酒泉市治沙優(yōu)化模式示范研究

楊 波，李 鋒(酒泉市林業(yè)科學(xué)研究所，甘肅 酒泉 735000)

酒泉市位于河西走廊最西段，深居內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，地域遼闊，處在干旱和半干旱區(qū)，降水稀少、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，是甘肅省乃至全國(guó)沙漠化最為嚴(yán)重的地區(qū)之一。區(qū)域北部被巴丹吉林、庫(kù)姆塔格兩大沙漠包圍，從東到西有長(zhǎng)達(dá)1 000多km的風(fēng)沙線(xiàn)，沙化及荒漠化土地面積達(dá)1 267萬(wàn)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(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(dòng)沙丘上不能穩(wěn)定生長(zhǎng)。設(shè)置沙障可創(chuàng)造植物生長(zhǎng)的有利環(huán)境，通過(guò)沙障的拉、擋功能改變沙丘的微地形，有利于植物生長(zhǎng)[1]。為控制沙漠化面積的擴(kuò)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(zhǎng)期斗爭(zhēng)與實(shí)踐中，利用當(dāng)?shù)卮罅亢?jiǎn)單適用的固沙材料，從生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益等方面，對(duì)不同防沙治沙模式的效果進(jìn)行研究，探索總結(jié)出了一套系統(tǒng)科學(xué)、能有效遏制風(fēng)沙危害的優(yōu)化模式——酒泉市治沙優(yōu)化模式，使局部環(huán)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(xiàng)目區(qū)概況

酒泉市下轄的玉門(mén)市位于甘肅省河西走廊西部，地處巴丹吉林沙漠、庫(kù)姆塔格沙漠和河西走廊西部沙區(qū)之間，自然環(huán)境嚴(yán)酷，境內(nèi)土地多為戈壁荒漠，大風(fēng)和沙塵活動(dòng)頻繁，生態(tài)條件極其脆弱。項(xiàng)目區(qū)位于玉門(mén)市新市區(qū)西北方向9 km處的黑沙窩沙化地帶，地理坐標(biāo)為40°21′2.85″～40°21′28.09″N、96°59′44.87″～96°59′59.59″E。整個(gè)試驗(yàn)區(qū)東西寬630 m，南北長(zhǎng)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(qū)，降水量少，蒸發(fā)量大，日照時(shí)間長(zhǎng)，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，極端最低氣溫可達(dá)-28.7 ℃，7月份最熱，極端最高氣溫達(dá)36.7 ℃。年日照時(shí)數(shù)3 166.3 h，平均無(wú)霜期為135 d。年平均降水量為63.3 mm，蒸發(fā)量達(dá)2 952 mm。年平均風(fēng)速為4.2 m/s，最大風(fēng)速24 m/s，素有“世界風(fēng)口”之稱(chēng)，年平均大于或等于八級(jí)以上大風(fēng)日數(shù)為32.1 d，最多年份達(dá)51 d，多集中在3—6月，占年大風(fēng)總次數(shù)的76.5%。大風(fēng)常伴隨沙暴浮塵，給農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)極大危害。

項(xiàng)目區(qū)植被類(lèi)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(jìn)一步衰退的趨勢(shì)，多數(shù)群落的蓋度在15%以下，固定沙丘植被蓋度在30%左右，流動(dòng)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(yōu)化模式是指在年均降水量200 mm以下沙漠地帶，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(shù)種、多地點(diǎn)、多形式造林，對(duì)流動(dòng)沙丘及綠洲邊緣不同部位進(jìn)行分類(lèi)治理的模式。

2.2 總體布局

規(guī)劃布局中充分考慮地形地貌不同導(dǎo)致的生態(tài)異質(zhì)性，在區(qū)域布局、林種選擇、技術(shù)保障等方面因地制宜：在流沙治理上，采取“沙障+抗旱樹(shù)種”模式，沙障在防沙固沙的同時(shí)，為植被生長(zhǎng)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。隨著植物群落的建立，形成綜合防護(hù)體系，使沙區(qū)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(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]，營(yíng)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(fēng)固沙林帶，可有效保護(hù)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、移植、管護(hù)、撫育等人工措施，增加植被覆蓋度；在農(nóng)田外圍營(yíng)造防風(fēng)阻沙林帶，利用農(nóng)區(qū)灌溉條件，人工營(yíng)造喬灌混交的防沙林帶，開(kāi)溝栽植，有條件地區(qū)可架設(shè)滴灌，林帶寬20～50 m；在綠洲內(nèi)部營(yíng)造加密農(nóng)田林網(wǎng)，主林帶與主風(fēng)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(shù)種主要為新疆楊，生長(zhǎng)速度快，適應(yīng)性強(qiáng)，此外可選擇沙棗、胡楊等；灌木樹(shù)種可選擇檉柳、沙棘等。

3.2 流動(dòng)沙區(qū)工程固沙模式

在不能直接固沙造林地段常采用機(jī)械固沙，主要通過(guò)改變下墊面的性質(zhì)，削弱近地表層的風(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[3-4],從而達(dá)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(dāng)?shù)卮罅亢?jiǎn)單適用的葵花稈、花稈、玉米稈等農(nóng)作物秸稈為材料，垂直于主風(fēng)向帶狀布置，帶間距3 m。挖掘?qū)?.3 m、深0.4 m的溝，將葵花稈、花稈、玉米稈等農(nóng)作物秸稈單排緊密豎埋于沙中，兩邊培沙踏實(shí)，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(zhǎng)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(shí)，上露0.3 m。施工時(shí)迎風(fēng)側(cè)先設(shè)主帶、后設(shè)副帶，背風(fēng)側(cè)先設(shè)副帶、后設(shè)主帶，先遠(yuǎn)后近，自上而下。方格規(guī)格2 m×2 m，在方格內(nèi)定植耐旱沙生植物。

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

3.2.4 鵝卵石沙障

利用附近河灘地的鵝卵石，選取粒徑在0.1～0.3 m的卵石在網(wǎng)格線(xiàn)上單線(xiàn)緊密擺放，主帶垂直于主風(fēng)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(dòng)沙丘區(qū)工程固沙沙障方格內(nèi)來(lái)風(fēng)端或沙障拐角內(nèi)，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(duì)穩(wěn)定的避難場(chǎng)所，待幾年后沙障腐爛時(shí)，植物已具備固定流沙的能力。種子直播造林在5月進(jìn)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(yán)酷沙丘環(huán)境下的成活率，育苗時(shí)應(yīng)增大播種量，容器苗出圃時(shí)至少要有5株幼苗，形成叢生狀。適合容器育苗的樹(shù)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(yíng)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(shù)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(guò)封育、保護(hù)和營(yíng)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(shù)種以恢復(fù)生長(zhǎng)和繁殖更新的機(jī)會(huì)，形成了林分穩(wěn)定的防風(fēng)固沙林網(wǎng)，改變了地形地貌，而且使綠洲邊緣植被蓋度增加30%～60%。防風(fēng)與固沙結(jié)合，保護(hù)沙漠綠洲免受風(fēng)沙危害，改善了綠洲生態(tài)環(huán)境，緩解和扭轉(zhuǎn)了土地的沙化進(jìn)程。

4.2 流動(dòng)沙區(qū)工程固沙模式

各類(lèi)沙障由于設(shè)置方法與材料的不同，對(duì)風(fēng)沙的治理效果存在顯著差異，主要表現(xiàn)在沙障對(duì)流沙的沉積量及對(duì)風(fēng)沙流攔截效果不同。高立式沙障以其空間優(yōu)勢(shì)，沉積量明顯優(yōu)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(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(wǎng)等無(wú)機(jī)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(duì)比并沒(méi)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(dāng)?shù)刈枭承Ч茫瑔挝蛔枭吵杀疽驳?。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(lái)。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(diào)節(jié)局部小氣候，為灌木生長(zhǎng)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(fā)揮防沙治沙效果。隨著灌木的生長(zhǎng)發(fā)育，生態(tài)環(huán)境逐漸改善，沙生植被也恢復(fù)生長(zhǎng)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(shù)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，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(píng)價(jià)

荒漠化治理是一項(xiàng)治理難度大、周期長(zhǎng)、見(jiàn)效慢、投資高、技術(shù)性強(qiáng)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(dāng)?shù)卮罅亢?jiǎn)單適用的固沙材料，營(yíng)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(zhǎng)速度，形成了綜合防護(hù)體系，顯著降低了風(fēng)沙流動(dòng)速度和綠洲風(fēng)沙危害。此防沙治沙優(yōu)化模式示范研究，可以為酒泉沙區(qū)和同類(lèi)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(jìn)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(guó)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(guó)慶,等.3種機(jī)械沙障防風(fēng)固沙功能的時(shí)效性[J].水土保持學(xué)報(bào),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,2004:96-98．