腾格里沙漠飞播种子大粒化新技术及植物生长调查

http://www.sina.com.cn 2005/03/23 18:29

　　请在本栏填写直接申请者及项目信息

　　申请人信息

　　1.项目负责人姓名：王爱勤

　　工作单位(或学校、社团)名称：中国科学院兰州化学物理研究所

　　2.联系人姓名：方晓佳

　　联系人地址：兰州市天水路342号

　　联系人邮政编码：730000

　　联系人电子邮件地址：aqwang@lzb.ac.cn

　　申请/推荐项目说明

　　3.领域(单选)：

　　√ 沙尘暴及荒漠化研究与防治

　　4.申请/推荐主体(单选)：

　　√ 机构，名称：中国科学院兰州化学物理研究所

　　内蒙古阿拉善盟科技局

　　内蒙古阿拉善盟林业治沙研究所

　　5.项目名称：腾格里沙漠飞播种子大粒化新技术及植物生长调查研究

　　6.项目综述：

　　该项目是中国科学院兰州分院与阿拉善盟院地合作项目和中国科学院“西部行动”计划项目。它是采用黏合剂、有机和无机微肥、保水剂、无机矿物资源和植物纤维素等材料对种子进行大粒化处理，使其能在飞播后增加种子的稳定性，当遇到大约10mm的降水时，大粒化种子吸水膨胀，快速发芽，从而提高种子的发芽率和存活率。该成果主要应用于沙漠地区飞播造林种草。

　　7.项目地点：

　　内蒙古阿拉善盟左旗

　　8.项目开始的时间：

　　2002年 12月1日

　　9.项目完成或预计完成的时间：

　　2004年10月31日

　　10.项目目标

　　飞播种子由于重量轻，飞播后只在沙土的表面，经风吹以后，这些种子很容易随风飘向低洼地方，同时这些种子还受到鸟和鼠的危害。所以种子成活率低，尤其在困难立地条件下，种子在坡面上的成活率更低。尽管目前也采取了种子大粒化技术，但没有从本质上解决大粒化后破损和发芽的矛盾(不是大粒化后种子破损率高，就是大粒化后黏结强度太大，种子无法正常发芽)；也没有解决为植物提供生长微环境的问题(目前的大粒化技术主要以增加种子的重量为主，个别配方也添加了其他成分，但没有提供在极端条件下植物发芽生长所必需的复合成分)。此外，在降雨量为10mm时，飞播植物的成活率也很低。为了解决飞播所遇到的诸如种子随风飘移、鸟鼠害、立地条件差等问题，采用新技术对种子进行了一系列大粒化处理，使其在遇到大约10mm的降水时，吸胀贮存水分，快速崩解，满足种子正常发芽所需条件，提高种子的发芽率和存活率，进而根据生态系统的演替过程，逐步改善生态环境，具有重要意义。为此，本工作以提高沙拐枣和花棒等植物的飞播成活率为突破口，重点进行腾格里沙漠密集型沙丘飞播大粒化新技术的开发和跟踪调查等工作。

　　11.目前已经取得的项目效果：

　　通过系统的研制工作和实际飞播工作，该项目取得了如下结果：

　　(1)大粒化所选用的物料来源丰富，成本较低，适合大规模生产；

　　(2)配方中使用了来源丰富、性能独特、价格低廉的无机矿物，它能够改善土壤的保水透气性，本身既是粘结剂，又是肥料，同时还有一定的保水功能，在供给植物营养的同时又能改善沙漠土质，还可为种子提供了充足的氧气，使得大粒化种子提早发芽；

　　(3)高吸水性树脂使得大粒化后的种子在遇到约10mm降水即可吸水膨胀，并给种子提供足够的水分使其正常萌发；

　　(4)加入的植物生长所需肥料和植物激素，对植物后期生长提供了必要的营养，有利于植物的扎根和生长；

　　(5)大粒化后种子的质量增加到原来的3-6倍，飞播后通过自由落体可深入沙土数毫米以下，通过风蚀作用埋入沙土里面，解决了种子随风漂移的问题；

　　(6)大粒化过程操作简单，选用材料无毒、无污染，各种成分对植物生长均有改善或促进作用；

　　(7)结合“天保工程”进行了12500亩的飞播，由飞播后的调查结果可以看出，所播植物生长稳定，这对扩大宜播面积，特别是解决中矮密集型沙丘立地条件下飞播固沙具有特别重要的意义；

　　(8)具有自主知识产权，已申请发明专利2件。2004年12月已通过内蒙古科技厅组织的鉴定，总体水平达到国际先进水平。

　　12.开展项目的动力是什么？

　　建国以来，阿拉善盟林业系统在腾格里沙漠开展了大量的人工造林防治沙漠化工作，取得了一定的成绩。从1984年开始了飞播固沙造林试验，经过多年的试验，初步摸索出一套适合本地区飞播固沙造林的技术措施，并结合国家重点生态工程建设进行了一定面积的推广，取得了较好的生态、社会效益。由于飞机播种造林种植具有投入少、速度快、效益高和适用范围广的特点。因此，飞播造林能加速扩大林草植被面积，提高植被覆盖率，是减少沙尘暴危害的最直接的措施和办法。然而，由于缺乏新技术的研究和开发，特别是随着飞播面积的进一步扩大，飞播的立地条件越来越困难，加之近几年来一些早播的播区植被又出现了衰退现象等问题，都给今后更好开展这一事半功倍的大面积治沙事业造成极大的影响。为此，在实地调研和考察的基础上，我们选择腾格里沙漠这一在全国沙漠治理中具有代表性地区，开展了飞播固沙新技术及植物稳定性的研究。

　　为了防止沙漠化的扩展，如何加快高新技术在沙漠化治理中的应用显得越来越重要。中国科学院兰州化物所是从事多学科材料化学的高技术研究单位。多年来研制了保水剂、抗旱多功能种子包衣剂、降解地膜、环糊精、固土固沙剂和促根剂等产品，形成了多项具有自主知识产权的专利技术。近年来，围绕中国科学院知识创新工程，兰州化物所进一步凝练了科技目标，将西部生态环境恢复功能材料的研究和开发，列为中国科学院知识创新试点项目。针对西部土壤特点，研制开发了恢复生态环境用复合功能材料，解决了材料的配伍性、高效性和实用性等问题，目前已在兰州市南北两山和甘肃省白银市进行了200000平方米应用示范工作。建有“西部生态与绿色化学研究开发中心”，2002年兰州市政府依托兰州化物所成立了“兰州市生态材料研究开发中心”。为了进一步发挥和提升功能材料在沙漠化治理中的作用，2002年初，中国科学院兰州化学物理研究所向中国科学院高技术研究与发展局提出了“西部荒漠化治理技术与应用示范”项目， 同年9月在专家充分论证的基础上，中国科学院启动了以王爱勤研究员为项目首席科学家的该“西部行动”计划，同年10月阿拉善盟配套启动了院地合作项目。沙漠化治理新技术的需求和遏制沙尘暴的经常发生是我们工作的最大动力。

　　13.简要描述项目的成功之处？

　　本工作制备的大粒化成本低廉，操作工艺简单，可大面积应用于沙漠的植被恢复。在大规模大粒化时，可以进行机械化施工，在条件不成熟的地区，也可手工操作。

　　本项技术采用多种植物生长所必需的功能材料和吸水保水材料，成功实现了沙漠地区飞播种子的大粒化，配方中使用了来源丰富、性能独特、价格低廉的无机矿物，它能够改善土壤的保水透气性，本身既是粘结剂，又是肥料，同时还有一定的保水功能，在供给植物营养的同时又能改善沙漠土质，使得大粒化种子提早发芽；高吸水性树脂使得大粒化后的种子在遇到约10mm降水即可吸水膨胀，并给种子提供足够的水分使其正常萌发；加入的植物生长所需肥料和植物激素，对植物后期生长提供了必要的营养，有利于植物的扎根和生长；大粒化后种子的质量增加到原来的3-6倍，飞播后通过自由落体可深入沙土数毫米以下，通过风蚀作用埋入沙土里面，解决了种子随风漂移的问题；由于所用原料价格低廉而效果明显，该技术有较好的经济效益和推广价值。

　　本项目研制的大粒化技术不仅解决了飞播过程中种子浪费和发芽率低的实际问题，而且提高了植被的抗旱性，可有效的预防鸟、鼠害大范围发生，确保植物在立地条件差的区域正常生长，并作为先锋植物定居下来，达到逐步改善沙漠恶劣生态环境的目的。因此，该技术有良好的生态效益。

　　本技术主要应用于沙漠飞播造林，可以加快生态建设步伐，为沙区脆弱生态环境好转和贫困地区群众脱贫奠定了一定基础。沙漠飞播项目对沙漠治理和减少沙尘暴具有重要意义。所以，该技术的应用和推广将产生较好的社会效益。

　　采用该大粒化技术可节约种子50-60%，同时发芽率和成活率比对照高出了34%，而各种包衣材料的综合成本为2元/亩。如按腾格里沙漠目前年飞播15万亩计算,每年省种子费就可达150—195万元。大粒化种子的萌芽率和成活率比对照提高30%，生长量提高4—8倍，这对扩大宜播面积，特别是解决中矮密集型沙丘立地条件下飞播固沙具有特别重要的意义。

　　14.介绍项目团队

　　2001年中国科学院兰州化学物理研究所进入中国科学院知识创新工程后，针对西部大开发生态建设与恢复的需求，将生态材料的研发和应用示范作为高技术研究的重要方向。在过去农用化学功能材料积累的基础上，开展了具有促根、包衣、改土、保水、营养等功能的生态材料的研究和开发及应用示范工作，形成了一支知识结构、专业结构和年龄结构合理的队伍，他们年富力强，学术思想活跃，承担过和正在主持着多项国家、省市重大项目。

　　项目负责人王爱勤，理学博士，研究员，中国科学院研究生院教授，博士生导师。中国科学院知识创新工程重大项目“西部生态环境恢复和建设用功能化学材料的研制与应用示范”项目首席研究员。1986年7月毕业于兰州大学化学系，1999年获得博士学位，2001年在日本作高级访问学者。先后从事功能高分子化学材料、精细化学品合成和生态化学材料的研究开发工作。目前正在主持的项目有①干旱和半干旱地区高速公路边坡的生态恢复(甘肃省交通厅重大攻关项目)；②西部荒漠化治理技术与工程示范(中国科学院“西部行动计划”项目)；③生态恢复用多功能低成本有机-无机复合保水剂的研制(兰州市重大科技攻关项目)；④自然降雨条件下植树造林配套材料(科技部农业转化资金和星火项目)；⑤干旱半干旱地区高速公路沿线生态环境建设试验示范研究(交通部项目)；⑥低成本多功能新型保水剂的研制与产业化(科技部863项目)。 在从事生态材料的研究开发中，提出了“源于自然，用于自然，融于自然”的生态化学材料的发展方向；“西部生态与绿色化学研究发展中心副主任，“兰州市生态材料研究开发中心”中心主任。获省部级成果奖2项，申请发明专利15件，其中授权3件；合作专著2部，在国内外刊物上发表文章130余篇。

　　阿拉善盟林科所先后承担了阿拉善盟重点科技攻关项目“沙生灌木容器育苗与应用干旱造林试验研究”、“阿拉善沙生灌木园建立的研究”、“阿拉善盟雅布赖盐湖防沙阻沙体系建立的研究”和“腾格里沙漠东缘飞播固沙土地水分与植物群落之间关系的研究”等项目,主持完成的“腾格里沙漠东缘飞播固沙土地水分与植物群落之间关系的研究”1997年获林业部科技进步三等奖；“拘杞集约化丰产栽培技术研究”2002获内蒙林业厅科技进步二等奖；“阿左旗腰坝地区农田防护林现状调查及更新改造的研究”1998获阿拉善盟科技进步三等奖。参加完成的“雅布赖盐湖防沙阻沙体系建立的研究”1996获内蒙林业厅科技进步二等奖。

　　15.项目资金来源及额度

　　该项目是中国科学院“西部行动”计划--“西部荒漠化治理技术与应用示范”4个子项目之一，项目总经费400万元，子项目经费100万元；同时也是中国科学院兰州分院与阿拉善盟院地合作项目，项目经费14万元。

　　16.请依据评审的三个原则，对项目进行详细说明：

　　① 实效性：2004年12月20日，由内蒙古科技厅组织同行专家在呼和浩特市对该项目进行了技术鉴定，专家组认为：该项研究选题准确，抓住了目前飞播造林中的核心问题。以环境友好的黏合剂、无机和有机微肥、植物纤维素、保水剂和凹凸棒等为原料，配制成优化的丸粒化材料，该配方为植物的发芽和后期生长提供了微环境，成功解决了飞播时种子包衣与破损和发芽的矛盾，该丸粒化材料配方属首创。采用该方法大粒化处理后的种子，不仅显著减弱了种子的位移，防止了鸟、鼠危害，而且可使飞播种子在流动沙丘中上部成苗并正常生长，成苗面积率达到78%，比对照区高出34%。这对解决低矮密集型沙丘立地条件下的飞播固沙，具有特别重要的意义。该成果的丸化材料配方及种子大粒化技术达到国际先进水平。阿拉善盟每年要进行15万亩的飞播，由于解决了关键技术问题，对提高飞播成效具有很强的时效性。

　　② 献身与投入：项目团队人员2003和2004年6月在现场进行种子大粒化工作，每次工作时间不少于20天；项目负责人每年去阿拉善盟不少于4次，2004年10月3日，项目团队在去阿拉善盟进行跟踪调查的途中，不幸发生车祸，项目负责人王爱勤研究员11根肋骨骨折，住院1个多月，阿拉善盟行署和科技局的有关领导2次来兰州看望，给了项目组极大的精神支持。为了如期完成项目结题和鉴定，2004年12月项目负责人王爱勤带病去内蒙古呼和浩特市进行项目汇报，表现出了极强的工作责任心和对工作的投入。

　　③ 可持续性：该成果今年继续在阿拉善盟进行飞播工作，将为腾格里沙漠的治理提供强有利的技术支撑。

　　项目申请/推荐人声明：

　　本人详细、充分了解并完全同意活动的规则，并保证以上所申报的资料完全属实，符合申报要求。

　　中国科学院兰州化学物理研究所