙障、土工沙障等,且投入省、见效快、材料环保、无污染.沙漠地种植菌草最快55 d就能把流沙完全固住.将留茬巨菌草作为沙障,巨菌草地上部分起防风固沙作用,地下部分可防止表土吹蚀,根系腐烂后又能增加土壤中的有机质含量,是一种低廉且防风固沙效果好的沙障材料,其生态作用至少维持3~5 a.

组织实施有关质量管理体系程序,负责质量管理体系文件的归口管理,负责质量目标分解并发布至各相关部门和岗位,对分解目标进行考核、汇总分析,组织质量手册和程序文件的编写与修改工作,协助行政部门组织质量体系管理方面的培训。

黄土高原丘陵沟壑区地处中国西北部干旱沙漠戈壁与东部华北平原的过渡地带,其黄土厚度大,结构松散,孔隙度大,丘陵起伏,沟壑纵横,生态脆弱,地质灾害发育频繁发生,成为我国严重的水蚀荒漠化地区之一[18-12],其中,砒砂岩被称为地球癌症.毕慈芬等[21-24]研究了砒砂岩区完整的土壤侵蚀系统,及植物柔性坝对其拦截粗泥沙的情况,结果表明植物措施(柔性坝)可有效减缓该区域的水土流失、沟头发育,阻截泥沙等.本试验创建了以菌草为主,与当地乡土植物相结合的砒砂岩区菌草生态修复模式,生态修复效果显著.巨菌草生长速度快,根系发达,可有效调水减沙,控制地表风蚀和重力侵蚀,固沙固土效果好.绿洲1号耐低温,抗埋压,分蘖能力强,可有效控制汛期河水对坡体的冲刷,减少泥沙沿岸搬运.

由于老年人机体功能减退,加之冬季气候寒冷温度低,老人出汗少或患有前列腺增生等,常会出现夜间排尿次数相对增多的情况。寒冷的冬夜,对于有些老年人,小便无疑成了一件令人头痛的事。不少老人因为冬夜怕冷,有尿也不及时排出,而是长时间憋着,这很容易引起排尿性晕厥。排尿性晕厥属于反射性晕厥的一种类型,是由于一时性的脑组织供血不足而产生短暂性意识障碍,老年人发生排尿性晕厥后还常容易引起心脑血管病的发生。

黄河含沙量高,年输沙量大,河床逐年上升,泄洪排沙能力逐年降低.利用多年生绿洲1号生态栽培治理河滩地,根系发达,根毛密布,水土保持效果好,土壤侵蚀量下降82%以上,是生态脆弱区修复的优良草种,效果显著,适合大面积河滩地推广种植.其综合开发利用价值高,可作饲料,用于造纸、生产食药用菌和板材等.

参考文献

[1] 薛志香,曾峰,曹秀明,等.鲜菌草与干菌草栽培的香菇品质比较[J].福建农林大学学报(自然科学版),2017,46(6):697-701.

[2] 蔡杨星,曹秀明,林冬梅,等.菌草栽培猴头菌子实体的营养成分[J].福建农林大学学报(自然科学版),2013,42(4):410-413.

[3] 张双双,陈晓斌,林冬梅,等.菌草灵芝菌糟的饲用安全性[J].福建农林大学学报(自然科学版),2013,42(4):414-417.

[4] 林占熺.菌草学[M].3版.北京:国家行政学院出版社,2013.

[5] 郑金英,陈丽凤,林占熺.菌草产业成长及其多功能性探析[J].中国农学通报,2011,27(1):304-308.

[6] 郑金英.将菌草业培育成福建省战略性新兴产业研究[J].福建农林大学学报(哲学社会科学版),2010,13(3):18-21.

[7] 黄国勇.应用菌草技术治理宁夏荒漠化土地的研究与展望[J].防护林科技,2011(2):46-48.

[8] LIU F S, LIN D M, LIN H, et al. Physiological and photosynthetic responses of Giant JunCao (Pennisetum giganteum ) to drought stress[J]. Fresenius Environmental Bulletin, 2017,26(6):3 868-3 871.

[9] 林标声,范锦琳,宋昭昭,等.巨菌草不同生长时期的内生固氮菌群组成分析[J].微生物学通报,2018,45(7):1 479-1 490.

[10] 林标声,汪丽芳,宋昭昭,等.巨菌草根内生固氮菌Klebsiella variicola 的分离、鉴定及培养条件的优化[J].福建农林大学学报(自然科学版),2019,48(1):116-122.

[11] 李慧,黄炎和,蒋芳市,等.2种草本植物根系对崩岗洪积扇土壤抗剪强度的影响[J].水土保持学报,2017,3(31):97-101.

[12] 贾丽娜,丁国栋,吴斌,等.几种不同材料类型带状沙障防风阻沙效益对比研究[J].水土保持学报,2010,24(1):41-44.

[13] 康向光,李生宇,马学喜,等.两条尼龙阻沙网不同组合间距的积沙量对比分析[J].干旱区研究,2015,32(2):347-353.

[14] 杨文斌,丁国栋,王晶莹,等.行带式柠条固沙林防风效果[J].生态学报,2006,26(12):4 106-4 112.

[15] 杨文斌,卢琦,吴波,等.低覆盖度不同配置灌丛内风流结构与防风效果的风洞实验[J].中国沙漠,2007,27(5):791-796.

[16] 袁鑫鑫,王海峰,雷加强,等不同结构尼龙网防风效应的风洞模拟[J].干旱区研究,2017,34(1):185-190.

[17] 吴正.风沙地貌与治沙工程学[M].北京:科学出版社,2003:61-69.

[18] 许永霞,廖超英,孙长忠,等.黄土高原丘陵沟壑区放牧林草地土壤团聚体性质研究[J].干旱地区农业研究,2011,29(5):186-191.

[19] GHOBADI M, TAHERABADI S, GHOBADI M E, et al. Antioxidant capacity, photosynthetic characteristics and water relations of sunflower (Helianthus annuus L.) cultivars in response to drought stress[J]. Industrial Crops and Products, 2013,50(5):29-38.

[20] 张霞,李鹏,李占斌,等.黄土高原丘陵沟壑区临界地貌侵蚀产沙特征[J].干旱地区农业研究,2015,31(4):129-136.

[21] 毕慈芬,王富贵.砒砂岩地区土壤侵蚀机理研究[J].泥沙研究,2008(1):70-73.

[22] 毕慈芬,邰源林,王富贵,等.防止砒砂岩地区土壤侵蚀的水土保持综合技术探讨[J].泥沙研究,2003(3):63-65.

[23] 毕慈芬.黄土高原基岩产沙区治理对策探讨[J].泥沙研究,2001(8):1-6.

[24] 毕慈芬.砒砂岩地区沟道植物“柔性坝”拦沙试验[J].泥沙研究,2002(5):18-20.

Constructing an ecological barrier by Juncao along the Yellow River and its industrial applicaton

LIN Zhanxi, SU Dewei, LIN Hui, LIN Xingsheng, LIN Dongmei, ZHENG Dan, CAI Yangxing, YU Shikui, LUO Zongzhi

(National Engineering Research Center of Juncao, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China)

Abstract : Faced with the challenge of ecological vulnerability in the Yellow River, ecological restoration and management by the cultivations of Juncao were carried out in the alpine area, diluvial fan area, flooding/erosion area, and saline/alkali area along the Yellow River. The results showed that Juncao grown in the alpine region recovered rapidly. It grew for 92 d, and yielded 178.05 t·hm-2 fresh grass and 31.35 t·hm-2 fresh root. In the diluvial fan areas, Juncao also produced 162.45 t·hm-2 fresh grass and 26.85 t·hm-2 fresh root, reducing surface water loss by 97.45% in comparison to the control. Although Juncao only grew for 55 d in the shifting sandy region, it was sufficient for vegetation restoration as its root system had been well established, which provided excellent windbreak and sand-fixing functions. Not the least, Juncao also yielded 183.45 t·hm-2 fresh grass as fodder crop in this region. In the sandstone area, seedling rates of oasis No.1 and Juncao reached 98.8% and 93.5%, respectively, which were significantly higher than that of seabuckthorn, willow and poplar. Among all, vegetation recovery effect of Juncao was the best, producing 62.25 t·hm-2 fresh grass and 13.05 t·hm-2 fresh root, which effectively mitigated soil erosion and the development of erosion gully. In the floodplain of the Loess Plateau, the wintering survival rate of Oasis No.1 reached 98% after 2-year development. The matured grass reached 616.73 cm, and produced averagely 44.35 tillers and 173.1 t·hm-2grass. In the alluvial plain in the lower reach of the Yellow River, Juncao grass also effectively improved the saline/alkali soil with declined soil pH and increased levels of total organic matter, total nitrogen, total phosphorus, catalase, polyphenol oxidase and ureas. Juncao grass grew for 121 d and yielded 269.25 t·hm-2 within 2 harvests. In conclusion, cultivation of Juncao proved to be an effective and practical tool to restore an ecological barrier along the Yellow River.

Key words : Juncao; the Yellow River ecological security barrier; ecological governance

中图分类号: C962

文献标识码: A

文章编号: 1671-5470(2019)06-0803-10

DOI :10.13323/j.cnki.j.fafu(nat.sci.).2019.06.019

收稿日期: 2018-12-18

修回日期: 2019-05-18

基金项目: 国家林业公益性行业科研专项(201004019);国家菌草工程技术研究中心组建项目(2011FU125X11);福建省教育厅资助项目(201812628).

作者简介: 林占熺(1943-),男,研究员.研究方向:菌草生态治理及其产业化研究与应用.Email:lzxjuncao@163.com.

(责任编辑:叶济蓉)

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黄河菌草生态安全屏障建设的研究与应用论文
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