薄膜生態固沙方案的初步研究

張秋汝 楊 雙

（武漢大學水利水電學院 湖北 武漢 430072）

1 研究背景

我國是世界上荒漠及荒漠化土地分布較廣的國家，已經荒漠化的土地面積17.6 萬平方公里，另有潛在荒漠化危險的土地面積15.8 萬平方公里。 從總體上看，我國土地荒漠化仍在加速擴展和蔓延。若將其與沙漠和戈壁合計，則有153.3 萬平方公里，幾乎占全國土地面積的16%。

因此我們需要運用多種科學技術方法延緩荒漠化進程，改造荒漠地區。

目前一些具體的治沙方法有：（1）植物固沙，這是控制流沙最根本且經濟有效的措施。 固沙植物能為沙區人畜提供燃料和飼料，同時，又可以恢復和改善生態環境。 其內容主要包括：建立人工植被或恢復天然植被；營造大型防沙阻沙林帶，以阻截流沙對綠洲、交通線、城鎮居民點的侵襲；營造防護林網，控制耕地風蝕和牧場退化；保護封育天然植被，防止固定半固定沙丘和沙質的沙漠化危害。 （2）工程治沙，治理流沙時，采用柴草、粘土、卵石、網板等材料設置障礙物或鋪壓遮蔽，借以阻沙固沙；利用地形地物設置屏障，改變大風方向，輸導流沙定向吹移；采取一定的工程措施，機械地進行干擾控制，以固定阻擋、輸導搬運流沙，定向塑造風沙地貌，改變沙地條件，轉害為利。 （3）化學固沙，在流動沙地上通過噴灑化學膠結物質， 使其在沙地表面形成有一定強度的保護殼，隔開氣流對沙面的直接作用，提高沙面抗風蝕性能，達到固定流沙的目的。

但這些治沙的方法都沒有從根本上解決沙漠化的問題，土地沙漠化的速度仍遠大于治沙速度。 要防治風沙，我們還需要更有效的方法。

目前， 治理沙漠遇到的最大問題就是水的供應問題，沒有充足的水分供給，即使短期內固定住了沙，植物還是無法正常生長。 無數失敗的經驗告訴我們，只有解決沙漠植物生長的供水問題，才能從長遠上征服沙漠。

在這種背景下，為防止沙漠化進一步擴大，我們提出了一種全新的薄膜生態固沙方案，這種方法在能實現在半沙漠地區逐步建立綠化帶，形成有效地防沙林，從而防止沙漠進一步擴大。

2 設計原理

沙漠化不斷擴大的主要原因是沙隨風走，沙子在風的吹動下不斷遷徙，導致沙漠逐漸向外擴張。 若在沙漠邊緣即將與綠洲交界處的過渡帶上覆蓋地膜，以阻斷沙子和風之間的聯系，防止風將地上的沙子卷起，起到類似于草皮的護沙作用。 薄膜的四個邊界均需要壓緊，避免其被風掀起，這樣可以短期內固定住風沙。

薄膜我我們采用低壓高密度聚乙烯地膜。 這種低壓膜是利用比重較大的低壓高密度聚乙烯樹脂為原料吹塑而成。 這種地膜的強度大、韌性強、耐熱性、耐久性好，不易破裂。 厚度可以由0.015～0.02 毫米降低到0.003～0.005 毫米， 比一般地膜薄2/3。 同等重量的這種地膜覆蓋面積比一般地膜多近2倍，每公頃只需地膜37.5～45 千克，比一般高壓膜減少50%～60%，可用于糧食作物覆蓋栽培。但這種地膜的柔軟性和橫向拉力不如一般地膜，鋪膜時不容易緊貼地面。

在地膜上放置錐形營養袋，每個營養袋作為一個植物生長單元，如圖所示：

錐形營養袋高35～40cm，地面直徑35cm 左右。 每兩個營養袋之間前后左右各相距1.3 米； 營養袋內為混有少量肥料的土壤，內含檸條或梭梭的植物壯苗。 含同種植物的營養袋呈“品”狀分布。 袋口留直徑5 厘米的出口，為種子萌發提供足夠的空氣，同時相對小的袋口可以減小水分的蒸發；營養袋底部封閉不透水，防止水分下滲，保證植物生長的足夠水分，不需要經常補水。

營養袋同樣采用低壓高密度聚乙烯材料制成，既經濟又環保。 但是最好在生產過程中加深色色素，保證植物根部不被光線照射到。

營養袋中的土壤土質成分如左圖所示，下層我們使用含水充足的土壤，上面覆蓋一層沙粒，防止陽光直射土壤造成蒸發旺盛，水分大量流失。 并且上層沙粒不會影響植物的生長發育。

在薄膜上放置營養袋的地方留出直徑18 厘米左右的孔，用營養袋底部壓??；當植物根系撐破營養袋時，方便其繼續向下延伸扎根沙漠。

各個營養袋之間用繩互相連接固定，形成一個龐大的整體，護沙薄膜的四周用固定樁固定住，并將繩子的末端也牢系在樁上，使其難以被風沙撼動，保證它們的穩定性，同時也更好的固定住下方的護沙薄膜。 另外，我們將檸條和梭梭這兩種植物相間種植，避免將來種內競爭造成的不良后果。 如下圖所示。

3 創新特色

傳統的沙漠治理技術如植物固沙、工程治沙、化學固沙、旱地節水、 退化地開發等并不能完全解決土地沙漠化的問題，而且往往會因為風沙過大或水供應問題得不到解決而不見成效。 就目前局勢來看，沙漠化的速度遠遠大于沙漠治理的速度。 薄膜生態固沙方案，便是針對這些問題，結合了以上幾項技術的優點，并在技術上有所創新，是治理沙漠，遏止沙漠蔓延的一種有效方法。

這項技術采用的低壓高密度聚乙烯地膜作為護沙薄膜，不僅可以固沙， 而且可以被紅柳等耐旱植物的根系穿過，使這類植物能夠扎根于沙漠。 另外，地膜是由有機高分子材料制成，可以在短期內自然降解，并最終成為促進植物生長的有機肥。 在該薄膜上面放置相當數量的植物生長單元，有效防止了風沙對薄膜的破壞影響，對生態基上植物的固定生長有重要作用。

植物生長單元中的土壤盛于錐形營養袋中，有效地減小了土壤中水分的下滲作用和蒸發作用，從而減少了水分的流失，這就解決了治理沙漠中的供水困難問題，這與旱地節水的方法相比，既節約了成本，又減少了工作量，效果也更顯著。

有機高分子薄膜上面種植多種耐旱植物如 （檸條、梭梭），運用生物學的方法，將它們相間種植，并保持一個合理的種植密度， 這樣不僅減小了同種生物種群的種內競爭，有利于植物的快速成長，而且對沙漠生物多樣性的提高很大的幫助。

4 應用前景

當前我國國土利用和整治中防沙治沙的任務非常緊迫。進一步應用現代科學技術改造荒漠，防止沙漠化，實現可持續發展，是我們當前面臨的重要任務。 在沙害治理體系中，隨著薄膜生態基固沙方案的進一步深化研究和應用，特別是將薄膜生態固沙方案的工程化應用以及與傳統生物治沙技術結合的深化研究，采取封育、人工造林、生物沙障等綜合措施，形成多層次的人工植被覆蓋，這對于加強防護體系的整體穩定性，提高固沙和抵御風蝕及沙塵暴的效果具有重要的實踐意義和創新意義。

薄膜生態固沙方案與傳統生物固沙措施相結合，具有互相促進，和互相彌補的作用，可以大大提高固沙效果，是一種有效的治沙新技術。 薄膜生態固沙作為一種新型的防沙治沙手段，在治理沙漠化的進程中還需要通過科學研究和生產實踐繼續完善。 薄膜生態固沙方案豐富了我國防沙治沙的技術理論，提高了綜合治沙的技術水平和生態效益。利用薄膜生態固沙方案，對于荒漠化地區生態環境的恢復與重建不僅必要而且可行，必將在沙漠化的治理中有著廣闊的應用前景。

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