西北干旱荒漠区防沙治沙优化模式示范研究

（甘肃省酒泉市林业科学研究所， 酒泉　735000）

摘要： 针对西北干旱荒漠区自然特征和社会经济条件，遵循以生物措施为主的治理措施，将工程固沙和人工抚育有机结合，总结了一整套系统科学、能有效扼制风沙危害的优化模式，提出了综合治理的思路、技术和方法。

关键词： 防沙治沙； 优化模式； 研究

中图分类号： S 728.4 文献标识码： A

酒泉市位于河西走廊最西段，深居内陆，远离海洋，地域辽阔，区域北部被巴丹吉林、库穆塔格两大沙漠包围，从东到西有长达1 000多公里的风沙线，沙化及荒漠化土地面积达1.9亿亩，占全市国土总面积的66.8%，是全省乃至全国沙漠化最为严重的地区之一。处在干旱和半干旱区，降水量稀少、水资源匮乏、植被覆盖度低、林种单一，生态环境极其脆弱。

生物固沙是防沙治沙的理想模式，但风沙化地区自然条件恶劣，立地条件差，沙生植被成活率低，在流动沙丘不能稳定生长，设置沙障可有效解决这一问题。通过沙障的拉、挡功能，改变沙丘的微地形，有利于植物生长[ 1 ]。为控制沙漠化面积的扩大，恢复沙区植被，酒泉市沙区科研人员在与风沙的长期斗争与实践中，探索出一套工程措施与生物措施相结合的阻沙固沙新模式，即采用农作物秸秆设置高立式沙障控制流沙前移，用鹅卵石、草方格、固沙网等不同材料压沙，增加下垫面粗糙度，阻碍沙丘移动，然后在沙障内栽植梭梭等耐旱抗风蚀的沙生植物，丘间地栽植与主风向垂直的混交灌木林带，沙漠边缘地带栽植杨树、沙枣等为主的人工植被防护带，组成网、带、片、点相结合的多层次复合状固沙体系，这使局部环境得到了改善，且植物群落逐步形成，取得了显著的防治效果。

本研究利用当地大量、简单、适用的固沙材料，从生态效益、经济效益等方面，对不同防沙治沙模式效果进行研究，探索总结出一套系统科学，能有效扼制风沙危害的优化模式--西北干旱荒漠区防沙治沙优化模式，以期为酒泉乃至同类地区沙化土地治理提供技术支撑和示范。

1　项目区概况

玉门市位于甘肃省河西走廊西部，地处巴丹吉林沙漠、库姆塔格沙漠以及河西走廊西部沙区之间，自然环境严酷。境内土地多为戈壁荒漠，大风和沙尘活动频繁,生态条件极其脆弱。项目区位于玉门市新市区西北方向9 km处的黑沙窝沙化地带。地理坐标为40°21′28.09″～40°21′02.85″N，96°59′44.87″～96°59′59.59″E。整个试验范围东西长630 m，南北宽900 m，占地面积300亩。

黑沙窝沙化地带属大陆性中温带干旱气候，降水少、蒸发大、日照长、风沙多、植被稀少，具有典型的大陆性荒漠气候特征。年平均气温6.9℃，1月最冷，极端最低可达-28.7℃；7月份最热，极端最高达36.7℃。年日照时数3 166.3 h，平均无霜期为135天；年平均降水量为63.3 mm，蒸发量达2 952 mm；年平均风速为4.2 m/s，最大风速24 m/s，素有“世界风口”之称，年平均≥8级以上大风日数为32.1 天，最多年份达51天，多集中在3～6月份，占年大风总次数的76.5%。而且大风常伴随沙暴浮尘，给农林业生产带来了极大危害。

项目区植被类型主要为荒漠化植被类型，有进一步衰退的趋势。由早生、超早生的灌木和小灌木组成，多数群落的盖度在15%以下，固定沙丘植被覆盖度30%左右，流动沙丘的植被覆盖度在5%以下。天然植被主要植物有白刺、珍珠、红沙、沙生针茅、沙米碱蓬、骆驼蓬等。

2　总体布局

2. 1　模式概述

西北干旱荒漠区防沙治沙优化模式是指年均降水量在200 mm以下的沙漠地带，应用工程固沙、人工抚育结合生物措施，建立高立式、草方格等沙障，采取多树种、多地点、多形式造林，对流动沙丘及绿洲边缘不同部位进行分类治理的模式。

2. 2　总体布局

规划布局中充分考虑因地形、地貌不同导致的生态异质性，在区域布局、林种选择、技术保障等方面都因地制宜。在流沙治理上，采取“沙障+抗旱树种”模式，沙障在防沙固沙的同时，为植被生长提供适生条件。在绿洲边缘采取人工抚育措施，由内到外分别配置乔、灌、草，增加植被覆盖度，保障沙漠绿洲生态安全。在沙丘及丘间地造林，形成天然沙障，稳定积沙。随着植物群落的形成，形成综合防护体系，沙区立地条件将逐渐得到改善。

3　研究方法

3. 1　沙漠绿洲边缘人工抚育模式

西北干旱荒漠区生态环境脆弱，绿洲由内到外生态条件差异较大[ 2 ]。分别营造乔木、灌木、草本抗旱沙生植被不同层次、不同功能的防风固沙林带，可有效保护沙漠绿洲。在绿洲外围封沙育林育草，采取“自然恢复+人工抚育”的方法，依靠自然力，采取封禁、人工移植、管护、抚育等人工措施，增加植被覆盖度；在农田外围营造防风阻沙林带，利用农区灌溉条件，人工营造乔灌混交的防沙林带，开沟栽植，有条件地区可架设滴灌，林带宽20～50 m；在绿洲内部营造加密农田林网，此区域风沙强度大，营造农田林网要加密。主林带与主风向垂直，间距150～250 m，宽4～8 m，4～6行乔木或乔灌混交，副林带间距300～500 m，宽2～5 m，2～4行乔木或乔灌混交。乔木树种主要为新疆杨，生长速度快，适应性强，此外可选择沙枣、胡杨等；灌木树种可选择柽柳、沙棘等。

3. 2　流动沙区工程固沙模式

在不能直接固沙造林地段常采用机械固沙，主要通过改变下垫面的性质，以此削弱近地面表层的风速，延缓或阻止沙丘的前移，改变风沙流的方向、结构和蚀积状况[ 3 - 5 ],从而达到防风固沙的目的，为后期生物措施提供条件。

3. 2. 1　高立式沙障

以当地大量、简单、适用的葵花杆、花杆、玉米杆等农作物秸秆为材料，垂直于主风向带状布置，间距3 m。挖掘宽0.3 m，深0.4 m的沟，将葵花杆、花杆、玉米杆等农作物秸秆单排、紧密、竖埋于沙中，两边培沙踏实，地表以上留出1～1.5 m，形成高立式沙障。

3. 2. 2　草方格沙障

将废弃草帘切割成长10 m、宽0.5 m带状或以麦草、芦草等为原材料加工成宽0.5 m、厚3～5 cm的草帘，挖掘深0.2 m的沟，将草帘一端竖埋于沟中，培沙踏实，上露0.3 m，施工时迎风侧应先设主带，后设副带；在背风侧应先设副带，后设主带，先远后近，自上而下。方格规格2 m×2 m，在方格内定植梭梭等耐旱沙生植物。

3. 2. 3　植物纤维固沙网沙障

将植物纤维固沙网在网格网角处固定，立柱垂直于坡面，埋置深度为10 cm。网面高0.15 m，垂直于沙面，表面形成1 m×1 m的纤网沙障（材料使用寿命10年），网格中有一边垂直于主风向。

3. 2. 4　鹅卵石沙障

利用附近河滩地的河卵石,选取粒径为 0.1～0.3 m, 用人工将鹅卵石在网状正方形线上单线紧密摆放，主带（横对风向的为主带）平行于主风向，沙丘表面形成1 m×1 m或2 m×1 m的鹅卵石沙障，沿沙丘横坡排列。

3. 3　工程固沙模式下灌木造林及丘间地造林模式 3. 3. 1　工程固沙模式下灌木造林

在流动沙丘区工程固沙沙障方格内来风端或角内，采用种子直播或容器育苗造林。沙障可为种子和幼苗提供相对稳定的避难场所，待几年后沙障腐烂时，植物已具备固定流沙的能力。种子直播造林在5月进行，播种深度在干沙层下3～5 cm处，树种有梭梭、柽柳、沙蒿、沙枣等。容器育苗采用2～3月苗龄的幼苗，于6月中旬定植前炼苗10天，定植部位同种子直播。为提高在严酷的沙丘环境下的幼苗成活率，育苗时应增大播种量，容器苗出圃时至少有5株幼苗，形成丛生状。适合容器育苗的树种有甘蒙锦鸡儿、杨柴、花棒等。

3. 3. 2　丘间地造林

在丘间低地、沙丘群间的平坦滩地，采用大苗深栽的方式营造固沙片林，选用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围及能力，株行距3 m×3 m，树种可选择柽柳、梭梭、沙棘等。

4　结果与分析

4. 1　沙漠绿洲边缘人工抚育模式

通过封育、保护和营造乔、灌、草相结合的防风固沙体系，给天然植被和适生树种以恢复生长和繁殖更新的机会，形成林分稳定的防风固沙林网，即改变了地形地貌，而且使绿洲边缘植被覆盖度增加30%～60%。防风与固沙结合，保护沙漠绿洲免受风沙危害，而且能够改善绿洲生态环境，缓解和扭转土地的沙化进程。

4. 2　流动沙区工程固沙模式

各类沙障由于设置方法与材料的不同，对风沙的治理效果存在显著差异，主要表现在沙障对流沙的沉积量及对风沙流拦截效果不同。高立式沙障以其空间优势，沉积量明显优于其他沙障。阻沙效果为花杆高立式沙障＞玉米杆高立式沙障＞葵花杆高立式沙障＞植物纤维固沙网沙障＞草方格沙障＞鹅卵石沙障。单位面积阻沙成本为鹅卵石沙障＞植物纤维固沙网沙障＞草方格沙障＞玉米杆高立式沙障＞葵花杆高立式沙障＞花杆高立式沙障。鹅卵石和植物纤维固沙网等无机物沙障投入大，不易分解，与生物、草方格、葵花杆、花杆固沙效果对比并没有显著提高。综合以上分析得出:花杆高立式沙障和玉米杆高立式沙障在当地阻沙效果较好，单位阻沙成本也较低。因此，选择高大、不易折、柔软、有丰富侧枝的材料作为沙障，阻沙固沙效果更加明显。

4. 3　工程固沙模式下灌木造林及丘间地造林模式

工程固沙模式防沙固沙效果明显，但使用寿命短、设置成本高，一旦失去功效，流沙将再次席卷而来。在工程固沙模式下灌木造林治沙，不仅能改良沙地土壤，而且可以调节局部小气候，为灌木生长提供适生条件，待固沙材料失去效用，灌木已能接替工程措施发挥防沙治沙效果。随着灌木的生长发育，生态环境将逐渐得到改善，且沙生植被恢复了生长和繁殖更新，生物多样性逐渐形成。丘间地采用大苗深栽多埋的方式造林，使得根系吸收水分的范围及能力大大提升，地上少露使树苗成活发芽阶段的水分蒸腾量明显减少，显著提高了造林成活率，并且在荒漠区防沙固沙方面取得了较好的效果。

5　模式及成效评价

荒漠化治理是一项治理难度大、周期长、见效慢、投资高、技术性强的系统工作。本模式利用生物措施和工程措施相结合的方法，借助当地大量、简单、适用的固沙材料，抚育不同层次、不同功能的防沙固沙林带，并创造适生条件，以提高造林成活率和生长速度，形成综合防护体系，显著降低了风沙流动速度和绿洲风沙危害。通过此防沙治沙优化模式的示范研究，可以为酒泉沙区和同类地区沙漠化治理提供科学依据和技术支撑。

参考文献

［1］　徐先英， 孙保平， 唐进年， 等. 干旱荒漠风沙区沙化土地综合整治技术研究——以古浪县黄花滩治沙示范区为例［J］. 中国沙漠， 2007, 27（4）: 539－545．

［2］　杨占武. 青海高寒干旱区三种治理模式探讨［J］. 青海农林科技， 2004（3）： 42 - 45.

［3］　孙涛， 刘虎俊， 朱国庆， 等. 3种机械沙障防风固沙功能的时效性［J］. 水土保持学报， 2012（4）： 12 - 16.

［4］　陈广庭. 沙害防治技术［M］. 北京： 化学工业出版社， 2004.

［5］　高春智， 汤鹏展， 李冬生， 等. 不同化学物质处理对沙地云杉种子活力的影响［J］. 森林工程， 2016， 32（1）： 10 - 15.

第1作者简介： 杨波（1986-）， 男， 硕士， 研究实习员， 主要从事荒漠化治理与经济林栽培技术研究工作。