一种牛粪沙障及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及防沙治沙技术领域，特别是涉及一种牛粪沙障及其制备方法和应用。

背景技术

高寒地区的沙漠化防治是一项紧迫且艰巨的任务，50年代以来青海高原的沙漠化现象得到了重视，60年代开始在共和盆地进行了一系列的沙漠化防治工作。随着治沙工作的不断深入，一些行之有效的治沙措施开始形成并且在青海高原逐步推广应用。

高寒地区常用的治沙措施主要是设置麦草方格沙障、粘土沙障和尼龙网沙障等传统沙障。但传统沙障由于材料不易获得，导致铺设沙障存在成本高、施工慢等缺点，加之传统沙障易腐烂、污染环境，且传统沙障的防沙治沙效果发挥时间短，难以广泛推广。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种牛粪沙障及其制备方法和应用。本发明提供的牛粪沙障不仅成本低，施工快，且比传统沙障防沙治沙效果发挥时间长3～4倍，适合广泛推广。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种牛粪沙障，所述牛粪沙障的制备原料包括：每1m

所述粘合剂包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾或聚丙烯酸铵。

本发明还提供了上述牛粪沙障的制备方法，将制备原料混合后铺设成完整闭合的牛粪方格，得到所述牛粪沙障；

所述牛粪沙障的高度为12～15cm，所述牛粪沙障的单边为梯形状，底部宽度为10～15cm，顶部宽度为8～12cm。

优选的，所述牛粪方格沙障的规格为1m×1m。

本发明还提供了上述牛粪沙障或利用上述制备方法制备的牛粪沙障在防沙治沙中的应用。

本发明还提供了一种利用牛粪沙障防沙治沙的方法，包括以下步骤：铺设上述牛粪沙障或利用上述制备方法制备的牛粪沙障；将适生灌木植物移栽到牛粪沙障的方格中心，并将适生草本植物的草籽播种到方格沙障内侧区域；草籽播种后，在播种草籽的区域铺设腐熟的牛粪和/或腐熟的羊粪。

优选的，所述适生灌木植物移栽的方法包括：每穴移栽2种以上的适生灌木植物；每种适生灌木植物的移栽数量为≥2株/穴。

优选的，所述适生灌木植物移栽的方法还包括：当适生灌木植物为裸根苗时，移栽的苗穴直径为30m，移栽苗穴的深度为35cm；所述裸根苗的苗高为45～90cm、地径为2～6cm、侧根数量为5～10个、侧根根幅为25～40cm和平均根长为18～25cm；

当适生灌木植物为容器苗时，移栽的苗穴直径和深度均比容器的直径和深度大3～5cm；所述容器苗的苗高为30cm～70cm、地径为1.5～5cm和一级分枝数为8～13枝。

优选的，所述适生灌木植物的种类包括：山生柳、沙棘、白沙蒿和具鳞水柏枝；

所述适生草本植物的种类包括：垂穗披碱草、沙生冰草、早熟禾、黑麦草和紫羊茅。

优选的，混合所述适生草本植物的种子后进行播种，播种量分别为：垂穗披碱草15kg/hm

优选的，当向所述播种草籽的区域铺设腐熟牛粪时，所述腐熟牛粪的铺设厚度为1～2cm，所述牛粪的用量为4500～5000kg/hm

当向所述播种草籽的区域铺设腐熟羊粪时，所述腐熟羊粪的铺设厚度为2～3cm，所述牛粪的用量为5500～6500kg/hm

有益效果：

本发明提供一种牛粪沙障，所述牛粪沙障的制备原料包括：每1m

附图说明

图1为实施例2中完成整个沙地防沙治沙的任务后的修复结构图。

具体实施方式

本发明提供一种牛粪沙障，所述牛粪沙障的制备原料包括：每1m

在本发明中，所述牛粪优选取自牧区废弃的牛粪。本发明利用牧区废弃的牛粪为原材料制备牛粪沙障，不仅有效利用了目前废弃的牛粪，解决了牛粪大量占用土地，破坏草场的问题，而且制备的牛粪沙障防沙治沙功效更好，效果发挥时间更长。

另外，本发明通过利用牧区废弃的牛粪与不同植物的草籽和粘合剂复配，制备的牛粪沙障不仅取材方便，成本低，施工快，且沙障中的草籽逐步发芽成苗，形成活体沙障，进一步增强了牛粪沙障的防沙治沙的功效，比传统沙障防沙治沙效果发挥时间长3～4倍，适合广泛推广。

本发明还提供了上述牛粪沙障的制备方法，将制备原料混合后铺设成完整闭合的牛粪方格，得到所述牛粪沙障；所述牛粪沙障的高度为12～15cm，优选为13～14cm；所述牛粪沙障的单边为梯形状，底部宽度为10～15cm，优选为11～14cm，更优选为12～13cm；所述牛粪沙障的顶部宽度为8～12cm，优选为9～11cm，更优选为10cm。

在本发明中，所述牛粪沙障的规格优选为1m×1m。

本发明还提供了上述牛粪沙障在防沙治沙中的应用。

一种利用牛粪沙障防沙治沙的方法，包括以下步骤：铺设上述牛粪沙障；将适生灌木植物移栽到牛粪沙障的方格中心，并将适生草本植物的草籽播种到方格沙障内侧区域；草籽播种后，在播种草籽的区域铺设腐熟的牛粪和/或腐熟的羊粪。

在本发明中，所述适生灌木植物的种类优选包括：山生柳、沙棘、白沙蒿和具鳞水柏枝；所述适生灌木植物的苗木优选包括1年生以上苗木；所述适生草本植物的种类优选包括：垂穗披碱草、沙生冰草、早熟禾、黑麦草和紫羊茅。

在本发明中，在铺设牛粪沙障前，优选还包括对要治理的沙地进行样点布设处理；所述样点布设处理优选包括：按照1m×1m沙障规格进行样线布设。本发明通过样点布设可以确保方格沙障规范、整齐和符合规格。

样点布设后，本发明将适生灌木植物移栽到牛粪沙障的方格中心。在本发明中，所述适生灌木植物移栽的方法优选包括：每穴移栽2种以上的适生灌木植物；每种适生灌木植物的移栽数量为≥2株/穴。本发明通过每穴多种多株的原则，可以提高每穴适生灌木植株的存活率。

本发明栽植时优选为2～3人一组，一人扶苗，一人对准方向，使纵横严格成行，由另一人填土；当适生灌木植物为裸根苗时，移栽的苗穴直径优选为30cm，移栽苗穴的深度优选为35cm；所述裸根苗的苗高优选为45～90cm，进一步优选为50～70cm，更优选为55～60cm；地径优选为2～6cm，更优选为3～5cm；侧根数量优选为5～10个，更优选为6～8个；侧根根幅优选为25～40cm，更优选为30～35cm；平均根长优选为18～25cm，更优选为20～23cm；栽植时先把苗木放入植穴中央，理好根系，使其均匀舒展，不窝根，更不能上翘、外露，同时注意保持深度；然后分层覆土，把肥沃湿润沙土填于根际，填土一半时，扶苗人应将苗木微微摇动，轻轻上提，使根系舒展，根颈部位与在苗圃时的深度基本接近，然后用脚踩实，再填土并逐层，使沙土与根系密接，防止干燥空气侵入，保持根系湿润；饱灌一次水，次日早晨扶正苗木，敷一层细沙土，整平地表；

当适生灌木植物为容器苗时，移栽的苗穴直径和深度均优选比容器的直径和深度大4～6cm；所述容器苗的苗高优选为30～70cm，进一步优选为40～60cm，更优选为50cm；地径优选为1.5～5cm，更优选为2～3cm；一级分枝数优选为8～13枝，更优选为9～11枝；栽植前在所挖的树穴内优选先浇2～5kg水，更优选为3kg；然后及时将容器端放坑内，再填土、踏实，填土以营养土团不露出地面、踩踏时不损坏容器内土团为度；栽植时要先去掉苗木根系不易穿或不易分解的容器，以免影响苗木根系的生长；栽植后最好再敷一层细沙土，整平地表。

移栽适生灌木植物后，本发明将将适生草本植物的草籽播种到方格沙障内侧区域。在本发明中，优选混合所述适生草本植物的种子后进行播种，播种量分别优选为：垂穗披碱草15kg/hm

草籽播种后，本发明在播种草籽的区域铺设腐熟牛粪和/或腐熟羊粪。在本发明中，当向所述播种草籽的区域铺设牛粪时，所述牛粪的铺设厚度优选为1～2cm，所述牛粪的用量优选为4500～5000kg/hm

本发明所述的防沙治沙的方法效果显著，使沙面侵蚀模数下降78％以上，灌木植物活体栽植成活率达到100％，保存率达97％以上，植被盖度达到92％以上，灌木植物活体年生长量达到15cm以上。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种牛粪沙障及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种牛粪沙障，由以下制备原料组成：每1m

该牛粪沙障的制备：

将制备原料混合后铺设成完整闭合的1m×1m牛粪方格，得到所述牛粪沙障；所述牛粪沙障的高度为15cm，所述牛粪沙障的单边为梯形状，底部宽度为12～13cm，顶部宽度为9～11cm。

实施例2

一种利用牛粪沙障防沙治沙的方法，由以下步骤组成：

(1)样点布设：将要治理的沙地(甘肃省甘南藏族自治州玛曲县欧拉乡)按照1m×1m规格进行统一划线打点，由此完成样点布设任务，在布设好的样点处铺设实施例1制备的牛粪沙障；

(2)灌木植物活体栽植：坚持每穴多种多株的原则，在打好的点上挖树坑，每穴植入1年生的山生柳、沙棘、白沙蒿、具鳞水柏枝合格苗木，每穴至少2个种以上，每种至少2株以上，由此完成植物活体栽植任务。

栽植时由2～3人组成小组，一人扶苗，一人对准方向，使纵横严格成行，由另一人填土。

栽植裸根苗，采用穴植法，树穴直径30cm、深35cm。苗木为一级裸根苗：苗高为55～60cm、地径为3～5cm、侧根数量为6～8个、侧根根幅为30～35cm、平均根长为20～23cm。栽植时可先把苗木放入植穴中央，理好根系，使其均匀舒展，不窝根，更不能上翘、外露，同时注意保持深度。然后分层覆土，把肥沃湿润沙土填于根际，填土一半时，扶苗人应将苗木微微摇动，轻轻上提，使根系舒展，根颈部位与在苗圃时的深度基本接近，然后用脚踩实，再填土并逐层，使沙土与根系密接，防止干燥空气侵入，保持根系湿润。饱灌一次水，次日早晨扶正苗木，敷一层细沙土，整平地表。

由此完成所选适生灌木的栽植任务。

(3)草本植物活体撒播：在牛粪沙障内均匀混播所选择适宜的草本植物混合种籽，所述混合种籽为：垂穗披碱草、早熟禾、黑麦草、紫羊茅和沙生冰草，播种量：垂穗披碱草15kg/hm

(4)牛粪铺撒：在适生植物种覆盖沙域沙面上均匀铺撒腐熟牛粪。

均匀铺撒腐熟牛粪形成1～2cm的薄层，腐熟牛粪用量4750kg/hm

依次类推，完成整个沙地防沙治沙的任务，见图1。

实施例3

一种与实施例2相似的利用牛粪沙障防沙治沙的方法，唯一区别在于，步骤(4)为：在适生植物种覆盖沙域沙面上均匀铺撒腐熟羊粪。

均匀铺撒腐熟羊粪形成2～3cm的薄层，腐熟羊粪用量6000kg/hm

对比例1

一种与实施例1相似的牛粪沙障，唯一区别在于，牛粪方格的规格为0.5m×0.5m。

对比例2

一种与实施例1相似的牛粪沙障，唯一区别在于，牛粪方格的规格为1.5m×1.5m。

对比例3

一种与实施例1相似的牛粪沙障，唯一区别在于，将聚丙烯酰胺替换为羟丙基甲基纤维素。

对比例4

一种与实施例1相似的牛粪沙障，唯一区别在于，每1m

对比例5

一种与实施例2相似的防沙治沙的方法，唯一区别在于，步骤(1)铺设的沙障为草方格沙障；

所述草方格沙障的铺设：将草(麦草、稻草和垂穗披碱草)垂直平铺于经纬样线上，同时在经纬样线交叉部位也要放置草(麦草、稻草和垂穗披碱草)，组成完整闭合的方格，避免在接口处形成风蚀，由此形成草方格型沙障。沙障由主带和副带纵横交织而成，主带与主风向垂直，副带与主风向平行。主带铺设草均匀厚度3cm～4cm，副带铺设草厚度稍薄，均匀厚度2cm～3cm。草用量5000kg/hm

按照要求铺好草(麦草、稻草和垂穗披碱草)后，将方型铁锹放在草中央并用力下压，使草两端翘起，草中间部位压入流沙中，并注意不要用力过猛压断草。草中间部位入沙深度12cm～13cm，同时草两端翘起部分高出沙面16cm～17cm，再用铁锹刮沙墉埋基部加固，由此完成草方格沙障铺设任务。

对比例6

一种与实施例2相似的防沙治沙的方法，唯一区别在于，步骤(1)铺设的沙障为尼龙网方格沙障；

所述尼龙网方格沙障的铺设：在样线交叉处，垂直插入1根立柱，立柱长40cm(插入地面20cm，露出地面20cm)，由此完成立柱插设任务；

从完成立柱插设沙面的一角开始，按照“Z”型铺设HDPE固沙网，网宽20cm，由此完成尼龙网沙障铺设任务。

依次类推，完成整个沙障施工铺设任务。

对比例7

一种与实施例2相似的防沙治沙的方法，唯一区别在于，步骤(1)中的样点布设为：将要治理的沙地按照0.5m×0.5m规格进行统一划线打点，由此完成样点布设任务，在布设好的样点处铺设对比例1制备的牛粪沙障

对比例8

一种与实施例2相似的防沙治沙的方法，唯一区别在于，步骤(1)中的样点布设为：将要治理的沙地按照1.5m×1.5m规格进行统一划线打点，由此完成样点布设任务，在布设好的样点处铺设对比例2制备的牛粪沙障。

对比例9

一种与实施例2相似的防沙治沙的方法，唯一区别在于，步骤(1)铺设的沙障为对比例3制备的牛粪沙障。

对比例10

一种与实施例2相似的防沙治沙的方法，唯一区别在于，步骤(1)铺设的沙障为对比例4制备的牛粪沙障。

应用例1

测定实施例2、实施例3和对比例5～10的修复效果，观测方法详见《荒漠生态观测研究方法》(常兆丰、安富博、樊宝丽，甘肃科技出版社，2010年11月1日出版，P61～67)，测定结果见表1，其中修复成本包括材料和人工成本。

表1不同方法的修复效果

由表1可知，本发明的方法比传统的草方格沙障和尼龙网沙障防沙治沙效果更好，原因在于：牛粪沙障可以逐步改善沙土的养分，促进活体沙障生长；而且，随着牛粪沙障里植物活体生长，形成机械沙障和生物沙障相结合复合型沙障，克服了单一沙障缺点，更好发挥出防沙治沙效果。

由实施例2和对比例7的实验结果可知，牛粪沙障的规格为0.5m×0.5m时，各个监测指标变化不大，恢复效果提升不多，但成本成倍增加；由实施例2和对比例8的实验结果可知，牛粪沙障的规格为1.5m×1.5m时，虽然成本相对于实施例2有所降低，但各个监测指标变化较大，恢复效果较弱；综合考虑，本发明通过设置适宜的牛粪沙障规格，不仅达到了很好的防沙治沙效果，而且节约了修复成本。

由实施例2和对比例9的实验结果可知，本发明通过选择适宜的粘合剂不仅达到了很好的防沙治沙效果，而且节约了修复成本。

由实施例2和对比例10的实验结果可知，对比例10的方法中虽然增加了草籽的用量，但修复效果并不好，这是由于随着牛粪沙障里草种量增大，一方面由于牛粪里水分、养分有限，不能给太多的草种提供所需的水分、养分，进而使草种出苗率减少、保存率减少，另一方面，由于草种用量增大，与灌木争夺水分、养分，进而使灌木成活率、保存率、成长量均减少，从而使整个修复效果减弱；另外，由于牛粪沙障里草种量增大，不但浪费草种，还增加了成本。本发明通过选择适宜种类和比例的草籽，不仅保证修复模式达到很好的修复效果，而且节约了修复成本。

另外，本发明利用牧区废弃的牛粪为原材料制备牛粪沙障，有效利用了目前废弃的牛粪，解决了牛粪大量占用土地，破坏草场的问题，变废为宝。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。