生态垫的特点及其研究与应用

岳 睿，李留振，李阿根，白录燕，陈彦伟

(1.河南省郑州市苗木场，河南 郑州 450001;2.许昌市林业科学研究所，河南 许昌 461001;3.浙江省杭州市余杭区农业生态与植物保护管理总站，浙江杭州 311100;4.河南高速公路发展有限责任公司 周口分公司，河南 周口 466001;5.许昌市鄢陵县林业发展基金管理办公室，河南 许昌 461016)

生态垫 (eco-mat)，是采用天然的椰棕纤维为原料加工成的一类水土保持产品，也可以称为椰毯(coir mat)。在欧美，生态垫与其它成卷水土保持产品统称为RECPs，在国外广泛应用于园林园艺，公路、铁路、河道等边坡防护，以及沙漠治理领域［1］。无论是在椰棕的主产地马来西亚、印度、菲律宾，还是欧美、日本等发达国家以及我国台湾等地区都大量将生态垫用于水土保持。在国内，由于椰棕产地局限在海南等地，商品化程度低，产量少，开发迟，直到本世纪初才有学者在国外机构资助下进行研究。

1 特点

生态垫具有持效期长、对植物生长友好、抗侵蚀能力强、且有三维加筋作用，以及施工简便等优点［2］。

生态垫所采用的纤维为椰棕纤维，木质素含量高，具有较强的抗生物和紫外线降解能力，据估计能够在田间保持3～5年不腐烂，与秸杆相比覆盖期更长。椰棕纤维比秸杆纤维更细，不影响土壤种子萌发和穿透，还能起到保温保湿的作用。生态垫三维多孔结构可以消解水、风的动能，增加地表的粗糙度，增强水的渗透。椰棕纤维强度大，能够在土壤中起到类似植物根系加筋的作用，增加土体的抗剪强度，减少雨水侵蚀，从而大幅度提高边坡的稳定性和抗冲刷能力。生态垫是加工成型的产品，施工所需人工少，铺设迅速，按照欧美国家的经验，每人每天都可铺设上千平方米［1］，与现有的植草与草方格防护方式相比，人工成本大大降低，而效率和效果得到显著提高。

2 研究与应用

生态垫在国内的研究与应用始于2002－2004年中德农业科技合作项目“可降解材料在困难立地造林中的应用”和北京市林业局中马合作项目“生态垫在京津风沙源治理中的研究”等课题。

姜新福等［3］在京津风沙源治理造林工程中将生态垫铺垫在林下，对土壤含水率、入渗率、温差以及理化性质等进行比较，发现覆盖生态垫后0～20 cm和20～40 cm土层的涵养水分能力分别提高了17.4% 和8.9%;土表温度在夏季下降了2.4%，冬季提高了56.3%;水流的入渗也变得平缓;并且林木的蒸腾速率和光合速率也得到显著提高。郝亦荣等［4－10］也有类似的报道。杨越等［11－17］的研究还发现生态垫覆盖后，流动沙地的速效钾含量有显著提高，其它理化指标变化不显著。

杨晓晖等［14］将生态垫用于京北石质山区盘山公路边坡绿化工程，生态垫可以将因沟蚀引起的侵蚀模数由13 250 t·km－2·a－1降至 0，坡下部公路的表面受损率降低了1.89百分点，而公路破坏度则由21 969.7 cm3·m－2降 至12 997.8 cm3·m－2，下 降 了40.84%。同时，坡面上树木个体的保存率从87.21%提高到95.32%，而保存树木个体的受损率则由74.69%降至2.15%。可见，生态垫既能有效防止水土流失，又能促进景观的绿化美化。张力等［15］在龙庆峡荒滩植被恢复和重建中采用生态垫覆盖，结果表明，防止地表风沙活动，降低林内自然降尘量;在炎热的夏季，降低林内气温和气温日变幅，可以降低植物蒸腾，使其保持足够的水分维持正常生理活动;覆盖生态垫后地表温度上升能保持土壤水分，所以覆盖生态垫的林地土壤含水量高于未覆盖生态垫的林地;促进植株个体生长和林下植物群落的形成。

李禄军等［18］将生态垫用于沙漠治理，研究表明，生态垫覆盖后，沙丘土壤水分受到物理阻隔，切断了与大气的交换，从而造成了内部水分的循环，改变了土壤含水量的分布和变化特征，土壤水分较多地保留在土壤中，为固沙植物的生长发育创造良好的条件。占玉芳等［13－19］也得出了类似的结论。

以上研究表明，生态垫无论是在沙漠、荒漠地带还是公路边坡覆盖都能有效减少水土流失，改善植被生长环境和田间小气候，是一种比较优良的水土保持制品。

3 小结

生态垫在国内的应用和研究主要集中在干旱少雨的北方地区，特别是荒漠化严重的地方和沙漠地带，其抗风沙侵蚀和促进植物生长的能力已经得到充分肯定。而在国外，生态垫也大量应用在河道治理领域，在国内还鲜有报道。

由于国内经济发展水平较低，无法承受生态垫昂贵的价格，限制了其在国内大规模应用。随着国内环境保护与治理的不断深入，经济水平的提高和技术的进步，我国南方地区椰棕产业形成规模，生态垫这一天然环保产品也必将得到更加广泛的应用。

［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，叶宏飞，等.椰纤维植被护坡技术在岩石边坡上的应用［J］.林业建设，2007(6):29－31.

［3］姜新福.生态垫“Ecomat”在京津风沙源治理造林工程中的应用研究［D］.北京:北京林业大学，2004.

［4］郝亦荣，马履一，刘平.生态垫对油松生长及光合特性的影响［J］.中国水土保持科学，2005，3(3):73－77.

［5］郝亦荣.生态垫覆盖对沙地土壤及林木生长的影响［D］.北京:北京林业大学，2005.

［6］刘平，马履一，郝亦荣.生态垫对河滩造林地土壤温湿度和杂草的影响［J］.中国水土保持科学，2005，3(1):77－81.

［7］韩向忠，孙向阳，胡剑非.生态垫对造林地土壤水分及养分的影响研究［J］.华南热带农业大学学报，2006，12(2):23－26.

［8］韩向忠.生态垫“Ecomat”对北京通州地区土壤理化性质的影响研究［D］.北京:北京林业大学，2006.

［9］胡封兵，高甲荣，刘瑛.可降解生态垫在河滩区造林中对土壤含水量的影响［J］.水土保持应用技术，2006(3):1－3.

［10］李禄军，蒋志荣，邵玲玲，等.生态垫覆盖对沙丘土壤温度的影响［J］.水土保持报，2009，29(2):140－143.

［11］杨越，曹波，孙保平，等.生态垫对流动沙地土壤温湿度和养分的影响［J］.水土保持研究，2008，15(3):81－83，87.

［12］杨晓晖，王小平，秦永胜.生态垫在京北石质山区盘山公路边坡绿化工程中应用效果评价［J］.水土保持研究，2006，13(3):119－120，123.

［13］张力，王树.生态垫在龙庆峡荒滩植被恢复和重建中应用效果研究［J］.水土保持研究，2007，14(3):365－366，370.

［14］李禄军.绿洲-荒漠交错带生态垫覆盖下沙丘土壤水分动态及预测［D］.兰州:甘肃农业大学，2007.

［15］张梅花.生态垫在沙漠治理中的应用研究［D］.兰州:甘肃农业大学，2007.

［16］杨志国，孙保平，丁国栋，等.应用生态垫治理流动沙地机理研究［J］.水土保持学报，2007，21(1):50－53.

［17］占玉芳，蔺国菊.河西中部沙漠治理中应用生态垫对沙丘水分的影响［J］.林业科技，2007，32(1):14－16.

［18］杨晓晖，于春堂，秦永胜.流动沙丘上生态垫防风固沙效果初步评价［J］.生态环境，2007，16(3):964－967.

［19］张建生，张梅花，李庆会，等.生态垫覆盖对沙漠土壤水分和温度的影响［J］.中国沙漠，2008，28(2):280－283.