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沙漠治理的主要方法

 梦泽赤子 2012-07-12

  中国是受沙漠化严重危害的国家,自20世纪50年代起,我国就已开始大规模的沙漠治理研究。沙漠化是沙质荒漠化的简称,是土地荒漠化的一种类型。沙漠化土地的土壤粒间孔隙大,内部排水快,蓄水量少且易蒸发失水。且砂质土的毛管较粗,毛管水上升高度小,如果地下水位较低,不能湿润表土,植物则很难在表土上生长。笔者论述了土地沙漠化的危害及沙漠治理的主要方法,并重点比较不同技术间的优缺点,为土地沙漠化的治理提供依据。

  1、土地沙漠化的成因及其危害

  1.1主要成因

  1.1.1气候因素。赤道地区的上升气流在高空向两极方向流动,由于地球旋转偏向力的影响,在南北纬30°附近,大部分空气不再前进,而在高空积聚,并辐射冷却下沉,近地面气层常年保持高气压,气象学上称之为“副热带高压带”。这一地带除亚欧大陆东岸季风气候区外,其他地区气候干燥,云雨少见,而成为主要的沙漠分布区。

  1.1.2人类不合理的生产活动。人口增长和经济发展使土地承受的压力过重,过度开垦、过度放牧、乱砍滥伐和水资源不合理利用等使土地严重退化,森林被毁,气候逐渐干燥,最终形成沙漠。

  1.2危害土地退化不仅使生态环境恶化,土地承载力下降,而且对土地利用退化区域及其周边地区社会经济生活产生深远影响。我国的西北、华北地区,仅2000年春季连续发生12次扬沙、沙尘暴天气,均波及北京,该恶劣天气范围广,强度大,为近50年所罕见。

  在1977年联合国荒漠化会议上,联合国环境署对全球荒漠化灾害进行了估算,因荒漠化造成的农业生产损失保守估算为263亿美元。Dregne等人于1991年对全球荒漠化进行了新的评估,得出在全球范围内由荒漠化造成的损失为422.08亿美元,其中灌溉农业损失107.85亿美元,旱作农业81.89亿美元,草原232.34亿美元。数据显示:中国每年因土地沙漠化灾害而造成的经济损失约541亿元。

  目前沙漠化仍在继续,沙漠仍在不断扩张。20世纪50年代后期至1975年,荒漠化土地扩展速度为1560km2/年,1975-1987年为2100km2/年,1988-2000年为近3600km2/年。主要分布在我国北方的以下3个区域:半干旱地带的农牧交错区,占40.5%;半干旱地带波状沙质草原区,占36.5%;干旱地带绿洲边缘及内陆河下游地区,占23.0%.行政上包括西北、华北、东北地区共13个省份、自治区及直辖市。土地沙漠化对我国社会经济的发展造成了严重影响,在风沙危害严重的地区,许多农田因风沙毁种,粮食产量长期低而不稳。因此,土地沙漠化已成为我国必须解决的重大问题。

  2、沙漠治理的主要方法

  2.1防风固沙

  2.1.1设置沙障。主要有草方格沙障、黏土沙障、篱笆沙障、立式沙障、平铺沙障等。草方格沙障使用麦草、稻草、芦苇等材料,在流动沙丘上扎成挡风墙,以削弱风力的侵蚀,同时有截留降雨的作用,能提高沙层的含水量,有利于沙生植物的生长。黏土沙障是将黏土在沙丘上堆成高20-30m的土埂,间距1-2m,走向与风向垂直。黏土固沙施工简单,固沙效果较好,且具有良好的保水能力,但需要大量的黏土。

  2.1.2在沙面上覆盖致密物。以色列尝试了一种塑料薄膜固沙法,即将塑料薄膜覆盖在沙漠上,并用石头等重物压住。这种方法可有效防止水散失,但塑料薄膜易被风刮起,使其丧失固沙和保水功能,同时造成二次污染。

  2.1.3利用废塑料治理沙漠。该方法可有效固沙和保水。利用简单工艺将废塑料改性成为固沙胶结材料,然后在所种植物周围的沙表面喷洒1层固沙胶结材料,15-20min后固沙胶结材料就将表层沙胶结在一起,形成黏性固沙层。固沙层为柔性,很难开裂,且固沙层由固沙胶结材料与表层沙紧密黏结,重量较大,大风也很难将其刮起。

  2.2植物治理沙漠植物治理指在沙漠地区播种沙生植物,以阻止沙漠扩张及改善沙漠土地。沙生植物具有水分蒸腾少,机械组织、输导组织发达等特点,可抵抗狂风袭击,并尽快将水分和养料输送到亟需的器官,其细胞内经常保持较高的渗透压,具有很强的持续吸水能力,使植物不易失水,能够适应干旱少雨的环境。其治理的方法:

  ①在沙漠地区有计划地栽培沙生植物,造固沙林。一般是在沙丘迎风坡上种植低矮的灌木或草本植物,固住松散的沙粒,在背风坡的低洼地上种植高大的树木,阻止沙丘移动;

  ②在沙漠边缘地带造防风林,以削弱沙漠地区的风力,阻止沙漠扩张。防风林的效果与林带的高度有关,树木越高大防风效果越好。此外,还与树木的疏密结构和透风性能有关。其类型有3种:紧密结构林带、疏透结构林带及通风结构林带。植物治理的效果重点在于选择适当的树种和科学的林带结构。

  2.3水资源利用水资源利用在沙漠治理过程中最为重要。沙漠中的水源主要有地下水、河道水和降水。但沙漠区域的降水量不稳定,一般随气候的变化而变化,湿润年份降水量多,而干暖年份降水量少。沙漠地下水较稳定,其沙层厚,具有一定的“隔热”性,使水得以在地下保存。但这种稳定是相对的,受到降水的制约。解决水资源主要从汲水、输水和节水灌溉等方面考虑。

  2.3.1汲水。其方式主要有2种:

  ①地下井汲水工程。在含有水体的古河道、古湖泊或地下水发育的沙漠区域可以建立地下井。井深度及口径的确定要综合考虑需水量、水层厚度与井底持力层等因素。

  ②坎儿井。坎儿井是井渠相连的汲水工程,由地表开挖许多竖井,挖到含水层,然后再在各竖井的底部相互挖通,以洞相联,形成地下渠道,在新疆地区被大量应用。渠聚的地下水顺渠道流至坎儿井的终端,引水出地面流入渠沟再进行灌溉。由于其沿山前倾斜的冲积层挖掘,渠头水位高,终端水位低,无需动力设备即可把水引到地面,且在地下渠道流动,蒸发损耗量小。

  2.3.2输水。水资源的输送方式主要有渠道引水和管道输水。

  ①渠道引水。这是我国农业进行灌溉的主要方式,目前全国渠系水的利用系数为30%-40%,即输水损失率高达60%-70%。

  ②管道输水。该方式可减少水资源在输送过程中的蒸发和流失,其输水损失率仅为20%-30%,且输送量大。

  2.3.3节水灌溉。节水灌溉技术主要包括喷灌和微灌技术。喷、微灌技术与地面灌溉相比,节水30%-70%,被广泛应用。

干旱地区荒漠化防治对策

3.1 加强草场管理

草原退化是干旱地区荒漠化的主要因素。因此,防止荒漠化必须把保护和退垦还草还林放在首位。核心是保持水的区域平衡,不同植被对水的利用强度不同,宜林则林,宜草则草,宜农则农。具体措施包括:(1)抓紧落实草原家庭承包制;(2)限定最高草原载畜量,建立草原监理制度,严禁超载放牧;(3)搞好草原围栏,围栏旁边要种树;(4)改变饲养方式,推行牲畜舍圈养或划区轮牧;(5)加强对草原的养护,大力防治草原病虫鼠害;(6)采取草地复壮措施。

3.2 加强水土保持工作

在西部地区广布的山地和丘陵上,由水力引起的土壤侵蚀比较突出,导致土地质量下降,生产潜力衰退。因此必须加强对长江上中游山地环境的整治工作。具体措施和方法包括:(1)全面规划,综合治理。(2)合理调整土地利用结构。(3)水土保持的管理和监测。(4)退化坡地改良与利用。

3.3 妥善安排山区农民

退耕还林还草是一项重要措施,但一些散居在缺乏基本生存条件地区的农民领取退耕补给的粮钱后,仍然靠山吃山,开荒、砍树、挖草。形成“越砍越荒、越荒越砍”的恶性循环。因此政府应创造条件,把分散居住在生活条件特别恶劣地区贫困人口逐步迁移出来,安置到适宜生存和发展的地区,从根本上解决生态保护和这些人口的脱贫问题。同时也抓紧落实退耕还林还草。

3.4 利用生物措施和耐旱基因资源

生物措施是指通过建立人工植被,保护和恢复天然植被,最终达到防止风沙危害,治理和开发利用荒漠化土地的目的。实践表明,生物措施是防止荒漠化的根本措施。机械和化学措施通常被作为生物措施的辅佐措施。防止荒漠化的主要生物技术措施为营造防风固沙林、农田防护林以及退化植被的保护和恢复。具体来说有3种方式,即人工造林、飞播造林和封沙育林育草。

耐旱基因资源的开发是生物技术迅速发展到今天又一新的研究方向。近年来对植物耐旱机理的研究有很大发展,最重要的研究结果来自植物脱水过程中基因表达的研究。北京大学的实验室已从 国特有的物种中克隆出一种与耐旱耐寒相关基因的片段,有的转基因植物已表现出抗旱性和抗寒性的明显提高。这些节水型的、耐旱功能大大增强的植物可以成为阻遏沙漠化进程的先锋。耐旱基因使一些生物能够抗拒极端严酷的气候条件,利用耐旱基因的杠杆力量阻遏 国西部乃至全球荒漠化趋势前景可观。

3.5 利用保水剂产品和“干水“技术

保水剂是由高分子材料构成,能够吸收自身重量几百倍乃至上千倍重量的纯水,具有抗旱保苗、增产增收、改良土壤、防风固沙、水土保持等多项功能。据1999年统计,保水剂在 国北方干旱地区推广已百万亩,显著提高了农作物产量及苗木成活率。
美国科学家发明的“干水”,是透明无毒无污染的胶体,在土壤里能为植物提供3个月的有效水分,使树木在极为严酷的干旱条件下越过枯萎死亡威胁、保护树苗成活。

4 结论

荒漠化防治是一项多学科的综合性工程,就目前的治理现状来看,还普遍处于较低的水平,而依靠科技进步,培养科技人才则是提高防治成效的必由之路。因此要尽快建立全国荒漠化监测信息网络,以便掌握荒漠化扩展和防治的动态信息,为防治荒漠化的宏观决策和确定不同类型的防治战略提供可靠的科学依据,尽快走出“贫困——破坏资源——更加贫困“的恶性循环。同时, 们还应提高全民的意识。

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