内蒙古自治区科技计划项目建议书 19页

'内蒙古自治区科技计划项目建议书（试行）项目名称：退化生态系统恢复重建关键技术集成示范利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术的试验研究推荐部门：承担单位：苏尼特右旗科技局中国农业科学院草原研究所苏尼特右旗草原工作站内蒙古自治区科学技术厅制二Ο一0年十一月 概况表基本信息：项目名称退化生态系统恢复重建关键技术集成示范利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术的试验研究申报盟市部门LA、呼和浩特市B、包头市C、赤峰市D、乌海市E、鄂尔多斯市F、二连浩特市G、通辽市H、满洲里市I、乌兰察布市J、兴安盟K、锡林郭勒盟L、呼伦贝尔市M、巴彦淖尔市N、阿拉善盟承担单位苏尼特右旗科技局中国农业科学院草原研究所苏尼特右旗草原工作站所属技术领域A、信息B、自动化C、材料D、能源E、交通电力F、农业G、畜牧业H、资源I、环保J、生物医药K、社会公益L、其他K申报项目类别A、攻关B、推广C、星火D、火炬E、软科学F、科技合作G、专利实施H、园区基地I、盟市能力建设等B 主要研究内容（100字以内）1)、利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术的风沙动力学原理；2）、利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术的工程措施和技术产品；3）、再造土壤后草场植被种类变化和植物群落演替规律的研究；4）、不同类型草场和牧草种类适宜的再造土壤厚度的研究；5）、再造土壤的稳定技术。主要技术经济指标（100字以内）1、分别建立在砾石状和斑秃状荒漠不同类型的草场上建立利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术示范样地各10公顷；2、利用沙尘暴，在一至二年的时间内，在砾石状和斑秃状荒漠草场上再造出2－5cm的表土层；3、土壤再造后，植被盖度增加20－30%，植物种类增加3－10种；4、土壤再造后地表土壤肥力提高20－30%；5、再造的土壤厚度适宜，不会对建群植物产生影响。 创新点及可能获得的成果和知识产权创新点：首次提出利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术；可能获得的成果：1、利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术；2、利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术所配套的相关技术和产品。3、有望获得“利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术”发明专利。发表有价值的论文2－3篇。联系人牛宝富Mail地址经费概算（万元）总投资50万元申请拨款50万元实施年限2011-2014年申报年度2010 一、项目概述(一)项目提出的背景、意义及必要性苏尼特右旗处于内蒙古自治区中部，锡林郭勒盟西部，北靠口岸城市二连浩特，与蒙古国接壤，是以畜牧业经济为主体经济的边疆少数民族地区。草场面积2.16万平方公里。属于干旱、荒漠半荒漠草原。苏尼特右旗的气候属于中温带干旱性大陆性气候。主要气候特点表现为：光能资源极为丰富，热量资源一般，水资源少而集中，风能资源丰富但危害性大。平均风速5.5米/秒，是沙尘暴频发区。苏尼特右旗是我国重要的畜牧业生产基地，以温带荒漠草原为主，分为地山丘陵干草原、高平原干草原、丘陵地温带荒漠草原、高平原温带荒漠草原残秋坡地草原化荒漠、高平原草原化荒漠、湖盆低地盐生草甸和沙丘植被草场等8个类型，东南与典型草原和浑善达克沙地比邻，是温性温带荒漠草原区植被、地质、气候、环境和生产方式十分独特的典型的区域。荒漠草原作为我国4亿公顷草原的重要组成部分，是我国最为脆弱的草原生态系统之一，也是对我国生态环境产生重大影响的地区之一。砾石状荒漠草原退化的重要标志是土壤退化，在强大的风力作用下草场的表土丧失已尽，草场表面砾石遍布，植被稀疏。荒漠草原是我国北方农牧交错带与蒙古草原之间的唯一生态屏障，也是过去利用最过度、退化最严重，生态恢复最为困难的地区之一。 这类地区时常受到西伯利亚冷空气的影响，是我国沙尘暴重要的发生地之一。发生在这类地区的沙尘暴不但对当地的草场产生极大危害，也对当地的人民生产生活产生极大影响，同时，沙尘暴携带大量的尘埃长驱直入我国内地，携带的沙尘在合适的条件下发生沉降掩埋道路、农田、草场，造成环境污染，影响人民生产生活。基于严酷脆弱的草原本底现状，特别是生态环境受损严重、表土严重侵蚀的荒漠化草原地区，急于寻求一种有效的治理和恢复生态的途径与措施。对于这一重大的发展需求，一种新的理念、一种新的思路值得研究和探讨，这就是如何利用自然的力量，辅以人工干预的措施进行生态治理。利用沙尘暴现象实施表土再造技术就是一个成功的范例。沙尘暴在自然生态系统中是动力因子。沙尘暴所携带的动力是强大的，能量是巨大的，它的发生和存在起到平衡地球营养物质分布的巨大作用，也起到物种传播和更新的作用。谈到沙尘暴，人们的更多的是注意它所带来的危害，而实际上沙尘暴是一把双刃剑，它是一种气固两项流，在运动时携带大量的沙物质，这些沙物质中含有丰富的沙粒、营养物质、有机质和矿物质，也含有丰富的植物种子。很少想到会利用这一自然现象。沙尘暴是一种自然现象，它的发生不以人的意志为转移，人类只能尽量适应和利用。沙尘暴发生时，携带大量的营养物质--- 尘土，满天飞扬，四处吹送。通过实施地表拦截沙尘（固沙网辅以秸秆等物），淤滞尘土于网格空隙，即可实现表土再造，增加富含有机质的土壤厚度，从而化害为利，有利于生态恢复。该项目的研究成功，必将对该区域的生态环境改善和退化草场快速恢复重建提供有力的技术支撑。为沙尘暴的可利用性提供有力的佐证，为沙尘暴的利用技术书写重要一笔。功在当代，利在千秋。（二）研究开发目标和内容1、研究开发的目标利用沙尘暴，结合工程措施将沙尘暴所携带的沙物质沉降淤滞在砾石状和斑秃状荒漠化草场表面，形成再造的表土层。提高荒漠草场土壤肥力，营造适宜的土壤微生物生活条件，实现固土保根、保水促进植被生长。增加植被种类，促进植被群落的良性演替。2、研究内容1)、利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术的风沙动力学原理2）、利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术的工程措施和技术产品工程技术措施的施工方法、技术产品的设计和生产工艺的研究。3）、再造土壤后草场植被种类变化和植物群落演替规律的研究4）、不同草场适宜的再造土壤厚度由于不同的退化草场保存的植被类性和保存率不尽相同，也由于不同的植物抗沙埋的能力不同，重要的是经过土壤再造后对当地建群植物不产生影响。5）、再造土壤的稳定技术 由于再造的土壤颗粒小，质地轻，极易再度侵蚀，因此需要通过植物固定住土壤，防止新的水土流失。在雨季播种一年生先锋植物，迅速锁定土壤。（三）项目形成成果、知识产权及完成时间可能获得的成果和知识产权：1、利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术；2、利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术所配套的相关技术和产品。3、有望获得“利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术”发明专利。发表有价值的论文2－3篇。完成时间;2011年1月－2013年12月。 二、项目立项的必要性及市场需求分析（一）项目研究开发的必要性荒漠草原作为我国4亿公顷草原的重要组成部分，是我国最为脆弱的草原生态系统之一，也是对我国生态环境产生重大影响的地区之一。砾石状荒漠草原退化的重要标志是土壤退化，在强大的风力作用下草场的表土丧失已尽，草场表面砾石遍布，植被稀疏。荒漠草原是我国北方农牧交错带与蒙古草原之间的唯一生态屏障，也是过去利用最过度、退化最严重，生态恢复最为困难的地区之一。这类地区时常受到西伯利亚冷空气的影响，是我国沙尘暴重要的发生地之一。发生在这类地区的沙尘暴不但对当地的草场产生极大危害，也对当地的人民生产生活产生极大影响，同时，沙尘暴携带大量的尘埃长驱直入我国内地，携带的沙尘在合适的条件下发生沉降掩埋道路、农田、草场，造成环境污染，影响人民生产生活。基于严酷脆弱的草原本底现状，特别是生态环境受损严重、表土严重侵蚀的荒漠化草原地区，急于寻求一种有效的治理和恢复生态的途径与措施。对于这一重大的发展需求，一种新的理念、一种新的思路值得研究和探讨，这就是如何利用自然的力量，辅以人工干预的措施进行生态治理。利用沙尘暴现象实施表土再造技术就是一个成功的范例。沙尘暴在自然生态系统中是动力因子。 沙尘暴所携带的动力是强大的，能量是巨大的，它的发生和存在起到平衡地球营养物质分布的巨大作用，也起到物种传播和更新的作用。谈到沙尘暴，人们的更多的是注意它所带来的危害，而实际上沙尘暴是一把双刃剑，它是一种气固两项流，在运动时携带大量的沙物质，这些沙物质中含有丰富的沙粒、营养物质、有机质和矿物质，也含有丰富的植物种子。很少想到会利用这一自然现象。沙尘暴是一种自然现象，它的发生不以人的意志为转移，人类只能尽量适应和利用。沙尘暴发生时，携带大量的营养物质---尘土，满天飞扬，四处吹送。通过实施地表拦截沙尘（固沙网辅以秸秆等物），淤滞尘土于网格空隙，即可实现表土再造，增加富含有机质的土壤厚度，从而化害为利，有利于生态恢复。据初步测算，如果再造土壤厚度为5cm，每亩地可固土33立方米，这些土壤将不会随沙尘暴漂移，大大减少了沙尘暴下游的危害。该项目的研究成功，必将对该区域的生态环境改善和退化草场快速恢复重建提供有力的技术支撑。为沙尘暴的可利用性提供有力的佐证，为沙尘暴的利用技术书写重要一笔。功在当代，利在千秋。（二）项目的市场需求分析生态环境的恶化是世界各国共同面临的难题，生态治理技术和产品是一个朝阳产业，具有广泛的市场需求。 三、相关领域国内外技术现状、发展趋势及国内、区内现有工作基础（一）国内外技术现状、专利等知识产权情况分析和国内、区内现有工作基础我国西北地区是世界四大沙尘暴区（中亚、北美、中非及澳大利亚）之一的中亚沙尘暴的一部分，属全球现代沙尘暴的高活动区之一。沙尘暴研究理论基础是风沙物理学，一般将拜格诺(Bagnold)于1941年出版的风沙物理学著作《风沙和荒漠沙丘物理学》(ThePhysicsofBlownSandandDesertDunes,1941)作为风沙物理学诞生的标志,也是系统研究沙尘暴的开始，至今已有近70a的历史。在过去的70a年里,风沙物理学所取得的成就是令人鼓舞的。70a来，全世界的风沙物理学专家们开展了风沙运动学研究、风沙边界层动力学研究、风沙动力地貌学研究、沙尘扬析与传输研究、风沙工程学研究、土壤风蚀等项研究。无论何项理论研究最终体现在实际应用工程上都着眼于防风和固沙两个方面。至今没有人提出利用沙尘暴的理论和工程实践。而实际上沙尘暴做为一种自然现象，具有自身的发生发展规律。同时它是众多自然因素中不可或缺的原动力。沙尘暴是一把“双刃剑”， 沙尘暴是一种气固两项流，这种流体本身携带大量的沙物质、种子资源、营养成分（有机质、各种微量的矿物质元素等）。沙尘暴在发生的时候，强大的风力吹蚀了土壤，造成土壤流失，所携带的沙物质可掩埋农田、工厂、草原、道路和房屋。其破坏性极大，同时它也起到搬运分配营养物质，传播物种的作用。荒漠草原由于多种原因呈现极度退化的状态，主要表现是植物稀疏，地表多砾石，草根裸露。牧草呈堆状分布，地面与草根形成负位差（3－10cm）。对于荒漠化草场的治理工作，国内外一般是采取围封禁牧、松土补播等技术，而从治理土壤着手治理的方法很少。中国农业科学院草原研究所分别于2005年和2009年在苏尼特左旗和苏尼特右旗开展了利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术试验，并获得了初步成效，经过再造土壤的草场植被盖度增加20－40%，植物种类增加，再造的土壤厚度达到3－5cm(苏尼特右旗试点2009年12月一场沙尘暴表土再造厚度达到3－5cm)。（二）国内外技术发展趋势基于对沙尘暴认识的进步和风沙物理学研究的深入，人们已经开始寻求和研制利用沙尘暴的技术和产品。在原有对荒漠草场改良利用技术的基础上，人们逐步认识了荒漠化草场退化的根本是土壤退化，也认识了表土再造的重要性和必要性。从单一改良荒漠化草场植被而逐步与改良土壤相结合。四、主要内容（一）主要目标1、研究开发的目标 利用沙尘暴，结合工程措施将沙尘暴所携带的沙物质沉降淤滞在砾石状和斑秃状荒漠化草场表面，形成再造的表土层。提高荒漠草场土壤肥力，营造适宜的土壤微生物生活条件，实现固土保根、保水促进植被生长。增加植被种类，促进植被群落的良性演替。（二）研究、开发内容研究内容1)、利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术的风沙动力学原理2）、利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术的工程措施和技术产品工程技术措施的施工方法、技术产品的设计和生产工艺的研究。3）、再造土壤后草场植被种类变化和植物群落演替规律的研究4）、不同草场适宜的再造土壤厚度由于不同的退化草场保存的植被类性和保存率不尽相同，也由于不同的植物抗沙埋的能力不同，重要的是经过土壤再造后对当地建群植物不产生影响。5）、再造土壤的稳定技术由于再造的土壤颗粒小，质地轻，极易再度侵蚀，因此需要通过植物固定住土壤，防止新的水土流失。在雨季播种一年生先锋植物，迅速锁定土壤。（三）项目的技术关键，包括技术难点、创新点技术关键1、再造土壤风沙物理学技术原理模型的建立；2、不同类型草场再造土壤土层厚度的控制； 1、技术产品产业化开发和设计。创新点首次提出和利用沙尘暴进行荒漠化草场表土再造技术方案；（四）主要方法、技术路线和措施等在充分继承前人研究风沙物理学的成果，利用现代风沙物理学科学研究的手段，对再造土壤的风沙物理学原理进行研究。并应用到工程实践中去。通过对不同植物抗沙埋能力的观察测定，确定不同类型草场的再造土壤厚度。通过野外试验现场和风洞试验的方法对技术产品进行模拟和参数的确定。同时对产业开发技术做台架试验。五、技术经济效益分析（一）经济、社会效益分析本实验所体现的主要是社会效益，它主要体现在对退化生态系统的有效恢复。通过荒漠化草场表土再造，可使该类草场的土壤环境从根本上得到改善。由于土壤条件的改善，从而改善了土壤微生物生存的条件，提高了土壤肥力。再造后的草场实现了保水、保根、保土、促长的效果。使植被群落向良性方向发展。对减少沙尘暴的强度起到积极的作用。 （二）推广应用前景分析（产业化可行性）我国荒漠化草场是我国重要的一种草原类型，总面积0.19亿公顷，占全国草原总面积的4.82%。该项目形成的成熟技术有着居大的推广应用市场。设继成功的技术产品不但应用于荒漠草场的改良，也可扩展到沙漠的治理，其产业化前景十分乐观。可形成一项新型的产业。六、计划实施年限、经费预算及来源渠道（一）年度计划及进度安排2011年3月建立试验基地。当年进行观察各种试验数据。2012年继续观察试验，对技术产品进行风洞模拟实验和产品生产工艺试验。2013年总结验收。（二）经费预算1、科技项目经费预算表单位：万元经费分项名称申报数备注设备仪器购置费研究开发材料费分析测试费良种培育费技术资料费设备安装费设备加工费 试验补助费技术咨询费论证调研费技术培训费项目鉴定费项目管理费其它合计2、主要科研设备以及材料购置明细表名称规格数量单价金额备注合计（三）经费来源1、项目申请经费构成单位：万元、万美元分类总额自筹贷款地方或部门自治区科技经费其它人民币5050外汇 2、年度投资表年度贷款自治区科技经费地方或部门2011年30万元2012年10万元2013年10万元合计七、必要的支撑条件、组织措施及实施方案（一）承担项目的技术力量状况项目负责人性别年龄政治面貌职务职称所学专业及程度外文水平工作单位主要成就、发明和获奖等情况项目参加人姓名性别年龄专业及程度职称工作单位男女 （二）项目承担单位的必要支撑条件（三）组织管理的措施（四）组织实施的方案 八、其它说明九、推荐部门意见（并加盖公章）'