格爾木荒漠化成因及土地整治技術(shù)研究

鄧亞仁

(陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075)

1 引言

格爾木隸屬于青藏高原，氣候干旱，荒漠化嚴(yán)重。近年隨著荒漠逆向研究的深入，不斷有學(xué)者對(duì)荒漠土地整治技術(shù)進(jìn)行深入探討，然而，土地整治的速度遠(yuǎn)比荒漠化速度小，目前青藏高原荒漠正以大規(guī)模退化速度侵蝕西北地區(qū)?；哪梢蛘J(rèn)識(shí)程度是制約整治效果的主要因素，加之，土地整治后維護(hù)效果差，導(dǎo)致西北地區(qū)沙塵天氣肆虐。

前人對(duì)格爾木地區(qū)荒漠化成因研究集中為氣候因素的分析，諸多學(xué)者認(rèn)為當(dāng)?shù)鼗哪畬儆陲L(fēng)蝕荒漠[1]。其中主要原因?yàn)槟杲邓跁r(shí)間上分配不均[2]。整治技術(shù)的研究，目前僅限于理論探討階段。整治技術(shù)包括：增加地表遮蔽物、恢復(fù)草本植被、在戈壁灘建設(shè)光伏電站以及傳統(tǒng)的方法，包括工程固沙、化學(xué)固沙、植物固沙等方法[3～5]。其整治效果見效時(shí)間長，植被恢復(fù)速度慢。

本次研究將結(jié)合氣候因素、植被因素、地下水因素、土壤因素等綜合分析格爾木荒漠化成因。在整治技術(shù)上結(jié)合內(nèi)蒙古烏蘭布和沙漠與榆林沙漠地區(qū)土地整治的相關(guān)方法，為格爾木荒漠化整治提供參考。

2 格爾木荒漠化成因

2.1 氣候因素

格爾木屬于大陸高原型氣候，常年干旱，少雨。年平均溫度為5.5 ℃，年均溫度變化范圍為-1～12 ℃，年平均降雨量為41 mm，年蒸發(fā)量高達(dá)3000 mm，土壤鹽堿化嚴(yán)重。吳雙桂等[6，7]研究認(rèn)為，自1961年開始，近59年，格爾木地區(qū)年平均溫度呈逐漸升高趨勢(shì)，降水量無明顯突變，降水日數(shù)略有增長，氣候逐漸變暖。王發(fā)科等[2]研究發(fā)現(xiàn)荒漠干旱地區(qū)增溫趨勢(shì)較草甸濕潤區(qū)增溫明顯。氣候干旱易導(dǎo)致植被退化、土壤遭侵蝕、荒漠化變嚴(yán)重。格爾木隸屬柴達(dá)木盆地的中部，通過氣象監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)中部地區(qū)風(fēng)速較強(qiáng)，春季大風(fēng)導(dǎo)致草場(chǎng)退化，退化程度依次為東部最強(qiáng)，中部次之，西部最弱。

李紅梅等[8]研究指出，青海高原地區(qū)氣候正朝暖干化方向發(fā)展，格爾木草場(chǎng)類型目前屬于微溫極干溫帶荒漠類，隨著逐年升溫及CO2排放量增長，植被類型將不斷減少，氣候惡化，荒漠面積增加。羅磊等[1]研究認(rèn)為生長季內(nèi)，降水不均勻程度是影響流沙擴(kuò)展的重要因素。風(fēng)速大于5 m/s流動(dòng)沙丘便易于產(chǎn)生沙塵暴，生長季內(nèi)，起風(fēng)沙天數(shù)增加，將影響荒漠化。研究發(fā)現(xiàn)近20年來，格爾木地區(qū)生長季內(nèi)降水不均勻程度高，荒漠化呈現(xiàn)急劇增加的趨勢(shì)。

2.2 植被因素

格爾木地區(qū)植被種類較為單一，主要為灌木和草本植物，存在少量的喬木(圖1)，反映當(dāng)?shù)氐牟菰詺夂蛱卣?。其中西部為農(nóng)田，種植了大量枸杞，生長有芨芨草、沙拐棗等植物，植被覆蓋率高于東部。根據(jù)祁正鴻[9]研究認(rèn)為格爾木地區(qū)喬木種類主要為楊樹與柳樹，喬木對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境起了重要作用，然而近年當(dāng)?shù)氐叵滤恢鹉晗陆?，?dǎo)致植物根系無法吸收足夠水分，此外受道路兩側(cè)水泥硬化的影響，土壤板結(jié)，肥力喪失，使樹木生長速率降低，葉片邊緣枯萎。格爾木當(dāng)?shù)乜鼓嫘暂^好的植物隨著氣候變化及人為影響，正在不斷減少。夏薇[10]通過分析柴達(dá)木盆地的植被覆蓋情況指出，格爾木地區(qū)位于柴達(dá)木盆地的中部，主要植物為沙蒿、紅柳、白刺、沙拐棗等。其中地下水位低于5 m的地區(qū)主要為裸土及低覆蓋植物。植被生長與降雨量、氣溫和蒸發(fā)量呈正相關(guān)關(guān)系，其中與蒸發(fā)量相關(guān)性最好。隨著氣候朝暖干方向發(fā)展，植被種類減少，對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)作用減弱，荒漠化加劇。

2.3 地下水因素

格爾木地區(qū)的地下水主要來自格爾木河的滲漏，其次來自山前地下水徑流與昆侖山北麓的溝谷潛流。近年來受到上游水庫修建的影響，格爾木河滲漏作用明顯，地下水位呈現(xiàn)季節(jié)性波動(dòng)，其中夏季水位明顯呈升高趨勢(shì)，漲幅為1～2 m。自1979年以來，格爾木平原地區(qū)地下水位抬升，地下水位抬升造成的影響使昆侖山山前徑流向南移動(dòng)，南部地區(qū)將逐漸濕潤，有利于綠洲的出現(xiàn)。但荒漠地區(qū)由于植被遭受破壞，土壤涵養(yǎng)水分的能力降低，地下水含水概率少，地下水位總體呈下降趨勢(shì)。郭任宏[11]通過分析柴達(dá)木盆地淺層地下水的分布特征，指出柴達(dá)木地區(qū)地下水的排泄方式主要為蒸發(fā)散失，由于戈壁灘地下水水位埋深大，在戈壁灘地區(qū)地下水補(bǔ)給方式為垂直方式補(bǔ)給，蒸發(fā)散失的地下水主要來自大氣降水與灌溉補(bǔ)給水。綜合多方面研究結(jié)果，荒漠地區(qū)的地下水賦水量少，不利于植被生長。格爾木植被高覆蓋區(qū)隨著近年氣溫的上升，蒸發(fā)量增加，地下水散失量與補(bǔ)給量比值不斷加大，鹽堿化嚴(yán)重，將進(jìn)一步導(dǎo)致荒漠化。

圖1 格爾木地區(qū)植被發(fā)育特征

2.4 土壤因素

格爾木以西為農(nóng)場(chǎng)，主要為種植耕地，土壤濕度較高，向東逐漸延伸，土壤退化嚴(yán)重。其中南部位荒漠區(qū)，向北鹽漬化加重，為鹽湖區(qū)。此外在河水出山口位置，土壤土質(zhì)厚、水質(zhì)好，植被豐富。植物在土壤濕度相關(guān)性關(guān)系中具有良好的正相關(guān)性，既有抗風(fēng)蝕能力，又具備涵養(yǎng)水分的作用。隨著土壤退化嚴(yán)重，土壤健康指數(shù)下降，裸露面積增加，其中土壤容重增加，有機(jī)質(zhì)含量減少。根據(jù)羅鳳敏等人[12]研究分析，我國沙漠的主要土質(zhì)為細(xì)沙，沙由于缺少土壤的流動(dòng)性質(zhì)和固化性質(zhì)，不能生長植物，抗風(fēng)蝕能力弱，對(duì)生態(tài)環(huán)境具有非常大的威脅(圖2)。

3 格爾木荒漠土地整治

3.1 沙變土技術(shù)

目前多數(shù)學(xué)者對(duì)荒漠化土地整治方法研究多處于防治技術(shù)研究階段，但是效果仍然不明顯，荒漠化速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于整治的速度。易志堅(jiān)[10]在研究沙變土技術(shù)中較好地解決了沙漠土壤種植植物，改善荒漠化的方法。其研究通過在內(nèi)蒙古烏蘭布和沙漠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這一技術(shù)有效解決了沙漠變良田的理想。

圖2 格爾木地區(qū)荒漠細(xì)沙特征

該方法嘗試從力學(xué)性質(zhì)上分析了土壤的力學(xué)特性，如流動(dòng)性質(zhì)和固態(tài)性質(zhì)。易志堅(jiān)[13]通過從植物中提取一種無毒副作用的黏性溶液，在沙子中加入這種溶液，從而使沙子變成具備土壤的力學(xué)性質(zhì)。該培育土壤類型在重慶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證得出這種沙變土的技術(shù)具備了土壤抗暴雨沖刷的固態(tài)性質(zhì)。同時(shí)在烏蘭布和沙漠中又證明這一技術(shù)具備在沙漠中抗風(fēng)蝕的能力，并且種植的植物，在噴灌下得以正常存活。通過培育形成的沙漠土壤，在種植植物后，重新形成了新的生態(tài)系統(tǒng)，各類動(dòng)物群落都朝培育區(qū)聚集。

在陜北榆林，毛烏素沙漠治理對(duì)格爾木荒漠治理提供了一定的指導(dǎo)意義。以陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)為例，采用砒砂巖與沙復(fù)配成土技術(shù)，可對(duì)土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)、毛細(xì)管孔隙度和含水率等得到改善。張衛(wèi)華等、韓霽昌等[14，15]通過試驗(yàn)研究，砒砂巖與沙復(fù)配成土采用1∶2至1∶5比例混合成土技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)了毛烏素沙地的治理。由于格爾木地下水位較深，因此砒砂巖復(fù)配成土技術(shù)仍需要在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究。

3.2 植被恢復(fù)技術(shù)

植被對(duì)于涵養(yǎng)水源和防風(fēng)固沙具有重要作用，培育植物成為格爾木荒漠治理的關(guān)鍵。羅鳳敏等[12]對(duì)植物防風(fēng)固沙效果進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)防風(fēng)效果依次為沙蒿群落>白刺群落>梭梭林>草方格沙障。研究表明，沙蒿的覆蓋度高于白刺群落和梭梭林，生長沙蒿的地區(qū)，沙的分選性高于其他植被覆蓋點(diǎn)，從而說明沙蒿覆蓋區(qū)，沙子的防風(fēng)蝕能力較強(qiáng)。馬全林等[16]通過試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)在流動(dòng)沙丘治理中，種植白刺的存活率高于大田和草沙障。植苗和扦插技術(shù)是白刺成活率高的關(guān)鍵。通過諸多分析認(rèn)為，在格爾木地區(qū)培育當(dāng)?shù)匾子谏L的植被：沙蒿、紅柳、白刺、芨芨草、沙拐棗，并加大投入喬木等植被的保護(hù)將有益于荒漠的恢復(fù)治理。

3.3 光伏電站改善氣候

諸多研究表明在沙漠地區(qū)進(jìn)行光伏電站的建設(shè)不僅可以充分利用土地，還有利于沙漠地區(qū)氣候的改善。王禎儀等[17]及高曉清等[18]研究光伏電站對(duì)沙漠地區(qū)的影響，發(fā)現(xiàn)光伏電站建設(shè)是個(gè)雙刃劍，但是從改善氣候環(huán)境方面具有非常重要的作用。首先，太陽能電池板可以起到阻擋風(fēng)和太陽輻射的作用，增加地表的粗糙度，減少沙塵暴。其次，遮陰效果可以促進(jìn)喜陰植物的生長。最后，太陽能電池板能絕熱保溫。從建站效果進(jìn)行分析，目前采用光伏電站的荒漠，植被生長得到改善，氣候環(huán)境有了改善，同時(shí)還增加了一些小動(dòng)物。對(duì)生態(tài)環(huán)境有了非常重要的效果。

3.4 物理遮蔽法培育濕潤土

荒漠化難以治理，關(guān)鍵問題在于影響的因素復(fù)雜，其中水、肥、濕潤土、生態(tài)系統(tǒng)是制約沙漠治理的關(guān)鍵。王洪波等[19]通過深入分析研究認(rèn)為，采用物理遮蔽法，可保存降水，使水分從蒸發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)檎趄v方式，培育出濕潤土，促進(jìn)植被生長。同時(shí)植被生長有利于根系對(duì)有機(jī)質(zhì)的聚集，促進(jìn)土壤微生物和酶的相互作用，保持肥力。植被增加將進(jìn)一步保證生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)，從而解決荒漠治理。王洪波等[19]指出，物理遮蔽物應(yīng)選擇無污染的磚塊、瓦片等建筑物，既可保證土地的利用，又能促進(jìn)荒漠化的治理。

4 結(jié)論

(1)格爾木荒漠化的主要原因包括氣候因素、植被因素、地下水和土壤因素。其中氣候變暖致使土地退化和植被種類減少，是荒漠化的主要因素。

(2)荒漠化整治的主要方法為沙變土技術(shù)、植被恢復(fù)技術(shù)、光伏電站改善氣候方法以及物理遮蔽法培育濕潤土層。沙變土技術(shù)在荒漠治理中從物理性質(zhì)上直接改善了沙體的性質(zhì)，從而培育植被，改善了荒漠區(qū)生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)治理技術(shù)的推廣有重要作用。

5 展望

未來荒漠治理不僅是生態(tài)環(huán)境的改良，更要拓展氣候改善的重要途徑。不僅要從整治技術(shù)上進(jìn)行研究，同時(shí)需要加強(qiáng)宣傳和推廣,政府方面應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督，禁止砍伐樹木，加強(qiáng)對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的培養(yǎng)。在光伏電站建設(shè)方面需要下大工夫。一方面，光伏電站可以增加光能轉(zhuǎn)換為電能，高效利用土地，提高產(chǎn)能，另一方面，也可改善氣候，對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)也有重要推動(dòng)作用。砒砂巖與沙復(fù)配成土技術(shù)以及沙中添加黏性溶液造土技術(shù)可加快試驗(yàn)研究，進(jìn)一步推廣，找到適合的技術(shù)應(yīng)對(duì)沙漠化，為未來沙漠治理提供有效且可借鑒的技術(shù)途徑。