西北干旱荒漠區(qū)防沙治沙優(yōu)化模式示范研究

楊 波 李 鋒

（甘肅省酒泉市林業(yè)科學(xué)研究所，酒泉 735000）

西北干旱荒漠區(qū)防沙治沙優(yōu)化模式示范研究

楊 波 李 鋒*

（甘肅省酒泉市林業(yè)科學(xué)研究所，酒泉 735000）

針對西北干旱荒漠區(qū)自然特征和社會經(jīng)濟條件，遵循以生物措施為主的治理措施，將工程固沙和人工撫育有機結(jié)合，總結(jié)了一整套系統(tǒng)科學(xué)、能有效扼制風(fēng)沙危害的優(yōu)化模式，提出了綜合治理的思路、技術(shù)和方法。

防沙治沙；優(yōu)化模式；研究

酒泉市位于河西走廊最西段，深居內(nèi)陸，遠離海洋，地域遼闊，區(qū)域北部被巴丹吉林、庫穆塔格兩大沙漠包圍，從東到西有長達1 000多公里的風(fēng)沙線，沙化及荒漠化土地面積達1.9億畝，占全市國土總面積的66.8%，是全省乃至全國沙漠化最為嚴重的地區(qū)之一。處在干旱和半干旱區(qū)，降水量稀少、水資源匱乏、植被覆蓋度低、林種單一，生態(tài)環(huán)境極其脆弱。

生物固沙是防沙治沙的理想模式，但風(fēng)沙化地區(qū)自然條件惡劣，立地條件差，沙生植被成活率低，在流動沙丘不能穩(wěn)定生長，設(shè)置沙障可有效解決這一問題。通過沙障的拉、擋功能，改變沙丘的微地形，有利于植物生長[1]。為控制沙漠化面積的擴大，恢復(fù)沙區(qū)植被，酒泉市沙區(qū)科研人員在與風(fēng)沙的長期斗爭與實踐中，探索出一套工程措施與生物措施相結(jié)合的阻沙固沙新模式，即采用農(nóng)作物秸稈設(shè)置高立式沙障控制流沙前移，用鵝卵石、草方格、固沙網(wǎng)等不同材料壓沙，增加下墊面粗糙度，阻礙沙丘移動，然后在沙障內(nèi)栽植梭梭等耐旱抗風(fēng)蝕的沙生植物，丘間地栽植與主風(fēng)向垂直的混交灌木林帶，沙漠邊緣地帶栽植楊樹、沙棗等為主的人工植被防護帶，組成網(wǎng)、帶、片、點相結(jié)合的多層次復(fù)合狀固沙體系，這使局部環(huán)境得到了改善，且植物群落逐步形成，取得了顯著的防治效果。

本研究利用當?shù)卮罅俊⒑唵巍⑦m用的固沙材料，從生態(tài)效益、經(jīng)濟效益等方面，對不同防沙治沙模式效果進行研究，探索總結(jié)出一套系統(tǒng)科學(xué)，能有效扼制風(fēng)沙危害的優(yōu)化模式--西北干旱荒漠區(qū)防沙治沙優(yōu)化模式，以期為酒泉乃至同類地區(qū)沙化土地治理提供技術(shù)支撐和示范。

1 項目區(qū)概況

玉門市位于甘肅省河西走廊西部，地處巴丹吉林沙漠、庫姆塔格沙漠以及河西走廊西部沙區(qū)之間，自然環(huán)境嚴酷。境內(nèi)土地多為戈壁荒漠，大風(fēng)和沙塵活動頻繁,生態(tài)條件極其脆弱。項目區(qū)位于玉門市新市區(qū)西北方向9 km處的黑沙窩沙化地帶。地理坐標為40°21′28.09″～40°21′02.85″N，96°59′44.87″～96°59′59.59″E。整個試驗范圍東西長630m，南北寬900m，占地面積300畝。

黑沙窩沙化地帶屬大陸性中溫帶干旱氣候，降水少、蒸發(fā)大、日照長、風(fēng)沙多、植被稀少，具有典型的大陸性荒漠氣候特征。年平均氣溫6.9℃，1月最冷，極端最低可達-28.7℃；7月份最熱，極端最高達36.7℃。年日照時數(shù)3 166.3 h，平均無霜期為135天；年平均降水量為63.3mm，蒸發(fā)量達2 952mm；年平均風(fēng)速為4.2m/s，最大風(fēng)速24m/s，素有“世界風(fēng)口”之稱，年平均≥8級以上大風(fēng)日數(shù)為32.1天，最多年份達51天，多集中在3～6月份，占年大風(fēng)總次數(shù)的76.5%。而且大風(fēng)常伴隨沙暴浮塵，給農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)帶來了極大危害。

項目區(qū)植被類型主要為荒漠化植被類型，有進一步衰退的趨勢。由早生、超早生的灌木和小灌木組成，多數(shù)群落的蓋度在15%以下，固定沙丘植被覆蓋度30%左右，流動沙丘的植被覆蓋度在5%以下。天然植被主要植物有白刺、珍珠、紅沙、沙生針茅、沙米堿蓬、駱駝蓬等。

2 總體布局

2.1 模式概述

西北干旱荒漠區(qū)防沙治沙優(yōu)化模式是指年均降水量在200mm以下的沙漠地帶，應(yīng)用工程固沙、人工撫育結(jié)合生物措施，建立高立式、草方格等沙障，采取多樹種、多地點、多形式造林，對流動沙丘及綠洲邊緣不同部位進行分類治理的模式。2.2 總體布局

規(guī)劃布局中充分考慮因地形、地貌不同導(dǎo)致的生態(tài)異質(zhì)性，在區(qū)域布局、林種選擇、技術(shù)保障等方面都因地制宜。在流沙治理上，采取“沙障+抗旱樹種”模式，沙障在防沙固沙的同時，為植被生長提供適生條件。在綠洲邊緣采取人工撫育措施，由內(nèi)到外分別配置喬、灌、草，增加植被覆蓋度，保障沙漠綠洲生態(tài)安全。在沙丘及丘間地造林，形成天然沙障，穩(wěn)定積沙。隨著植物群落的形成，形成綜合防護體系，沙區(qū)立地條件將逐漸得到改善。

3 研究方法

3.1 沙漠綠洲邊緣人工撫育模式

西北干旱荒漠區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，綠洲由內(nèi)到外生態(tài)條件差異較大[2]。分別營造喬木、灌木、草本抗旱沙生植被不同層次、不同功能的防風(fēng)固沙林帶，可有效保護沙漠綠洲。在綠洲外圍封沙育林育草，采取“自然恢復(fù)+人工撫育”的方法，依靠自然力，采取封禁、人工移植、管護、撫育等人工措施，增加植被覆蓋度；在農(nóng)田外圍營造防風(fēng)阻沙林帶，利用農(nóng)區(qū)灌溉條件，人工營造喬灌混交的防沙林帶，開溝栽植，有條件地區(qū)可架設(shè)滴灌，林帶寬20～50m；在綠洲內(nèi)部營造加密農(nóng)田林網(wǎng)，此區(qū)域風(fēng)沙強度大，營造農(nóng)田林網(wǎng)要加密。主林帶與主風(fēng)向垂直，間距150～250m，寬4～8m，4～6行喬木或喬灌混交，副林帶間距300～500m，寬2～5m，2～4行喬木或喬灌混交。喬木樹種主要為新疆楊，生長速度快，適應(yīng)性強，此外可選擇沙棗、胡楊等；灌木樹種可選擇檉柳、沙棘等。

3.2 流動沙區(qū)工程固沙模式

在不能直接固沙造林地段常采用機械固沙，主要通過改變下墊面的性質(zhì)，以此削弱近地面表層的風(fēng)速，延緩或阻止沙丘的前移，改變風(fēng)沙流的方向、結(jié)構(gòu)和蝕積狀況[3-5],從而達到防風(fēng)固沙的目的，為后期生物措施提供條件。

3.2.1 高立式沙障

以當?shù)卮罅俊⒑唵巍⑦m用的葵花桿、花桿、玉米桿等農(nóng)作物秸稈為材料，垂直于主風(fēng)向帶狀布置，間距3m。挖掘?qū)?.3m，深0.4m的溝，將葵花桿、花桿、玉米桿等農(nóng)作物秸稈單排、緊密、豎埋于沙中，兩邊培沙踏實，地表以上留出1～1.5m，形成高立式沙障。

3.2.2 草方格沙障

將廢棄草簾切割成長10m、寬0.5m帶狀或以麥草、蘆草等為原材料加工成寬0.5m、厚3～5 cm的草簾，挖掘深0.2m的溝，將草簾一端豎埋于溝中，培沙踏實，上露0.3m，施工時迎風(fēng)側(cè)應(yīng)先設(shè)主帶，后設(shè)副帶；在背風(fēng)側(cè)應(yīng)先設(shè)副帶，后設(shè)主帶，先遠后近，自上而下。方格規(guī)格2m×2m，在方格內(nèi)定植梭梭等耐旱沙生植物。

3.2.3 植物纖維固沙網(wǎng)沙障

將植物纖維固沙網(wǎng)在網(wǎng)格網(wǎng)角處固定，立柱垂直于坡面，埋置深度為10 cm。網(wǎng)面高0.15m，垂直于沙面，表面形成1m×1m的纖網(wǎng)沙障（材料使用壽命10年），網(wǎng)格中有一邊垂直于主風(fēng)向。

3.2.4 鵝卵石沙障

利用附近河灘地的河卵石,選取粒徑為0.1～0.3m,用人工將鵝卵石在網(wǎng)狀正方形線上單線緊密擺放，主帶（橫對風(fēng)向的為主帶）平行于主風(fēng)向，沙丘表面形成1m×1m或2m×1m的鵝卵石沙障，沿沙丘橫坡排列。

3.3 工程固沙模式下灌木造林及丘間地造林模式

3.3.1 工程固沙模式下灌木造林

在流動沙丘區(qū)工程固沙沙障方格內(nèi)來風(fēng)端或角內(nèi)，采用種子直播或容器育苗造林。沙障可為種子和幼苗提供相對穩(wěn)定的避難場所，待幾年后沙障腐爛時，植物已具備固定流沙的能力。種子直播造林在5月進行，播種深度在干沙層下3～5 cm處，樹種有梭梭、檉柳、沙蒿、沙棗等。容器育苗采用2～3月苗齡的幼苗，于6月中旬定植前煉苗10天，定植部位同種子直播。為提高在嚴酷的沙丘環(huán)境下的幼苗成活率，育苗時應(yīng)增大播種量，容器苗出圃時至少有5株幼苗，形成叢生狀。適合容器育苗的樹種有甘蒙錦雞兒、楊柴、花棒等。

3.3.2 丘間地造林

在丘間低地、沙丘群間的平坦灘地，采用大苗深栽的方式營造固沙片林，選用3年生大苗，挖大坑、深坑，深栽50 cm，可提高根系吸收水分的范圍及能力，株行距3m×3m，樹種可選擇檉柳、梭梭、沙棘等。

4 結(jié)果與分析

4.1 沙漠綠洲邊緣人工撫育模式

通過封育、保護和營造喬、灌、草相結(jié)合的防風(fēng)固沙體系，給天然植被和適生樹種以恢復(fù)生長和繁殖更新的機會，形成林分穩(wěn)定的防風(fēng)固沙林網(wǎng)，即改變了地形地貌，而且使綠洲邊緣植被覆蓋度增加30%～60%。防風(fēng)與固沙結(jié)合，保護沙漠綠洲免受風(fēng)沙危害，而且能夠改善綠洲生態(tài)環(huán)境，緩解和扭轉(zhuǎn)土地的沙化進程。

4.2 流動沙區(qū)工程固沙模式

各類沙障由于設(shè)置方法與材料的不同，對風(fēng)沙的治理效果存在顯著差異，主要表現(xiàn)在沙障對流沙的沉積量及對風(fēng)沙流攔截效果不同。高立式沙障以其空間優(yōu)勢，沉積量明顯優(yōu)于其他沙障。阻沙效果為花桿高立式沙障＞玉米桿高立式沙障＞葵花桿高立式沙障＞植物纖維固沙網(wǎng)沙障＞草方格沙障＞鵝卵石沙障。單位面積阻沙成本為鵝卵石沙障＞植物纖維固沙網(wǎng)沙障＞草方格沙障＞玉米桿高立式沙障＞葵花桿高立式沙障＞花桿高立式沙障。鵝卵石和植物纖維固沙網(wǎng)等無機物沙障投入大，不易分解，與生物、草方格、葵花桿、花桿固沙效果對比并沒有顯著提高。綜合以上分析得出:花桿高立式沙障和玉米桿高立式沙障在當?shù)刈枭承Ч^好，單位阻沙成本也較低。因此，選擇高大、不易折、柔軟、有豐富側(cè)枝的材料作為沙障，阻沙固沙效果更加明顯。

4.3 工程固沙模式下灌木造林及丘間地造林模式

工程固沙模式防沙固沙效果明顯，但使用壽命短、設(shè)置成本高，一旦失去功效，流沙將再次席卷而來。在工程固沙模式下灌木造林治沙，不僅能改良沙地土壤，而且可以調(diào)節(jié)局部小氣候，為灌木生長提供適生條件，待固沙材料失去效用，灌木已能接替工程措施發(fā)揮防沙治沙效果。隨著灌木的生長發(fā)育，生態(tài)環(huán)境將逐漸得到改善，且沙生植被恢復(fù)了生長和繁殖更新，生物多樣性逐漸形成。丘間地采用大苗深栽多埋的方式造林，使得根系吸收水分的范圍及能力大大提升，地上少露使樹苗成活發(fā)芽階段的水分蒸騰量明顯減少，顯著提高了造林成活率，并且在荒漠區(qū)防沙固沙方面取得了較好的效果。

5 模式及成效評價

荒漠化治理是一項治理難度大、周期長、見效慢、投資高、技術(shù)性強的系統(tǒng)工作。本模式利用生物措施和工程措施相結(jié)合的方法，借助當?shù)卮罅俊⒑唵巍⑦m用的固沙材料，撫育不同層次、不同功能的防沙固沙林帶，并創(chuàng)造適生條件，以提高造林成活率和生長速度，形成綜合防護體系，顯著降低了風(fēng)沙流動速度和綠洲風(fēng)沙危害。通過此防沙治沙優(yōu)化模式的示范研究，可以為酒泉沙區(qū)和同類地區(qū)沙漠化治理提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

［1］ 徐先英，孫保平，唐進年，等.干旱荒漠風(fēng)沙區(qū)沙化土地綜合整治技術(shù)研究——以古浪縣黃花灘治沙示范區(qū)為例［J］. 中國沙漠，2007,27（4）:539－545．

［2］ 楊占武.青海高寒干旱區(qū)三種治理模式探討［J］.青海農(nóng)林科技，2004（3）：42-45.

［3］ 孫濤，劉虎俊，朱國慶，等.3種機械沙障防風(fēng)固沙功能的時效性［J］.水土保持學(xué)報，2012（4）：12-16.

［4］ 陳廣庭.沙害防治技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［5］ 高春智，湯鵬展，李冬生，等.不同化學(xué)物質(zhì)處理對沙地云杉種子活力的影響［J］.森林工程，2016，32（1）：10-15.

（責(zé)任編輯：張亞楠）

Abstract In allusion to the natural characteristicsand socio-economic conditionsof the arid desert in the northwest,adhere to is given priority to w ith biologicalmeasures of governancemeasures,and the organic combination of the engineering sand-fixation and artificial rearing.A set of optim ization mode which is systematic,scientific and effective control thew ind and sand hazardswas summarized,and put forward the ideas,techniquesandmethodsof comprehensivemanagement.

Key words Preventand controldesertification;Optim izationmode;Research

Demonstration Studies on the Optim ization M odel of Prevent and Control Desertification in the Arid Desert Region of Northwest China

YANGBo
（Jiuquan Institute of Forestry Science,Gansu Jiuquan 735000）

S728.4

A

1001-9499（2017） 05-0031-04

第1作者簡介：楊波（1986-），男，碩士，研究實習(xí)員，主要從事荒漠化治理與經(jīng)濟林栽培技術(shù)研究工作。

李鋒（1967-），男，林業(yè)高級工程師，從事荒漠化治理與經(jīng)濟林栽培技術(shù)研究工作。

2017-07-20