薄膜生态固沙方案的初步研究

张秋汝 杨 双

（武汉大学水利水电学院 湖北 武汉 430072）

1 研究背景

我国是世界上荒漠及荒漠化土地分布较广的国家，已经荒漠化的土地面积17.6 万平方公里，另有潜在荒漠化危险的土地面积15.8 万平方公里。 从总体上看，我国土地荒漠化仍在加速扩展和蔓延。若将其与沙漠和戈壁合计，则有153.3 万平方公里，几乎占全国土地面积的16%。

因此我们需要运用多种科学技术方法延缓荒漠化进程，改造荒漠地区。

目前一些具体的治沙方法有：（1）植物固沙，这是控制流沙最根本且经济有效的措施。 固沙植物能为沙区人畜提供燃料和饲料，同时，又可以恢复和改善生态环境。 其内容主要包括：建立人工植被或恢复天然植被；营造大型防沙阻沙林带，以阻截流沙对绿洲、交通线、城镇居民点的侵袭；营造防护林网，控制耕地风蚀和牧场退化；保护封育天然植被，防止固定半固定沙丘和沙质的沙漠化危害。 （2）工程治沙，治理流沙时，采用柴草、粘土、卵石、网板等材料设置障碍物或铺压遮蔽，借以阻沙固沙；利用地形地物设置屏障，改变大风方向，输导流沙定向吹移；采取一定的工程措施，机械地进行干扰控制，以固定阻挡、输导搬运流沙，定向塑造风沙地貌，改变沙地条件，转害为利。 （3）化学固沙，在流动沙地上通过喷洒化学胶结物质， 使其在沙地表面形成有一定强度的保护壳，隔开气流对沙面的直接作用，提高沙面抗风蚀性能，达到固定流沙的目的。

但这些治沙的方法都没有从根本上解决沙漠化的问题，土地沙漠化的速度仍远大于治沙速度。 要防治风沙，我们还需要更有效的方法。

目前， 治理沙漠遇到的最大问题就是水的供应问题，没有充足的水分供给，即使短期内固定住了沙，植物还是无法正常生长。 无数失败的经验告诉我们，只有解决沙漠植物生长的供水问题，才能从长远上征服沙漠。

在这种背景下，为防止沙漠化进一步扩大，我们提出了一种全新的薄膜生态固沙方案，这种方法在能实现在半沙漠地区逐步建立绿化带，形成有效地防沙林，从而防止沙漠进一步扩大。

2 设计原理

沙漠化不断扩大的主要原因是沙随风走，沙子在风的吹动下不断迁徙，导致沙漠逐渐向外扩张。 若在沙漠边缘即将与绿洲交界处的过渡带上覆盖地膜，以阻断沙子和风之间的联系，防止风将地上的沙子卷起，起到类似于草皮的护沙作用。 薄膜的四个边界均需要压紧，避免其被风掀起，这样可以短期内固定住风沙。

薄膜我我们采用低压高密度聚乙烯地膜。 这种低压膜是利用比重较大的低压高密度聚乙烯树脂为原料吹塑而成。 这种地膜的强度大、韧性强、耐热性、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。 同等重量的这种地膜覆盖面积比一般地膜多近2倍，每公顷只需地膜37.5～45 千克，比一般高压膜减少50%～60%，可用于粮食作物覆盖栽培。但这种地膜的柔软性和横向拉力不如一般地膜，铺膜时不容易紧贴地面。

在地膜上放置锥形营养袋，每个营养袋作为一个植物生长单元，如图所示：

锥形营养袋高35～40cm，地面直径35cm 左右。 每两个营养袋之间前后左右各相距1.3 米； 营养袋内为混有少量肥料的土壤，内含柠条或梭梭的植物壮苗。 含同种植物的营养袋呈“品”状分布。 袋口留直径5 厘米的出口，为种子萌发提供足够的空气，同时相对小的袋口可以减小水分的蒸发；营养袋底部封闭不透水，防止水分下渗，保证植物生长的足够水分，不需要经常补水。

营养袋同样采用低压高密度聚乙烯材料制成，既经济又环保。 但是最好在生产过程中加深色色素，保证植物根部不被光线照射到。

营养袋中的土壤土质成分如左图所示，下层我们使用含水充足的土壤，上面覆盖一层沙粒，防止阳光直射土壤造成蒸发旺盛，水分大量流失。 并且上层沙粒不会影响植物的生长发育。

在薄膜上放置营养袋的地方留出直径18 厘米左右的孔，用营养袋底部压住；当植物根系撑破营养袋时，方便其继续向下延伸扎根沙漠。

各个营养袋之间用绳互相连接固定，形成一个庞大的整体，护沙薄膜的四周用固定桩固定住，并将绳子的末端也牢系在桩上，使其难以被风沙撼动，保证它们的稳定性，同时也更好的固定住下方的护沙薄膜。 另外，我们将柠条和梭梭这两种植物相间种植，避免将来种内竞争造成的不良后果。 如下图所示。

3 创新特色

传统的沙漠治理技术如植物固沙、工程治沙、化学固沙、旱地节水、 退化地开发等并不能完全解决土地沙漠化的问题，而且往往会因为风沙过大或水供应问题得不到解决而不见成效。 就目前局势来看，沙漠化的速度远远大于沙漠治理的速度。 薄膜生态固沙方案，便是针对这些问题，结合了以上几项技术的优点，并在技术上有所创新，是治理沙漠，遏止沙漠蔓延的一种有效方法。

这项技术采用的低压高密度聚乙烯地膜作为护沙薄膜，不仅可以固沙， 而且可以被红柳等耐旱植物的根系穿过，使这类植物能够扎根于沙漠。 另外，地膜是由有机高分子材料制成，可以在短期内自然降解，并最终成为促进植物生长的有机肥。 在该薄膜上面放置相当数量的植物生长单元，有效防止了风沙对薄膜的破坏影响，对生态基上植物的固定生长有重要作用。

植物生长单元中的土壤盛于锥形营养袋中，有效地减小了土壤中水分的下渗作用和蒸发作用，从而减少了水分的流失，这就解决了治理沙漠中的供水困难问题，这与旱地节水的方法相比，既节约了成本，又减少了工作量，效果也更显著。

有机高分子薄膜上面种植多种耐旱植物如 （柠条、梭梭），运用生物学的方法，将它们相间种植，并保持一个合理的种植密度， 这样不仅减小了同种生物种群的种内竞争，有利于植物的快速成长，而且对沙漠生物多样性的提高很大的帮助。

4 应用前景

当前我国国土利用和整治中防沙治沙的任务非常紧迫。进一步应用现代科学技术改造荒漠，防止沙漠化，实现可持续发展，是我们当前面临的重要任务。 在沙害治理体系中，随着薄膜生态基固沙方案的进一步深化研究和应用，特别是将薄膜生态固沙方案的工程化应用以及与传统生物治沙技术结合的深化研究，采取封育、人工造林、生物沙障等综合措施，形成多层次的人工植被覆盖，这对于加强防护体系的整体稳定性，提高固沙和抵御风蚀及沙尘暴的效果具有重要的实践意义和创新意义。

薄膜生态固沙方案与传统生物固沙措施相结合，具有互相促进，和互相弥补的作用，可以大大提高固沙效果，是一种有效的治沙新技术。 薄膜生态固沙作为一种新型的防沙治沙手段，在治理沙漠化的进程中还需要通过科学研究和生产实践继续完善。 薄膜生态固沙方案丰富了我国防沙治沙的技术理论，提高了综合治沙的技术水平和生态效益。利用薄膜生态固沙方案，对于荒漠化地区生态环境的恢复与重建不仅必要而且可行，必将在沙漠化的治理中有着广阔的应用前景。

［1］常兆丰.河西走廊50 年治沙措施应用中出现的问题及未来思路[J].中国沙漠，2001,21.

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