作业帮为了防风固沙
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/14 21:32:47 字数作文
篇一：防风固沙办法
浅谈防风固沙的办法
【摘 要】 要继续巩固防风固沙的成果，采取已有的成功经验—彰古台沙地造林经验，植树造林、封山育林为主要内容的“三沟经验”和创新办法—根据风向植树的“树地”办法，“四荒承包”办法等，综合治理，防风固沙。使阜新地区成为生态的屏障，保护良田，提高人们生存质量，达到人与自然的和谐，促进社会经济又好又快的发展。
【关键词】 防风固沙 成功措施 创新办法 生态屏障 生态效应 保护良田 生存质量 社会经济 又好又快
阜新是典型的辽西风沙严重地区之一，过去当地成有一种说法：“一年两场风，一场刮半年”，大风使熟土层变薄，或被风沙掩盖，形成了贫瘠的风沙地。可见，受风沙的影响是相当的严重，直接影响到工农业生产的发展和人们的身心健康。新中国成立后，阜新人们在党和政府的领导下，防风固沙取得了可喜的成就，使阜新地区旧貌换新颜。我们决不能在成绩面前停步，要采取科学的办法加大防风固沙的力度，彻底改善生态环境，促进经济发展和人们生存质量的提高。
防风固沙应采取成功措施与创新办法并举的方针，锁住风沙。让阜新成为生态屏障，森林连片，土地肥沃，山川变绿，河水清澈，空气清鲜，人们生存质量得到明显改善，达到人与自然的和谐。 首先，发扬过去的防风固沙，改造山川的成功经验。我市承有闻名全国的彰古台防风固沙经验和以植树造林、封山育林为主要内容
的“三沟经验”。新中国成立后，国家为了防风固沙，派出大量科技人才，来到阜新风沙最严重地区之一—彰武县章古台镇，在大漠深处创建风沙科研所，开展植树造林，建造了明文世界的章古台樟子松林海，起到了防风固沙的作用，使万亩良田得到了有效的保护，生态得到恢复，人们生活质量得到明显的提高，彰武县章古台镇的固沙造林成果享誉全世界，曾有34个国家和地区的政府官员、专家学者共300余人前来参观考察，谱写了一曲那个时代的“大漠风流”。与此同时，阜新治理山川也有成功的经验—三沟经验。所谓”三沟”经验，是我市阜新蒙古族自治县在上世纪五、六十年代的生态环境治理经验——三沟经验。1964年初，国务院政研室的同志同县委一道研究1964年到1970年的农业生产规划。他们通过深入调查研究，发现和总结了该县七家子乡毛岭沟封山育林、蜘蛛山乡塔子沟河边造林、招束沟乡拉各拉治理坡耕地的经验。认为上述经验在东北、西北的干旱、半干旱地区很有推广价值，第一次提出了“三沟经验”的概念。从此，三沟经验传遍全国，成为阜新人的骄傲。如今我们要继续发扬彰古台防风固沙和阜新的“三沟经验”的精神和成功办法，加大植树造林的力度，改造山川的进度，让阜新地区绿起来，让风沙在阜新止步，让阜新成为生态的屏障。对全省乃至全国将产生巨大的生态效应。对工农业生产和人们生存质量的提高将产生明显的推动作用。
其次，创新防风固沙办法。随着科技的进步，视野的开阔，防风固沙应向纵深发展，其办法在不断创新，经验进一步总结，新的成
果不断出现。我市的彰武县为了扩大防风固沙的成果，对具体地块有针对性的治理，风沙地较严重的地块，根据风向植树，就是在迎风口方向植树，创建了“树地”办法，栽植防风林，以速生杨树为主，因速生杨生长速度快更新快，有林带、林网、有的占地块的一部分，当地农民把这种林叫做“树地”。防风固沙效果非常明显，既起到了防风固沙保护耕地的作用，又为彰武的林产品加工基地的木材来源打下了基础，同时增加了农民的经济收入，真是一举两得，事半功倍。同时，我市 “四荒承包”创佳绩。从2004年起我市对集体的荒山、荒沟、荒丘、荒滩进行了“四荒承包”植树造林，并制定了很多优惠政策，如：造林苗木补助等措施，促进了四荒承包，使治理四荒的进度加快，使过去的四荒变绿了，起到了很好的防风固沙效果，这也是一个创新，最终实现了经济效益、社会效益、环保效益和生态效益的全面丰收。这些新的成功经验，需要进一步提高、补充、完善，总结出防风固沙的科学办法。
最后，各种防风固沙的办法综合运用，因地制宜，防风固沙，治理风沙地，治理四荒，治理河滩??，从根本上达到防风固沙的效果，让阜新地区成为生态的屏障，无论对本地区乃至全国将产生巨大的生态效应，达到人与自然的和谐，促进经济又好又快发展。 防风固沙利在当代，功在千秋。发展经济和生态建设应采取并重的方针，防风固沙是生态建设的重点，防风固沙的成果不但能有效保护良田，而且还能给本地区带来良好的生态环境，提高人们生存质量??，必将促进社会经济全面、协调和可持续发展。
参考文献：
[1]《中华人民共和国土地管理法》，《中华人民共和国森林法》，《中华人民共和国水利法》，《中华人民共和国农业法》，《中华人民共和国环境保护法》，《阜新市土地利用总体规划》，《阜新市国民经济和社会发展“十二五”规划纲要》.
篇二：防风固沙
防风固沙
防风固沙工程也叫风（治）沙工程，是在风沙地貌学研究的应用基础部分。它旨在防止土地沙漠化，保护农田、牧场、交通和居民点等免受风沙流和沙丘侵袭的危害。所采用的一切（包括机械、化学和生物）的工程技术措施。
查理罗夫提出了按减小地面风速、增加沙子之间的黏着力、减小积沙去的范围和增加地面风速等不同作用原理，进行治沙措施生物分类：并将沙障划分为不透风和透风的两类。透风的沙障又分为贴地面不透风和贴地面透风的两个亚类。 吴正和赵性存等提出，治沙措施按其作用和性质，分为固、阻、输等。把治理沙害的措施，分为降低风速、削弱风沙流强度的植物治沙措施和工程防治措施，固结沙面，控制沙面风蚀过程发展的化学固沙措施等三类。 机械沙障固沙工程力学分类中的封闭和固定两类。所谓封闭就是用惰性材料（砂砾石、黏土）和稻草、麦秸等铺盖的沙面，或者用喷洒沥青乳剂材料等化学胶结材料固结流沙表面形成一定硬的保护壳。在流沙表面设置一切隔断层或断层。固定就是喷洒原油，盐水会长设置草方格和黏土方格沙障等稳定边坡、固定流动沙区表面，变动床为不动。草方格沙障在包兰铁路和干武铁路的防沙中运用有很好的效果。
化学固沙的原理是利用稀释了的具有一定胶结性的化学物质喷洒于松散的流沙沙地表面，水分迅速渗入到沙层以下，而那些化学胶结物质则滞留于一定厚度(1～5mm)的沙层间隙中，将单粒的沙子胶结成一层保护壳，以此来隔开气流与松散沙面的直接接触，从而起到防止风蚀的作用。一般应具有较好的渗透性和胶结性，喷洒后能够迅速渗入沙丘表层并粘结沙子颗粒，形成较牢固的
植物固沙一是在沙生植物具有发达的根系，能固结其周围的沙粒，加之枯枝落叶的堆积，腐烂后有利于有机质的聚集，促进沙形成土的作用，改变沙地的性质，使流沙趋向固定：二是由于在沙丘上栽种植物后，增加了地表的粗糙度，故而也增加了对风的阻办，降低风速，削弱与抑制风沙流活动。
(1)路基风浊。因表土被风剥蚀，使路基变窄变低。其对策可将路基表层进 行封固，以抵抗风蚀。(2)移动沙丘上路。沙丘在风的作用下，以近似滚动的形式上路，形成堆状积沙。对移动的沙丘可采用“阻”的对策加以控制。 (3)路基
流沙堆积。风沙流遇路上堤，路堑，取土坑，沙障及其他地形突然变化时，则地表的沙砾分离，产生涡流，局部风速因流速方向改变而使沙粒沉积，在公路上形成舌状或片状积沙。这种情况，必须在清除一切障碍的同时，采用“输”或“导”的对策。适当使风速加大，以增加风沙流的输沙能力，使积沙顺利吹走。
1985年，世界上第一条穿越流动性沙漠的铁路干线——包兰铁路建成。为防止风沙危害，构建了由前沿高立式阻沙带、草方格与无灌溉植物固沙带、灌溉造林带等多措施镶嵌组合的综合防护林体系。在腾格里沙漠东南缘形成50KM绿色长廊。20世纪90年代，我国建成全长544公里的塔克拉玛干沙漠公路，在先期实验研究成果的支持下，建立以半隐蔽草方格固沙沙障与高立式阻沙沙障相结合的机械防护体系。.在包兰铁路沙坡头段风沙危害防治中，从沥青乳液配方、稳定性、渗透性、团结层抗风性等方面，对沥青乳液固定流沙进行试验，在流沙表面喷洒沥青乳液能有效固定流沙。
材料专业还是以化学固沙为研究对象，国外化学固沙研究始于上世纪30年代, 到50年代有了较大发展， 60年代起， 国内出现了化学固沙的研究与试验， 取得一定的效果。以往的研究和实践表明 ， 化学固沙在缺乏工程固沙材料、环境恶劣、降雨稀少、不易建立植被的干旱流动性沙漠地区公路、铁路及文物沙害防治中 具有较好的适宜性。化学固沙可采用 机械化手段完成，具有施工快速方法。化学固沙防沙作用差，无防护高度， 所以要从根本上治理沙化，还应靠生物固沙。但在年降雨量只有数十毫米的西部，如甘肃、新疆广大沙漠地区，种植植物一般难有成效。为此从长远考虑，应开展化学—生物一体化固沙新技术的综合研究
由兰州大学承担的国家 "863 计划项目课题“ 固沙植被用新材料和低成本制备技术”，目标是研制长效、低成本和在其表面可长出植物的固沙剂及超强吸水、保水材料。课题组研制出的新材料是 固沙、植被一体化材料，该材料喷洒在沙粒表面，实现其第 1次表层的 暂时性固化，固化后的沙层有良好的透气性和保水性，当植物种子发芽生根，植被形成，实现其第 2次深层的永久性固化。超强吸水保水剂的使用可保证植物在降雨极少情况下成活。 所以固沙植被用新材料及低成本制备技术的研发， 预计将在极干旱区具有广阔应用前景。 现在常见的化学固沙材料有：
乳化沥青，是当前世界各国应用化学固沙最广泛的材料， 它是沥青乳化剂作用下通过乳化设备制成的一种有机化合物。乳化沥青优点是用途广泛，使用方便，无毒害，价格较一般化学治沙材料低2倍，不妨碍植物生长；缺点是固结层易老化，变脆，发硬，最后开裂被风掏蚀。
高分子材料固沙，其效力较其它化学材料显著和稳定，只是因成本较高而未
能广泛应用 ，但具有发展潜力。LVA 、LVP、WBS、STB等。这些固沙剂固结速度快、 固结层强度较高，固沙效果明显。 它们无毒害，不污染环境， 易于机械化作业， 操作简单、易行，但成本较高。在塔克拉玛干沙漠公路沿线有良好的适应性，是理想的优良固沙材料
草浆黑液与苯酚、甲醛合成固沙剂，该固沙剂成本低， 并能减少中小型草浆厂黑液对环境的污染。碱法草浆黑液固沙剂可使沙层坚实度提高44倍， 固沙后的沙层不会妨碍雨水渗透， 而且具有保水性能。 风化及雨水侵蚀前后沙层坚实度下降不大，能抵御风力和雨水的侵蚀。 固沙剂成本低， 且可减轻草浆厂黑液对环境的污染， 为环保性固沙材料。该固沙材料仅处于实验室研究阶级， 尚未用于沙漠
水玻璃改性或添加有机、无机胶凝剂进行复合而成的液态高效复合固沙剂,水玻璃浆液作为价廉、无毒的固沙材料使用历史已近 100年。 过去所采用的水玻璃， 固结层强度不高，易为风力所破坏，抗水性和耐久性低， 易造成环境的二次碱污染。现在对其改性利用。
高矿化度盐水，塔克拉玛干沙漠地区用盐水胶结风成沙。实验结果表明 ，硫酸盐型卤水，在各种条件适宜时，具有优良性能。用它饱和处理的试样外观平整，表面无盐析出现象，不鼓包，不容吸湿，平均抗压强度可达123Kpa，用这种卤水， 在 60度以上的沙面温度条件下， 有可能成为一种非常经济的固沙方法。 但这一实验仅限于室内。
新型有机—无机复合化学固沙材料
乳化沥青、水泥，再掺加少量聚丙烯酸钠复合固沙剂。 实验室内对此固沙剂的性能进行了初步研究， 表明本固沙材料强度高，吸水保水性、 耐久性良好。 水玻璃—乙酸乙酯乳液。 浆液流动渗透性好，对沙土具浸润亲和性，固沙体强度高。 还具有成本低、无毒、单液施喷操作方便， 在催化作用下固沙体强度可调、固化时间可控制等优点。
新型高分子固沙材料，植物栲胶高分子固沙浆材该浆材初始粘度低，渗透能力强， 对沙的润湿胶凝性好。催化剂作用下，可形成强度不同的、稳定的热固性高分子体型凝胶。SH高分子固沙材料。
篇三：森林与防风固沙
森林与防风固沙
摘要：风沙危害已经遍布世界各地，而且愈演愈烈，是世界重大灾害之一。本文介绍了荒漠化产生的原因，危害，防治措施，以及森林的生态效益。
关键词：荒漠化 森林 防风固沙 生态效益
1荒漠化的概念
狭义的荒漠化（即沙漠化）指在脆弱的生态系统下，由于人为过度的经济活动，破坏其平衡，使原非沙漠的地区出现了类似沙漠景观的环境变化过程。正因为如此，凡是具有发生沙漠化过程的土地都称之为沙漠化土地。沙漠化土地还包括了沙漠边缘风力作用下沙丘前移入侵的地方和原来的固定、半固定沙丘由于植被破坏发生流沙活动的沙丘活化地区。广义荒漠化：指由于人为和自然因素的综合作用，使得干旱、半干旱甚至半湿润地区自然环境退化（包括盐渍化、草场退化、水土流失、土壤沙化、狭义沙漠化、植被荒漠化、历史时期沙丘前移入侵等以某一环境因素为标志的具体的自然环境退化）的总过程。
2 荒漠化的形式
荒漠化的表现形式可以分为土地荒漠化，草原退化，黑土退化，土壤盐碱化，石漠化，水土流失，红色荒漠化。
3荒漠化形成的原因
3.1自然原因：
产生土地荒漠化的自然原因包括气候因素，如：干旱（基本条件）、地表松散物质（物质基础）、大风吹扬（动力因素）等。西北地区干旱半干旱的自然环境恰恰具有这些发生荒漠化的潜在自然因素。 ??
3.2人为原因：
包括过度农垦、过度放牧、过度樵柴、工矿建设不注意环保和不合理利用水资源等。从荒漠化和人类的关系来看，荒漠化的发生、发展和社会经济有着密切的联系，人类不合理的经济活动不仅是荒漠化发生的主要原因和活跃因素，同时人类又是它的直接受害者。随着社会进步和经济的发展，人类活动对自然环境演变过程的影响日益加强，这种影响在干旱半干旱地区更为显著。
4荒漠化的防治主要的措施
4.1 合理利用水资源
农作区，改善耕作和灌溉技术，推广节水农业，避免土壤盐碱化。牧区草原，减少水井的数量，以免牲畜的大量无序增长。干旱的内陆地区，合理分配河流上、
中、下游水资源，既要考虑上、中游的开发，又要顾及下游生态环境的保护。
4.2 利用生物措施和工程措施构筑防护体系
生物措施 绿洲外围的沙漠边缘地带：封沙育草，积极保护、恢复和发展天然灌草植被；绿洲前沿：营造乔、灌木结合的防护林带；绿洲内部：建立农田防护林网，组成一个多层防护体系。工程措施 缺水地区：利用柴草、树枝等设置沙障工程，拦截沙源、固流阻沙、阻挡沙丘前移
4.3 调节农、林、牧、用地之间的关系
作好农、林、牧用地规划，宜林则林、宜牧则牧。现有林地：杜绝毁林开荒；绿洲边缘荒地与绿洲之间的灌草带：杜绝盲目开垦；荒漠化地区：退耕还林、退耕还牧。
4.4 采取综合措施，多途径解决农牧区的能源问题
通过营造薪炭林、兴建沼气池、推广省柴灶等多种途径，解决农牧区的能源问题，避免过度樵采，破坏植被。
4.5 控制人口增长，提高人口素质
5 森林与防风固沙
5.1风沙的危害
森林能降低风速，固定流沙，保护农田，为农业生产创造有利条件，这是人们在多少年的实践中所认识到的一条自然“法则”。风在自然界中起到调节空气的作用。它既可以把海洋湿空气吸到内陆，有利于传授花粉，又可以运送作物在生理活动中需要的二氧化碳，有益作物生长等等。但是风速过大，就会使农作物受到损伤，吹落枝叶，吹折茎干，使植物过度蒸腾，造成凋萎，发育不良，甚至死亡。大风引起的沙暴、尘暴危极更大，它可以把大树连根拔起，埋没房屋和毁坏建筑物，给国民经济及工农业生产造成巨大损失。据有关资料介绍，世界著名的美国西部黑风暴，曾席卷美国三分之二的国土，把3亿多吨肥沃表土吹入大海，造成400多万公顷土地肥力大大降低。俄罗斯盲目开垦引起的黑风暴，几天内就毁掉良田 82公顷。在我国北部地区，粗略统计有 1 亿多亩农田和几亿亩牧场也经常遭受风沙之害。尤其是春季，沙仗风势，风助沙虐，压埋房屋，阴塞交通，摧毁农田等等，给人民的生产、生活带来了极大危害。
5.2 森林对环境的作用
森林利用光能，固定二氧化碳，释放氧气，维持大气圈的氧碳平衡；对气候有调节作用，增加降水；改变低空气流，防风固沙，减少沙尘暴；涵养水源，保持水土作用；有净化空气，自然防疫作用；是天然的消声器，减弱噪音，利于人健康；有除尘和对污水的过滤作用。
5.3 森林的种类
防护林：以防护为主要目的的森林、林木和灌木丛，包括水源涵养林，水土保持林，防风固沙林，农田、牧场防护林，护岸林，护路林。用材林：以生产木材为主要目的的森林和林木。经济林：如油茶，毛竹等等。薪炭林：以生产燃料为主要目的的林木。特种用途林：以国防、环境保护、科学实验等为主要目的的森林和林木。
5.4 防护林的效益
5.4.1 防风效益
防风效应是防护林最显著的小气候效应。林带对风的阻挡作用，改变了风的流动方向，减小其动能，使林带背风面的风力减弱。根据朱廷曜对风降曲线( 风降是指林带背风面的风速随距离的变化曲线，是体现林带防风效益的因子) 的统计分析，当林带透风系数较小时，距离林缘较近处的风速被大大削弱，而在远离林缘处则迅速恢复到旷野风速，当透风系数为0.06 时，风速减弱30%的有效防护距离是19H，风速减弱20%的有效防护距离是22H; 随着透风系数的增大，林带背风面的风速减弱虽少，但随离林缘距离的增加风速恢复缓慢，有较大的防护距离，当透风系数增加到0.47 时，风速减弱30% 的有效防护距离为24H，风速减弱20% 的有效防护距离达 33H。张纪林根据朱廷曜等提出的区域性防风效益评价模型，对江苏沿海地区10种模式农田林网的防风效果进行评价，得出结论: 影响林网防风效果的主要因子是林带高度、副林带长度和疏透度。主栽树种和辅助树种复合结构或立体配置的林网，与相同主栽树种的单一树种林网相比，防风效果无差异，但不同主栽树种的林网之间防风效果差异明显，以杨林网的防风效果最优，水杉林网次之，刺槐、苦楝、桃、梨等树种的林网较差。
5.4.2 防护林的热力效应
林带在一定范围内对于太阳辐射、空气温度、土壤温度等气象要素所引起的变化可归为林带的热力效应。由于林带的存在，直接影响了林带附近的太阳总辐射和反射率，改变了辐射差额。更重要的是，由于林带对风速及乱流交换的作用而直接影响到乱流失热和蒸发耗热等一系列因素，其结果使热量收支各分量都发生改变，改变了下垫面的水平均一性，使林带网格内的热状况与旷野产生差异，这就是林带热力效应的基本特征。
5.4.3 防护林的水文效应
主要包括林带对蒸发蒸腾的影响、林带对空气湿度的影响、林带对土壤湿度的影响、林带对降水和积雪的影响和林带对地下水的影响。林带对蒸发的影响中，风速起着主导作用，但是气温的影响也是相当大的。在空气湿度很小和气温较高的情况下，林缘附近因升温作用而助长的蒸发过程，往往可以抵消由于林缘附近因风速减低所引起的蒸发减弱作用。在这种情况下，尽管风速的变化仍是随林带
距离而增大，但蒸发却没有多大差异。这说明林带对蒸发蒸腾的影响相当复杂，在不同自然条件下得到的结果差异很大，说明林带对蒸发的影响是多种因子综合作用的结果。
在林带作用范围内，由于风速和乱流交换的减弱，使得林网内作物蒸腾和土壤蒸发的水分 在近地层大气中逗留的时间要相应延长。因此，近地面的绝对湿度常常高于旷野。一般绝对湿度可增加0. 5×105～ 1×105mPa，相对湿度可增加2%～3%。土壤湿度决定于降水和实际蒸发蒸腾，而林带可以使这两个因素改变，它既可以增加降水(特别是固体降水)，而且也可减少实际的蒸发蒸腾，因而在林带保护范围内，土壤湿度可显著增加。
林带影响降水的分布表现在林带上部林冠层阻截一部分降水，约有10%～20% 的降水为林带的林冠截留，大部分蒸发到大气中去，其余的则降落到林下或沿树干渗透到土壤中。由于林带能够降低风速，因而就保护了农田上的积雪不会被强风吹走，并能均匀地分布在农田上。据国内外大量的研究资料表明，在有林带保护的农田上，林网内的积雪一般比无林带的农田增加10%～20%，而土壤含水率可提高5%～6%,甚至可提高10%～30%。林带的生物排水作用表现在水平和垂直两个方向上。距离林带愈近，降低地下水位的效果愈明显，而且地下水位的日变程的变幅也愈大。
5.4.4农田防护林的土壤改良效应
农田防护林具有改善农田小气候的功能，从而对土壤的水、热条件有相应的改善。此外，根系的活动和地上部分树木有机体的积累、枯落物分解，必然对土壤微生物的区系组成和活动产生积极的影响，并导致土壤特性、肥力和结构的改变。因此，农田防护林是地区生态平衡和生物群落的物质转化的重要因素。由于实现农田林网化之后，环境条件得到显著改善，土壤肥力得以提高，空气中的氧得到补充，就形成了一个地区性的动植物区系和微生物区系相结合的生物生态系统。
参考文献
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（5）任志斌，赵文智，屈连宝． 黑河中游绿洲防护林的防护效益分析［J］．生态学杂志，2005，24( 1) :79 ～82．
（6）赵宗哲.农业防护林学[M].北京:中国林业出版社,1993,123-133.
（7）王礼先.2000.我国荒漠化土地成因及其防治对策.世界林业研究，13（6）
（8）王礼先，朱金兆.2005.水土保持学[M].2版. 北京：中国林业出版社
（9）王礼先.2000.我国荒漠化土地成因及其防治对策.世界林业研究，13（6）
篇四：北方防风固沙重要区草原型的遥感划分
北方防风固沙重要区草原型的遥感划分 作者：
来源：《湖北农业科学》2013年第21期
摘要：草原型是草地资源研究的关键基础数据。为了开展不同草原型防风固沙生态功能评价及探讨草地资源经济利用限值，以正蓝旗为典型研究区，综合利用遥感技术，研究了北方防风固沙重要区草原型遥感划分方法。在去除非天然草地利用区域的基础上，利用2011年8月中旬的NDVI，结合同期野外实地植物群落属性调查数据，以20世纪80年代全国统一草地资源调查数据为参考，进行监督分类，将正蓝旗天然草原划分为24类草原型，经验证，分类精度为89.5%，基本满足研究需要。与20世纪80年代数据对比，草原型从类型到面积分布划分结果基本一致，2011年遥感划分的草原型减少了7种，但新增加了3种，正蓝旗草原总体呈温性草甸草原向温性草原退化及向低地盐化草甸恶化。
关键词：草原型划分；NDVI；掩膜；监督分类；四度一量；北方防风固沙重要区 中图分类号：S812.3；S127 文献标识码： A 文章编号：0439-8114（2013）21-5161-06 Classification of Grassland Types of Windbreak and Sand-Fixation Ecological Function Regions in the North of China Using Satellite Images
LIU Tong-hai1，WU Xin-hong2，L？譈 Shi-hai3，YANG Ting-ting2，LI Peng2，ZHAO Xin-hai1，YE Sheng-xing3，SHI Tao2
（1.Department of Computer Science and Information Engineering，Tianjin Agricultural University，Tianjin，300384，China；2.Grassland Research Institute， China Academy of
Agricultural Sciences，Hohhot 010010，China；3. State Environment Protection Key Laboratory of Regional Eco-process and Function Assessment， Chinese Research Academy of Environmental Sciences， Beijing 100012， China）
Abstract： The grassland type is the key data for conducting the study of grassland resources. To carry out the economic utilizable threshold and the evaluation of ecological functions of grassland resources for the windbreak and the sand-fixation ecological function regions in the north of China， this paper studied a grassland type classification method based on the remote sensing technology using Plain Blue Banner as the typical study region. Based on the removing of the non-grass areas through the mask technique， using the NDVI data in mid August of 2011 combined with the field survey data of the same period and the unified national grassland resources survey data in the 1980s， the natural grassland of Plain Blue Banner was divided into 24 grassland types. Through
verification， the classification accuracy of this method reached to 89.5%， which showed that the method could meet of the basic research needs. The results of grassland types and size distribution based on this method were consistent with that of the 1980s data. Compared with the 1980s data， the
number of grassland types of Plain Blue Banner in 2011 was reduced by seven classes of grassland types and increased by 3 types. The grassland of Plain Blue Banner in general was degraded from temperate meadow steppe to the temperature steppe. The salinization of lowland meadow had the trend of deterioration.
Key words： classification of grassland types； NDVI； mask； supervised classification； height， coverage， density， frequency and production； windbreak and sand-fixation ecological function regions in the north of China
北方防风固沙重要区既是北方典型生态脆弱区，也是我国北方重要的生态屏障区，对维护京津地区乃至国家生态安全具有十分重要的战略意义。由于受到人类经济活动和全球气候变化的影响，我国北方防风固沙重要区生态系统服务功能明显下降。由于自然条件差，加上人口压力不断加大和过度放牧，植被退化、土地荒漠化、沙尘暴肆虐等生态问题严峻，北方防风固沙重要区生态系统十分脆弱，这些问题已成为制约区域经济发展和人民生活水平提高的主要因素，生态保护与经济发展矛盾日益凸显。在我国北方草原和荒漠等重要生态脆弱区，该矛盾尤为突出。当前，区域生态系统的服务功能稳定性维持和生态经济利用等成为北方防风固沙重要区的研究热点。弄清该地区土地利用类型的分布和变化是研究与分析生态功能及经济利用的基础科学数据。
开展草地类型的划分是草地资源相关研究工作的基础，也是为区域生态系统服务功能评价及生态经济利用限值研究提供科学基础数据。20世纪70年代末，我国开始了全国统一草地资源调查工作，草地分类采用了植物-生境分类方法，历时近10年，1988年才完成了全国草地资源调查工作[1]。到20世纪90年代初，辅以航、卫片校核，编绘完成县级1∶50 000或1∶100 000草地类型图，并缩编成1∶1 000 000全国草地资源图[2]，可见传统的分类方法费时费力。遥感图像是对地物种类及组合方式的综合反映[3]，且可快速获取地面草场资源数据，基于此，20世纪80年代以来，国内外将遥感技术应用在草地类型划分上，但多局限于采用目视解译，提取大尺度草地类型信息。Norwine等[4]开展了利用气象卫星资料进行植被分类和制图的研究。Townshed等[5]利用气象卫星数据进行南美洲植被分区研究。邹亚荣等[6]通过微机屏幕勾绘制图，提取草场类型，分析草地动态变化。近年，草地类型的遥感划分逐步由目视解译过渡到智能自动分类，由大尺度草场类型监测到面向县级区域小范围的精确分类等。温庆可等[7]利用草地生长期内多时相MODIS的增强型植被指数（EVI）构建时间序列数据集，提取各类型草地生长期内的典型时间谱特征曲线。结合数字高程（DEM）自然因子信息，根据各像素时间谱特征曲线与典型时间谱特征曲线的相似度，通过决策分类法完成分类。赵连春等[8]结合坡向、坡度、高程等地形数据，利用专家分类器进行分类，减少同物异谱、异物同谱的影响，提高了草地遥感分类的精度。郭芬芬等[9]利用MODIS NDVI时间序列，通过滤波处理，提取出藏北沼泽和高寒草甸草地信息。毛飞等[10]利用NOAA/AVHRR的旬数据合成归一化植被指数（NDVI），利用那曲地区每个像元18年平均每年18旬（5-10月）的NDVI资料，采用主成分分析方法从中提取出主要信息，并以此作为分类指标，对那曲地区的草地进行非监督分类，分为高寒草甸、高寒草甸草原、高寒草原和高寒荒漠等草地类型。王晓爽等[11]利用MODIS的EVI结合高程、积温、降水和湿度等多源环境因子数据的方法实现对主要草地类型
的划分。这些研究主要集中在利用植被指数，借助地形、气候等因子进行草地的分类，而利用遥感提取草原型的研究较少。
因此，选取阴山北麓-浑善达克沙地防风固沙区的正蓝旗为研究区域，草地是该区域的主要土地利用类型，为典型草原带。研究以传统的草原型命名原则四度一量（即高度、盖度、密度、频度和草产量）为基础，根据大量的野外实地植物群落属性调查数据，利用Landsat TM遥感图像的NDVI进行监督分类，快速提取正蓝旗草原型数据，为开展不同草原型的防风固沙生态功能评价及草地资源经济利用限值研究提供精确的基础数据。
1 材料与方法
1.1 研究区域概况
《全国生态功能区划》中列出了5个北方防风固沙重要区，即科尔沁沙地防风固沙重要区、呼伦贝尔草原防风固沙重要区、阴山北麓-浑善达克沙地防风固沙重要区、毛乌素沙地防风固沙重要区、黑河中下游防风固沙重要区。研究依据北方防风固沙重要区的分布特点，结合主导功能核心区、典型代表性、前期研究积累等原则，选取典型草原带的阴山北麓-浑善达克沙地防风固沙重要区的正蓝旗为典型研究区域。
正蓝旗位于内蒙古锡林郭勒盟南部，地处阴山山脉北麓东端和大兴安岭南段西麓的交会处（北纬41°56′-43°11′，东经115°00′-116°42′，平均海拔1 300 m），南部为低山丘陵，北部为广袤高平原。地带性土壤以栗钙土和黑钙土为主，非地带性土壤主要是风沙土，其次为草甸土、盐碱土和沼泽土。正蓝旗属中温带半干旱大陆性气候，年均气温为1.5 ℃，年≥5 ℃积温为2 300～2 500 ℃，年≥10 ℃积温为1 800～2 200 ℃。多年平均降水量为370 mm，多年平均蒸发量为1 936.2 mm，多年平均无霜期104 d。自然植被从北到南以沙生植被和典型草原植被类型为主，同时还分布有隐域性的草甸植被类型。
1.2 数据来源
选择2011年8月18日的124/30和124/31两景Landsat TM图像，利用ERDAS IMAGINE实现遥感影像拼接和几何精校正。使用ArcGIS对正蓝旗行政区划图进行矢量化，使其与TM图像具有一致的投影方式和坐标系，并完成裁剪工作，获取正蓝旗区域的遥感影像。
整理2008～2010年植物群落属性野外实地调查历史数据和2011年8月的地面调查数据共计169条记录。调查路线、样地样方设置按照《全国草原资源与生态监测技术规程》进行。样地观测：地理和行政位置、地形地貌、草原类型名称、退化程度、利用状况、风沙蚀积状况、裸沙地比例、景观特征以及鼠虫害状况等。样方观测：GPS定位、群落的盖度、高度、地上生物量、植物种数；优势植物种重要值、生活型、高度、盖度、密度、频度、饲用等级等。记录土壤的质地、覆沙程度、表土粒径等。
1.3 研究方法及数据处理
1.3.1 草原型的确定 由于地面实地调查过程中记录的草地类型不规范，对草地类型合并带来麻烦，不便于遥感解译，故采用传统的基于各物种的“四度一量”草原型命名规范，对植物群落属性野外实地调查数据进行整理、计算，规范和合并正蓝旗草原型，为遥感解译草原型奠定基础。
优势度（SDR）是一个综合性指标，它较全面地反映种群在群落中的地位和作用，通常由某种植物的盖度、密度、产量、高度和频度等指标计算而来。通过优势度分析确定植物群落乔木、灌木、草本层的优势种，并对草原型予以命名[1]。计算优势度根据各植物“四度一量”5个参数调查数据，即相对高度、相对盖度、相对产量、相对频度、相对密度，计算公式为： SDR=
■
（1）
对169个调查样方每种植物进行整理，针对5个参数指标单位不一致，进行数据标准化，这里采用极大值标准化。然后通过公式（1）计算出样方的各植物的优势度，并按优势度进行草原型的命名。正蓝旗天然草地类型最终整理归并为温性草甸草原类、温性草原类、低地草甸类三大草地类，24类草原型，分属平原丘陵草甸草原亚类、平原丘陵草原亚类、沙地草原亚类、低湿地草甸亚类和低地盐化草甸亚类等5个草原亚类，24个草原型整理结果见表1。
1.3.2 草原型遥感分类 综合我国草地研究者及工作者对草地类型划分多年的经验，目前我国主要形成两种草地类型划分方法，其一是植物-生境分类法，也是我国草地工作者主要采用的方法；其二是综合顺序分类法。两种分类方法中，对草原型的划分均以植被特征为依据
[12]。
遥感数据主要反映的是地物光谱特征[13]。遥感图像像元灰度值实际上是几种地物光谱信息的线性或非线性的综合反映。有关混合光谱模型理论发展较成熟的是线性光谱模型，即由不同地物形成的混合像元值可以表达成每种端元（Endmember）光谱的线性组合，每端元乘以一个加权系数[14，15]。基于此，利用遥感数据提取草原型的信息成为一种可能。而多波段遥感图像各像元所反映的是包括植被、土壤等多种地物的光谱信息。若直接用多波段遥感图像建立训练区样本，进行监督分类，经试验分类后草地类型破碎度大，数据很难利用。基于地表反射率和植被光谱的归一化植被指数（NDVI）在一定层次上表征了植被的情况，在宏观上能够客观地反映某一区域草原植被信息，因此利用NDVI来提取草原型是有科学依据的。
1）掩膜处理。由于正蓝旗还分布着耕地、人工草地、城镇用地、水体等其他非天然草原用地，影响天然草原型信息的提取。利用ArcGIS软件，通过目视解译，利用屏幕勾绘，将该类数据矢量化（图1）。然后将正蓝旗2011年8月18日遥感影像去除非天然草原用地（图
2），以减少对天然草地植被信息的干扰。
2）草原型遥感划分。通过169个地面实地调查数据，利用ArcGIS软件，生成.shp格式的点数据，投影与NDVI一致。通过ERDAS IMAGINE软件，在调查点辅助下，对2011年NDVI图像建立分类训练区样本24类，然后利用最小距离法进行监督分类，并利用随机50个地面调查数据对分类结果进行验证，正确率达89.5%。之后通过转化为.shp格式的矢量数据，并通过人工去除破碎斑块及多边形合并，生成图3所示的正蓝旗草原型空间分布图。 2 结果与分析
2.1 草原型分类结果
通过对TM遥感数据进行监督分类、破碎斑块处理后统计发现，共生成3 879个图斑，天然草地划分为24类草原型（表2）。通过遥感影像得出2011年天然草原总面积为961 636.66 hm2，其他土地利用面积为58 992.40 hm2。分析表2中的草原型及面积数据，发现2011年遥感影像划分的草原型分属温性草甸草原类、温性草原类和低地草甸类三大草原类中的平原丘陵草甸草原亚类、平原丘陵草原亚类、沙地草原亚类、低湿地草甸亚类和低地盐化草甸亚类。其中面积最大的为沙地草原亚类的具小叶锦鸡儿的褐沙蒿，为279 691.67 hm2； 其次是褐沙蒿，面积为206 842.50 hm2。
2.2 草原型变化分析
根据1988年的全国统一草地资源调查数据，20世纪80年代正蓝旗天然草原分为28类草原型，分别为羊草+贝加尔针茅、贝加尔针茅+羊草、具灌木的贝加尔针茅+糙隐子草、羊草+糙隐子草、羊草+冷蒿、具小叶锦鸡儿的羊草、大针茅、大针茅+糙隐子草、克氏针茅+糙隐子草、克氏针茅+冷蒿、白草+杂类草、冰草+冷蒿、糙隐子草+杂类草、冷蒿+丛生禾草、沙生冰草+糙隐子草、褐沙蒿、具小叶锦鸡儿的褐沙蒿、具家榆的褐沙蒿、具灌木的差巴嘎蒿、冷蒿+沙生冰草、具家榆的冷蒿+杂类草、拂子茅、羊草+芦苇、寸草苔+杂类草、芨芨草、碱茅+盐生杂类草、马蔺、大叶章+杂类草。面积最大的草原型为具小叶锦鸡儿的褐沙蒿，占总面积的38.36%；其次为褐沙蒿，占总面积的8.03%。总体上与2011年遥感草原型分类及面积分布一致。2011年褐沙蒿面积增加，通过调查，发现是由于近些年人工飞机播种等人工因素造成的。
2011年草原型遥感划分结果（表2）与20世纪80年代相比，山地草甸草原亚类的具灌木的贝加尔针茅+糙隐子草，平原丘陵草原亚类的羊草+糙隐子草、白草+杂类草、糙隐子草+杂类草，低湿地草甸亚类的拂子茅、低地盐化草甸亚类的碱茅+盐生杂类草以及低地沼泽化草甸亚类的大叶章+杂类草7类草原型减少；增加了平原丘陵草原亚类的羊草+杂类草、低地盐化草甸亚类的芦苇和沙地草原亚类的沙鞭+杂类草共计3类草原型，其中沙地草原亚类的沙鞭+杂类草草原型面积为23 749.56 hm2，作为草地退化指示植物，面积增加，可见，整体上正蓝旗草地依然呈退化趋势。
3 结论与讨论
篇五：防风固沙的方法
防风固沙的方法
设置沙障。主要有草方格沙障、黏土沙障、篱笆沙障、立式沙障、平铺沙障等。草方格沙障使用麦草、稻草、芦苇等材料，在流动沙丘上扎成挡风墙，以削弱风力的侵蚀，同时有截留降雨的作用，能提高沙层的含水量，有利于沙生植物的生长。黏土沙障是将黏土在沙丘上堆成高20~30 m的土埂，间距1~2 m，走向与风向垂直。黏土固沙施工简单，固沙效果较好，且具有良好的保水能力，但需要大量的黏土。 在沙面上覆盖致密物。以色列尝试了一种塑料薄膜固沙法，即将塑料薄膜覆盖在沙漠上，并用石头等重物压住。这种方法可有效防止水散失，但塑料薄膜易被风刮起，使其丧失固沙和保水功能，同时造成二次污染。
利用废塑料治理沙漠。该方法可有效固沙和保水。利用简单工艺将废塑料改性成为固沙胶结材料，然后在所种植物周围的沙表面喷洒1层固沙胶结材料，15~20 min后固沙胶结材料就将表层沙胶结在一起，形成黏性固沙层。固沙层为柔性，很难开裂，且固沙层由固沙胶结材料与表层沙紧密黏结，重量较大，大风也很难将其刮起。 植物治理 沙漠植物治理指在沙漠地区播种沙生植物，以阻止沙漠扩张及改善沙漠土地。沙生植物具有水分蒸腾少，机械组织、输导组织发达等特点，可抵抗狂风袭击，并尽快将水分和养料输送到亟需的器官，其细胞内经常保持较高的渗透压，具有很强的持续吸水能力，使植物不易失水，能够适应干旱少雨的环境。其治理的方法：
①在沙漠地区有计划地栽培沙生植物，造固沙林。一般是在沙丘迎风坡上种植低矮的灌木或草本植物，固住松散的沙粒，在背风坡的低洼地上种植高大的树木，阻止沙丘移动。
②在沙漠边缘地带造防风林，以削弱沙漠地区的风力，阻止沙漠扩张。防风林的效果与林带的高度有关，树木越高大防风效果越好。此外，还与树木的疏密结构和透风性能有关。其类型有3种：紧密结构林带、疏透结构林带及通风结构林带。植物治理的效果重点在于选择适当的树种和科学的林带结构。
水资源利用 水资源利用在沙漠治理过程中最为重要。沙漠中的水源主要有地下水、河道水和降水。但沙漠区域的降水量不稳定，一般随气候的变化而变化，湿润年份降水量多，而干暖年份降水量少。沙漠地下水较稳定，其沙层厚，具有一定的“隔热”性，使水得以在地下保存。但这种稳定是相对的，受到降水的制约。解决水资源主要从汲水、输水和节水灌溉等方面考虑。
汲水。其方式主要有2种：①地下井汲水工程。在含有水体的古河道、古湖泊或地下水发育的沙漠区域可以建立地下井。井深度及口径的确定要综合考虑需水量、水层厚度与井底持力层等因素。②坎儿井。坎儿井是井渠相连的汲水工程，由地表开挖许多竖井，挖到含水层，然后再在各竖井的底部相互挖通，以洞相联，形成地下渠道，在新疆地区被大量应用。渠聚的地下水顺渠道流至坎儿井的终端，引水出地面流入渠沟再进行灌溉。由于其沿山前倾斜的冲积层挖掘，渠头水位高，终端水位低，无需动力设备即可把水引到地面，且在地下渠
道流动，蒸发损耗量小。
输水。水资源的输送方式主要有渠道引水和管道输水。①渠道引水。这是我国农业进行灌溉的主要方式，目前全国渠系水的利用系数为30%~40%，即输水损失率高达60%~70%。②管道输水。该方式可减少水资源在输送过程中的蒸发和流失，其输水损失率仅为20％~30％，且输送量大。
节水灌溉。节水灌溉技术主要包括喷灌和微灌技术。喷、微灌技术与地面灌溉相比，节水30%~70%，被广泛应用。①喷灌。被大量用于沙地的灌溉，其效果与风速的大小有关。据陈渠昌等人测试：风速小于3 m/s时，喷灌的喷洒均匀度一般在80％左右；风速小于2 m/s时，喷灌的喷洒均匀度可达85％以上。②微灌。微灌是按照植物需水要求，通过压低管道系统与安装在末级管道上的特制灌水器，将水和作物生长所需的养分以较小的流量，均匀、准确地直接输送到作物根部附近的土壤表面或土层中。微灌形式较多，有滴灌、地表下滴灌、微型喷洒灌、涌泉灌等，其中应用较广的是滴灌。微灌具有很多优点，如比喷灌省水15%~25%；灌水均匀；微灌工作压力比喷灌低，节约了抽水的能量；较其他灌溉方法增产30％左右；自动控制，省力且非常方便。虽然微灌的效果明显优于喷灌，但其对水质要求高，投资成本高，限制了其应用规模。目前，在我国沙漠、沙地地区最理想的灌溉方式仍然是喷灌。③小畦灌。其方法即长畦改短畦，宽畦改窄畦，大畦改小畦的“三改”畦灌灌水技术，具节水、灌水均匀、减轻土壤冲刷等优点。畦灌试验资料表明：采用小畦灌比块灌、漫灌和串灌分
别增产10.9%、11.7%和29.1%。在同等产量条件下，小畦灌比块灌、漫灌和串灌分别省水13.73%、22.90%和48.45%，长畦分段灌比一般畦灌省水40%~60%，灌溉效益提高1倍。
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