張賀
摘要:荒漠化問題一直困擾著多個國家,防沙治沙是環境治理的重要方面,直接關系到社會、經濟的發展。土地荒漠化會造成土質整體下降,草場嚴重退化,路面積沙,從而嚴重破壞人類的生存條件,荒漠化治理不容忽視。因此,本文首先對我國荒漠化現狀及治理方法進行概述,并針對不同地區的具體情況形成的不同防沙治沙模式進行分析。然后,對西方國家的先進治理沙漠化經驗進行概述。在此基礎上,希望對后續荒漠化防治方法及相關政策提供一定借鑒。
關鍵詞:荒漠化;防沙;治沙;治理模式
荒漠化問題一直以來都是世界各國特別關注的,它不僅影響人民的生存和生活質量,而且影響國家的持續發展。日益嚴重的沙化現象,導致土地生產力銳減、沙塵暴頻繁發生、生態環境惡化、自然災害加劇。為了更好的實現生態文明,治理沙漠刻不容緩。我國對荒漠化的治理大致可以分為三個時間階段:一是萌芽起步階段,在我國成立之初,政府就已經重視沙漠化問題,動員全民,實現了首次飛播造林種草實驗;二是初步發展階段,二十世紀八十年代政府實施三北防護林工程并頒布一系列法律法規;三是穩步推進發展階段,吸收國外先進治沙經驗,以外促內,達到國際領先的局面。同時,國外諸如澳大利亞、以色列、美國等國家對荒漠化治理也取得了重大成就。
一、我國沙漠化治理概況
根據全國沙漠、戈壁和沙化土地普查及荒漠化調研結果表明,我國荒漠化土地面積為262.2萬平方公里,占國土面積的27.4%,中國因荒漠化造成的直接經濟損失約為541億人民幣。幾十年來,我國沙漠治理取得了巨大成績,連續五年庫布奇沙漠有三分之一的土地都變成了綠地,毛烏素沙地的林草覆蓋率達到25%,實現了地區性的荒漠化逆轉。
(一) 我國荒漠化治理主要方法
我國現在主要的荒漠化治理方法有機械固沙法、生物固沙法、化學固沙法、微生物固沙法。機械固沙法是利用柴草、秸稈、織物等材料設置成障礙物,通過增大沙地表面粗糙程度,降低近地面風速起到防風阻沙作用。生物固沙法是栽種草本或灌木,穩住風沙,它是治理沙漠的基本方法,也是最有效的方法。化學固沙法是通過在沙子上噴灑化學材料形成覆蓋膜,使得砂粒能夠粘結在一起,從而防止風力對沙粒的吹揚和搬運。微生物固沙法是在荒漠生物結皮中分離出來的可用于固沙的細菌,將其制成的菌液播散在荒漠表面。其他方法還有生態氣墊法和透氣防滲砂技術來提高水資源的利用效率(陳梁擎等,2014 & 趙勇,2017),利用無線傳感器來實時監測,使得維護沙漠更加及時和科學(姚洪興和周飛,2014)。
(二)我國沙漠治理主要模式
1. 生物-工程治沙模式
在干旱和半干旱區域,植物種類少,并且在流動的沙丘中難以固定、不易成活。解決這個問題通常采用工程治沙中的植物再生沙障技術,把萌芽性好、易成活的沙生植物深埋或截梢,促進植物的自我更新與繁殖。庫布奇沙漠的特色治沙技術就采用了植物—工程固沙措施,優點是由風蝕沙埋規律和地帶性規律選擇不同的固沙模式。在低風速沙區,采用石方格或土工格柵欄來防風固沙;在中度風蝕沙區,栽種抗風性能較強的植物形成叢林植被來固沙;在強風蝕區,將生物措施和機械固沙措施相結合提升固沙效益。
2. 封沙育林防護模式
土地沙化的主要原因是植被破壞,因此,通過有效措施,對荒漠區域中滿足植物生存基本條件的區域實行封育,使得植物能夠恢復生長并可以繁殖更新,即以自然修復能力為主,輔以人工技術,實現緩解甚至扭轉土地沙漠化的狀態。在成本方面,封沙育林節省勞力和物資,其綜合成本僅為人工造林的三分之一,通過封育可以形成穩定的喬灌木群落。
3. 復合套種模式
復合套種模式要求地域土壤水分含量要好,營養成分較多并有一定的科研條件。這種模式要依據不同區域的生態條件,結合生態修復與資源開發,挑選適合的套種植物才能實現可持續發展。基于這種特點,復合套種模式最大程度吸附雨水,提高土地的儲水能力和利用率,進而提高土地生產力。比如庫布齊沙漠陳紅灣區采取甘草與梭梭,甘草與紅棗套種,在紅旗柴登區采取甘草與沙柳套種模式。
4.沙產業模式
沙產業模式通過高效利用沙漠中光、熱、水土等豐富資源,進而實現生態修復和經濟協同發展。首先,可以在沙漠地區建設大型牧場,在環境可承載能力下發展沙區畜牧養殖業;其次,可以種植優良的沙生植物品種來防治沙漠范圍的擴張。將以上兩種做法結合起來,利用工業手段將合適的固沙植物加工成生物復合飼料、造紙、化肥等等。針對沙漠地區充足的光能與風能資源,可以開展清潔能源產業。
二、澳大利亞荒漠化治理措施
澳大利亞是世界上受荒漠化嚴重影響的國家之一,其中干旱和半干旱土地面積占75%,沙漠面積269萬平方公里,占國土面積的35%,。二十世紀八十年代以來,防治荒漠化方面進行了有效的科學研究。
1.制定環境保護法規,大力投資防治項目
在1936年,澳大利亞制定了《草場管理條例》。1989年,又制定了《土壤保護和土地愛護法案》,確立了土地監測評估制度,并設有土地專員,負責執行相關法律。隨后,制定了《澳大利亞生物多樣性保護國家戰略》等法規,在沙漠治理方面提出主要實施生物措施。澳大利亞利用指數種草等多種生物工程綜合治沙的戰略(趙興華,2006),并以社區行動為基礎,開展并投資多種多樣的土地保護項目。
2.注重宣傳教育和技術培訓
實施相應法規還不足以調動起人們治沙的積極性,澳大利亞聯邦、州和地方政府都意識到對居民進行環境教育的重要性,因此,采取了一系列措施。針對政府資助的土地保護項目,對農民進行相關土地保護技術的培訓來更好的完成項目。針對學校方面,政府在中學和大專學校均設置農業相關課程教育, 來為澳大利亞、培養農業方面的技術人才。目前,在澳大利亞超過30%的農業從業人員具有大學文化程度,并且所占比例還在不斷上升(任育峰,2015)。
3.控制牲畜量,畜種合理搭配,嚴格實行輪牧制度
為了使得生態效益與經濟效益有機結合,澳大利亞政府當年都會對各個牧場進行一次普查來確定第二年的載畜量。因此,在同一個畜群,牛羊的數量搭配都是經過科學測算的。另外,每個羊或者牛的農場,都會把農場土地分成面積不等的幾塊圍欄區,這樣有助于畜群能夠定期輪換草場,達到牧草再生的目的。同時,澳大利亞政府大力推廣圈養制度,來保護草場。
4.因地制宜種植固沙植物,防治鹽漬化
對海岸沙丘的治理,降水量不同,植物的種植種類和順序也不同。年降水量大于 500毫米的海岸沙丘要先種草固定流沙,之后依次種植豆科植物、喬木和灌木;年降水量超過 250毫米的內陸沙丘, 則主要是種草。L.E.Commander(2013)研究得出優化種子播種和綠化種植,能夠為其他干旱項目提供有效的辦法。政府建立鹽堿地控制計劃,研究和發展鹽堿地的管理辦法。
三、以色列荒漠化治理措施
總所周知,以色列是一個沙漠面積廣、土壤鹽化并且水資源嚴重匱乏的國家。但以色列政府積極采取一系列措施進行生態治理,使以色列的荒漠化治理處于世界領先的位置。
1.制定防沙治沙相關法律
一方面,以色列通過制定防沙治沙的相關法律,如:《植被護法》《國家公園和自然資源法》以及《規劃與建筑法》運用法律手段規范土地利用行為,從而達到防防沙治沙的目的。另一方面,為了加強對水資源的管理,政府出臺一系列水資源管理法律,如《水法》《水井控制法》《溪流法》,其中不僅規定用水額度,而且對生活用水、農業用水以及工業用水制定不同的收費標準。還規定了灌水期,制定了灌水標準,對于超標用水實行高價水費,以此達到節水目的。
2.實施“邊緣水資源”工程。
“邊緣水工程”主要是指對廢水進行回收,對咸水進行淡化。以色列政府于1999 年制定了“大規模海水淡化計劃”以期緩解淡水的供需矛盾。目前以色列國內用水的55%來自海水淡化。近二十年來,以色列海水淡化能力不斷增加,預計2020 年增加到7.5億年。在咸水淡化方面,約35%作為冷卻水用于工業水,其余部分用于農業進行灌溉或者作為魚塘用水。另外,以色列政府還投入大量資金進行廢水循環建設工程。目前,以色列以75%的廢水處理率位居全球第一。
3.效率優先,大力發展旱區農業新技術
以色列位居世界領先水平的農業技術還有灌溉技術,如:滴管灌溉技術、微咸水灌溉技術和水肥一體化灌溉技術。滴灌經過不斷改進實現了按植物生長需求和根區土壤條件進行灌溉,極大地降低了耗水量,提高了水分利用效率。另外,以色列在研究微咸水灌溉方面做出巨大貢獻,雖然作物產量下降,但是產品質量卻得到提升。至于水肥一體化技術可以借助滴灌來實現,因為水肥能夠同時進行供應,就會加快植物對養分的吸收,提高肥料利用率,進而改善土壤狀況,對灌溉、施肥、播種、栽培形成良性循環。
四、美國荒漠化治理措施
美國荒漠化程度曾經十分嚴重,美國治理荒漠化,是以防為主、恢復為輔,在治理荒漠化過程中特別關注荒漠化土地生態系統的平衡及可持續利用問題。
1.確立和執行嚴厲的土地政策和合理的放牧法規
20世紀30年代,美國專門制定荒漠化防治法律,從限制載畜量、水土保持標準以及土地分類利用等方面指導荒漠化治理工作。同時,在牧區積極實施種草計劃、推行輪牧制、等高線耕作等各項防治荒漠化的措施。隨后,美國又加大治理力度,實行禁牧制度。到了20世紀70年代,又制定了《環境法》和《公共土地法》,確立了“誰破壞誰治理”的環境保護原則,盡量避免土地濫用情況發生。
2.重視生態原理與高新技術的應用
美國幫助荒漠化地區引進畜牧業優良品種,推廣圍欄放牧。投資建設水利設施和水土保持示范區,實施節水灌溉,作物種植、輪耕輪種、等高線耕作等技術;使用沙塵固化劑。動員各級政府,民間團體和土地經營者共同參與,在技術、設備、資金上政府給予大力支持。
五、其他國家荒漠化治理措施
A.G. Hassan等(2019)對尼日利亞約貝州的干旱問題及其管理進行了研究研究表明,一般情況下,事后反應性措施會比主動制定措施花費更多(Wilhite, 2005)。降雨不足是他們的主要問題,如果預計會發生嚴重干旱,那么應確定易受災地區,并為及時干預做好準備,應該采取綜合的方法來減輕干旱,包括考慮不同部門、可能的影響和過程中的利益攸關者,可以協助干旱管理。在考慮社會、經濟、環境和管理等方面的情況下,制定全面管理和緩解干旱體系。所以,采取反應性和前瞻性措施相結合的集體抗旱戰略將有助于減少貧困和社區的脆弱性。
Mona Sadat Mirhashemi等(2018)研究可以利用生物柴油來應對伊朗地區的荒漠化問題。辣木是一種生長迅速、抗旱能力強的樹種,這種作物的發展可以同諸如沙漠化和土地退化等嚴重的環境問題作斗爭,它最近被確定為生物柴油的潛在來源之一,也是在防治荒漠化中發揮重要作用的植物之一。通過提高生物柴油的生產效率和油品轉化率,仍有很大的降低成本的空間。
Federico Rossi等(2017)研究藍藻接種用于土壤施肥和沙漠化逆轉的標準化多功能技術的發展前景。幾十年來,人們斷斷續續地研究了藍藻作為土壤調節劑的使用,一些研究證明藍藻接種直接與土壤的穩定與改善、營養物富集和含水量的增加有關。文章第一次證明了這種技術在農業實踐中土壤肥力較差,在松散的干旱土壤上引發復雜的微生物層(生物土壤結皮)的形成,可以抵消并可能逆轉荒漠化的蔓延。而Blue Green Technologies等(2018)利用生物技術實驗室成功地分離出綠鱗藻原生質體。海藻生物技術創造一種特殊的耐高溫菌株,之后經過與自然地圈-生物圈過程相結合,可能在中期(幾十年)扭轉全球變暖的趨勢,可以防治荒漠化,有助于減緩氣候變化,并增加全球可再生可耕地面積的潛力。
六、結語
荒漠化防治主要兩點:防沙固沙和水資源。在防沙固沙方面,我們要努力進行創新研究。加大科研力度,針對中國的特殊環境綜合各種模式進行治理。無論實施何種方法治理沙漠,其實都離不開水資源。我們應該針對沙漠中珍貴的水資源展開研究,輸水、儲水、節水等等方面,讓我們的治理方法和模式能夠適應更多難以治理的沙漠。在我國目前情況下,荒漠化問題的解決依然重而道遠,需要加大科學宣傳,使環境保護觀念深入人心,對于荒漠化地區周圍采取合理的生態防治措施,統籌規劃,利用科學手段與沙漠化進行抗爭,促進綠色可持續發展。
參考文獻
[1] 陳梁擎. 透氣防滲砂技術開創沙漠治理新模式[N]. 中國水利報,2014-02-20(007).
[2] 趙勇.生態墊覆蓋在沙漠治理中的應用研究[J].農業工程技術,2017,37(02):32-33.
[3] 姚洪興,周飛.基于復雜網絡的無線傳感器網絡在沙漠治理維護中的研究[J].計算機應用研究,2014,31(10):3033-3036.
[4] 趙興華.澳大利亞防沙治沙的經驗[J].國土綠化,2006(06):45.
[5] Commander, L. E., Rokich, D. P., Renton, M., Dixon, K. W., & Merritt, D. J. (2013). Optimising seed broadcasting and greenstock planting for restoration in the Australian arid zone. Journal of Arid Environments, 88, 226-235.
[6]任育鋒,李哲敏,徐琛卓.澳大利亞的農業發展趨勢[J].世界農業,2015(08):131-136+232.
[7] 方峨天,王耀琳,楊自輝,滿多清.以色列林業與荒漠化防治科研現狀及其啟示[J].甘肅科技,2008(01):17-20.
[8] Hassan, A. G., Fullen, M. A., & Oloke, D. (2019). Problems of drought and its management in Yobe State, Nigeria. Weather and Climate Extremes, 100192.
[9] Wilhite, D.A., (2005). Drought and Water Crises Science, Technology, and Management Issues. Taylor and Francis, Boca Raton, Florida: CRC Press.
[10] Mirhashemi, M. S., Mohseni, S., Hasanzadeh, M., & Pishvaee, M. S. (2018). Moringa oleifera biomass-to-biodiesel supply chain design: An opportunity to combat desertification in Iran. Journal of Cleaner Production, 203, 313-327.
[11] van Ginneken, V. (2018). Seaweed Biotechnology to Combat Desertification. Adv Biochem Biotechnol: ABIO-156. DOI, 10, 2574-7258.
[12]Rossi, F., Li, H., Liu, Y., & De Philippis, R. (2017). Cyanobacterial inoculation (cyanobacterisation): perspectives for the development of a standardized multifunctional technology for soil fertilization and desertification reversal. Earth-Science Reviews, 171, 28-43.