薄膜生態(tài)固沙方案的初步研究

張秋汝 楊 雙

（武漢大學(xué)水利水電學(xué)院 湖北 武漢 430072）

1 研究背景

我國(guó)是世界上荒漠及荒漠化土地分布較廣的國(guó)家，已經(jīng)荒漠化的土地面積17.6 萬(wàn)平方公里，另有潛在荒漠化危險(xiǎn)的土地面積15.8 萬(wàn)平方公里。 從總體上看，我國(guó)土地荒漠化仍在加速擴(kuò)展和蔓延。若將其與沙漠和戈壁合計(jì)，則有153.3 萬(wàn)平方公里，幾乎占全國(guó)土地面積的16%。

因此我們需要運(yùn)用多種科學(xué)技術(shù)方法延緩荒漠化進(jìn)程，改造荒漠地區(qū)。

目前一些具體的治沙方法有：（1）植物固沙，這是控制流沙最根本且經(jīng)濟(jì)有效的措施。 固沙植物能為沙區(qū)人畜提供燃料和飼料，同時(shí)，又可以恢復(fù)和改善生態(tài)環(huán)境。 其內(nèi)容主要包括：建立人工植被或恢復(fù)天然植被；營(yíng)造大型防沙阻沙林帶，以阻截流沙對(duì)綠洲、交通線(xiàn)、城鎮(zhèn)居民點(diǎn)的侵襲；營(yíng)造防護(hù)林網(wǎng)，控制耕地風(fēng)蝕和牧場(chǎng)退化；保護(hù)封育天然植被，防止固定半固定沙丘和沙質(zhì)的沙漠化危害。 （2）工程治沙，治理流沙時(shí)，采用柴草、粘土、卵石、網(wǎng)板等材料設(shè)置障礙物或鋪壓遮蔽，借以阻沙固沙；利用地形地物設(shè)置屏障，改變大風(fēng)方向，輸導(dǎo)流沙定向吹移；采取一定的工程措施，機(jī)械地進(jìn)行干擾控制，以固定阻擋、輸導(dǎo)搬運(yùn)流沙，定向塑造風(fēng)沙地貌，改變沙地條件，轉(zhuǎn)害為利。 （3）化學(xué)固沙，在流動(dòng)沙地上通過(guò)噴灑化學(xué)膠結(jié)物質(zhì)， 使其在沙地表面形成有一定強(qiáng)度的保護(hù)殼，隔開(kāi)氣流對(duì)沙面的直接作用，提高沙面抗風(fēng)蝕性能，達(dá)到固定流沙的目的。

但這些治沙的方法都沒(méi)有從根本上解決沙漠化的問(wèn)題，土地沙漠化的速度仍遠(yuǎn)大于治沙速度。 要防治風(fēng)沙，我們還需要更有效的方法。

目前， 治理沙漠遇到的最大問(wèn)題就是水的供應(yīng)問(wèn)題，沒(méi)有充足的水分供給，即使短期內(nèi)固定住了沙，植物還是無(wú)法正常生長(zhǎng)。 無(wú)數(shù)失敗的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，只有解決沙漠植物生長(zhǎng)的供水問(wèn)題，才能從長(zhǎng)遠(yuǎn)上征服沙漠。

在這種背景下，為防止沙漠化進(jìn)一步擴(kuò)大，我們提出了一種全新的薄膜生態(tài)固沙方案，這種方法在能實(shí)現(xiàn)在半沙漠地區(qū)逐步建立綠化帶，形成有效地防沙林，從而防止沙漠進(jìn)一步擴(kuò)大。

2 設(shè)計(jì)原理

沙漠化不斷擴(kuò)大的主要原因是沙隨風(fēng)走，沙子在風(fēng)的吹動(dòng)下不斷遷徙，導(dǎo)致沙漠逐漸向外擴(kuò)張。 若在沙漠邊緣即將與綠洲交界處的過(guò)渡帶上覆蓋地膜，以阻斷沙子和風(fēng)之間的聯(lián)系，防止風(fēng)將地上的沙子卷起，起到類(lèi)似于草皮的護(hù)沙作用。 薄膜的四個(gè)邊界均需要壓緊，避免其被風(fēng)掀起，這樣可以短期內(nèi)固定住風(fēng)沙。

薄膜我我們采用低壓高密度聚乙烯地膜。 這種低壓膜是利用比重較大的低壓高密度聚乙烯樹(shù)脂為原料吹塑而成。 這種地膜的強(qiáng)度大、韌性強(qiáng)、耐熱性、耐久性好，不易破裂。 厚度可以由0.015～0.02 毫米降低到0.003～0.005 毫米， 比一般地膜薄2/3。 同等重量的這種地膜覆蓋面積比一般地膜多近2倍，每公頃只需地膜37.5～45 千克，比一般高壓膜減少50%～60%，可用于糧食作物覆蓋栽培。但這種地膜的柔軟性和橫向拉力不如一般地膜，鋪膜時(shí)不容易緊貼地面。

在地膜上放置錐形營(yíng)養(yǎng)袋，每個(gè)營(yíng)養(yǎng)袋作為一個(gè)植物生長(zhǎng)單元，如圖所示：

錐形營(yíng)養(yǎng)袋高35～40cm，地面直徑35cm 左右。 每?jī)蓚€(gè)營(yíng)養(yǎng)袋之間前后左右各相距1.3 米； 營(yíng)養(yǎng)袋內(nèi)為混有少量肥料的土壤，內(nèi)含檸條或梭梭的植物壯苗。 含同種植物的營(yíng)養(yǎng)袋呈“品”狀分布。 袋口留直徑5 厘米的出口，為種子萌發(fā)提供足夠的空氣，同時(shí)相對(duì)小的袋口可以減小水分的蒸發(fā)；營(yíng)養(yǎng)袋底部封閉不透水，防止水分下滲，保證植物生長(zhǎng)的足夠水分，不需要經(jīng)常補(bǔ)水。

營(yíng)養(yǎng)袋同樣采用低壓高密度聚乙烯材料制成，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。 但是最好在生產(chǎn)過(guò)程中加深色色素，保證植物根部不被光線(xiàn)照射到。

營(yíng)養(yǎng)袋中的土壤土質(zhì)成分如左圖所示，下層我們使用含水充足的土壤，上面覆蓋一層沙粒，防止陽(yáng)光直射土壤造成蒸發(fā)旺盛，水分大量流失。 并且上層沙粒不會(huì)影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育。

在薄膜上放置營(yíng)養(yǎng)袋的地方留出直徑18 厘米左右的孔，用營(yíng)養(yǎng)袋底部壓住；當(dāng)植物根系撐破營(yíng)養(yǎng)袋時(shí)，方便其繼續(xù)向下延伸扎根沙漠。

各個(gè)營(yíng)養(yǎng)袋之間用繩互相連接固定，形成一個(gè)龐大的整體，護(hù)沙薄膜的四周用固定樁固定住，并將繩子的末端也牢系在樁上，使其難以被風(fēng)沙撼動(dòng)，保證它們的穩(wěn)定性，同時(shí)也更好的固定住下方的護(hù)沙薄膜。 另外，我們將檸條和梭梭這兩種植物相間種植，避免將來(lái)種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)造成的不良后果。 如下圖所示。

3 創(chuàng)新特色

傳統(tǒng)的沙漠治理技術(shù)如植物固沙、工程治沙、化學(xué)固沙、旱地節(jié)水、 退化地開(kāi)發(fā)等并不能完全解決土地沙漠化的問(wèn)題，而且往往會(huì)因?yàn)轱L(fēng)沙過(guò)大或水供應(yīng)問(wèn)題得不到解決而不見(jiàn)成效。 就目前局勢(shì)來(lái)看，沙漠化的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沙漠治理的速度。 薄膜生態(tài)固沙方案，便是針對(duì)這些問(wèn)題，結(jié)合了以上幾項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并在技術(shù)上有所創(chuàng)新，是治理沙漠，遏止沙漠蔓延的一種有效方法。

這項(xiàng)技術(shù)采用的低壓高密度聚乙烯地膜作為護(hù)沙薄膜，不僅可以固沙， 而且可以被紅柳等耐旱植物的根系穿過(guò)，使這類(lèi)植物能夠扎根于沙漠。 另外，地膜是由有機(jī)高分子材料制成，可以在短期內(nèi)自然降解，并最終成為促進(jìn)植物生長(zhǎng)的有機(jī)肥。 在該薄膜上面放置相當(dāng)數(shù)量的植物生長(zhǎng)單元，有效防止了風(fēng)沙對(duì)薄膜的破壞影響，對(duì)生態(tài)基上植物的固定生長(zhǎng)有重要作用。

植物生長(zhǎng)單元中的土壤盛于錐形營(yíng)養(yǎng)袋中，有效地減小了土壤中水分的下滲作用和蒸發(fā)作用，從而減少了水分的流失，這就解決了治理沙漠中的供水困難問(wèn)題，這與旱地節(jié)水的方法相比，既節(jié)約了成本，又減少了工作量，效果也更顯著。

有機(jī)高分子薄膜上面種植多種耐旱植物如 （檸條、梭梭），運(yùn)用生物學(xué)的方法，將它們相間種植，并保持一個(gè)合理的種植密度， 這樣不僅減小了同種生物種群的種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)，有利于植物的快速成長(zhǎng)，而且對(duì)沙漠生物多樣性的提高很大的幫助。

4 應(yīng)用前景

當(dāng)前我國(guó)國(guó)土利用和整治中防沙治沙的任務(wù)非常緊迫。進(jìn)一步應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)改造荒漠，防止沙漠化，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，是我們當(dāng)前面臨的重要任務(wù)。 在沙害治理體系中，隨著薄膜生態(tài)基固沙方案的進(jìn)一步深化研究和應(yīng)用，特別是將薄膜生態(tài)固沙方案的工程化應(yīng)用以及與傳統(tǒng)生物治沙技術(shù)結(jié)合的深化研究，采取封育、人工造林、生物沙障等綜合措施，形成多層次的人工植被覆蓋，這對(duì)于加強(qiáng)防護(hù)體系的整體穩(wěn)定性，提高固沙和抵御風(fēng)蝕及沙塵暴的效果具有重要的實(shí)踐意義和創(chuàng)新意義。

薄膜生態(tài)固沙方案與傳統(tǒng)生物固沙措施相結(jié)合，具有互相促進(jìn)，和互相彌補(bǔ)的作用，可以大大提高固沙效果，是一種有效的治沙新技術(shù)。 薄膜生態(tài)固沙作為一種新型的防沙治沙手段，在治理沙漠化的進(jìn)程中還需要通過(guò)科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐繼續(xù)完善。 薄膜生態(tài)固沙方案豐富了我國(guó)防沙治沙的技術(shù)理論，提高了綜合治沙的技術(shù)水平和生態(tài)效益。利用薄膜生態(tài)固沙方案，對(duì)于荒漠化地區(qū)生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)與重建不僅必要而且可行，必將在沙漠化的治理中有著廣闊的應(yīng)用前景。

［1］常兆豐.河西走廊50 年治沙措施應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題及未來(lái)思路[J].中國(guó)沙漠，2001,21.

［2］石莎，等.沙坡頭人工治沙工程植被物種組成及其多樣性研究[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2008,16（3）.