敦煌文化探索體驗活動
——莫高窟防沙保護的研究和植物防沙可行性研究

馬堅虹 張森茂

(1敦煌研究院 甘肅酒泉 736200；2敦煌二中 甘肅酒泉 736200)

美麗的敦煌莫高窟，被譽為“世界藝術畫廊”。這里有數以千計的佛教藝術雕塑和總長約24km的古代精美佛教藝術壁畫，是人類寶貴的文化遺產。1983年被聯合國列入“世界文化遺產名錄”。

在帶領學生參觀莫高窟的時候，我們發現：莫高窟的礫巖懸壁上是連綿不斷的沙丘。有時，在刮風時還可以看到沙粒像細小的瀑布一樣從崖壁上傾泄而下。這些流沙肯定是影響莫高窟安全的自然原因。那么，莫高窟的地理環境究竟是怎樣的？這些流沙對壁畫的危害究竟如何？人們又對此采取了哪些保護措施呢？帶著這些問題，我們實地考察、了解了流沙對莫高窟的破壞及現在的防護措施。并訪問了敦煌研究院的保護專家，對相關問題作了進一步了解和探討。

一、風沙對莫高窟的危害調查

風沙對莫高窟的危害主要是對崖壁的風蝕危害、積沙危害和粉塵危害。

風蝕危害在窟區的崖壁上隨處可見。在考察中，我們看到了風沙對洞窟圍巖的吹蝕切割，造成了一條條風蝕縫隙，使不少地方的巖體和窟頂被剝蝕。同時，風沙還使一些露天壁畫遭受磨蝕。因為風沙的磨蝕作用，現在我們已經很難看出這些露天壁畫的原貌了。

積沙危害主要是流沙在窟區的堆積造成的壓力危害和窟頂的堆積造成的沙壤積水危害。積沙危害是石窟坍塌、酥堿、起甲的主要原因。

粉塵危害主要是細小的沙粒隨空氣流動進入洞窟對洞窟內壁畫的磨蝕，以及塵埃礦物的化學作用對壁畫的影響（李最雄的論文中有提及）。莫高窟地處河西走廊西端，常年受內蒙古高壓，干燥少雨。一方面，干燥的氣候為壁畫的長期保存提供了得天獨厚的自然條件，另一方面，當地強烈的西北風、西南風將大量的沙物質輸送到窟區，且攜帶砂粒、塵埃進入洞窟，對露天壁畫和窟內壁畫造成嚴重危害，大氣顆粒物已成為洞窟微環境的主要污染物之一。敦煌地區氣象記錄（19512009年）顯示，20世紀50年代為沙塵天氣高發期，年平均出現頻次為154.7天，1953年沙塵天氣最多，達到268.0天，之后逐年遞減（趙德榮，2015）。因此，風沙災害是莫高窟長久保存和科學保護所面臨的主要環境問題之一。

二、莫高窟頂的沙丘是怎么形成的

敦煌莫高窟位于庫姆塔格沙漠的東部邊緣。這個沙漠面積位居我國八大沙漠第六位。由于敦煌受西北季風影響，同時沿阿爾金山——三危山是一個長期的風口地帶，所以沿風口就形成了大量的流動沙丘。莫高窟頂的沙丘就是流動沙丘的一部分。長期以來，由于莫高窟四周被戈壁荒漠所包圍，生態環境很脆弱，所以季風極大地促使流沙侵害莫高窟壁畫。

在訪問專家的過程中，專家拿出了上世紀四十年代，流沙覆埋莫高窟的歷史照片。流沙覆埋的情景讓我們感嘆。專家告訴我們，今天莫高窟的景象是敦煌研究院七十多年來治沙保護的成效反映。

三、對莫高窟頂沙丘的調查了解

從南窟區沙坡上，我們上到了窟頂地帶，這里離宕泉河谷的相對高度約50多米。莫高窟的洞窟就開鑿在宕泉河的北崖上。這里是鳴沙山的緩坡地帶，放眼望去，一座座流動的小沙丘迤邐而來，多數沙丘上長有灰白枝條的灌木叢，專家告訴我們這就是梭梭和白刺，它們的固沙作用很強。據我們觀察這里一叢梭梭可以形成一個高1.5米、面積約為2m2的固定沙丘。但有的沙丘上的梭梭已經干枯了。在硬的戈壁上，有水流痕跡的溝壑，長有一些低矮的旱生植物。在這里我們感受到西北風裹挾了縷縷沙子迎面而來，又順著河谷的方向吹去。這就是侵蝕莫高窟的流沙。通過采訪專家，我們了解到，直接影響莫高窟的流沙面積約為20多平方公里，流沙治理的難度很大。因此，風沙災害是莫高窟長久保存和科學保護所面臨的主要環境問題之一。

四、對莫高窟防沙保護的調查

在南窟區頂，我們看到了一些被流沙掩埋的土坯矮墻，我們猜想這肯定與防治流沙有關。對此，我們做了觀察和記錄，在距離窟頂1000米的沙漠坡地和沙丘方向，我們看到有一條西南-東北走向的長長的紅柳和白刺沙拐棗組成的人工灌木屏障和一條壕溝。與這條防護林帶同向的戈壁上有一條長約1公里，高約2米的“A”字型尼龍網柵欄，更遠的沙丘上還有泛著黃色的麥草壓制的固沙方格。經專家介紹，我們才知道這就是莫高窟防沙保護的立體屏障。也了解了前人和研究院治沙工作的艱苦探索過程。

1.古人在洞窟的德功碑中，就有關于清理洞窟流沙和修建擋沙設施的記載，我們認為，沿窟的一些矮墻應該是古人防沙的措施。

2.1944年，敦煌成立了敦煌藝術研究所，以第一任所長常書鴻為首的石窟保護中的重點工作之一，就是開始清沙和防沙，他們付出了艱辛的勞動，保護了莫高窟的安全。

3.1961年開始，研究院的職工做了以修筑擋沙墻、碎石壓沙的大規模防沙工作，現在我們還可以看到這些工程的遺跡。

4.1989年開始的綜合防沙治沙工作，形成了由工程、植物、物理化學相結合的阻、固、輸、導為一體的綜合防護體系。

研究院保護所用PS材料對風化崖壁進行了化學加固，效果更好。

1989年和1990年，敦煌研究院又和聯合國教科文組織及中科院寒、旱區環境研究所合作，對風沙規律進行深入探究，確定了“阻、固、輸、導”的治沙方案。在窟頂戈壁上設立了“A”字形尼龍防護網，同時通過人工種植固沙植物形成了沙生灌木防護林帶。

2002年，敦煌研究院保護所引進覆壓麥草方格法固定流動沙丘，把麥草放到畫的一米的邊上，要豎著放在邊上，然后再用特制的鐵鍬把麥草往地里扎，扎進沙地里，然后再用鐵鍬挖個像鍋底一樣的游渦。大大提高了風沙防治面積，減少了鳴沙山流沙的生成，效果良好。

2008年，莫高窟保護利用工程風沙防護工程開始（礫石鋪壓部分）實施。大面積礫石鋪壓在國內風沙防護工程中首次運用，施工工藝有待探索，本工程根據要求分階段實施。由于本工程實施分為直接壓蓋和地面處理后壓蓋兩個部分，且面積較大，施工時直接壓蓋劃分為七個施工區域，階段施工；地面處理后壓蓋工程劃分為十個條帶，按劃分條帶采用平行流水作業方法及合理的施工流向，地面處理后礫石壓蓋施工按照先易后難，先基礎后面層的原則依次進行。

據我們了解，綜合治理使窟區流沙得到了很好的治理，窟區流沙量減少了70%左右。

回顧總結莫高窟風沙危害的治理，按照各個階段的主要特點及其存在的突出問題，我們將其歸結為三個時期。

第一個時期：20世紀70年代，以清除洞窟積沙為主。這一階段的主要特點是清除窟內和窟區積沙，在窟頂崖面及窟區等區域設置以阻為主的零星試驗工程。例如，1951年前后，給100余個洞窟安裝了門，清理了300余個洞窟及窟區的積沙。在窟前設置草方格沙障及種植防護林帶，在窟頂崖面修筑擋沙墻、開挖輸沙溝、扎設防沙柵欄等，但由于種種原因，防沙效果不佳，甚至一些工程措施由于設置位置不當造成新的隱患，后來被迫拆除。

第二個時期：從20世紀80年代初至90年代末。在窟頂安裝了全自動氣象站，開始對莫高窟區域環境要素特別是風況等進行系統監測。

第三個時期：從20世紀初至今，對莫高窟風沙危害有了新的認識。針對第二個時期出現的戈壁區尼龍網柵欄兩側嚴重積沙、植物固沙規模過小等實際問題，在窟頂南端開挖輸沙溝，開始探索進一步擴大固沙范圍，在林帶前沿設置高立式尼龍網柵欄，開展草方格沙障固沙試驗研究。1999年，在窟頂鳴沙山前緣，繼續采用滴灌技術栽植梭梭、檸條等5種沙生植物，使植物固沙面積進一步擴大。然而，由于林帶前緣沒有任何防護措施，在阻固流沙進入窟頂戈壁帶的同時，造成灌木林帶內積沙較多，滴灌設備與幼苗被流沙掩埋。因此，2002-2003年，在灌木林帶前沿設置了草方格沙障，并取得突破性進展。

五、對窟區沙生植物的調查和我們的建議設想

在調查活動中，我們還重點考察了窟頂戈壁沙漠的植物種類和群落。天然植物主要有紅柳、沙拐棗、梭梭、白刺、羽葉三芒草、豬毛菜。紅柳比較稀少，沙拐棗、梭梭、白刺的群落分布也很稀疏，但它們的固沙能力很強。另外，羽葉三芒草在可以積水的沙洼里有分布。

通過我們的觀察和與治沙專家的交流。我們設想：如果在治沙方格中種植羽狀三芒草，應該對固定流沙有很好的作用，因為我們在麥草方格中見到了存活的三芒草。同時，如果在兩條林帶之間人工種植容易生存的三芒草植物也可以減少貼地流沙的數量，不過這需要人工滴灌措施。我們的想法得到了專家的肯定。

通過這次考察活動，我們深深體會到，人與自然的和諧相處也需要“疏導”，科學也需要創新。科技創新活動為我們參加社會實踐提供了良好的平臺。