酒泉市治沙優化模式示范研究

楊 波，李 鋒(酒泉市林業科學研究所，甘肅 酒泉 735000)

酒泉市位于河西走廊最西段，深居內陸，遠離海洋，地域遼闊，處在干旱和半干旱區，降水稀少、水資源匱乏、植被覆蓋度低、林種單一，生態環境極其脆弱，是甘肅省乃至全國沙漠化最為嚴重的地區之一。區域北部被巴丹吉林、庫姆塔格兩大沙漠包圍，從東到西有長達1 000多km的風沙線，沙化及荒漠化土地面積達1 267萬hm2，占酒泉市總面積的66.8%。

生物固沙是防沙治沙的理想模式，但風沙化地區自然條件惡劣，立地條件差，沙生植被成活率低，在流動沙丘上不能穩定生長。設置沙障可創造植物生長的有利環境，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，恢復沙區植被，酒泉市沙區科研人員在與風沙的長期斗爭與實踐中，利用當地大量簡單適用的固沙材料，從生態效益、經濟效益等方面，對不同防沙治沙模式的效果進行研究，探索總結出了一套系統科學、能有效遏制風沙危害的優化模式——酒泉市治沙優化模式，使局部環境得到改善，植物群落逐步形成，取得了顯著的防治效果。

1 項目區概況

酒泉市下轄的玉門市位于甘肅省河西走廊西部，地處巴丹吉林沙漠、庫姆塔格沙漠和河西走廊西部沙區之間，自然環境嚴酷，境內土地多為戈壁荒漠，大風和沙塵活動頻繁，生態條件極其脆弱。項目區位于玉門市新市區西北方向9 km處的黑沙窩沙化地帶，地理坐標為40°21′2.85″～40°21′28.09″N、96°59′44.87″～96°59′59.59″E。整個試驗區東西寬630 m，南北長900 m，占地面積20 hm2。

黑沙窩沙化地帶屬大陸性中溫帶干旱氣候區，降水量少，蒸發量大，日照時間長，風沙多，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，極端最低氣溫可達-28.7 ℃，7月份最熱，極端最高氣溫達36.7 ℃。年日照時數3 166.3 h，平均無霜期為135 d。年平均降水量為63.3 mm，蒸發量達2 952 mm。年平均風速為4.2 m/s，最大風速24 m/s，素有“世界風口”之稱，年平均大于或等于八級以上大風日數為32.1 d，最多年份達51 d，多集中在3—6月，占年大風總次數的76.5%。大風常伴隨沙暴浮塵，給農林業生產帶來極大危害。

項目區植被類型主要為荒漠植被，由旱生、超旱生的灌木和小灌木組成，有進一步衰退的趨勢，多數群落的蓋度在15%以下，固定沙丘植被蓋度在30%左右，流動沙丘植被蓋度在5%以下。天然植被主要有白刺、珍珠豬毛菜、紅砂、沙生針茅、沙米、堿蓬、駱駝蓬等。

2 模式概述與總體布局

2.1 模式概述

該優化模式是指在年均降水量200 mm以下沙漠地帶，應用工程固沙、人工撫育結合生物措施，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

規劃布局中充分考慮地形地貌不同導致的生態異質性，在區域布局、林種選擇、技術保障等方面因地制宜：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，由內到外分別配置喬、灌、草，增加植被覆蓋度，保障沙漠綠洲生態安全；在沙丘及丘間地造林，形成天然沙障，穩定積沙。隨著植物群落的建立，形成綜合防護體系，使沙區立地條件逐漸得到改善。

3 研究方法

3.1 沙漠綠洲邊緣人工撫育模式

西北干旱荒漠區生態環境脆弱，綠洲由內到外生態條件差異較大[2]，營造喬木、灌木、草本抗旱沙生植被和不同層次、不同功能的防風固沙林帶，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+人工撫育”的方法，依靠自然力，采取封禁、移植、管護、撫育等人工措施，增加植被覆蓋度；在農田外圍營造防風阻沙林帶，利用農區灌溉條件，人工營造喬灌混交的防沙林帶，開溝栽植，有條件地區可架設滴灌，林帶寬20～50 m；在綠洲內部營造加密農田林網，主林帶與主風向垂直，間距150～250 m，寬4～8 m，4～6行喬木或喬灌混交；副林帶間距300～500 m，寬2～5 m，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，削弱近地表層的風速，延緩或阻止沙丘的前移，改變風沙流的方向、結構和蝕積狀況[3-4],從而達到防風固沙的目的，為后期生物措施提供條件。

3.2.1 高立式沙障

以當地大量簡單適用的葵花稈、花稈、玉米稈等農作物秸稈為材料，垂直于主風向帶狀布置，帶間距3 m。挖掘寬0.3 m、深0.4 m的溝，將葵花稈、花稈、玉米稈等農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1.0～1.5 m，形成高立式沙障。

3.2.2 草方格沙障

將廢棄草簾切割成長10 m、寬0.5 m的帶狀，或以麥草、蘆草等為原材料加工成寬0.5 m、厚3～5 cm的草簾，挖掘深0.2 m的溝，將草簾一端豎埋于溝中，培沙踏實，上露0.3 m。施工時迎風側先設主帶、后設副帶，背風側先設副帶、后設主帶，先遠后近，自上而下。方格規格2 m×2 m，在方格內定植耐旱沙生植物。

3.2.3 植物纖維固沙網沙障

將植物纖維固沙網在網角處固定，立柱垂直于坡面，埋置深度為10 cm。網面高0.15 m，垂直于沙面，表面形成1 m×1 m的植物纖網固沙網(材料使用壽命為10年)，網格中有一邊垂直于主風向。

3.2.4 鵝卵石沙障

利用附近河灘地的鵝卵石，選取粒徑在0.1～0.3 m的卵石在網格線上單線緊密擺放，主帶垂直于主風向，在沙丘表面形成1 m×1 m或2 m×1 m的鵝卵石沙障。

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

在流動沙丘區工程固沙沙障方格內來風端或沙障拐角內，采用種子直播或容器苗造林。沙障可為種子和幼苗提供相對穩定的避難場所，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，植物種有梭梭、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 d，定植部位同種子直播。為提高幼苗在嚴酷沙丘環境下的成活率，育苗時應增大播種量，容器苗出圃時至少要有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能力。株行距3 m×3m ，樹種可選擇檉柳、梭梭、沙棘等。

4 結果與分析

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合的防風固沙體系，給天然植被和適生樹種以恢復生長和繁殖更新的機會，形成了林分穩定的防風固沙林網，改變了地形地貌，而且使綠洲邊緣植被蓋度增加30%～60%。防風與固沙結合，保護沙漠綠洲免受風沙危害，改善了綠洲生態環境，緩解和扭轉了土地的沙化進程。

4.2 流動沙區工程固沙模式

各類沙障由于設置方法與材料的不同，對風沙的治理效果存在顯著差異，主要表現在沙障對流沙的沉積量及對風沙流攔截效果不同。高立式沙障以其空間優勢，沉積量明顯優于其他沙障，阻沙效果為花稈高立式沙障>玉米稈高立式沙障>葵花稈高立式沙障>植物纖維固沙網沙障>草方格沙障>鵝卵石沙障。單位面積阻沙成本為鵝卵石沙障>植物纖維固沙網沙障>草方格沙障>玉米稈高立式沙障>葵花稈高立式沙障>花稈高立式沙障。鵝卵石和植物纖維固沙網等無機物沙障投入大，不易分解，與草方格、花稈、玉米稈等的固沙效果對比并沒有顯著提高。綜合以上分析得出:花稈高立式沙障和玉米稈高立式沙障在當地阻沙效果好，單位阻沙成本也低。因此，選擇高大、不易折、柔軟、有豐富側枝的材料作為沙障，阻沙固沙效果明顯。

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。在工程固沙模式下的灌木造林治沙，工程措施不僅改良沙地土壤，而且調節局部小氣候，為灌木生長提供了適生條件，待固沙材料失去效用，灌木已能接替工程措施發揮防沙治沙效果。隨著灌木的生長發育，生態環境逐漸改善，沙生植被也恢復生長和繁殖更新，生物多樣性格局逐漸形成。

丘間地采用大苗深栽多埋的方式造林，深栽多埋使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芽階段的水分蒸騰量明顯減少，顯著提高了造林成活率，在荒漠區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、技術性強的系統工作。本模式利用生物措施和工程措施相結合的方法，借助當地大量簡單適用的固沙材料，營造不同層次、不同功能的防沙固沙林帶，提高了造林成活率和林木生長速度，形成了綜合防護體系，顯著降低了風沙流動速度和綠洲風沙危害。此防沙治沙優化模式示范研究，可以為酒泉沙區和同類地區沙漠化治理提供科學依據和技術支撐。

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

[2] 楊占武.青海高寒干旱區三種治理模式探討[J].青海農林科技,2004(3):42-45.

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

[4] 陳廣庭.沙害防治技術[M].北京:化學工業出版社,2004:96-98．