我区科研团队在沙柳沙障使用寿命基础研究方面取得最新成果

近日，内蒙古农业大学沙漠治理学院党晓宏副教授与所在的内蒙古草原英才防沙治沙科研创新团队在国际知名期刊《Frontiers in Plant Science》（植物科学领域Top期刊）发表了“Natural Deterioration Processes of Salix psammophila Sand Barriers in Atmospheric Exposure Section”的最新研究成果。

近年来，科研团队围绕大气—沙土界面动态过程对沙柳沙障耐蚀性的强化机制开展了深入系统的研究工作，取得了创新性的成果，为延长沙柳沙障使用寿命，降低流沙固定成本，可持续性地改善我国西北地区生态环境提供理论支撑。

该研究得到了国家自然科学基金项目（No41861044）的资助。

沙柳制作成沙障被广泛地应用于荒漠化防治领域，是我国西北地区主要治沙措施之一，流动沙丘上铺设沙柳沙障能够有效改善沙丘微环境，促进并加快植被恢复进程，为荒漠化防治筑牢了坚实的根基。沙柳沙障长期暴露大气段，要经受诸如环境温湿度变化、日照辐射、雨水侵蚀等影响，不可避免地存在劣化现象，导致沙柳沙障铺设3-5年后出现倒伏破损现象，影响沙柳沙障的使用寿命，进而使其防风固沙效果减弱和丧失。因此，研究沙漠环境中长期铺设的沙柳沙障劣化过程及成因具有重要意义。

图1 沙漠环境中沙柳沙障的劣化现象

科研团队针对目前在沙漠暴露大气环境中沙柳沙障使用过程中出现的老化问题，选择内蒙古西北地区库布齐沙漠已经铺设1-9年的沙柳沙障大气暴露段为研究对象，采用生物材料结构表征手段，结合物理、力学性能及化学性质等测定方法，探明了沙漠中沙柳沙障大气暴露段的劣化过程和成因。

图2 沙柳沙障大气暴露段的劣化过程

科研团队发现，沙柳沙障大气暴露段的物理、力学性能及主要化学成分随铺设年限的增加均发生一系列不可逆的改变和损失，铺设5年和7年是衡量沙柳沙障暴露大气段劣化程度的重要时间节点。沙柳沙障大气暴露段劣化过程主要受到大气水分和紫外线的共同影响，限制了沙柳沙障的使用寿命；木质素是沙柳沙障大气暴露段发生光老化降解和光变色的主要成分和根源所在，沙柳沙障的多糖物质（纤维素和半纤维素）受光老化影响较小；水分在循环吸湿-解吸过程中产生的内应力是导致沙柳沙障发生变形、开裂、翘曲的主要原因。在今后生产实践中沙柳沙障的预处理应用方面，需要从抑制木质素化学反应的角度来控制沙柳沙障的光老化行为，需要注重铺设沙柳沙障区域因大气湿度环境（水分）的变化引起的干缩开裂现象，可持续性的改善我国西北沙漠地区生态环境。

论文链接：https://doi.org/10.3389/fpls.2022.850391