沙漠化防治的一种新理念

王秦

摘要：“种草植树”是林草方向沙漠化防治的主要手段，这种方式直接增加了沙漠生态系统所要承载的生物量。本文通过对比毛乌素沙地和民勤县的沙漠化防治经验，得出了以“种草植树”模式治理沙漠时必须考虑当地生态系统承载能力的结论，并从提高沙漠生态承载能力的角度出发，提出“治沙先富土”的沙漠化防治新理念。

关键词：沙漠化防治;生态系统承载能力;腐殖质

1 毛乌素沙地等沙漠化防治案例分析

1.1 毛乌素沙地

从1959年开始，毛乌素沙地的防治已有60多年的历史，1978年国务院批准启动三北工程，这对毛乌素沙地的治理提供了国家层面的保障，2000年以来，随着退耕还林还草及封山禁牧等工程的实施，有效控制了区域沙漠化[1]。程杰对毛乌素沙地防治措施进行了较为详细地汇总，如表1所示。

由表1可知，除常用方式方法外，毛乌素沙地在治理过程中还采用了引水拉沙和飞播等对自然条件要求较高的措施，这说明该区域在治理之前生态本底状况较好，通过整理，毛乌素沙地防治成功可归纳于两个方面。

第一，生态本底保存状况较好，生态系统承载能力较强。毛乌素沙地区域在建国初期仍是畜牧业较发达地区，三北工程启动后在沙化较为严重的西北部区域也仍有垦殖活动。毛乌素沙地东部年降水量达400～440mm，西北部年降水量为250～300mm，最大日降水量可达100～200mm，降水量充足。且该区域有苟池、北大池、敖包地等盐湖以及无定河、秃尾河等水系，地表水资源丰富，为飞播和引水拉沙等治理方式提供了充足的水源。

第二，社会资源的参与补充了部分区域生态系统承载能力不足的缺陷。“毛乌素沙地防护林”建设工程被列为三北工程的重点工程项目，为沙地防治的持续性投入提供了政策和财政上的保障。而周边省份鼓励民间特别是企业参与治沙，为毛乌素沙地的防治投入了大量的资源。

1.2 民勤县

民勤县位于巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠中间，多年平均降水量只有115.9mm，且石羊河是该县仅有的地表水源，生態本底状况远不及毛乌素沙地。由于水资源和经济条件限制，植树种草与机械固沙（以草方格固沙为主）结合成为了民勤县沙漠化防治的主要手段，而蚂蚁森林等民间力量的加入也为民勤县沙漠化防治起到了重要作用。

常兆丰[3]等通过研究民勤荒漠生态发现上世纪60、70年代人工造林加速了沙漠化过程。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态环境退化的过程”的观点。这是因为盲目增加沙漠植被造成对原有水源的过度利用，即沙漠植被的生物量超出了区域生态系统承载能力的上限，导致沙漠生态条件无法满足所有植被的物质特别是水源的供给，不仅影响沙漠化防治的成效，甚至威胁到原有植被的生存。且由于区域经济水平较低，可投入社会资源有限，对于部分区域植被退化的情况能力有限。

1.3 小结

通过总结毛乌素沙地与民勤县沙漠化防治过程中发现的问题以及经验我们可以看出，在采用植树种草等增加区域生物量的方式进行沙漠化防治时，当地生态系统的承载能力是必须要考虑的。但是为了保证治沙效果，通过植树种草新增的生物量往往会超出当地生态系统的承载能力，而这些超出的部分则须要社会资源的持续性投入以保证植被存活，这对于大部分经济欠发达地区很有可能成为一种负担。

然而生物向适合生长的区域进行迁移和繁衍是自然的，可持续的，如果我们可以提高沙漠生态系统承载能力，沙漠区域的植被覆盖率便会自动提高，沙漠化防治的迫切性和必要程度也会有所下降，甚至无需进行专门放置，所以本文将从提高沙漠生态系统承载能力的角度出发对沙漠化防治展开相关论述。

2 沙漠生态系统承载能力的提升

提高生态系统的承载能力难度大，其涉及地质地貌、气候条件、土壤、水分以及植被状况等因素，是多种因素综合作用的结果。但幸运的是我们对土壤的改造具有丰富的历史和经验，故本文从土壤作为突破点入手，并在此基础上进行相关影响因素的探讨。

2.1 土壤因素

沙漠土壤以风沙土为主，风沙土孔隙率高，通透性良好，但施加水溶性肥料易淋失，而施用有机肥改良效果良好。杨策[4]通过对比秸秆还田、土壤调制剂、硫酸铝、有机肥五种改良剂对康平风沙土培育玉米进行对照实验，发现在玉米成熟期经有机肥改良后土壤中碱解氮、速效磷、速效钾、水分含量均为最高。进一步分析可知，在施加有机肥后，肥料中有机质需要经微生物分解形成无机盐后才能被植物吸收，故其在肥力持续性方面具有一定优势。而有机质中对改善土壤起核心作用主要是腐殖质，故通过提高土壤中腐殖质含量来改良风沙土是可行的。

2.2 水因素

根据本章第一节的内容可知，腐殖质在提高风沙土含水量方面具有一定优势，这是因为腐殖质中富含脂，蜡和树脂，这些物质能浸润土壤团块，使其具有疏水性，减弱土壤浸湿过程和毛管水的移动速度，使土壤水分的蒸发量减少和土壤持水能力增强[5]。那么，腐殖质在调节沙漠地区大气水方面能否有所作为？

景爱[6]发现森林植被腐烂以后形成的生物核，便是重要的凝结核，它可以促进大气降雨。而这些生物核实质上是有机质分解后形成的有机微粒，即漂浮在空气中的腐殖质颗粒。且由于沙尘气溶胶可以长时间悬浮在大气中并作为凝结核，导致空中云滴有效半径剧减而无法达到形成降水的阈值，从而抑制降水的产生[1]。增加风沙土中腐殖质含量后，一方面可以减少风沙土裸露面积，抑制降雨后沙尘气溶胶中凝结核重新返回空气中，另一方面又可作为沙漠中新的凝结核原，从而起到调节沙漠中凝结核的数量的作用。

此外，景爱[6]还对地表反射率与降雨之间的关系进行了相关阐述，总结出“地表反射率的高低，直接影响大气降雨”，反射率比较低的地表容易出现降雨过程，而反射率比较高的地方则相反，而腐殖质呈黑褐色，对于降低沙漠地区地表反射率具有一定的作用。且腐殖质分解产生水，可以增加土壤水含量，这也为提高沙漠空气中的水汽含量提供了一种新的水源。

通过上文可知，提高土壤中腐殖质含量对于提高沙漠土壤水含量、调节沙漠地表反射率以及空气中凝结核、大气水含量具有积极的作用，为改善沙漠水供给条件提供了一种积极的可能性。

2.3 地形地貌因素

已知腐殖质具有遇水后可以呈凝胶状与矿质粘粒紧密结合的特点，这对于流沙的固定是有益的，并且腐殖质干燥后并不会对这种性质形成影响。那么我们是否可以利用这些特点进行沙漠地形地貌方面的改善。关于这个问题，本文将从两方面入手。

一是如何改善沙漠沙丘连绵的地形地貌。沙漠中风力资源丰富，这是形成沙漠地形地貌的主要原因，也是沙丘流动的主要动力。相同风况下，沙丘高度越高的位置风速越大，且在涡流等局部气流的作用下，沙丘迎风面上部的沙土向背风面移动并聚集在沙丘背风面中下部、丘间低地以及下风处沙丘迎风面的中下部。本文利用该原理，假设沙丘前后均播撒了足量的颗粒状（颗粒大小满足在风力作用下移动）腐殖质，在风里作用下，腐殖质颗粒在与沙土充分混合后聚集在沙丘背风面中下部、丘间低地以及下风处沙丘迎风面的中下部。因为风沙土粒径很小，当沙土中腐殖质含量达到一定比例后，在有效降水（本文将可以保证形成有效沙土胶体的降水为有效降水）的参与下，腐殖质便可与风沙土结合形成沙土胶体，该胶体干燥后板结，在减弱板结层以下土壤水分的蒸发效果的同时起到固定流沙作用。通过多次“播撒腐殖质——有效降水——形成丘间固定沙土层”的重复，丘间低地逐渐抬高，流动沙丘的高度、体积逐渐减小，最终实现沙丘的自平整，大致过程如图1所示：

沙丘自平整的过程大致可以分为三种情况，分别是沙丘移动速度大于、等于或小于丘间低地沙土的固定速度。图1可以直接表示沙丘移动速度等于或小于丘间沙土固定速度的情况，当沙丘移动速度大于丘间沙土固定速度时，丘间低地的腐殖质含量不足以形成稳定沙土层，从而影响流沙固定效果。所以本文建议配合沙漠地区雨季降水特征播撒腐殖质，依据腐殖质产能，在有效降雨到来之前使沙土中腐殖质含量达到可形成沙土胶体的条件。

二是如何播撒腐殖质。沙漠范围巨大，采用人力和飞播的经济性以及安全性有待商榷，然而沙漠中风力资源丰富，沙尘暴甚至能将蒙古国的沙土带到中国内陆，既然沙漠中风力作用这么明显，那么本文设想利用风力播撒腐殖质。

借用风力播撒腐殖质，须要把腐殖质加工成颗粒状，这与沙丘自平整过程中对腐殖质形态的要求相符。借用风力播撒，腐殖质颗粒越小越好，但颗粒越小加工成本越高，为保证尽可能扩大播撒范围以及腐殖质颗粒和风沙土充分混合，本文初步设想腐殖质加工粒径与风沙土一致，但考虑到腐殖质颗粒的密度，粒径大小可进一步调整。

因为离地越高风力越大，所以播撒高度越高越好，但固定式播撒点的作用范围对于沙漠来还是过小，且在沙漠中进行相关设施设备的建设也不具有可行性。故本文提出在混凝土泵送车的基础上进行相关改动，这是因为泵送车已经可以把混凝土泵送到数十米甚至一百多米的高度，这对于腐殖质播撒已经做够，且将泵送车进行改装用于播撒腐殖质粉末在工程设计上比泵送混凝土流体更加简单，而这种工程车辆地形适应性强，也可以更加节约相关经费。

故从理论和硬件设备上讲，利用腐殖质实现对沙漠地形地貌的改善是具有一定可行性的。

2.4 小结

本文不再对气候条件和植被状况进行讨论，这是因为气候条件是由整个生态圈所确定的，区域性生态系统的变化对气候条件的反馈是有限的，而改善植被状况是沙漠化防治的成效之一，继续讨论不存在太大意义。

需要强调的是，有机质分解的最终产物中包含水，通过增加沙漠土壤中腐殖质含量，实质上为沙漠生态系统增加了一个“有机水库”，这对于提高沙漠生态系统承载能力来讲必定是有益的。

通过总结本章内容我们可以看到，提高沙漠区域生态系统的承载能力是一项系统性的工程，涉及地质地貌、气候条件、土壤、水分以及植被状况等因素[7]，本文从增加土壤腐殖质含量的角度入手，以土壤改良作为切入点，逐步推导出腐殖质在改善沙漠生态系统土壤性状、供水条件、地形地貌方面均具有一定的作用，在仅使用腐殖质来提高沙漠生态系统承载能力是值得深入探讨的。

3 结语

毛乌素沙地治理的成功离不开其相对优越的自然条件和社会资源的充分投入，但从总体上看，部分已实施沙漠化防治的区域中已出现植被退化的现象。本文通过分析认为现行以植树种草进行沙漠化防治的方案十分依赖当地生态系统的承载能力，当新增生物量超过当地生态系统承载能力后，必然出现植被退化的现象，而这种退化只会发生在竞争能力相对较弱的植物种上，不存在人工种还是天然种的区分。

故本文提出以提高生态系统承载能力为前提的沙漠化防治理念，即“治沙先富土”------通过利用腐殖质的理化性质，在改变沙漠土壤理化性质的基础上，实现提高区域生态系统承载能力的目标并进行流动沙土的初步治理，且由于区域生态系统承载能力的提高，天然种会逐步占据适宜生存的区域形成群落，扩大沙漠地区原生植被的覆盖范围，而群落的自我更替又可以保证风沙土中有机质的循环，形成稳定的固沙系统，然后在此基础上再进行沙漠化防治需求的评价。当然，除腐殖质外还可以选用其他方式和物质用来提高沙漠生态系统的承载能力，本文在此不再探讨。

参考文献

[1] 杨永梅.毛乌素沙地沙漠化驱动因素的研究[D].西北农林科技大学，2007.

[2] 程杰.浅谈毛乌素沙地防治措施[J].中文科技期刊数据库（全文版）自然科学，2018，7（2）：25.

[3] 常兆丰，赵明，刘虎俊，等.民勤沙漠生态退化动态特征研究[J].中国农学通报，2007，23（11）：333-338.

[4] 杨策.不同改良剂对康平风沙土保水保肥效果的影响[J].黑龙江水利，2017，3（1）：10-14.

[5] 袁晨.黑麦草对攀枝花植烟土壤及烤烟产质量的影响[D].四川农业大学，2016.

[6] 景爱.森林植被影响成云降雨的研究[J].科技文萃，2004（2）：44-51.

[7] 陈丽.关于农村土地法律保护的思考[A].中国环境科學学会2008年学术年会[C].2008：1468-1473.