生態(tài)墊的特點及其研究與應(yīng)用

岳 睿，李留振，李阿根，白錄燕，陳彥偉

(1.河南省鄭州市苗木場，河南 鄭州 450001;2.許昌市林業(yè)科學(xué)研究所，河南 許昌 461001;3.浙江省杭州市余杭區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)與植物保護(hù)管理總站，浙江杭州 311100;4.河南高速公路發(fā)展有限責(zé)任公司 周口分公司，河南 周口 466001;5.許昌市鄢陵縣林業(yè)發(fā)展基金管理辦公室，河南 許昌 461016)

生態(tài)墊 (eco-mat)，是采用天然的椰棕纖維為原料加工成的一類水土保持產(chǎn)品，也可以稱為椰毯(coir mat)。在歐美，生態(tài)墊與其它成卷水土保持產(chǎn)品統(tǒng)稱為RECPs，在國外廣泛應(yīng)用于園林園藝，公路、鐵路、河道等邊坡防護(hù)，以及沙漠治理領(lǐng)域［1］。無論是在椰棕的主產(chǎn)地馬來西亞、印度、菲律賓，還是歐美、日本等發(fā)達(dá)國家以及我國臺灣等地區(qū)都大量將生態(tài)墊用于水土保持。在國內(nèi)，由于椰棕產(chǎn)地局限在海南等地，商品化程度低，產(chǎn)量少，開發(fā)遲，直到本世紀(jì)初才有學(xué)者在國外機構(gòu)資助下進(jìn)行研究。

1 特點

生態(tài)墊具有持效期長、對植物生長友好、抗侵蝕能力強、且有三維加筋作用，以及施工簡便等優(yōu)點［2］。

生態(tài)墊所采用的纖維為椰棕纖維，木質(zhì)素含量高，具有較強的抗生物和紫外線降解能力，據(jù)估計能夠在田間保持3～5年不腐爛，與秸桿相比覆蓋期更長。椰棕纖維比秸桿纖維更細(xì)，不影響土壤種子萌發(fā)和穿透，還能起到保溫保濕的作用。生態(tài)墊三維多孔結(jié)構(gòu)可以消解水、風(fēng)的動能，增加地表的粗糙度，增強水的滲透。椰棕纖維強度大，能夠在土壤中起到類似植物根系加筋的作用，增加土體的抗剪強度，減少雨水侵蝕，從而大幅度提高邊坡的穩(wěn)定性和抗沖刷能力。生態(tài)墊是加工成型的產(chǎn)品，施工所需人工少，鋪設(shè)迅速，按照歐美國家的經(jīng)驗，每人每天都可鋪設(shè)上千平方米［1］，與現(xiàn)有的植草與草方格防護(hù)方式相比，人工成本大大降低，而效率和效果得到顯著提高。

2 研究與應(yīng)用

生態(tài)墊在國內(nèi)的研究與應(yīng)用始于2002－2004年中德農(nóng)業(yè)科技合作項目“可降解材料在困難立地造林中的應(yīng)用”和北京市林業(yè)局中馬合作項目“生態(tài)墊在京津風(fēng)沙源治理中的研究”等課題。

姜新福等［3］在京津風(fēng)沙源治理造林工程中將生態(tài)墊鋪墊在林下，對土壤含水率、入滲率、溫差以及理化性質(zhì)等進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)覆蓋生態(tài)墊后0～20 cm和20～40 cm土層的涵養(yǎng)水分能力分別提高了17.4% 和8.9%;土表溫度在夏季下降了2.4%，冬季提高了56.3%;水流的入滲也變得平緩;并且林木的蒸騰速率和光合速率也得到顯著提高。郝亦榮等［4－10］也有類似的報道。楊越等［11－17］的研究還發(fā)現(xiàn)生態(tài)墊覆蓋后，流動沙地的速效鉀含量有顯著提高，其它理化指標(biāo)變化不顯著。

楊曉暉等［14］將生態(tài)墊用于京北石質(zhì)山區(qū)盤山公路邊坡綠化工程，生態(tài)墊可以將因溝蝕引起的侵蝕模數(shù)由13 250 t·km－2·a－1降至 0，坡下部公路的表面受損率降低了1.89百分點，而公路破壞度則由21 969.7 cm3·m－2降 至12 997.8 cm3·m－2，下 降 了40.84%。同時，坡面上樹木個體的保存率從87.21%提高到95.32%，而保存樹木個體的受損率則由74.69%降至2.15%。可見，生態(tài)墊既能有效防止水土流失，又能促進(jìn)景觀的綠化美化。張力等［15］在龍慶峽荒灘植被恢復(fù)和重建中采用生態(tài)墊覆蓋，結(jié)果表明，防止地表風(fēng)沙活動，降低林內(nèi)自然降塵量;在炎熱的夏季，降低林內(nèi)氣溫和氣溫日變幅，可以降低植物蒸騰，使其保持足夠的水分維持正常生理活動;覆蓋生態(tài)墊后地表溫度上升能保持土壤水分，所以覆蓋生態(tài)墊的林地土壤含水量高于未覆蓋生態(tài)墊的林地;促進(jìn)植株個體生長和林下植物群落的形成。

李祿軍等［18］將生態(tài)墊用于沙漠治理，研究表明，生態(tài)墊覆蓋后，沙丘土壤水分受到物理阻隔，切斷了與大氣的交換，從而造成了內(nèi)部水分的循環(huán)，改變了土壤含水量的分布和變化特征，土壤水分較多地保留在土壤中，為固沙植物的生長發(fā)育創(chuàng)造良好的條件。占玉芳等［13－19］也得出了類似的結(jié)論。

以上研究表明，生態(tài)墊無論是在沙漠、荒漠地帶還是公路邊坡覆蓋都能有效減少水土流失，改善植被生長環(huán)境和田間小氣候，是一種比較優(yōu)良的水土保持制品。

3 小結(jié)

生態(tài)墊在國內(nèi)的應(yīng)用和研究主要集中在干旱少雨的北方地區(qū)，特別是荒漠化嚴(yán)重的地方和沙漠地帶，其抗風(fēng)沙侵蝕和促進(jìn)植物生長的能力已經(jīng)得到充分肯定。而在國外，生態(tài)墊也大量應(yīng)用在河道治理領(lǐng)域，在國內(nèi)還鮮有報道。

由于國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展水平較低，無法承受生態(tài)墊昂貴的價格，限制了其在國內(nèi)大規(guī)模應(yīng)用。隨著國內(nèi)環(huán)境保護(hù)與治理的不斷深入，經(jīng)濟水平的提高和技術(shù)的進(jìn)步，我國南方地區(qū)椰棕產(chǎn)業(yè)形成規(guī)模，生態(tài)墊這一天然環(huán)保產(chǎn)品也必將得到更加廣泛的應(yīng)用。

［1］Allen H H，Leech J R.Bioengineering for stream bank erosion control［M］.Mississippi:U.S.Army Engineer Waterways Experiment Station.， Technical report no. EL-97-8，Vicksburg，1997.

［2］李留振，李阿根，葉宏飛，等.椰纖維植被護(hù)坡技術(shù)在巖石邊坡上的應(yīng)用［J］.林業(yè)建設(shè)，2007(6):29－31.

［3］姜新福.生態(tài)墊“Ecomat”在京津風(fēng)沙源治理造林工程中的應(yīng)用研究［D］.北京:北京林業(yè)大學(xué)，2004.

［4］郝亦榮，馬履一，劉平.生態(tài)墊對油松生長及光合特性的影響［J］.中國水土保持科學(xué)，2005，3(3):73－77.

［5］郝亦榮.生態(tài)墊覆蓋對沙地土壤及林木生長的影響［D］.北京:北京林業(yè)大學(xué)，2005.

［6］劉平，馬履一，郝亦榮.生態(tài)墊對河灘造林地土壤溫濕度和雜草的影響［J］.中國水土保持科學(xué)，2005，3(1):77－81.

［7］韓向忠，孫向陽，胡劍非.生態(tài)墊對造林地土壤水分及養(yǎng)分的影響研究［J］.華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，12(2):23－26.

［8］韓向忠.生態(tài)墊“Ecomat”對北京通州地區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響研究［D］.北京:北京林業(yè)大學(xué)，2006.

［9］胡封兵，高甲榮，劉瑛.可降解生態(tài)墊在河灘區(qū)造林中對土壤含水量的影響［J］.水土保持應(yīng)用技術(shù)，2006(3):1－3.

［10］李祿軍，蔣志榮，邵玲玲，等.生態(tài)墊覆蓋對沙丘土壤溫度的影響［J］.水土保持報，2009，29(2):140－143.

［11］楊越，曹波，孫保平，等.生態(tài)墊對流動沙地土壤溫濕度和養(yǎng)分的影響［J］.水土保持研究，2008，15(3):81－83，87.

［12］楊曉暉，王小平，秦永勝.生態(tài)墊在京北石質(zhì)山區(qū)盤山公路邊坡綠化工程中應(yīng)用效果評價［J］.水土保持研究，2006，13(3):119－120，123.

［13］張力，王樹.生態(tài)墊在龍慶峽荒灘植被恢復(fù)和重建中應(yīng)用效果研究［J］.水土保持研究，2007，14(3):365－366，370.

［14］李祿軍.綠洲-荒漠交錯帶生態(tài)墊覆蓋下沙丘土壤水分動態(tài)及預(yù)測［D］.蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

［15］張梅花.生態(tài)墊在沙漠治理中的應(yīng)用研究［D］.蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

［16］楊志國，孫保平，丁國棟，等.應(yīng)用生態(tài)墊治理流動沙地機理研究［J］.水土保持學(xué)報，2007，21(1):50－53.

［17］占玉芳，藺國菊.河西中部沙漠治理中應(yīng)用生態(tài)墊對沙丘水分的影響［J］.林業(yè)科技，2007，32(1):14－16.

［18］楊曉暉，于春堂，秦永勝.流動沙丘上生態(tài)墊防風(fēng)固沙效果初步評價［J］.生態(tài)環(huán)境，2007，16(3):964－967.

［19］張建生，張梅花，李慶會，等.生態(tài)墊覆蓋對沙漠土壤水分和溫度的影響［J］.中國沙漠，2008，28(2):280－283.