張秋汝 楊 雙

（武漢大學(xué)水利水電學(xué)院 湖北 武漢 430072）

1 研究背景

我國(guó)是世界上荒漠及荒漠化土地分布較廣的國(guó)家，已經(jīng)荒漠化的土地面積17.6 萬平方公里，另有潛在荒漠化危險(xiǎn)的土地面積15.8 萬平方公里。 從總體上看，我國(guó)土地荒漠化仍在加速擴(kuò)展和蔓延。若將其與沙漠和戈壁合計(jì)，則有153.3 萬平方公里，幾乎占全國(guó)土地面積的16%。

因此我們需要運(yùn)用多種科學(xué)技術(shù)方法延緩荒漠化進(jìn)程，改造荒漠地區(qū)。

目前一些具體的治沙方法有：（1）植物固沙，這是控制流沙最根本且經(jīng)濟(jì)有效的措施。 固沙植物能為沙區(qū)人畜提供燃料和飼料，同時(shí)，又可以恢復(fù)和改善生態(tài)環(huán)境。 其內(nèi)容主要包括：建立人工植被或恢復(fù)天然植被；營(yíng)造大型防沙阻沙林帶，以阻截流沙對(duì)綠洲、交通線、城鎮(zhèn)居民點(diǎn)的侵襲；營(yíng)造防護(hù)林網(wǎng)，控制耕地風(fēng)蝕和牧場(chǎng)退化；保護(hù)封育天然植被，防止固定半固定沙丘和沙質(zhì)的沙漠化危害。 （2）工程治沙，治理流沙時(shí)，采用柴草、粘土、卵石、網(wǎng)板等材料設(shè)置障礙物或鋪壓遮蔽，借以阻沙固沙；利用地形地物設(shè)置屏障，改變大風(fēng)方向，輸導(dǎo)流沙定向吹移；采取一定的工程措施，機(jī)械地進(jìn)行干擾控制，以固定阻擋、輸導(dǎo)搬運(yùn)流沙，定向塑造風(fēng)沙地貌，改變沙地條件，轉(zhuǎn)害為利。 （3）化學(xué)固沙，在流動(dòng)沙地上通過噴灑化學(xué)膠結(jié)物質(zhì)， 使其在沙地表面形成有一定強(qiáng)度的保護(hù)殼，隔開氣流對(duì)沙面的直接作用，提高沙面抗風(fēng)蝕性能，達(dá)到固定流沙的目的。

但這些治沙的方法都沒有從根本上解決沙漠化的問題，土地沙漠化的速度仍遠(yuǎn)大于治沙速度。 要防治風(fēng)沙，我們還需要更有效的方法。

目前， 治理沙漠遇到的最大問題就是水的供應(yīng)問題，沒有充足的水分供給，即使短期內(nèi)固定住了沙，植物還是無法正常生長(zhǎng)。 無數(shù)失敗的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，只有解決沙漠植物生長(zhǎng)的供水問題，才能從長(zhǎng)遠(yuǎn)上征服沙漠。

在這種背景下，為防止沙漠化進(jìn)一步擴(kuò)大，我們提出了一種全新的薄膜生態(tài)固沙方案，這種方法在能實(shí)現(xiàn)在半沙漠地區(qū)逐步建立綠化帶，形成有效地防沙林，從而防止沙漠進(jìn)一步擴(kuò)大。

2 設(shè)計(jì)原理

沙漠化不斷擴(kuò)大的主要原因是沙隨風(fēng)走，沙子在風(fēng)的吹動(dòng)下不斷遷徙，導(dǎo)致沙漠逐漸向外擴(kuò)張。 若在沙漠邊緣即將與綠洲交界處的過渡帶上覆蓋地膜，以阻斷沙子和風(fēng)之間的聯(lián)系，防止風(fēng)將地上的沙子卷起，起到類似于草皮的護(hù)沙作用。 薄膜的四個(gè)邊界均需要壓緊，避免其被風(fēng)掀起，這樣可以短期內(nèi)固定住風(fēng)沙。

薄膜我我們采用低壓高密度聚乙烯地膜。 這種低壓膜是利用比重較大的低壓高密度聚乙烯樹脂為原料吹塑而成。 這種地膜的強(qiáng)度大、韌性強(qiáng)、耐熱性、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。 同等重量的這種地膜覆蓋面積比一般地膜多近2倍，每公頃只需地膜37.5～45 千克，比一般高壓膜減少50%～60%，可用于糧食作物覆蓋栽培。但這種地膜的柔軟性和橫向拉力不如一般地膜，鋪膜時(shí)不容易緊貼地面。

在地膜上放置錐形營(yíng)養(yǎng)袋，每個(gè)營(yíng)養(yǎng)袋作為一個(gè)植物生長(zhǎng)單元，如圖所示：

錐形營(yíng)養(yǎng)袋高35～40cm，地面直徑35cm 左右。 每?jī)蓚€(gè)營(yíng)養(yǎng)袋之間前后左右各相距1.3 米； 營(yíng)養(yǎng)袋內(nèi)為混有少量肥料的土壤，內(nèi)含檸條或梭梭的植物壯苗。 含同種植物的營(yíng)養(yǎng)袋呈“品”狀分布。 袋口留直徑5 厘米的出口，為種子萌發(fā)提供足夠的空氣，同時(shí)相對(duì)小的袋口可以減小水分的蒸發(fā)；營(yíng)養(yǎng)袋底部封閉不透水，防止水分下滲，保證植物生長(zhǎng)的足夠水分，不需要經(jīng)常補(bǔ)水。

營(yíng)養(yǎng)袋同樣采用低壓高密度聚乙烯材料制成，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。 但是最好在生產(chǎn)過程中加深色色素，保證植物根部不被光線照射到。

營(yíng)養(yǎng)袋中的土壤土質(zhì)成分如左圖所示，下層我們使用含水充足的土壤，上面覆蓋一層沙粒，防止陽光直射土壤造成蒸發(fā)旺盛，水分大量流失。 并且上層沙粒不會(huì)影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育。

在薄膜上放置營(yíng)養(yǎng)袋的地方留出直徑18 厘米左右的孔，用營(yíng)養(yǎng)袋底部壓?。划?dāng)植物根系撐破營(yíng)養(yǎng)袋時(shí)，方便其繼續(xù)向下延伸扎根沙漠。

各個(gè)營(yíng)養(yǎng)袋之間用繩互相連接固定，形成一個(gè)龐大的整體，護(hù)沙薄膜的四周用固定樁固定住，并將繩子的末端也牢系在樁上，使其難以被風(fēng)沙撼動(dòng)，保證它們的穩(wěn)定性，同時(shí)也更好的固定住下方的護(hù)沙薄膜。 另外，我們將檸條和梭梭這兩種植物相間種植，避免將來種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)造成的不良后果。 如下圖所示。

3 創(chuàng)新特色

傳統(tǒng)的沙漠治理技術(shù)如植物固沙、工程治沙、化學(xué)固沙、旱地節(jié)水、 退化地開發(fā)等并不能完全解決土地沙漠化的問題，而且往往會(huì)因?yàn)轱L(fēng)沙過大或水供應(yīng)問題得不到解決而不見成效。 就目前局勢(shì)來看，沙漠化的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沙漠治理的速度。 薄膜生態(tài)固沙方案，便是針對(duì)這些問題，結(jié)合了以上幾項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并在技術(shù)上有所創(chuàng)新，是治理沙漠，遏止沙漠蔓延的一種有效方法。

這項(xiàng)技術(shù)采用的低壓高密度聚乙烯地膜作為護(hù)沙薄膜，不僅可以固沙， 而且可以被紅柳等耐旱植物的根系穿過，使這類植物能夠扎根于沙漠。 另外，地膜是由有機(jī)高分子材料制成，可以在短期內(nèi)自然降解，并最終成為促進(jìn)植物生長(zhǎng)的有機(jī)肥。 在該薄膜上面放置相當(dāng)數(shù)量的植物生長(zhǎng)單元，有效防止了風(fēng)沙對(duì)薄膜的破壞影響，對(duì)生態(tài)基上植物的固定生長(zhǎng)有重要作用。

植物生長(zhǎng)單元中的土壤盛于錐形營(yíng)養(yǎng)袋中，有效地減小了土壤中水分的下滲作用和蒸發(fā)作用，從而減少了水分的流失，這就解決了治理沙漠中的供水困難問題，這與旱地節(jié)水的方法相比，既節(jié)約了成本，又減少了工作量，效果也更顯著。

有機(jī)高分子薄膜上面種植多種耐旱植物如 （檸條、梭梭），運(yùn)用生物學(xué)的方法，將它們相間種植，并保持一個(gè)合理的種植密度， 這樣不僅減小了同種生物種群的種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)，有利于植物的快速成長(zhǎng)，而且對(duì)沙漠生物多樣性的提高很大的幫助。

4 應(yīng)用前景

當(dāng)前我國(guó)國(guó)土利用和整治中防沙治沙的任務(wù)非常緊迫。進(jìn)一步應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)改造荒漠，防止沙漠化，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，是我們當(dāng)前面臨的重要任務(wù)。 在沙害治理體系中，隨著薄膜生態(tài)基固沙方案的進(jìn)一步深化研究和應(yīng)用，特別是將薄膜生態(tài)固沙方案的工程化應(yīng)用以及與傳統(tǒng)生物治沙技術(shù)結(jié)合的深化研究，采取封育、人工造林、生物沙障等綜合措施，形成多層次的人工植被覆蓋，這對(duì)于加強(qiáng)防護(hù)體系的整體穩(wěn)定性，提高固沙和抵御風(fēng)蝕及沙塵暴的效果具有重要的實(shí)踐意義和創(chuàng)新意義。

薄膜生態(tài)固沙方案與傳統(tǒng)生物固沙措施相結(jié)合，具有互相促進(jìn)，和互相彌補(bǔ)的作用，可以大大提高固沙效果，是一種有效的治沙新技術(shù)。 薄膜生態(tài)固沙作為一種新型的防沙治沙手段，在治理沙漠化的進(jìn)程中還需要通過科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐繼續(xù)完善。 薄膜生態(tài)固沙方案豐富了我國(guó)防沙治沙的技術(shù)理論，提高了綜合治沙的技術(shù)水平和生態(tài)效益。利用薄膜生態(tài)固沙方案，對(duì)于荒漠化地區(qū)生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)與重建不僅必要而且可行，必將在沙漠化的治理中有著廣闊的應(yīng)用前景。

［1］常兆豐.河西走廊50 年治沙措施應(yīng)用中出現(xiàn)的問題及未來思路[J].中國(guó)沙漠，2001,21.

［2］石莎，等.沙坡頭人工治沙工程植被物種組成及其多樣性研究[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2008,16（3）.