格尔木荒漠化成因及土地整治技术研究

邓亚仁

(陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西 西安 710075)

1 引言

格尔木隶属于青藏高原，气候干旱，荒漠化严重。近年随着荒漠逆向研究的深入，不断有学者对荒漠土地整治技术进行深入探讨，然而，土地整治的速度远比荒漠化速度小，目前青藏高原荒漠正以大规模退化速度侵蚀西北地区。荒漠化成因认识程度是制约整治效果的主要因素，加之，土地整治后维护效果差，导致西北地区沙尘天气肆虐。

前人对格尔木地区荒漠化成因研究集中为气候因素的分析，诸多学者认为当地荒漠属于风蚀荒漠[1]。其中主要原因为年降水在时间上分配不均[2]。整治技术的研究，目前仅限于理论探讨阶段。整治技术包括：增加地表遮蔽物、恢复草本植被、在戈壁滩建设光伏电站以及传统的方法，包括工程固沙、化学固沙、植物固沙等方法[3～5]。其整治效果见效时间长，植被恢复速度慢。

本次研究将结合气候因素、植被因素、地下水因素、土壤因素等综合分析格尔木荒漠化成因。在整治技术上结合内蒙古乌兰布和沙漠与榆林沙漠地区土地整治的相关方法，为格尔木荒漠化整治提供参考。

2 格尔木荒漠化成因

2.1 气候因素

格尔木属于大陆高原型气候，常年干旱，少雨。年平均温度为5.5 ℃，年均温度变化范围为-1～12 ℃，年平均降雨量为41 mm，年蒸发量高达3000 mm，土壤盐碱化严重。吴双桂等[6，7]研究认为，自1961年开始，近59年，格尔木地区年平均温度呈逐渐升高趋势，降水量无明显突变，降水日数略有增长，气候逐渐变暖。王发科等[2]研究发现荒漠干旱地区增温趋势较草甸湿润区增温明显。气候干旱易导致植被退化、土壤遭侵蚀、荒漠化变严重。格尔木隶属柴达木盆地的中部，通过气象监测发现中部地区风速较强，春季大风导致草场退化，退化程度依次为东部最强，中部次之，西部最弱。

李红梅等[8]研究指出，青海高原地区气候正朝暖干化方向发展，格尔木草场类型目前属于微温极干温带荒漠类，随着逐年升温及CO2排放量增长，植被类型将不断减少，气候恶化，荒漠面积增加。罗磊等[1]研究认为生长季内，降水不均匀程度是影响流沙扩展的重要因素。风速大于5 m/s流动沙丘便易于产生沙尘暴，生长季内，起风沙天数增加，将影响荒漠化。研究发现近20年来，格尔木地区生长季内降水不均匀程度高，荒漠化呈现急剧增加的趋势。

2.2 植被因素

格尔木地区植被种类较为单一，主要为灌木和草本植物，存在少量的乔木(图1)，反映当地的草原性气候特征。其中西部为农田，种植了大量枸杞，生长有芨芨草、沙拐枣等植物，植被覆盖率高于东部。根据祁正鸿[9]研究认为格尔木地区乔木种类主要为杨树与柳树，乔木对当地生态环境起了重要作用，然而近年当地地下水位逐年下降，导致植物根系无法吸收足够水分，此外受道路两侧水泥硬化的影响，土壤板结，肥力丧失，使树木生长速率降低，叶片边缘枯萎。格尔木当地抗逆性较好的植物随着气候变化及人为影响，正在不断减少。夏薇[10]通过分析柴达木盆地的植被覆盖情况指出，格尔木地区位于柴达木盆地的中部，主要植物为沙蒿、红柳、白刺、沙拐枣等。其中地下水位低于5 m的地区主要为裸土及低覆盖植物。植被生长与降雨量、气温和蒸发量呈正相关关系，其中与蒸发量相关性最好。随着气候朝暖干方向发展，植被种类减少，对生态环境保护作用减弱，荒漠化加剧。

2.3 地下水因素

格尔木地区的地下水主要来自格尔木河的渗漏，其次来自山前地下水径流与昆仑山北麓的沟谷潜流。近年来受到上游水库修建的影响，格尔木河渗漏作用明显，地下水位呈现季节性波动，其中夏季水位明显呈升高趋势，涨幅为1～2 m。自1979年以来，格尔木平原地区地下水位抬升，地下水位抬升造成的影响使昆仑山山前径流向南移动，南部地区将逐渐湿润，有利于绿洲的出现。但荒漠地区由于植被遭受破坏，土壤涵养水分的能力降低，地下水含水概率少，地下水位总体呈下降趋势。郭任宏[11]通过分析柴达木盆地浅层地下水的分布特征，指出柴达木地区地下水的排泄方式主要为蒸发散失，由于戈壁滩地下水水位埋深大，在戈壁滩地区地下水补给方式为垂直方式补给，蒸发散失的地下水主要来自大气降水与灌溉补给水。综合多方面研究结果，荒漠地区的地下水赋水量少，不利于植被生长。格尔木植被高覆盖区随着近年气温的上升，蒸发量增加，地下水散失量与补给量比值不断加大，盐碱化严重，将进一步导致荒漠化。

图1 格尔木地区植被发育特征

2.4 土壤因素

格尔木以西为农场，主要为种植耕地，土壤湿度较高，向东逐渐延伸，土壤退化严重。其中南部位荒漠区，向北盐渍化加重，为盐湖区。此外在河水出山口位置，土壤土质厚、水质好，植被丰富。植物在土壤湿度相关性关系中具有良好的正相关性，既有抗风蚀能力，又具备涵养水分的作用。随着土壤退化严重，土壤健康指数下降，裸露面积增加，其中土壤容重增加，有机质含量减少。根据罗凤敏等人[12]研究分析，我国沙漠的主要土质为细沙，沙由于缺少土壤的流动性质和固化性质，不能生长植物，抗风蚀能力弱，对生态环境具有非常大的威胁(图2)。

3 格尔木荒漠土地整治

3.1 沙变土技术

目前多数学者对荒漠化土地整治方法研究多处于防治技术研究阶段，但是效果仍然不明显，荒漠化速度远远高于整治的速度。易志坚[10]在研究沙变土技术中较好地解决了沙漠土壤种植植物，改善荒漠化的方法。其研究通过在内蒙古乌兰布和沙漠进行实验，发现这一技术有效解决了沙漠变良田的理想。

图2 格尔木地区荒漠细沙特征

该方法尝试从力学性质上分析了土壤的力学特性，如流动性质和固态性质。易志坚[13]通过从植物中提取一种无毒副作用的黏性溶液，在沙子中加入这种溶液，从而使沙子变成具备土壤的力学性质。该培育土壤类型在重庆进行实验，验证得出这种沙变土的技术具备了土壤抗暴雨冲刷的固态性质。同时在乌兰布和沙漠中又证明这一技术具备在沙漠中抗风蚀的能力，并且种植的植物，在喷灌下得以正常存活。通过培育形成的沙漠土壤，在种植植物后，重新形成了新的生态系统，各类动物群落都朝培育区聚集。

在陕北榆林，毛乌素沙漠治理对格尔木荒漠治理提供了一定的指导意义。以陕西省土地工程建设集团为例，采用砒砂岩与沙复配成土技术，可对土壤质地、有机质、毛细管孔隙度和含水率等得到改善。张卫华等、韩霁昌等[14，15]通过试验研究，砒砂岩与沙复配成土采用1∶2至1∶5比例混合成土技术，最终实现了毛乌素沙地的治理。由于格尔木地下水位较深，因此砒砂岩复配成土技术仍需要在当地进行进一步实验研究。

3.2 植被恢复技术

植被对于涵养水源和防风固沙具有重要作用，培育植物成为格尔木荒漠治理的关键。罗凤敏等[12]对植物防风固沙效果进行研究，发现防风效果依次为沙蒿群落>白刺群落>梭梭林>草方格沙障。研究表明，沙蒿的覆盖度高于白刺群落和梭梭林，生长沙蒿的地区，沙的分选性高于其他植被覆盖点，从而说明沙蒿覆盖区，沙子的防风蚀能力较强。马全林等[16]通过试验研究，发现在流动沙丘治理中，种植白刺的存活率高于大田和草沙障。植苗和扦插技术是白刺成活率高的关键。通过诸多分析认为，在格尔木地区培育当地易于生长的植被：沙蒿、红柳、白刺、芨芨草、沙拐枣，并加大投入乔木等植被的保护将有益于荒漠的恢复治理。

3.3 光伏电站改善气候

诸多研究表明在沙漠地区进行光伏电站的建设不仅可以充分利用土地，还有利于沙漠地区气候的改善。王祯仪等[17]及高晓清等[18]研究光伏电站对沙漠地区的影响，发现光伏电站建设是个双刃剑，但是从改善气候环境方面具有非常重要的作用。首先，太阳能电池板可以起到阻挡风和太阳辐射的作用，增加地表的粗糙度，减少沙尘暴。其次，遮阴效果可以促进喜阴植物的生长。最后，太阳能电池板能绝热保温。从建站效果进行分析，目前采用光伏电站的荒漠，植被生长得到改善，气候环境有了改善，同时还增加了一些小动物。对生态环境有了非常重要的效果。

3.4 物理遮蔽法培育湿润土

荒漠化难以治理，关键问题在于影响的因素复杂，其中水、肥、湿润土、生态系统是制约沙漠治理的关键。王洪波等[19]通过深入分析研究认为，采用物理遮蔽法，可保存降水，使水分从蒸发转变为蒸腾方式，培育出湿润土，促进植被生长。同时植被生长有利于根系对有机质的聚集，促进土壤微生物和酶的相互作用，保持肥力。植被增加将进一步保证生态系统的建设，从而解决荒漠治理。王洪波等[19]指出，物理遮蔽物应选择无污染的砖块、瓦片等建筑物，既可保证土地的利用，又能促进荒漠化的治理。

4 结论

(1)格尔木荒漠化的主要原因包括气候因素、植被因素、地下水和土壤因素。其中气候变暖致使土地退化和植被种类减少，是荒漠化的主要因素。

(2)荒漠化整治的主要方法为沙变土技术、植被恢复技术、光伏电站改善气候方法以及物理遮蔽法培育湿润土层。沙变土技术在荒漠治理中从物理性质上直接改善了沙体的性质，从而培育植被，改善了荒漠区生态系统，对治理技术的推广有重要作用。

5 展望

未来荒漠治理不仅是生态环境的改良，更要拓展气候改善的重要途径。不仅要从整治技术上进行研究，同时需要加强宣传和推广,政府方面应加强监督，禁止砍伐树木，加强对环境保护意识的培养。在光伏电站建设方面需要下大工夫。一方面，光伏电站可以增加光能转换为电能，高效利用土地，提高产能，另一方面，也可改善气候，对生态环境保护也有重要推动作用。砒砂岩与沙复配成土技术以及沙中添加黏性溶液造土技术可加快试验研究，进一步推广，找到适合的技术应对沙漠化，为未来沙漠治理提供有效且可借鉴的技术途径。