沙漠化防治的一種新理念

王秦

摘要：“種草植樹”是林草方向沙漠化防治的主要手段，這種方式直接增加了沙漠生態(tài)系統(tǒng)所要承載的生物量。本文通過對比毛烏素沙地和民勤縣的沙漠化防治經(jīng)驗，得出了以“種草植樹”模式治理沙漠時必須考慮當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)承載能力的結(jié)論，并從提高沙漠生態(tài)承載能力的角度出發(fā)，提出“治沙先富土”的沙漠化防治新理念。

關(guān)鍵詞：沙漠化防治;生態(tài)系統(tǒng)承載能力;腐殖質(zhì)

1 毛烏素沙地等沙漠化防治案例分析

1.1 毛烏素沙地

從1959年開始，毛烏素沙地的防治已有60多年的歷史，1978年國務(wù)院批準(zhǔn)啟動三北工程，這對毛烏素沙地的治理提供了國家層面的保障，2000年以來，隨著退耕還林還草及封山禁牧等工程的實施，有效控制了區(qū)域沙漠化[1]。程杰對毛烏素沙地防治措施進(jìn)行了較為詳細(xì)地匯總，如表1所示。

由表1可知，除常用方式方法外，毛烏素沙地在治理過程中還采用了引水拉沙和飛播等對自然條件要求較高的措施，這說明該區(qū)域在治理之前生態(tài)本底狀況較好，通過整理，毛烏素沙地防治成功可歸納于兩個方面。

第一，生態(tài)本底保存狀況較好，生態(tài)系統(tǒng)承載能力較強(qiáng)。毛烏素沙地區(qū)域在建國初期仍是畜牧業(yè)較發(fā)達(dá)地區(qū)，三北工程啟動后在沙化較為嚴(yán)重的西北部區(qū)域也仍有墾殖活動。毛烏素沙地東部年降水量達(dá)400～440mm，西北部年降水量為250～300mm，最大日降水量可達(dá)100～200mm，降水量充足。且該區(qū)域有茍池、北大池、敖包地等鹽湖以及無定河、禿尾河等水系，地表水資源豐富，為飛播和引水拉沙等治理方式提供了充足的水源。

第二，社會資源的參與補(bǔ)充了部分區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)承載能力不足的缺陷?！懊珵跛厣车胤雷o(hù)林”建設(shè)工程被列為三北工程的重點工程項目，為沙地防治的持續(xù)性投入提供了政策和財政上的保障。而周邊省份鼓勵民間特別是企業(yè)參與治沙，為毛烏素沙地的防治投入了大量的資源。

1.2 民勤縣

民勤縣位于巴丹吉林沙漠和騰格里沙漠中間，多年平均降水量只有115.9mm，且石羊河是該縣僅有的地表水源，生態(tài)本底狀況遠(yuǎn)不及毛烏素沙地。由于水資源和經(jīng)濟(jì)條件限制，植樹種草與機(jī)械固沙（以草方格固沙為主）結(jié)合成為了民勤縣沙漠化防治的主要手段，而螞蟻森林等民間力量的加入也為民勤縣沙漠化防治起到了重要作用。

常兆豐[3]等通過研究民勤荒漠生態(tài)發(fā)現(xiàn)上世紀(jì)60、70年代人工造林加速了沙漠化過程。提出了“在干旱沙漠中造林，尤其是打井提取地下水造林，只能加快沙漠化和生態(tài)環(huán)境退化的過程”的觀點。這是因為盲目增加沙漠植被造成對原有水源的過度利用，即沙漠植被的生物量超出了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)承載能力的上限，導(dǎo)致沙漠生態(tài)條件無法滿足所有植被的物質(zhì)特別是水源的供給，不僅影響沙漠化防治的成效，甚至威脅到原有植被的生存。且由于區(qū)域經(jīng)濟(jì)水平較低，可投入社會資源有限，對于部分區(qū)域植被退化的情況能力有限。

1.3 小結(jié)

通過總結(jié)毛烏素沙地與民勤縣沙漠化防治過程中發(fā)現(xiàn)的問題以及經(jīng)驗我們可以看出，在采用植樹種草等增加區(qū)域生物量的方式進(jìn)行沙漠化防治時，當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的承載能力是必須要考慮的。但是為了保證治沙效果，通過植樹種草新增的生物量往往會超出當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的承載能力，而這些超出的部分則須要社會資源的持續(xù)性投入以保證植被存活，這對于大部分經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)很有可能成為一種負(fù)擔(dān)。

然而生物向適合生長的區(qū)域進(jìn)行遷移和繁衍是自然的，可持續(xù)的，如果我們可以提高沙漠生態(tài)系統(tǒng)承載能力，沙漠區(qū)域的植被覆蓋率便會自動提高，沙漠化防治的迫切性和必要程度也會有所下降，甚至無需進(jìn)行專門放置，所以本文將從提高沙漠生態(tài)系統(tǒng)承載能力的角度出發(fā)對沙漠化防治展開相關(guān)論述。

2 沙漠生態(tài)系統(tǒng)承載能力的提升

提高生態(tài)系統(tǒng)的承載能力難度大，其涉及地質(zhì)地貌、氣候條件、土壤、水分以及植被狀況等因素，是多種因素綜合作用的結(jié)果。但幸運(yùn)的是我們對土壤的改造具有豐富的歷史和經(jīng)驗，故本文從土壤作為突破點入手，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)影響因素的探討。

2.1 土壤因素

沙漠土壤以風(fēng)沙土為主，風(fēng)沙土孔隙率高，通透性良好，但施加水溶性肥料易淋失，而施用有機(jī)肥改良效果良好。楊策[4]通過對比秸稈還田、土壤調(diào)制劑、硫酸鋁、有機(jī)肥五種改良劑對康平風(fēng)沙土培育玉米進(jìn)行對照實驗，發(fā)現(xiàn)在玉米成熟期經(jīng)有機(jī)肥改良后土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀、水分含量均為最高。進(jìn)一步分析可知，在施加有機(jī)肥后，肥料中有機(jī)質(zhì)需要經(jīng)微生物分解形成無機(jī)鹽后才能被植物吸收，故其在肥力持續(xù)性方面具有一定優(yōu)勢。而有機(jī)質(zhì)中對改善土壤起核心作用主要是腐殖質(zhì)，故通過提高土壤中腐殖質(zhì)含量來改良風(fēng)沙土是可行的。

2.2 水因素

根據(jù)本章第一節(jié)的內(nèi)容可知，腐殖質(zhì)在提高風(fēng)沙土含水量方面具有一定優(yōu)勢，這是因為腐殖質(zhì)中富含脂，蠟和樹脂，這些物質(zhì)能浸潤土壤團(tuán)塊，使其具有疏水性，減弱土壤浸濕過程和毛管水的移動速度，使土壤水分的蒸發(fā)量減少和土壤持水能力增強(qiáng)[5]。那么，腐殖質(zhì)在調(diào)節(jié)沙漠地區(qū)大氣水方面能否有所作為？

景愛[6]發(fā)現(xiàn)森林植被腐爛以后形成的生物核，便是重要的凝結(jié)核，它可以促進(jìn)大氣降雨。而這些生物核實質(zhì)上是有機(jī)質(zhì)分解后形成的有機(jī)微粒，即漂浮在空氣中的腐殖質(zhì)顆粒。且由于沙塵氣溶膠可以長時間懸浮在大氣中并作為凝結(jié)核，導(dǎo)致空中云滴有效半徑劇減而無法達(dá)到形成降水的閾值，從而抑制降水的產(chǎn)生[1]。增加風(fēng)沙土中腐殖質(zhì)含量后，一方面可以減少風(fēng)沙土裸露面積，抑制降雨后沙塵氣溶膠中凝結(jié)核重新返回空氣中，另一方面又可作為沙漠中新的凝結(jié)核原，從而起到調(diào)節(jié)沙漠中凝結(jié)核的數(shù)量的作用。

此外，景愛[6]還對地表反射率與降雨之間的關(guān)系進(jìn)行了相關(guān)闡述，總結(jié)出“地表反射率的高低，直接影響大氣降雨”，反射率比較低的地表容易出現(xiàn)降雨過程，而反射率比較高的地方則相反，而腐殖質(zhì)呈黑褐色，對于降低沙漠地區(qū)地表反射率具有一定的作用。且腐殖質(zhì)分解產(chǎn)生水，可以增加土壤水含量，這也為提高沙漠空氣中的水汽含量提供了一種新的水源。

通過上文可知，提高土壤中腐殖質(zhì)含量對于提高沙漠土壤水含量、調(diào)節(jié)沙漠地表反射率以及空氣中凝結(jié)核、大氣水含量具有積極的作用，為改善沙漠水供給條件提供了一種積極的可能性。

2.3 地形地貌因素

已知腐殖質(zhì)具有遇水后可以呈凝膠狀與礦質(zhì)粘粒緊密結(jié)合的特點，這對于流沙的固定是有益的，并且腐殖質(zhì)干燥后并不會對這種性質(zhì)形成影響。那么我們是否可以利用這些特點進(jìn)行沙漠地形地貌方面的改善。關(guān)于這個問題，本文將從兩方面入手。

一是如何改善沙漠沙丘連綿的地形地貌。沙漠中風(fēng)力資源豐富，這是形成沙漠地形地貌的主要原因，也是沙丘流動的主要動力。相同風(fēng)況下，沙丘高度越高的位置風(fēng)速越大，且在渦流等局部氣流的作用下，沙丘迎風(fēng)面上部的沙土向背風(fēng)面移動并聚集在沙丘背風(fēng)面中下部、丘間低地以及下風(fēng)處沙丘迎風(fēng)面的中下部。本文利用該原理，假設(shè)沙丘前后均播撒了足量的顆粒狀（顆粒大小滿足在風(fēng)力作用下移動）腐殖質(zhì)，在風(fēng)里作用下，腐殖質(zhì)顆粒在與沙土充分混合后聚集在沙丘背風(fēng)面中下部、丘間低地以及下風(fēng)處沙丘迎風(fēng)面的中下部。因為風(fēng)沙土粒徑很小，當(dāng)沙土中腐殖質(zhì)含量達(dá)到一定比例后，在有效降水（本文將可以保證形成有效沙土膠體的降水為有效降水）的參與下，腐殖質(zhì)便可與風(fēng)沙土結(jié)合形成沙土膠體，該膠體干燥后板結(jié)，在減弱板結(jié)層以下土壤水分的蒸發(fā)效果的同時起到固定流沙作用。通過多次“播撒腐殖質(zhì)——有效降水——形成丘間固定沙土層”的重復(fù)，丘間低地逐漸抬高，流動沙丘的高度、體積逐漸減小，最終實現(xiàn)沙丘的自平整，大致過程如圖1所示：

沙丘自平整的過程大致可以分為三種情況，分別是沙丘移動速度大于、等于或小于丘間低地沙土的固定速度。圖1可以直接表示沙丘移動速度等于或小于丘間沙土固定速度的情況，當(dāng)沙丘移動速度大于丘間沙土固定速度時，丘間低地的腐殖質(zhì)含量不足以形成穩(wěn)定沙土層，從而影響流沙固定效果。所以本文建議配合沙漠地區(qū)雨季降水特征播撒腐殖質(zhì)，依據(jù)腐殖質(zhì)產(chǎn)能，在有效降雨到來之前使沙土中腐殖質(zhì)含量達(dá)到可形成沙土膠體的條件。

二是如何播撒腐殖質(zhì)。沙漠范圍巨大，采用人力和飛播的經(jīng)濟(jì)性以及安全性有待商榷，然而沙漠中風(fēng)力資源豐富，沙塵暴甚至能將蒙古國的沙土帶到中國內(nèi)陸，既然沙漠中風(fēng)力作用這么明顯，那么本文設(shè)想利用風(fēng)力播撒腐殖質(zhì)。

借用風(fēng)力播撒腐殖質(zhì)，須要把腐殖質(zhì)加工成顆粒狀，這與沙丘自平整過程中對腐殖質(zhì)形態(tài)的要求相符。借用風(fēng)力播撒，腐殖質(zhì)顆粒越小越好，但顆粒越小加工成本越高，為保證盡可能擴(kuò)大播撒范圍以及腐殖質(zhì)顆粒和風(fēng)沙土充分混合，本文初步設(shè)想腐殖質(zhì)加工粒徑與風(fēng)沙土一致，但考慮到腐殖質(zhì)顆粒的密度，粒徑大小可進(jìn)一步調(diào)整。

因為離地越高風(fēng)力越大，所以播撒高度越高越好，但固定式播撒點的作用范圍對于沙漠來還是過小，且在沙漠中進(jìn)行相關(guān)設(shè)施設(shè)備的建設(shè)也不具有可行性。故本文提出在混凝土泵送車的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)改動，這是因為泵送車已經(jīng)可以把混凝土泵送到數(shù)十米甚至一百多米的高度，這對于腐殖質(zhì)播撒已經(jīng)做夠，且將泵送車進(jìn)行改裝用于播撒腐殖質(zhì)粉末在工程設(shè)計上比泵送混凝土流體更加簡單，而這種工程車輛地形適應(yīng)性強(qiáng)，也可以更加節(jié)約相關(guān)經(jīng)費(fèi)。

故從理論和硬件設(shè)備上講，利用腐殖質(zhì)實現(xiàn)對沙漠地形地貌的改善是具有一定可行性的。

2.4 小結(jié)

本文不再對氣候條件和植被狀況進(jìn)行討論，這是因為氣候條件是由整個生態(tài)圈所確定的，區(qū)域性生態(tài)系統(tǒng)的變化對氣候條件的反饋是有限的，而改善植被狀況是沙漠化防治的成效之一，繼續(xù)討論不存在太大意義。

需要強(qiáng)調(diào)的是，有機(jī)質(zhì)分解的最終產(chǎn)物中包含水，通過增加沙漠土壤中腐殖質(zhì)含量，實質(zhì)上為沙漠生態(tài)系統(tǒng)增加了一個“有機(jī)水庫”，這對于提高沙漠生態(tài)系統(tǒng)承載能力來講必定是有益的。

通過總結(jié)本章內(nèi)容我們可以看到，提高沙漠區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的承載能力是一項系統(tǒng)性的工程，涉及地質(zhì)地貌、氣候條件、土壤、水分以及植被狀況等因素[7]，本文從增加土壤腐殖質(zhì)含量的角度入手，以土壤改良作為切入點，逐步推導(dǎo)出腐殖質(zhì)在改善沙漠生態(tài)系統(tǒng)土壤性狀、供水條件、地形地貌方面均具有一定的作用，在僅使用腐殖質(zhì)來提高沙漠生態(tài)系統(tǒng)承載能力是值得深入探討的。

3 結(jié)語

毛烏素沙地治理的成功離不開其相對優(yōu)越的自然條件和社會資源的充分投入，但從總體上看，部分已實施沙漠化防治的區(qū)域中已出現(xiàn)植被退化的現(xiàn)象。本文通過分析認(rèn)為現(xiàn)行以植樹種草進(jìn)行沙漠化防治的方案十分依賴當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的承載能力，當(dāng)新增生物量超過當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)承載能力后，必然出現(xiàn)植被退化的現(xiàn)象，而這種退化只會發(fā)生在競爭能力相對較弱的植物種上，不存在人工種還是天然種的區(qū)分。

故本文提出以提高生態(tài)系統(tǒng)承載能力為前提的沙漠化防治理念，即“治沙先富土”------通過利用腐殖質(zhì)的理化性質(zhì)，在改變沙漠土壤理化性質(zhì)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)承載能力的目標(biāo)并進(jìn)行流動沙土的初步治理，且由于區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)承載能力的提高，天然種會逐步占據(jù)適宜生存的區(qū)域形成群落，擴(kuò)大沙漠地區(qū)原生植被的覆蓋范圍，而群落的自我更替又可以保證風(fēng)沙土中有機(jī)質(zhì)的循環(huán)，形成穩(wěn)定的固沙系統(tǒng)，然后在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行沙漠化防治需求的評價。當(dāng)然，除腐殖質(zhì)外還可以選用其他方式和物質(zhì)用來提高沙漠生態(tài)系統(tǒng)的承載能力，本文在此不再探討。

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