酒泉市治沙优化模式示范研究

杨 波，李 锋(酒泉市林业科学研究所，甘肃 酒泉 735000)

酒泉市位于河西走廊最西段，深居内陆，远离海洋，地域辽阔，处在干旱和半干旱区，降水稀少、水资源匮乏、植被覆盖度低、林种单一，生态环境极其脆弱，是甘肃省乃至全国沙漠化最为严重的地区之一。区域北部被巴丹吉林、库姆塔格两大沙漠包围，从东到西有长达1 000多km的风沙线，沙化及荒漠化土地面积达1 267万hm2，占酒泉市总面积的66.8%。

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，在流动沙丘上不能稳定生长。设置沙障可创造植物生长的有利环境，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，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的效果进行研究，探索总结出了一套系统科学、能有效遏制风沙危害的优化模式——酒泉市治沙优化模式，使局部环境得到改善，植物群落逐步形成，取得了显著的防治效果。

1 项目区概况

酒泉市下辖的玉门市位于甘肃省河西走廊西部，地处巴丹吉林沙漠、库姆塔格沙漠和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′2.85″～40°21′28.09″N、96°59′44.87″～96°59′59.59″E。整个试验区东西宽630 m，南北长900 m，占地面积20 hm2。

黑沙窝沙化地带属大陆性中温带干旱气候区，降水量少，蒸发量大，日照时间长，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，极端最低气温可达-28.7 ℃，7月份最热，极端最高气温达36.7 ℃。年日照时数3 166.3 h，平均无霜期为135 d。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，年平均大于或等于八级以上大风日数为32.1 d，最多年份达51 d，多集中在3—6月，占年大风总次数的76.5%。大风常伴随沙暴浮尘，给农林业生产带来极大危害。

项目区植被类型主要为荒漠植被，由旱生、超旱生的灌木和小灌木组成，有进一步衰退的趋势，多数群落的盖度在15%以下，固定沙丘植被盖度在30%左右，流动沙丘植被盖度在5%以下。天然植被主要有白刺、珍珠猪毛菜、红砂、沙生针茅、沙米、碱蓬、骆驼蓬等。

2 模式概述与总体布局

2.1 模式概述

该优化模式是指在年均降水量200 mm以下沙漠地带，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。随着植物群落的建立，形成综合防护体系，使沙区立地条件逐渐得到改善。

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]，营造乔木、灌木、草本抗旱沙生植被和不同层次、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、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，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，削弱近地表层的风速，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[3-4],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秆、花秆、玉米秆等农作物秸秆为材料，垂直于主风向带状布置，带间距3 m。挖掘宽0.3 m、深0.4 m的沟，将葵花秆、花秆、玉米秆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1.0～1.5 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的带状，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。施工时迎风侧先设主带、后设副带，背风侧先设副带、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的植物纤网固沙网(材料使用寿命为10年)，网格中有一边垂直于主风向。

3.2.4 鹅卵石沙障

利用附近河滩地的鹅卵石，选取粒径在0.1～0.3 m的卵石在网格线上单线紧密摆放，主带垂直于主风向，在沙丘表面形成1 m×1 m或2 m×1 m的鹅卵石沙障。

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沙障拐角内，采用种子直播或容器苗造林。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，植物种有梭梭、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 d，定植部位同种子直播。为提高幼苗在严酷沙丘环境下的成活率，育苗时应增大播种量，容器苗出圃时至少要有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能力。株行距3 m×3m ，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，形成了林分稳定的防风固沙林网，改变了地形地貌，而且使绿洲边缘植被盖度增加30%～60%。防风与固沙结合，保护沙漠绿洲免受风沙危害，改善了绿洲生态环境，缓解和扭转了土地的沙化进程。

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，阻沙效果为花秆高立式沙障>玉米秆高立式沙障>葵花秆高立式沙障>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>玉米秆高立式沙障>葵花秆高立式沙障>花秆高立式沙障。鹅卵石和植物纤维固沙网等无机物沙障投入大，不易分解，与草方格、花秆、玉米秆等的固沙效果对比并没有显著提高。综合以上分析得出:花秆高立式沙障和玉米秆高立式沙障在当地阻沙效果好，单位阻沙成本也低。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。在工程固沙模式下的灌木造林治沙，工程措施不仅改良沙地土壤，而且调节局部小气候，为灌木生长提供了适生条件，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，生态环境逐渐改善，沙生植被也恢复生长和繁殖更新，生物多样性格局逐渐形成。

丘间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，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，营造不同层次、不同功能的防沙固沙林带，提高了造林成活率和林木生长速度，形成了综合防护体系，显著降低了风沙流动速度和绿洲风沙危害。此防沙治沙优化模式示范研究，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。

[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,2004:96-98．