荒漠化防治學筆記

荒漠化防治學筆記

目錄

第一章荒漠化及其防治概述

1.荒漠化的概念

1.1.荒漠化：包括氣候變化和人類活動在內(nèi)的多種因素造成的干旱、半干旱及亞濕潤干旱區(qū)

的土地退化。

1.2.荒漠化的驅動力一一氣候變化和人類活動等。

氣候變化：氣候平均狀態(tài)統(tǒng)計學意義上的巨大改變或者持續(xù)較長一段時間（典型為30a或更

長）的氣候變動。

荒漠化的發(fā)生范圍一一氣候區(qū)劃

干燥度：下季在蒸散/降水

干燥度<11-22-44-16>16

氣候類型濕潤區(qū)半濕潤區(qū)半干旱區(qū)干旱區(qū)極干旱區(qū)

濕潤指數(shù)：降水/潛在蒸散

濕潤指數(shù)>10.5-10.2-0.50.05-0.2<0.05

氣候類型濕潤區(qū)半濕潤區(qū)半干旱區(qū)干旱區(qū)極干旱區(qū)

濕潤指數(shù)在0.05至0.65之間，但不包括極區(qū)和副極區(qū)

干燥度計算使用謝良尼諾夫（Selianinov,1939）干燥度（或干燥度指數(shù)）公式。

濕潤指數(shù)計算使用桑斯維特（Thornthwaite）潛在蒸發(fā)散計算公式。

1.3.荒漠化的實質一一土地退化

土地退化：土地受自然力或人類不合理開發(fā)利用導致土地質量下降、生產(chǎn)力衰退的過程?！豆?/p>

約》：由于使用土地或由于一種營力或數(shù)種營力結合致使干旱、半干旱和亞濕潤干旱地區(qū)雨

澆地、水澆地或草原、牧場、森林和林地的生物或經(jīng)濟生產(chǎn)力和復雜性下降或喪失，其中包

括：風蝕和水蝕致使土壤物質流失；土壤的物理、化學和生物特性或經(jīng)濟特性退化，及自然

植被長期喪失。

1.4.沙漠化：干旱、半干旱（包括部分半濕潤）地區(qū)，在脆弱生態(tài)條件下，由于人類過度的

經(jīng)濟活動破壞了生態(tài)平衡，使原非沙漠地區(qū)出現(xiàn)了以風沙活動為主要特征的類似沙質荒漠環(huán)

境的退化過程。

土地沙化：在各種氣候條件下，由于各種因素形成的、地表呈現(xiàn)以沙（礫）物質為主要標志

的土地退化。具有這種明顯特征的退化土地為沙化土地。

?荒漠：主要分布在地球大陸北緯和南緯15-50。副熱帶高壓帶（15-35°）和溫帶大陸內(nèi)部

（35-50°）,由于氣候干燥、降水稀少、蒸發(fā)量大，分布著大面積土地貧瘠、植被稀疏的

區(qū)域

?沙漠：干旱區(qū)和極干旱區(qū)

?沙地：半干旱區(qū)和亞濕潤干旱區(qū)

2.荒漠化的類型與分布

?風蝕荒漠化：風力侵蝕

?水蝕荒漠化：水力侵蝕

?鹽漬荒漠化：水分循環(huán)、礦質累積

?凍融荒漠化：晝夜、季節(jié)溫差

?石漠化：水土流失，基巖裸露（不是荒漠化的一種類型）

（1）風蝕荒漠化

由于土壤風蝕引起土地退化現(xiàn)象，主要分布在干旱、半干旱地區(qū)，在各類型荒漠化土地中面

積最大、分布最廣泛的一種荒漠化類型。

（2）水蝕荒漠化

由于水力侵蝕引起土地退化現(xiàn)象，主要分布在干旱、半干旱和亞濕潤干旱區(qū)，水蝕荒漠化土

地呈不連續(xù)的局部集中分布特征。

（3）鹽漬荒漠化

鹽漬荒漠化主要是由于氣候、排水不暢、地下水位過高及不合理灌溉方式等原因造成的。鹽

漬荒漠化屬化學作用造成的土地退化，是一種重要的荒漠化類型，在荒漠化地區(qū)有著廣泛的

分布。

（4）凍融荒漠化

由于晝夜或季節(jié)性溫差較大的地區(qū)，巖石或土壤由于劇烈的熱脹冷縮而造成的結構的破壞或

質量的退化。這些地方一般生物生產(chǎn)力較低，是一種特殊的荒漠化類型。

（5）石漠化

不是荒漠化的一種類型。

黃河沿岸四大沙漠和沙地：騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠、庫布齊沙漠、毛烏素沙地。

著名沙漠沙地：塔克拉瑪干沙漠、古爾班通古特沙漠、巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠、柴達木

盆地沙漠、庫姆塔格沙漠、庫布齊沙漠、烏蘭布和沙漠、科爾沁沙地、毛烏素沙地、渾善達

克沙地、呼倫貝爾沙地。

3.荒漠化的成因

荒漠化是氣候和人類活動共同作用的結果

3.1.自然地理條件：自然環(huán)境

?自然地理條件是荒漠化產(chǎn)生的基本背景，深刻影響著荒漠化的消長。

?由于緯度、海陸位置、地形地貌、大氣環(huán)流差異，干濕差異早在地球形成時就已經(jīng)出現(xiàn),

并隨著地球演變不斷發(fā)生變化。

?降水條件：水汽含量、凝結核、大氣環(huán)流降水機制。

（1）緯度地帶性干旱氣候

（2）非地帶性干旱氣候：遠離海洋、海風向背、洋流影響、地形影響

3.2.自然地理條件：氣候變化

?古風成沙在中生代的侏羅紀、白堊紀和新生代地層中均有存在，而新生代的古風成沙又有

明顯的早第三紀古風成沙、晚第三紀古風成沙和第四紀古風成沙之分。

?氣候的干濕交替始終在進行著，現(xiàn)代氣候只是第四紀干旱氣候的持續(xù)。

?人類歷史中的氣候變化主要指在自然氣候變化背景之外，由人類活動直接或間接地改變?nèi)?/p>

球大氣組成所導致的氣候改變。

3.3.人為因素（五濫）

濫墾、濫牧、濫樵、濫采、濫灌

?人口增加導致食物、燃料等基本生活資料需求的增加，從而對土地產(chǎn)生越來越大的壓力，

使人口數(shù)量超過環(huán)境的容量，造成資源的過度利用，進而構成對生態(tài)環(huán)境的威脅。

?聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署：半干旱地區(qū)的最大人口承載量為20人/km2,干旱地區(qū)人口密度不應

超過7人/km2。

4.荒漠化的危害

?土地生產(chǎn)潛力的下降或喪失

?生態(tài)系統(tǒng)平衡的破壞與多樣性的降低

?產(chǎn)生強烈的沙塵活動，減低環(huán)境質量

?毀壞生活設施與工程

?水文狀況惡化

?區(qū)域性的貧困化

4.1.沙塵暴：強風卷起地面大量沙塵，使水平能見度小于1000m,具有突發(fā)性和持續(xù)時間

較短特點的概率小危害大的災害性天氣現(xiàn)象。

世界四大沙塵暴分布區(qū)域：A.非洲撒哈拉沙漠的中非沙暴區(qū)B.中亞部分及中國西北部的中亞

沙暴區(qū)C.美國大平原、新墨西哥州東部、亞利桑那州西南沙漠大平原區(qū)D.南半球澳大利亞

等國家

沙塵暴形成的基本條件：大風、沙源、不穩(wěn)定大氣層結

4.2.沙塵暴的作用

?塑造地貌：風蝕地貌、風積地貌。沙塵暴的杰作——黃土高原

?肥沃土壤：夏威夷生機盎然的秘密一一沙塵暴。夏威夷肥沃的土壤來自遙遠的歐亞大陸內(nèi)

部。兩地相隔萬里，沙塵暴將富含養(yǎng)分的土壤顆粒卷攜至3000m高空，穿越浩瀚的太平洋。

?減緩酸雨危害：沙塵暴所攜帶塵土多呈堿性，可減緩沉降區(qū)酸雨危害或土壤酸化。沙塵的

中和作用使中國北方、韓國和日本降水pH分別增加0.8-2.5、0.5-0.8和0.2-0.5。

?促進植物生長：沙塵是亞馬遜熱帶雨林重要的養(yǎng)分來源，沙塵氣溶膠中的P、Fe3+等有助

于植物生長。亞馬遜河流域每年因水土流失損失2800萬噸泥沙，約含22000噸磷。撒哈拉

東北部哈馬坦風每年卷起1.82億噸沙塵，地球上規(guī)模最大的“礦物遷徙”。

?營養(yǎng)來源：澳洲赤色沙暴攜帶的大量鐵質是南極海浮游生物重要的營養(yǎng)來源。

5.荒漠化地區(qū)的資源

荒漠化地區(qū)的自然環(huán)境固然有其嚴酷的一面，但荒漠化地區(qū)絕非毫無生機的不毛之地，荒漠

化地區(qū)有著豐富的自然資源，具有巨大的開發(fā)利用價值。

A氣候資源

A水土資源

水土資源開發(fā)利用存在的主要問題：

?地表水資源過度開發(fā)已使區(qū)域水土平衡失調，是造成沙漠化的重要原因

?超量開采地下水，形成區(qū)域地下水位持續(xù)下降，造成原有植被退化和土地旱化

?農(nóng)業(yè)灌區(qū)大水漫灌，引起地下水位持續(xù)上升，造成大面積的次生鹽漬化

?缺乏全流域生態(tài)平衡和經(jīng)濟發(fā)展的水資源統(tǒng)籌安排，重工、農(nóng)，輕林、牧，造成流域上、

中、下游的用水矛盾和流域內(nèi)工、農(nóng)、林、牧用水矛盾，又往往重眼前經(jīng)濟利益，而忽視長

遠的生態(tài)環(huán)境效益

水土資源開發(fā)利用對策：

?以水定地，退耕還林還草，實施生態(tài)環(huán)境建設

?實行流域水土平衡，著力控制開發(fā)規(guī)模

?興修水利、改良土壤，發(fā)展節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)

?集雨補灌，發(fā)展旱作農(nóng)業(yè)

?建設沙漠綠洲防風固沙林與農(nóng)田防護林體系

?保育草場，改良天然草地，發(fā)展草地畜牧業(yè)

?生物資源

A礦產(chǎn)資源

A文旅資源

6.荒漠化防治

6.1.荒漠化防治：充分認識和掌握荒漠化發(fā)生發(fā)展規(guī)律的基礎上，應用管理學、生態(tài)學、土

壤學、地學、生物學等各種相關的理論，通過采取物理的、生物的、農(nóng)業(yè)的和綜合的技術措

施與手段，治理和預防土地荒漠化。

荒漠化防治的意義：

A保護和拓展中華民族生存與發(fā)展空間的長遠大計

A從根本上改善我國生態(tài)環(huán)境面貌、建設美麗中國，實現(xiàn)生態(tài)文明的重要途徑

A實拖扶貧攻堅和鄉(xiāng)村振興計劃，實現(xiàn)全國農(nóng)村奔小康目標的根本保證

A充分發(fā)揮荒漠化地區(qū)自然資源優(yōu)勢，全面開創(chuàng)21世紀中國沙產(chǎn)業(yè)的必然選擇

6.2.荒漠化防治的重點領域：

A荒漠化防治與區(qū)域社會經(jīng)濟高質量發(fā)展戰(zhàn)略

A荒漠生態(tài)系統(tǒng)地表過程與機制

A荒漠化地區(qū)水資源平衡與水土資源高效合理利用

A荒漠化地區(qū)草畜平衡與草場資源合理利用

A荒漠化地區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展與創(chuàng)新

A荒漠化地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)和多樣性的保護與修復

A荒漠化災害評估與監(jiān)測預警

A荒漠化地區(qū)可替代能源開發(fā)利用

A荒漠化地區(qū)公眾環(huán)保意識提高與應對災害的能力建設

A荒漠化防治有關法律體系和政策機制完善與執(zhí)行力

荒漠化防治的熱點問題：

A風沙運動過程與機理

A荒漠化土地景觀結構、功能與動態(tài)

A荒漠化地區(qū)植物-土壤-大氣水分平衡機制

A荒漠生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物的組成與功能

A荒漠化地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性評估、維護與目標群落構建

A抗逆性優(yōu)良種質資源的選繁及應用

A固沙改土新材料、新技術、新方法的開發(fā)與應用

A機械化、智能化荒漠化防治技術手段開發(fā)與推廣應用

A荒漠化災害監(jiān)測的技術體系

A特色沙產(chǎn)業(yè)開發(fā)

第二章風蝕荒漠化及其防治

一、風沙物理學原理

1.風沙運動的基本規(guī)律

1.1.風沙運動機制

風沙運動是風通過自有的搬運能力，將地面沙粒吹起，并攜帶一起運動的過程。

風沙運動三要素：動力因素一風（近地表風）、氣候因素一干旱（我國北方）、物質因素一

沙物質（松散裸露）。

1.2.沙粒起動

沙粒起動形式：振動、滾動、飛升、跳躍。

沙粒受力分析：重力、氣流正面推力、壓差升力、摩擦力、紊動力、沙粒撞擊力。

沖擊力最大，為重力的幾十至幾百倍；推力次之，接近重力；升力僅為重力幾十到幾百分之

*O

起動風速：沙粒在一定風力作用下開始運動，使沙粒開始運動的臨界風速即為起動風速，一

切大于起動風速的風統(tǒng)稱為起沙風。大量的觀測表明：干燥裸露沙質表面，近地面2m高處

風速達到4.5-5m/s時，可引起風沙運動。

流體起動風速：沙粒的運動完全由凈風推動時的臨界風速。沖擊起動風速：沙粒的運動主要

受挾沙風中躍移沙粒的沖擊作用而運動的臨界風速。

沙粒起動(飛升)假說：壓差升力說：繞流升力、馬格努斯效應；紊流擴散與振動學說：紊

流垂直方向分速度的脈動作用；沖擊碰撞學說；斜面飛升學說。

1.3.風沙運動基本形式

根據(jù)風力、沙粒大小和質量不同，沙粒有三種基本運動形式：懸移運動(Creep)：懸移質；

躍移運動(Saltation)：躍移質；蠕移運動(Suspension)：蠕移質。

?蠕移運動：貼近地面，滑動或滾動，時走時停，以0.520mm的沙粒為主，約占輸沙量的

1/4,20-25%(Bagnold),15.7-24.9%(Chepil)?形成沙波紋(Ripple)的重要原因：細沙

躍移碰撞使粗沙作連續(xù)的表層蠕移而聚積在波脊上。

?躍移運動：拋物線式運動，以0.05-0.5mm沙粒為主，其中0.1-0.15mm細沙極易發(fā)生，約

占輸沙量的3/4。沙質地表上，一般90%以上的躍移質在地表附近30cm內(nèi)運動。在一定風

力條件下，沙粒躍移運動特征還取決于所處的地面性質。堅硬地面條件下，躍移顆粒和地面

碰撞時，反彈多，飛濺少。消耗于地面的能量減小，因而沙粒碰后反彈跳得更高、更遠。

?懸移運動：隨風一起運動，兒乎與大氣同步，以＜0.1mm沙粒為主，量極少，但很重要，

沙塵暴(浮塵)和黃土沉積的重要來源。

1.4.風沙流結構

風沙流:風通過自己的搬運能力，將地表大量疏松的沙粒吹起納入氣流,并攜帶著一起運動，

便形成風沙流。風沙流是一種典型的二相流，二相流較為復雜，有人曾經(jīng)用流體力學理論探

討，但很初步。

輸沙量：風沙流在單位時間內(nèi)通過單位面積所搬運的沙物質的量。

風沙流結構：風沙流中的沙物質量隨高度的變化特征。?氣流搬運的沙量約80%在0-10cm

的高度層內(nèi)，約95%以上在30cm高度以內(nèi)?風沙運動是一種貼近地面的運動現(xiàn)象?粒徑隨

高度增加而減小

1.5.風沙地貌

風沙地貌類型：風積地貌、風蝕地貌。

1.5.1.風積地貌：被風搬運的沙物質，在一定條件下堆積所形成的各種地貌。

沙丘：沙漠最基本地貌單元，形態(tài)復雜多樣。

沙波紋：砂質或礫質地表上風沙流塑造的、呈波狀起伏的微地貌。

?橫向沙丘：新月形沙丘、沙丘鏈、拋物線沙丘

?縱向沙丘：復合型沙壟、羽毛狀沙壟

?星狀沙丘：金字塔沙丘、格狀沙丘、蜂窩狀沙丘。

縱向沙丘：沙壟?？v向沙丘形態(tài)走向與起沙風風向平行，或小于30度交角。

沙丘移動：風沙地貌中最據(jù)代表的是沙漠，而沙丘又是組成沙漠的基本單元。風沙運動的過

程，推動了沙丘的整體移動。

?前進式移動：在一個強勁主風或近似主風向的兩個風作用下，使沙丘基本按一個方向前進

?往復式移動：在相對應的兩個方向相反的主風作用下，沙丘在原地擺動

?往復前進式移動：沙丘在兩個方向相反但風力大小不等的主風作用下，在不同季節(jié)沙丘受

不同方向的風作用使得沙丘既前進又后退，但經(jīng)一定時間后仍沿較強風向前進一定距離的移

動方式

1.5.2.風蝕地貌

風蝕地貌是地表長期遭受風或風沙流吹蝕的產(chǎn)物，主要表現(xiàn)為地面局部或全部區(qū)域物質流失、

形態(tài)支離破碎。由風和風沙流對地表物質的吹蝕、磨蝕作用形成。主要分布于風力強勁(風

口）的沙漠邊緣或盆地中。

風棱石一磨蝕

石窩（風蝕龕）一物理、化學風化+磨蝕

風蝕雅丹一河湖相沉積物+流水、風蝕

風蝕蘑菇和風蝕柱+巖石節(jié)理、裂隙+磨蝕

風蝕殘丘（風蝕城堡）一基巖地表+風化、流水+風蝕

風蝕谷、風蝕洼地、風蝕盆地

?風棱石：礫石荒漠常見。棱角明顯，表面光滑。形成條件：強風和有利于風力作用進行的

開闊地面；有為充分風蝕提供的適當?shù)纳沉！?/p>

?石窩（風蝕龕）：多發(fā)育在石質荒漠（巖漠）中巨大巖石的迎風峭壁和蠕巖上圓形或不規(guī)

則橢圓形的小洞穴和凹坑。由于陽光的直射，曬熱巖壁，巖石內(nèi)部礦物體積膨脹，而礦石的

熱力性質不同，產(chǎn)生熱力差別風化。風吹蝕被風化的疏松巖面，便形成許多淺小凹坑。風沙

再沿凹坑鉆磨，使之不斷加深擴大。

?雅丹：泛指風蝕隴脊、土墩、溝槽和洼地等地貌形態(tài)組合。雅丹地貌的形成：地質基礎：

湖相沉積地層；外力侵蝕：流水侵蝕、選擇性風蝕

?風蝕蘑菇：孤立突起的巖石，尤其是水平節(jié)理和裂隙很發(fā)育而不甚堅實的，經(jīng)長期的風蝕

作用以后形成風蝕蘑菇。

?風蝕柱：一些垂直裂隙發(fā)育的巖石，在風的長期吹蝕下，容易形成風蝕柱。

?風蝕殘丘：一個由基巖組成的地面，經(jīng)風化作用、暫時性流水的沖刷，以及長期的風蝕作

用以后，使原始地面不斷破壞縮小，最后殘留下一些孤立的小丘，成為風蝕殘丘。

1.5.3.基本原理

風蝕能量、磨蝕作用、蝕積原理、二次流、輸沙潛能

?風沙流動能：風蝕能量是輸沙率與風速的函數(shù)E=f（Q,U）。輸沙率隨高度遞減，風速隨高

度增加，風蝕能量隨高度分布出現(xiàn)“拐點”

?磨蝕作用：還取決于物質結構單元的機械穩(wěn)定性（抗磨蝕能力），這也是造成風蝕地貌差

異的重要因素。

?蝕積原理：風沙運動過程中，躍起與跌落、吹蝕與堆積是兩對矛盾的統(tǒng)一體。有躍起就有

跌落、有吹蝕就必然出現(xiàn)堆積，它們同時產(chǎn)生，結果取決于優(yōu)勢過程。

容量：一定風力條件下可能搬運的沙量。強度：氣流實際搬運的沙量。飽和度：強度與容量

之比

強度〉容量一風沙流過飽和f風沙堆積

強度〈容量f風沙流非飽和f風蝕作用

強度=容量一風沙流飽和一風沙搬運

風沙運動是一種動態(tài)“蝕積”轉換過程。微觀上是沙粒的躍起與跌落，宏觀上表現(xiàn)地形的風

蝕與堆積——形成風沙地貌。

?二次流：在邊界層中運動的流體（氣體、液體和氣液、氣固及液固兩相流，直至普遍的多

相流體），由于流場不均勻，邊界層中流體將受到橫向壓差力作用，產(chǎn)生偏離邊界運動?？?/p>

近邊界的流體層，速度小，比遠離邊界流體層產(chǎn)生更大的偏移。邊界層上的流體，在橫向壓

差力的作用下，發(fā)生垂直于主流而指向壓力較小一邊的附加運動，這就是二次流。?二次流

與主流方向基本垂直，形成橫向壓力梯度?沙丘應首先堆積于速度較大和凸起的區(qū)域?二次

流的收斂作用：可以解釋片沙、餅狀沙堆、盾狀沙堆、雛形新月形沙丘到新月形沙丘鏈的發(fā)

展序列，以及沙丘獸角的形成、發(fā)展和消亡

?輸沙潛能：風速、風向一沙丘形成與演化的主要動力因素，可將風信資料轉化為輸沙能量

1.6.風沙運動的影響因素

?土壤含水量：越干燥土壤風蝕的可能性越大，裸沙的含水率達4%時，很難產(chǎn)生風沙運動

?地面覆蓋措施：地面覆蓋可以增大地表粗糙度，降低地面風速；阻斷風與地面的直接接觸

小結

粒徑：一定范圍內(nèi)，起動風速隨粒徑增大而增大，但特別大和特別小的砂粒不易起動

含水量：土壤含水量越大，風沙活動越弱

粗糙度：地表粗糙度越大，風沙活動越弱

覆蓋度：地表覆蓋度越大，風沙活動越弱

粒徑愈大，沙層表土愈濕，地面越粗糙，植被覆蓋度越高，風沙活動越弱

吹蝕能力與粒徑的起動風速直接相關，風速超過起動風速愈大，吹蝕能力愈強

2.土壤風蝕

2.1.土壤風蝕的概念

-土壤風蝕是指在風的作用下沉積物的分離、搬運和沉積，它是松散、干旱和裸露土壤被強

風傳輸?shù)囊粋€動力學和物理學過程

-土壤及其母質在風力作用下的剝蝕、分選、搬運的過程

特征：長期性、緩慢性、強危害性、難于測量性、影響因素復雜性

2.2.土壤風蝕的意義

A土壤侵蝕的重要類型

A塑造地球景觀的基本地質地貌過程，綜合的自然地理過程

A風蝕荒漠化（沙漠化）的首要環(huán)節(jié)和重要組成部分

2.3.土壤風蝕的影響因子一侵蝕性因子、可蝕性因子

?氣候因子：一個受風速、土壤濕度和積雪蓋度影響的綜合風蝕因子

?粗糙度因子：植被、作物殘留覆蓋、土塊、土壟、風障、地形

?土壤風蝕可蝕性：土壤對風力造成的剝離和搬運的敏感程度（內(nèi)在性質決定）。土壤風蝕

可蝕性因子：土壤粒度組成、團聚體、有機質、碳酸鈣等

2.4.土壤風蝕模型

A通用風蝕方程（WEQ）

A修正風蝕方程（RWEQ）等等等

2.5.土壤風蝕的作用類型

侵蝕作用：分離：吹蝕、磨蝕

輸移作用：搬運：懸移、躍移、蠕移

沉積作用：沉積：沉降堆積、遇阻堆積

?侵蝕作用：吹蝕和磨蝕。

A0.05-0.5mm顆粒都可被分離，粒徑在0.1-0.15mm最易被分離侵蝕（躍移質）

A風沙流中躍移的顆粒，可以把別的顆粒濺起，還通過磨蝕增加風對土壤顆

粒的侵蝕力

?輸移作用：懸移、躍移和蠕移

A搬運能力取決于風速，與被搬運物的粒徑關系不密切，但搬運總重量基本不變

A運動方式取決于風力強弱和搬運顆粒粒徑大小

A在粒徑較細的沙土上，懸移質增多

A對各種土壤來說躍移質總多于蠕移質和懸移質

?沉積作用

A當風速減弱，使紊流漩渦的垂直分速小于重力產(chǎn)生的沉速時，在氣流中懸浮運行的沙粒就

要降落堆積在地表，稱為沉降堆積（內(nèi)部）

A風沙流運行時，遇到障阻，使沙粒堆積起來，稱為遇阻堆積（外部）

A搬運距離：蠕移質很近。躍移質多沉積在風蝕地附近。懸移質遠、是土體損失的主要物質。

風沙流在運動過程中有3種狀態(tài)：吹蝕、沉積、非堆積搬運（3種狀態(tài)不停轉化）

風沙運動3種風力侵蝕3種風沙流運動過

基本形式作用類型程3種狀態(tài)

躍移侵蝕吹蝕

蠕移輸移沉積

懸移沉積非堆積搬運

沙漠化：干旱、半干旱（包括部分半濕潤）地區(qū)，在脆弱生態(tài)條件下，由于人類過度的經(jīng)濟

活動破壞了生態(tài)平衡，使原非沙漠地區(qū)出現(xiàn)了以風沙活動為主要特征的類似沙質荒漠環(huán)境的

退化過程。

?地表形態(tài)：風沙地貌擴張和發(fā)育

?地表物質：地表粗化和礫質化、土地貧瘠化、鹽分表聚

?地表植被：植被覆蓋度降低、植被退化（逆向演替）

?生態(tài)系統(tǒng)結構功能：結構破壞、功能喪失、系統(tǒng)崩潰

2.6.土壤風蝕的危害

?表土吹蝕，尤其是細粒物質、有機質的喪失

?對植被、作物的危害（沙割、沙埋、抑止光合作用）

?土地生產(chǎn)力、作物產(chǎn)量的降低

?農(nóng)田、草場、房屋的掩埋

?沙塵暴與土地沙漠化

?大氣污染，危害人類身體健康

?水體污染及水利設施的危害

?對交通、通訊設施的危害

3.風沙物理學原理

A增大地表粗糙度，降低近地表層風速

A阻止氣流對地面直接作用

A增強土壤抗蝕能力

A改變風沙流蝕積狀態(tài)

二、生態(tài)學原理

1.沙漠生境的特征

干旱、貧瘠、酷熱、多風、嚴寒，由沙的活動性而產(chǎn)生的風蝕、沙埋、沙割等。所有這些因

素中，干旱和沙的活動性是影響最普遍、最深刻的兩個限制因素，是制定植物治沙措施的主

要依據(jù)。

環(huán)境的干旱性：

?氣候：大陸性氣候顯著，日照強烈，雨量稀少、蒸發(fā)量遠遠大于降雨量，風大沙多，氣候

干燥，各氣候要素變率大（溫差大，易形成凝結水）

?土壤：風沙土，粗砂多，其水分特征是透水性強（缺少徑流）、持水性差、毛管吸水力低、

地下水補充范圍?。ūＫ詮?，毛管不發(fā)達，具有干沙層）

沙漠（地）的經(jīng)度地帶性特點：我國的沙地分布范圍廣，呈不連續(xù)的帶狀分布，干旱性差異

大，從東到西降水量減少，干旱程度遞增，沙漠（地）面積增加。

2,沙生植物的特征

2.1.沙生植物的形態(tài)特征

2.1.1,沙生植物個體大?。憾噍^為矮小

?植物地上部分越高，水分從土壤輸送到植物頂端的距離越大，水分不足易導致干梢、枯死，

受風沙危害的高度越大，因大風而折斷的概率越多

?沙漠綠洲中，光照、水分、養(yǎng)分供給充足，有胡楊等植株高大的喬木生存

2.1.2.沙生植物的構型

?直立型：莖干直立，主干矮小或不明顯，冠層低矮，冠幅小，枝條稀疏，葉片小，數(shù)量少，

枝條傾斜角大。作用：增加冠層通透性，減少阻風性，春季可降低風害，夏季可減低冠層溫

度（蘆葦、狗尾草）

?匍匐型：沒有明顯主干，枝條呈分散裝匍匐生長于地表，冠層低矮、密集，接近于地表,

靠近地面通常可以長出不定根。作用：耐受沙埋、沙打和沙面高溫的能力較強（沙地柏、駱

駝刺）

?傾斜型：主干多從根部萌出，多呈45°-80°分布，分枝一般少而短，枝條稀疏，葉片小

而數(shù)量相對少，沙漠植物多屬這種類型。作用：抵御干旱，耐受風害（沙冬青、花棒）

沙漠植物的構型并不是一成不變的，因環(huán)境條件的不同具有很大的可塑性

+梭梭等喬木在受極端干旱脅迫時，常常呈灌木狀，表現(xiàn)出主干不明顯

+蘆葦在流動沙丘背風坡直立生長，在流動沙丘迎風坡匍匐生長

+狗尾草在固定沙地直立生長，在流動沙地多匍匐生長或傾斜生長

2.1.3,沙漠植物葉片的形態(tài)特征

葉片大?。荷衬参锒酁樾⌒腿~片或微型葉片；沙漠植物葉片通常小于非沙漠環(huán)境的同種植

物；亞濕潤干旱區(qū)一半干旱區(qū)一干旱區(qū)，葉片尺寸減??；不同沙漠植物比較，耐旱能力越強，

葉片尺寸越小

葉片形狀：沙漠植物為了適應惡劣的環(huán)境條件，形成了特殊形態(tài)的葉片

?刺狀葉片（仙人掌）：無葉綠素，無氣孔，主要功能不再是光合和呼吸作用，而是物理散

熱和防止動物采食

?針狀葉片（豬毛菜）：比表面積小，降低蒸騰，有利于儲存水分

?全裂狀葉片（大籽蒿）：葉深裂，減小蒸騰面積，減小對風的作用面

?披針狀葉片（珍珠豬毛菜等）、鱗狀葉片（梭梭等）、膜質鞘狀葉片（麻黃等）、雙形葉

片（胡楊等）

葉片覆被：沙漠植物葉片常被附生物絨毛、硬毛、尖刺、蠟質、粉粒等覆蓋

?絨毛（硬毛）（霧冰藜）：遮蔽葉片、反射陽光、抑制蒸發(fā)、吸收空氣水分、減低葉片溫

度、抵御沙害

?尖刺（蘆薈）：有利于降溫散熱，防止植食性動物采食

?蠟質（駱駝刺）：反射陽光、降低葉溫、抑制蒸騰

?粉粒（藜科濱藜屬中亞濱藜等）：反射陽光、維持葉溫、抑制蒸騰等

葉片質地：許多沙漠植物具有特殊的葉片質地（肉質、木質、革質和膜質）

?肉質葉（鹽爪爪）：大量儲存水分，抵御干旱，維持葉溫

?木質葉（仙人掌）：葉片退化，大部分已木質化，無光和呼吸等葉片作用

?革質葉（沙冬青）：葉片堅韌，而且較厚，能夠有效減低蒸騰，減輕沙害

?膜質葉（麻黃）：薄而脆，無葉綠素，不能進行光合作用

2.1.4.沙漠植物莖的形態(tài)特征

外部形狀：大多數(shù)沙漠植物莖干為圓柱形，部分沙漠植物莖干為四棱形、六棱形，或具楞狀

突起，有利于散熱降溫

覆被特征：沙漠植物莖干多有一些附屬物覆蓋，如絨毛、銳刺、蠟質、粉粒和皮層等，有利

于降低植物體溫，抑制蒸騰，防止風沙危害

質地特征：木質莖（密度大、質地較硬，韌度高，抗寒、抗旱、抗風沙危害）、草質莖（纖

維素含量高，韌度高，耐受風蝕和地面高溫）、肉質莖（水分含量高，木質化程度較高）

2.1.5.沙漠植物根的形態(tài)特征

?直根系：主根粗大，側根隨分級增加而減少，可以有效吸收深層土壤水，能更好地利用地

下水，耐旱、耐侵蝕能力較強

?須根系：根系較短，只分布于淺層土壤中，無法吸收下層土壤水分，耐旱性較直根系植物

差

?水平根：主要分布于荒漠草原、沙漠綠洲和地下水埋藏較淺的地區(qū)

?塊狀根：植物儲藏養(yǎng)分、水分的場所和繁殖體，也是越冬的一種方式

?不定根：增加根量，有利于植物吸收養(yǎng)分、水分，也可為植物營養(yǎng)繁殖提供新的途徑，加

快種群繁殖速度

2.1.6,沙漠植物花的形態(tài)特征

沙漠植物的花大多為小型花和微型花；沙漠植物的花顏色鮮艷，且以紅粉色花居多

2.1.7,沙漠植物種子的形態(tài)特征

種子顏色：灰色、淺黃色與沙土顏色相近，形成保護色，不易被取食；黑色、深褐色（豆科），

硬實率高，不易消化，利于傳播

附屬結構：槨穎、尖刺或倒鉤——動物傳播；絨毛、薄翅、傘狀物一一風力傳播；紋飾——

增加種子與土壤摩擦力，提高種子固著能力；膠質一一增加重量、促進吸水、維持穩(wěn)定

種子形狀：無附屬物多為球形，表皮光滑，利于風吹滾動散布

種子異型：同種植物具有不同的形態(tài)

2.2.沙漠植物的解剖結構特征

葉片結構：等葉面結構、葉片肥厚、氣孔下陷、柵欄組織發(fā)達、儲水組織發(fā)達、葉脈致密、

維管組織發(fā)達

葉片細胞：表皮細胞多被不同厚度的角質膜及發(fā)達毛狀體覆蓋：葉肉細胞內(nèi)含由大型薄壁細

胞組成的發(fā)達儲水組織；氣孔保衛(wèi)細胞外覆蓋一層較厚的角質層、含晶細胞

2.3.沙漠植物的生理、生態(tài)特征

光合作用即光能合成作用，是指含有葉綠體的綠色植物和某些細菌，在可見光的照射下，經(jīng)

過光反應和碳反應（舊稱暗反應），利用光合色素，將二氧化碳（或硫化氫）和水轉化為有

機物，并釋放出氧氣（或氫氣）的生化過程。同時也有將光能轉變?yōu)橛袡C物中化學能的能量

轉化過程。

光合作用途徑：

?C3植物：C02同化的最初產(chǎn)物是光合碳循環(huán)中的三碳化合物3-磷酸甘油酸的植物

?C4植物：C02同化的最初產(chǎn)物不是光合碳循環(huán)中的三碳化合物3-磷酸甘油酸，而是四碳

化合物蘋果酸或天門冬氨酸的植物。

?CAM植物：具景天酸代謝途徑的植物，多為多漿液植物。在夜間通過開放的孔吸收C02,

然后借助PEP竣化的與磷酸烯醇式丙酮酸結合，形成草酰乙酸,然后在蘋果酸脫氫醯（NADPH）

作用下還原成蘋果酸，進入液泡并累計變酸（從pH5-3）；第二天光照后蘋果酸從液泡中轉

運回細胞質和葉綠體中脫竣，釋放C02被RuBP吸收形成碳水化合物

C4植物和CAM植物屬于適應干旱高溫的光合類型，在生長季越是干旱高溫，沙漠植物種C4

植物和CAM植物種類的比例越大

同化枝：莖能夠進行光合作用

水分生理：保水力強、耐脫水性強、細胞水勢低、束縛水含量高、吸水速率快、蒸騰速率低，

萎德系數(shù)較小

生態(tài)適應：根系分布適應水分來源，根冠比多為2.5-551（根冠比：水稻0.1:1、荷花：0.7:1）

繁殖對策：多為R對策，但存在R對策和K對策的轉換，多種繁殖方式；先花后葉，多花

少果（提高種子質量），花集中，花期長（有利傳粉）

3.植物對沙漠環(huán)境的適應

3.1.植物干旱的適應

旱生形態(tài)結構；個體較小，葉面積小，根系發(fā)達；具有厚的角質層，濃密的表皮毛，氣孔下

陷，柵欄組織發(fā)達，機械組織加強，形成貯水組織

抗旱生理生態(tài)功能：細胞的持水力強，束縛水含量高；滲透壓和吸水力高，水勢低；C4、

CAM光合代謝；多種繁殖對策

植物對干旱的適應方式：

?避旱：短命植物以早早結束生活周期來逃避干旱（綿蓬、沙米等）

?御旱：植物在干旱時期體內(nèi)仍能保持相當一部分水而不受旱害（珍珠、霸王、白刺、梭梭、

沙拐棗和鹽爪爪等多漿旱生植物）

?耐旱：植物具有忍耐脫水的能力（紅砂、檸條、花棒、楊柴等少漿旱生植物）

植物群體適應干旱的地帶性：

?荒漠地帶：常見的植物有梭梭、白梭梭、銀沙槐等超旱生灌木

?半荒漠地帶：常見的植物有花棒、檸條、沙冬青、沙木蓼、籽蒿、貓頭刺等旱生灌木和半

灌木

?草原地帶：常見的植物有沙柳、黃柳、小葉錦雞兒和差巴嘎蒿等旱生、中旱生的灌木和半

灌木

這些植物由東向西與降水分布呈現(xiàn)一致的地帶性規(guī)律。為干旱所制約的不同地帶限制著植物

的種類、數(shù)量和結構。這種限制著植物種類、數(shù)量和結構的地帶性稱為植物治沙的地帶性規(guī)

律。它反映了干旱程度對植物的不同限制作用。

3.2.植物對風沙環(huán)境的適應

沙漠風沙環(huán)境：風蝕和沙埋

風蝕對植物的影響：對種子和幼苗的危害、對根系的危害

沙埋對植物的影響：沙埋與種子萌發(fā)、植物生長；得到一定沙埋厚度的植物，會促進生長和

萌發(fā)，對植物有利的沙埋厚度是植株高度的2/3,這一范圍稱為適度沙埋，當超過這一范圍

就是過度沙埋，對植物生長發(fā)育產(chǎn)生不利影響

適度沙埋促進植物生長的機理：沙埋后，萌生不定根，增加對水分和養(yǎng)分的吸收；沉積的沙

物質粒徑較細，提高沙層養(yǎng)分含量和持水能力；增強植株的穩(wěn)定性而利于生長

植物對風蝕、沙埋的適應特征：

?速生型適應：具有迅速生長的能力，以適應流沙的活動性

?穩(wěn)定型適應：植物和種子具有穩(wěn)定自己的形態(tài)結構，以適應沙的流動性

?選擇型適應：以自身的形態(tài)結構利用風力選擇有利的環(huán)境條件發(fā)芽、生長，以適應沙的活

動性

?多種繁殖型適應：既能有性繁殖、又能無性繁殖

風沙活動作用規(guī)律：風蝕是植物的危害因素，風蝕愈深，對植物的危害愈嚴重；沙埋適度有

利于植物的生長發(fā)育和更新，沙埋過度則造成危害。

3.3.植物對鹽堿的適應

抗鹽（體內(nèi)含大量可溶性物質、細胞滲透壓高）

泌鹽（將多余的鹽分分泌出來）

斥鹽（降低蒸騰、排鈉吸鉀）

3.4.植物對環(huán)境變化的適應

環(huán)境本身的變化和植物給環(huán)境帶來的變化綜合在一起不斷地對植物施加影響。因此，植物對

其生境的適應是一個動態(tài)過程。植物適應環(huán)境改變而相應發(fā)生的植物的種類組成、數(shù)量和結

構的變化，這種變化遵循一定的方向、一定的順序，是有規(guī)律的，植物的這種適應規(guī)律就是

植被演替規(guī)律。

4.植物對沙漠環(huán)境的影響原理

4.1.植物的固沙作用

?枝葉和枯落物庇護表層沙粒，避免風的直接吹蝕

?增大地面粗糙度、降低近地表風速

?固結沙粒、促進土壤形成過程、提高粘結力

?提高臨界風速值、增強抗風蝕能力

4.2.植物的阻沙作用

據(jù)風沙運動規(guī)律，輸沙量與風速有關（降低風速、改變風速廓線）

喬灌草哪種植物的固沙和阻沙能力好？喬木——單一主干，阻截范圍大；草本——低矮、冬

季干枯，根系發(fā)達；灌木一一較高大、在近地表處分枝

因此草為主，灌做護，零星植喬木

4.3.植物改善小氣候作用

?風速減小

?蒸發(fā)量降低

?反射率降低

?相對濕度提高

4.4.植物對風沙土的改良

?機械組成一一粉粒、黏粒含量增加

?物理性質一一比重、容重減小，孔隙度增加

?水分性質一一田間持水量增加、透水性減慢

?有機質一一含量增加

?微生物一一數(shù)量增加

5,適地適樹原理

適地適樹：氣候特征、立地條件與樹種特性相互適應

適地適樹的哲學內(nèi)涵：“地”對“樹”具有決定作用，“樹”對“地”具有能動的反作用，

“地”與“樹”在相互選擇和相互作用中完成統(tǒng)一

氣候相似理論：將植物從一個地區(qū)移植到另一地區(qū)，需嚴格按照地區(qū)的氣候條件相似性來進

行的原理（德國邁爾）?主導氣候因子判別：確定影響固沙植物分布的主要因子；氣候適宜

區(qū)域劃分：確定固沙植物分布的適宜分布區(qū)

其他生態(tài)學原理：

結構與功能理論：植被格局：均勻、隨機、聚集等；防風沙功能：行帶狀聚集分布的效果要

好于隨機分布和均勻的。（聚集效應和狹管效應）

邊緣效應理論

三、風蝕荒漠化工程防治技術

1.機械沙障固沙

1.1.機械沙障的概念

機械沙障：采用各種物理性材料，在沙面上設置的用以防風固沙、阻沙的各種形式的障蔽物

集合體。簡稱沙障或風障。

基本原理：增大地面粗糙度，控制風沙流動的方向、速度、結構，改變地表蝕積狀況，達到

改變風的作用力及地貌狀況的目的

1.2.機械沙障的類型

?按材料：麥草、粘土、礫石、尼龍網(wǎng)、聚酯纖維、土工布

?按防沙原理及設置方法：平鋪式、直立式

?平鋪式按設置方法：帶狀鋪設、全面鋪設

?直立式按高度：高立式、低立式、隱蔽式

?直立式按透風度：透風式、緊密式、不透風式

1.3.機械沙障的作用原理

+平鋪式沙障作用原理（固沙不阻沙）

固沙型沙障，利用柴、草、卵石、粘土或高分子聚合物等物質鋪蓋或噴灑在沙面上，以此隔

絕風與松散沙層的接觸，使風沙流經(jīng)過沙面時，不起風蝕作用，不增加風沙流中的含沙量,

達到風雖過而沙不起，就地固定流沙的作用。

直立式沙障

?高立式沙障：高出沙面50-100cm

?低立式沙障：高出沙面10-50cm

?隱蔽式沙障：幾乎全部埋入與沙面平，或稍露障頂（10cm）

?透風結構沙障

?不透風/緊密結構沙障

+高/低立式沙障作用原理（阻沙積沙）

大多是積沙型沙障，風沙流所通過的路線上，無論碰到任何障礙物的阻擋，風速就會受到影

響而降低，挾帶沙子的一部分就會沉積在障礙物的周圍，以此來減少風沙流的輸沙量，從而

起到防治風沙危害的作用。

+隱蔽式沙障作用原理（固沙不阻沙）

埋在沙層中的立式沙障，障頂與沙面平或稍露出沙面，對地上部分的風沙徑流影響不大，而

它的主要作用是制止地表沙粒以沙紋式移動，起到一個控制風蝕基準面的作用，設置沙障后

沙粒仍在動，但總地形并不發(fā)生變化。

+透風結構沙障作用原理（障前后積沙，積沙距離長）

當風沙流經(jīng)過沙障時，一部分分散為許多紊流穿過沙障間隙,摩擦阻力加大，產(chǎn)生許多渦漩，

互相碰撞，消耗了動能，使風速減弱，風沙流的載沙能力降低，在沙障前后就形成積沙，積

沙范圍較遠。

+不透風/緊密結構沙障作用原理（障前后積沙，積沙距離短）

當風沙流經(jīng)過沙障時，在障前被迫抬升，而越過沙障后又急劇下降，在沙障前后產(chǎn)生強烈的

渦動，由于相互阻碰和渦動的影響，消耗了風速動能，減弱了氣流載沙能力，在沙障前后形

成沙粒的堆積。

設置方法

沙障名稱沙障性能

類型結構

土埋沙丘、卵石鋪壓、全面鋪草、

全面鋪設

全面化學固沙、泥漫沙丘

平鋪式固沙型

帶狀鋪草、壓卵石和泥土、帶狀化

帶狀鋪設

學制劑噴灑

第土沙障固沙型

不透風結構

土工布沙障積沙型

直立式隱蔽式柴草沙障固沙型

緊密結構

立桿串草把沙障'立桿編枝條沙障積沙型

透風結構高立式柴草沙障、防沙柳欄積沙型

1.4.機械沙障的技術指標

?沙障孔隙度

沙障孔隙面積與沙障總面積之比，衡量沙障透風性能的指標，一般多采用25%-50%的透風孔

隙度

孔隙度越大障前積沙距離越近，障后積沙距離越遠；孔隙度越大障前積沙量越少，障后積沙

量越多

?沙障高度

沙障高度一般為30-40cm,最高100cm

?沙障方向

沙障與軸線的夾角要稍大于90°而不超過100°

?沙障配置

沙障的一般配置形式有行列式、格狀式、人字形、雁翅形、魚刺形等。

行列式配置：多用于單向起沙風為主地區(qū)；格狀式配置：風向不穩(wěn)定，主側風均較強

?沙障間距：相鄰兩條沙障之間的距離

距離過大：掏蝕損壞、喪失功能；距離過?。豪速M材料。

與沙障高度、沙面坡度、風力強弱有關：D=H?COta,式中：D—沙障間距，H—障高，a

一沙面坡度

?沙障類型選用

防治土壤風蝕（固沙）：隱蔽式沙障

攔截風沙流（積沙）：透風結構的高立式沙障

?設障材料的選用

取材容易，價格低廉，固沙效果好，副作用小

麥草、胡麻稈、蘆葦桿、煤葉石、板條、礫石、粘土、塑料網(wǎng)、PLA（聚乳酸纖維）

1.5.機力戒沙障的設置方法

名稱制作材料設置方法

低立在沙丘上劃線，將材料（麥稈、稻草）均勻橫鋪在線

式草麥桿、稻草、軟稈雜草道上，用平頭鍬沿劃線方向壓在平鋪草條的中段用力

沙障下踩至沙層10-15cm,然后從兩側培沙踩實。

高立材料：70-130cm；溝：20-30cm；將材料基部插入溝底,

芨芨草、蘆葦、板條、高

式沙下部加稍頭，兩側培沙，扶正踏實，培沙要高出沙面

桿作物

障10cm。

低立

根據(jù)風沙流情況設計沙障規(guī)格，劃線，然后沿線按程

式黏

黏土序設計堆放粘土，形成高15-20cm的土境，斷面呈三

土沙

角形。切忌出現(xiàn)缺口現(xiàn)象，以防掏蝕。

障

平鋪有粘結性或質地較堅硬的將黏土或礫石塊均勻地覆蓋在沙丘表面，厚度可靈活

式沙塊狀體。如黏土、礫石、掌握；礫石平鋪沙障各塊間要緊密地排均，不可留較

障磚頭、瓦片、膠體物質等大的空洞；設帶狀平鋪時要按要求留出空帶。

2.化學固沙

2.1.化學固沙概念

利用稀釋的具有一定膠結性的化學物質噴灑于松散流沙表面，液體迅速滲入到沙層以下一定

深度后，將松散的沙子膠結成塊或形成保護殼，從而起到防風固沙的作用。

化學固沙實質上屬于工程治沙措施的一種類型，其作用和機械沙障一樣，也是植物治沙措施

的輔助、基礎和補充。

22化學固沙簡況

1934年，前蘇聯(lián)首先采用化學方法進行固沙試驗

1950年，美國開展化學固沙試驗

1960年，英國在澳大利亞開展化學固沙試驗

1956年，我國開展化學固沙試驗研究工作

其他國家：印度、德國、法國、伊朗、阿爾及利亞、伊拉克

2.3.化學固沙作用原理

化學固沙的基本思路就是利用化學物質的膠結作用，把地面一定厚度松散的沙粒固結在一起,

形成一層保護層，以此來隔絕氣流與松散沙面的直接接觸，從而防止土壤風蝕，并為植物的

生長提供穩(wěn)定的環(huán)境。

化學固沙屬于固沙型措施，只能將沙地就地固定，而時過境風沙流中所攜帶的沙粒沒有防治

效能。

2.4.化學固沙的物質與和組成

?無機類化學固沙材料：水玻璃類、水泥類、石膏類等。

?有機類化學固沙材料：

石油類：瀝青乳液、高樹脂石油、橡膠乳液和油一橡膠乳液混合物等。

合成高分子類：合成橡膠、合成纖維、合成塑料、涂料、膠黏劑、聚乳酸纖維（PLA）等。

生物質資源類：木質素磺酸鹽（造紙副產(chǎn)物）

?有機一無機復合類化學固沙材料類：改性水玻璃

?微生物類：生物土壤結皮等

25化學固沙的要求

?無毒性，不能污染土壤

?保證植物種子發(fā)芽、生長

?要有可控制的降解時間

?成本較低廉、資源量大

3.風力治沙

3.1.風力治沙的概念與意義

風力治沙：應用空氣動力學原理，人為地干擾控制風沙的蝕積搬運，因勢利導，變害為利的

一種治沙方法。

?應用地區(qū)廣泛，不受自然條件限制

?風力治沙替代了人力、機器做功

?輸固結合，效果顯著

3.2.原理

原理1：非堆積搬運和飽和路徑學說

原理2：連續(xù)性方程

3.3.風力治沙技術措施

?以固促輸，斷源輸沙

要防止某地段被沙埋壓，或清除其上的積沙，就在該地段上風區(qū)，用可行的治沙方法，固定

流沙，切斷沙源，使流經(jīng)防護區(qū)的風沙流成為非飽和氣流，使此處的積沙被氣流帶走，或以

非堆積搬運形式越過防護區(qū)，使被保護物免受積沙危害。

應用：削丘整地，拉沙改土；拉沙修渠筑堤（以輸促固，開源固沙）

?集流輸導

聚集風力、加大風速、輸導防護區(qū)的積沙，防止沙埋危害。

應用：道路防沙、導風工程

4.水力治沙

4.1.水力治沙的概述

水力治沙：以水為動力，按照需要使沙子進行輸移，消除沙害，以改造利用沙漠的一種方法。

意義：增加沙地水分，有利于植物生長，增加地表抗蝕性；改變沙地地形（起伏一一平坦）；

改良沙地土壤理化性質；改善沙區(qū)小氣候；促進沙地綜合利用

原理：超滲一一徑流一一沖刷（暴雨洪水、蓄水池）

4.2.引水拉沙造田

水力治沙：包括引水渠、蓄水池、沖沙壕、圍域等田間工程

造田方法：抓沙頂、野馬分鬃、旋沙腰、梅花瓣、羊麻腸、麻雀戰(zhàn)

四、生物技術措施

1.生物治沙概述

生物治沙（植物治沙）

?通過封育、營造植物等手段，防治沙漠化、穩(wěn)定綠洲、提高沙區(qū)環(huán)境質量和生產(chǎn)潛力的一

種技術措施。

生物治沙的效益：活躍、穩(wěn)定、持久

?生態(tài)效益：防風固沙、改良土壤，促進土壤形成過程；沙地植被形成以后，可以改善附近

地段的生態(tài)環(huán)境等。

?經(jīng)濟效益：提供飼料、燃料、木料、肥料、藥材等多種產(chǎn)品。

?社會效益：消除貧困，緩解沖突，維護穩(wěn)定。

內(nèi)容

?封沙育林育草恢復天然植被

?建立人工植被一一飛機播種造林種草固沙、人工造林種草固沙

?生物結皮固沙

2.生物治沙技術

2.1.封沙育林育草恢復天然植被技術

在干旱半干旱地區(qū)原有植被遭到破壞或有條件生長植被的地段，實行一定的保護措施（設置

圍欄），建立必要的保護組織（護林站），把一定面積的地段封禁起來，嚴禁人畜破壞，給

植物以繁衍生息的時間，逐步恢復天然植被。

在中國防沙治沙工程十年規(guī)劃（2011-2020）中,封育治沙的比例約為40%,比人工造林（20%）

和飛機播種（10%）兩項之和還多。

成本：人工造林的1/40（灌溉）-1/20（旱植）飛播的1/3

封沙育林育草的類型

?全封

?半封

?輪封

封沙育林育草的主要技術環(huán)節(jié)

?制定封育規(guī)劃

?進行封育設計（外業(yè)調查、內(nèi)業(yè)設計）

?封育實施

?封育成效調查

?建立技術管理檔案

草庫倫是草場圍欄的一種形式。用草堡子、荊條、木桿、土墻、鐵絲網(wǎng)等，把一定

范圍或面積的草場圍圈起來，進行封閉培育，或采取補播、灌溉、耙糖、施肥等各

種綜合性改良措施，保持牧草的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，以利有計劃地在草庫倫內(nèi)輪流進行放牧

或割草。建設內(nèi)容和使用目的：放牧草庫倫、打草草庫倫、草料林結合草庫倫、草灌喬結合

防風固沙草庫倫

2.2.飛機播種造林種草固沙技術

使用飛機播種造林種草的技術

?飛播造林種草具有速度快、用工少、成本低、效果好的特點，尤其對地廣人稀、交通不便、

偏遠荒沙荒山地區(qū)恢復植被意義更大。

?1958年開始飛播治沙試驗，1985年起在北方地區(qū)推廣飛播技術，已在榆林、鄂爾多斯、

赤峰、阿拉善、河北、新疆等地大面積推廣。

飛機播種作業(yè)

A.播前準備工作（規(guī)劃設計）

B.航向與作業(yè)方式：航向是指播帶方向，航向應與主風向一致；作業(yè)方式：單程式、復程式、

交叉式

C.航高與播幅

D.播后調查

E.建立技術管理檔案

飛播必須解決的技術問題

?飛播區(qū)的選擇

?飛播植物種選擇

?飛播種子發(fā)芽條件及種子處理

?飛播期選擇

?飛播量的確定

?兔鼠蟲病害的防治

?飛播區(qū)的封禁保護與適度利用

飛播區(qū)選擇

?沙丘密度＜0.6

?植被蓋度5-15%

原則：環(huán)境：干旱、風蝕、沙埋、高溫等

?適地適樹

?抗逆性

?效益性

宜播物種：花棒、楊柴、沙蒿、籽蒿、沙打旺、沙拐棗、霧冰藜等

種子處理

-種子篩選：良種

-種子浸泡：消毒

-種子破殼

-種子丸化：用營養(yǎng)土丸化，用植物膠做保水劑，并加入生根粉、生長素等微肥，使其增重

飛播期因地而異

-水分

-溫度

-風蝕

-鼠害、蟲害、兔害

榆林地區(qū)飛播期5月下旬-6月上旬

?兔鼠蟲病害的防治

?飛播區(qū)的封禁保護與適度利用

2.3.人工造林種草固沙技術

通過人工造林種草等手段，防治沙漠化，穩(wěn)定綠洲，提高沙區(qū)環(huán)境質量和生產(chǎn)潛力的一種技

術措施。

類型：直播造林固沙、植苗造林固沙、桿插造林固沙

2.3.1.直播造林固沙

直播期

?全年都可進行直播，一般在雨季或其前期進行。

播種方式

?分條播、穴播、散播3種。

播種量

?散播用種最多，穴播用種最少，條播用種居中。

播種深度

?根據(jù)種子與沙埋深度的關系；

?播小粒種子，覆土l-2cm；播大粒種子應覆土3-5cm。

缺點

①不易滿足種子萌發(fā)需要水分條件

②風蝕沙埋對種子和幼苗的危害大

③種子也易受鼠蟲鳥的危害

優(yōu)點

①直播苗無緩苗期，適應性強廣

②宜播降低了成本

③直播過程簡單，有利于大面積植被建設

2.3.2.植苗造林固沙

一般苗、容器苗、大苗

①一般苗（最適年齡，多用1年生）

?苗木質量

影響成活率的重要因素，必須選用健壯苗木

標準規(guī)格（根長、地徑、地上高度、無損傷等）

?苗木保護

減少根系損傷（充分灌水、機械起苗等）、假植、包裝運輸?shù)?/p>

?苗木定植

將根系舒展地植于濕潤沙層內(nèi)。一般用穴植，穴直徑不小于40cm,穴深大于40cm

?植苗季節(jié)

春季：水分、溫度情況較好，利于生根、生長

秋季：植物休眠，根系生長，水分較充足，注意過冬保護

?樹種選擇

?如檸條、沙蒿、紫穗槐、花棒、楊柴等

②容器苗

A.節(jié)省育苗的土地和勞力

B.節(jié)省種子

C.簡化工序，便于實現(xiàn)機械化

D.可延長栽植時間

E.可縮短育苗周期

F.栽植質量易于控制

G.成活率高

③大苗（裸根與土球苗、斷根、截干、深栽）

針對環(huán)境的干旱性和沙的活動性這兩個限制因子而設計

+不易遭受沙割的危害

+不易受風蝕沙埋的危害

+不易遭受旱害

+利于植物萌發(fā)不定根

+增加植被穩(wěn)定性

+不用設置沙障

+提高成活率

2.3.3.桿插造林固沙

方法簡單，便于推廣；生長迅速，固沙作用大；就地取條、干，不必培育苗木。

?選插條（穗）

?插條（穗）處理

?造林季節(jié)和方法

?一般在春秋兩季托插，多用倒坑栽植，插深多與地面平。

沙柳托插固沙；黃柳、楊柴網(wǎng)格活沙障固沙。

2.4.生物土壤結皮固沙技術

生物土壤結皮（BiologicalSoilCrusts）

?生物結皮是由細菌、真菌、藻類、地衣和苔解等低等生物同土壤顆粒相互作用，在土壤表

面發(fā)育形成的一層薄但密致的有機復合殼狀體。

?生長緩慢，覆蓋面廣，陸地面積35%,部分旱區(qū)70%

固沙作用

?增加土壤的抗風蝕及干擾的能力；

?微小生物分泌的有機凝膠體和多聚糖將松散的土粒與自身粘結在一起形成團粒，組成一個

致密的抗蝕層，增加了結皮層的抗性強度；

?保水，利用凝結水。

藻結皮、地衣結皮、苔辭結皮

人工生物土壤結皮培養(yǎng)技術

-生物土壤結皮的自然發(fā)育需要一個非常緩慢的過程，數(shù)年到數(shù)十年不等

-生物土壤結皮具有發(fā)育過程的復雜性、空間分異性、以及對干擾的敏感性，基于地塊試驗

的研究結果難以外推

-采取合適的人為調控措施加速生物土壤結皮的發(fā)育恢復，有望開辟出一條“低成本、高效

益”的防沙治沙新途徑

3.沙地立地條件類型的劃分

立地條件

?植物的生長、發(fā)育的自然條件。

立地條件類型

。具有相近似的宜林、宜牧性質，可選用相同的植物種和相似的造林種草技術措施，有著相

似的生產(chǎn)能力的許多環(huán)境因子的綜合。

方法

?根據(jù)主導生態(tài)因子的差異進行劃分

環(huán)境影響因子

+氣候條件：光、溫度、水分、風等

+植被：植物種類、覆蓋度

+地形：沙丘類型、高度、部位

+沙地機械組成、腐殖質含量、鹽漬化程度、緊實度

+沙丘下伏物性質、分布深度

+地下水深及地下水礦化度

?覆蓋度

-----------------------15%------------------------40%-------------

流動沙丘（地）一半固定沙丘（地）一固定沙丘（地）

?流動性

強度風蝕：大沙丘迎風坡中上部、中小沙丘迎風坡

中度風蝕：大沙丘迎風坡中下部

弱度風蝕：沙丘的沙質丘間地

沙埋區(qū)：沙丘背風坡

?地下水礦化度

淡水及弱礦化水：地下水含干物質小于3g/L,一般樹種都能適應

礦化水：地下水含干物質大于3-10g/L,耐鹽樹種可生長

強礦化水：地下水含干物質10-20g/L,耐鹽性很強樹種才能生長

極強礦化水：地下水含干物質大于20g/L,樹木已不能生長

?鹽漬化程度

非鹽漬化及弱鹽漬化：含鹽量小于0.3%,一般樹種都能適應

中鹽漬化：含鹽量0.307%,耐鹽樹種可生長

重鹽漬化：含鹽量大于0.7%,必須改良土壤，否則不能造林

鹽土：含鹽量大于1%,樹木不能生長

立地條件類型分類

?立地條件類型地區(qū)：反映地帶性大尺度氣候差異

?立地條件類型區(qū)：反映中尺度區(qū)域的氣候差異

?立地條件類型組：反映小尺度地域的差異

?立地條件類型：生態(tài)條件相同或近似的地段組合

立地帶的劃分主要依據(jù)氣溫和干燥度，分為2個立地帶。

立地區(qū)中按大地形單元劃分，分為5個立地組。

立地類型區(qū)是立地分類系統(tǒng)的基本單元，它是多個相似立地的總括，作為劃分的主要特征可

因不同地區(qū)而異，在丘陵山區(qū)可能是中地貌、海拔高度；在平原可能是小地形、土壤類型。

立地類型是多個相似立地的總括，在命名上根據(jù)影響樹木生長的土壤主導因子來進行，可分

為44個立地類型。

五、風蝕荒漠化綜合防治

1.旱作農(nóng)田沙害綜合防治

1.1.旱作農(nóng)業(yè)

傳統(tǒng)旱作（地）農(nóng)業(yè)一般是指在有水分脅迫而無充分灌溉條件的半干旱和亞濕潤干旱區(qū)的耕

地上所從事的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

中東部旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)（沙質草原和其中的沙荒地區(qū)）?鄂爾多斯沙區(qū)（毛烏素沙地和庫布齊

沙漠部分地區(qū)）?錫林郭勒草原和沙荒地區(qū)（渾善達克和烏珠穆沁沙地）?西遼河和嫩江沙區(qū)

（科爾沁和嫩江沙地）及鄰近沙質草原?呼倫貝爾沙地及草原等

旱地農(nóng)業(yè)的新理解

13旱農(nóng)地區(qū)范圍擴展到干旱地區(qū)和半濕潤偏旱地區(qū)：干旱地區(qū)降水量少而蒸發(fā)強烈，對農(nóng)業(yè)

生產(chǎn)影響很大；半濕潤偏旱地區(qū)年降水量雖然可達600mm,但多集中于6-9月；必須采取

旱農(nóng)措施保蓄降水、提高降水利用率

團主要依靠天然降水，但在特殊干旱條件下還應用補墻措施

回除了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之外，還包括牧業(yè)、林業(yè)等，形成完整的旱農(nóng)生態(tài)經(jīng)濟體系

旱農(nóng)地區(qū)范圍不包括：

（1）干旱地區(qū)灌溉農(nóng)業(yè)（完全依靠灌溉，無灌溉則無農(nóng)業(yè)）

（2）濕潤地區(qū)無灌溉農(nóng)業(yè)（完全不受干旱威脅）

旱作農(nóng)業(yè)：在水資源短缺的條件下，通過調整旱地農(nóng)業(yè)結構和采用旱作技術措施，不斷提高

土地生產(chǎn)力和天然降水利用效率，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)和平衡增產(chǎn)，農(nóng)林牧等綜合開發(fā)的農(nóng)業(yè)。

回昆侖山-秦嶺-淮河一線以北干旱、半干旱和半濕潤偏旱地區(qū)；"三北"地區(qū)15個?。ㄊ?、區(qū)）

的965個縣（市），土地總面積約為542萬km2,占國土總面積的56%；耕地面積約為7.7

億畝。

回全球耕地面積約為1.7x107km2,其中有灌溉條件的耕地不足20%,其余均靠自然降水從事

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

1.2.沙害產(chǎn)生原因

+自然因素和人類活動

+干旱的氣候背景，強烈的土壤風蝕

+旱作農(nóng)田受水、肥等自然條件制約，單產(chǎn)較低；

+降水年際變化很大，產(chǎn)量極不穩(wěn)定；

+人口壓力迫使墾殖面積擴大、掠奪式經(jīng)營以滿足總產(chǎn)量。

+耕地面積擴大造成大面積被犁耕的沙質地表；

+風季與地表裸露同期，強烈的風蝕使土層變薄，肥力下降；

+農(nóng)作物單產(chǎn)逐年下降，部分農(nóng)田棄耕，繼續(xù)墾荒。

1.3.風沙對農(nóng)田的危害方式

風沙危害農(nóng)田是由于沙的活動性所造成的

回吹失表土

危害種子幼苗：春播正值風季，沙質耕地基本處于裸露狀態(tài)，在強風作用下，疏松的表土易

遭風蝕，種子、幼苗隨表土吹蝕而外露、吹走，造成毀種，嚴重時需重播2-3次，甚至4-5

次。

地力下降，產(chǎn)量降低：由于表土層被吹蝕日益變薄，細土和有機質吹失，沙粒含量增加，肥

力下降，糧食作物單產(chǎn)降低，最后還可能導致不適宜耕種。

回沙打禾苗

如果耕地及耕地周圍有流動及半固定沙地存在，在強風作用下所形成的風沙流，在運動過程

中接踵而來的沙粒打擊作物幼苗，輕者使枝葉受傷，重者使幼苗枯死，造成晚熟、減產(chǎn)或無

收。

區(qū)沙埋農(nóng)田

大面積的流動沙丘和零星沙丘，在不斷前移過程中，埋沒其前方的農(nóng)田。在沙丘前方還形成

一條風沙流蔓延帶，使這里比較好的粘壤質土造成"自然摻沙”逐漸形成風沙土。

1.4.旱作農(nóng)田沙害防治

回沙害防治思路

沙源來自耕地以外：農(nóng)田遭受流沙埋壓和外來風沙流的襲擊，治理上主要是營造防風固沙林

帶，必要時還可采取臨時性工程措施，以固定、控制和阻截沙源。

沙源來自農(nóng)田內(nèi)部：即耕作土壤受風蝕而起沙，防治途徑主要在于營造農(nóng)田防護林網(wǎng)和采取

農(nóng)業(yè)耕作措施，以削弱近地表風力，改善土壤物理性質，增強土壤抗風蝕能力。

回沙害防治措施

A.植樹造林種草，固定流沙

旱作農(nóng)業(yè)區(qū)部分農(nóng)田處于流沙（帶狀、斑塊狀及風蝕坑）包圍之中，沙丘移動嚴重危害農(nóng)田，

即使有農(nóng)田防護林存在，仍不免產(chǎn)生林帶積沙而危及農(nóng)田。植樹造林種草不僅可以固定流沙,

消除流沙對農(nóng)田和防護林的危害，還能使流沙區(qū)變成用材林、薪炭林、飼料林、林果和林藥

基地，與農(nóng)田防護林一道形成完整的防護體系。

B.調整農(nóng)、林、牧業(yè)結構中的林、牧比重，改變單一旱農(nóng)結構

一加大林業(yè)比重，退耕還林，增強林業(yè)在大農(nóng)業(yè)結構中的保護作用

—實現(xiàn)牧業(yè)生產(chǎn)中數(shù)量向質量的轉變，縮短飼養(yǎng)周期，冬、春季異地育肥，提高牧業(yè)商品率

水平

一退耕還草，提倡劃區(qū)輪牧，嚴禁過度放牧破壞草場

一限定旱作農(nóng)業(yè)的界限范圍：干草原地區(qū)：地勢開闊、水土條件較好的灘川地區(qū)；波狀平原

頂部或斜坡沙化地段：栽植喬灌木片林或種植牧草，退耕還林還牧，擴大植被覆蓋面積，削

弱風沙活動強度

C.營造農(nóng)田防護林

農(nóng)田防護林可以大大改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，調節(jié)農(nóng)田小氣候，降低風速，防止土壤風蝕，減少

有機物質和營養(yǎng)元素的損失，抗御干旱、霜凍等自然災害。林帶內(nèi)的枯枝落葉部分營養(yǎng)物質

又歸還于土壤，參與生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的物質循環(huán)，使土壤改良和精耕細作得以充分發(fā)揮增產(chǎn)作

用。

旱作農(nóng)田防護林體系

作用：控制土壤風蝕，保證地表不起沙。類型：緊密結構林帶（疏透度＜0.3）、疏透結構林

帶（0.3（疏透度＜0.7）、通（透）風結構林帶（疏透度＞0.7）

錚大網(wǎng)格（500m）寬