煙臺(tái)市牟平區(qū)觀水鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心 蘇維利

煙臺(tái)市牟平區(qū)自然資源局 胡海燕 徐 晶

一、風(fēng)沙成因

（一）風(fēng)沙流和起沙風(fēng)

風(fēng)吹經(jīng)沙質(zhì)地表時(shí)，將疏松的沙粒揚(yáng)起并納入運(yùn)動(dòng)的氣流中，即形成風(fēng)沙流。沙粒從靜止到運(yùn)動(dòng)，主要的抬升力是沖擊力，沖擊力可超過(guò)沙力重的幾十倍甚至幾百倍，通過(guò)沖擊力迅速產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)（550轉(zhuǎn)/秒），然后由氣流上升力抬起沙粒，如空氣中固體顆粒的沉速小于平均風(fēng)速的1/5，顆粒就被上舉，運(yùn)動(dòng)沙粒是從氣流中獲取其運(yùn)動(dòng)的能量，沙粒只有在一定的風(fēng)力作用下才開始移動(dòng)的。使沙粒起動(dòng)的臨界風(fēng)就是起沙風(fēng)。起沙風(fēng)的大小受沙粒粒徑、沙地水分、沙地地表狀態(tài)影響。如粒徑0.15mm的細(xì)沙粒在光板地上起沙風(fēng)為5.2m/s,而在粗沙表面上為5.85 m/s。

（二）沙粒的移動(dòng)方式和風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)

（1）沙粒的移動(dòng)方式

氣流搬運(yùn)沙粒的形式，依風(fēng)力、顆粒大小和質(zhì)量不同，有懸移（懸浮流動(dòng)）、躍移（跳躍式的移動(dòng)）、蠕移（滑動(dòng)和滾動(dòng)）三種方式。試驗(yàn)表明：中等風(fēng)速時(shí)，在0.2m高處移動(dòng)的總沙量中，躍移方式的占50%，蠕移占15%，懸移占35%。沙粒的三種運(yùn)動(dòng)方式，在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于風(fēng)速的變化，可以互相轉(zhuǎn)化。風(fēng)速越大，懸移比例越大，反之越小。

（2）風(fēng)沙流的結(jié)構(gòu)

同一風(fēng)速下，風(fēng)沙流各部分沙粒的密度與高度成反比，離地面越高，風(fēng)沙流中沙粒量越少，相反離地面越近，卷入風(fēng)沙流中的沙粒越多。據(jù)測(cè)定當(dāng)風(fēng)速5m/s時(shí)，88%的沙粒在離地面10cm的高度中通過(guò)，98%的沙粒在離地面15cm的高度中通過(guò)，超過(guò)30cm很少有沙粒分布。因此為了防止流沙移動(dòng)所設(shè)的沙障，只要幾十厘米的高度就可以阻攔大部分沙子。風(fēng)速增大，風(fēng)沙流的總含沙量增大。同樣，沙粒也會(huì)對(duì)氣流產(chǎn)生反作用，同一速度下沙量的進(jìn)一步增加，就會(huì)導(dǎo)致因負(fù)荷過(guò)重而使氣流速度和含沙量都降低。當(dāng)風(fēng)速增大時(shí)，風(fēng)沙流中沙粒活動(dòng)高度也增加。據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)證明，輸沙率和風(fēng)速減去起沙風(fēng)速之差的三次方成正比。表達(dá)式為q＝1.5×10-9(V-Vt)3(q為輸沙率，單位為g/min、VVt分別為風(fēng)速和起沙風(fēng)，單位為m/s)。

在風(fēng)沙流的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，風(fēng)會(huì)對(duì)沙粒的移動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)力作用，風(fēng)速增大，所能搬運(yùn)的沙粒的數(shù)量也會(huì)增多，但這種量的累積超過(guò)一定程度，呈現(xiàn)飽和狀態(tài)并超過(guò)了這一限度時(shí)，大量的沙粒就會(huì)對(duì)風(fēng)速產(chǎn)生相反的作用，由于過(guò)于飽和，氣流的抵擋能力減小，輸沙量降低，這時(shí)吹蝕作用停止，并且開始了沙粒沉積現(xiàn)象。當(dāng)飽和的風(fēng)沙流將超負(fù)荷的沙粒堆積于地表以后，風(fēng)沙流本身又處于不飽和狀態(tài)，風(fēng)速又增加，其擋沙能力又加大，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中地表又開始被吹蝕。風(fēng)沙流的這種吹蝕、搬運(yùn)和堆積的反復(fù)交替的特性使流動(dòng)沙地形成了形式各異的地形，這就是沙區(qū)地形形成的基本原理，也是采取各種防治治沙措施的理論依據(jù)。

（三）沙區(qū)地形

風(fēng)沙流動(dòng)是通過(guò)對(duì)地面吹蝕、搬運(yùn)和堆積三個(gè)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在以吹蝕占優(yōu)勢(shì)的地段，風(fēng)蝕地形就明顯，而在以堆積為主的地區(qū)，形成堆積地形。沙區(qū)地形是風(fēng)沙流、沙地表面狀況和障礙物相互作用的結(jié)果。

（1）風(fēng)蝕地形

主要在旱地區(qū)，經(jīng)過(guò)風(fēng)沙流的吹蝕和磨蝕作用，形成以下幾種地形：風(fēng)蝕洼地、風(fēng)蝕殘丘、雅丹地形（出現(xiàn)在巖石堅(jiān)硬不同較陡的山區(qū)，形成許多深1-6m的凹槽，殘存較堅(jiān)硬的巖層，形成各種形態(tài)，因雅丹地方而得名）、蘑菇石、風(fēng)城地形、沙漠波紋、風(fēng)棱石、石袋、石篩（又叫石格窗）。

（2）風(fēng)積地形

當(dāng)風(fēng)沙流遇到各種障礙，無(wú)法挾帶沙粒前進(jìn)，發(fā)生沙物質(zhì)堆積現(xiàn)象，稱為風(fēng)積作用。通過(guò)風(fēng)積作用而形成的地形，稱為風(fēng)積地形。形成的主要地形有：①沙紋，風(fēng)移沙粒出現(xiàn)了按粗細(xì)分選的現(xiàn)象，移動(dòng)很慢的最粗的沙粒沿地表滾動(dòng)并聚集，成微形隆起，兩個(gè)隆起間有一定距離，就是沙紋。沙波長(zhǎng)（脊間距）15-25cm,高度為1.5-2.5cm,長(zhǎng)是高的10倍。②沙浪（沙波），沙紋形成后，就在沙紋脊的背風(fēng)部形成穩(wěn)定的水平渦流，渦流方向與主風(fēng)方向不一致，出現(xiàn)沙表風(fēng)速的不均勻現(xiàn)象，使沙紋聚積起來(lái)，形成沙浪（沙波），高度20-25cm。③雛形新月形沙丘（沙峰），沙波在較大風(fēng)力作用下，形成沙峰，高度50cm以上。④新月形沙丘。具有不對(duì)稱斜坡，迎風(fēng)坡平緩，坡度一般在10-15°，背風(fēng)坡（落沙坡）較陡，坡度30-35°，高度由0.5-15m不等，長(zhǎng)度由幾十米至數(shù)百米。⑤新月形沙丘鏈，多個(gè)新月形沙丘彼此相連接，各自的沙丘兩側(cè)的沙角不明顯，而形成一串沙堤，迎風(fēng)坡為12-15°，背風(fēng)坡為30-35°，呈新月形波浪起伏。⑥格狀新月形沙丘、橫向沙垅、縱向沙垅，這三種地形均由密集的新月形沙丘（或新月形沙丘鏈）發(fā)展而成，沙垅高度可達(dá)20-150m。⑦金字塔形沙丘，高度可達(dá)100-200m。

（四）沙丘移動(dòng)方式

沙丘移動(dòng)有往復(fù)式（冬季風(fēng)和夏季風(fēng)作用力幾乎相等，方向相反，風(fēng)力大致相等）、前進(jìn)式（一個(gè)主風(fēng)方向或幾個(gè)方向相近的風(fēng)向占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)）和前進(jìn)往復(fù)式（前進(jìn)和往復(fù)移動(dòng)交互發(fā)生）三種基本方式。廣泛分布的新月形沙丘的移動(dòng)分以下4個(gè)區(qū)域：吹揚(yáng)區(qū)、轉(zhuǎn)移和交換區(qū)、堆積區(qū)、低地區(qū)。風(fēng)速的加大，能加快沙丘的移動(dòng)速度，地表的粗糙及植被的覆蓋則能延緩和阻止沙丘的移動(dòng)。

二、沙地立地質(zhì)量分析

沙地主要由石英粒組成，一般可達(dá)90%-98%，同時(shí)還有長(zhǎng)石、方解石、碳酸鹽、氧化鈣、氧化鉀等。如石英含量較多，由于其不易溶解，沙地就貧瘠，立地條件較差，反之其它成分增多，肥力狀況就有所改善。在降水量大的地區(qū)，淋洗作用強(qiáng)，可溶性物質(zhì)少，肥力較差；降水量較小的地區(qū)，由于淋洗過(guò)程弱，物理風(fēng)化作用強(qiáng)，可溶性礦物質(zhì)就豐富，肥力較高。在流動(dòng)沙丘上土壤含鹽量不超過(guò)0.05%，說(shuō)明鹽漬化特征不明顯。水積形成的沙地，水流急處（洪水期）沙粒較粗，流速較小（常水期）處沙粒較細(xì)，來(lái)源于石質(zhì)地區(qū)的沙粒較粗，來(lái)自黃土高源地區(qū)的沙粒較細(xì)。對(duì)于風(fēng)成沙，吹揚(yáng)區(qū)沙粒較粗，堆積區(qū)則含有較多的細(xì)粒。沙地比熱小，導(dǎo)熱度大，因此沙地的晝夜溫差大。沙地空隙度為35%-39%（粗沙），33%-37%（細(xì)沙），隨著沙粒直徑增大，沙地疏松程度良好，非毛細(xì)孔隙度相對(duì)增大，在流沙上達(dá)到最大。由于沙地非毛管空隙發(fā)達(dá)，毛管孔隙發(fā)育微弱，滲水性強(qiáng)，通氣良好，持水性差。

三、沙地植物的演替

流沙危害都是由不合理的或過(guò)度的土地利用所引起的。并不是所有流動(dòng)沙地都能形成自然植被，只有具備生草環(huán)境條件才有自然生草的可能。由于褐露沙地毛細(xì)作用弱，蒸發(fā)量小，滲水性高，持水性低，可吸收全部降水，并具有較豐富的凝結(jié)水。這樣就為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造了條件，逐漸有一些植物開始定居，隨著植物的繁殖，流沙地經(jīng)由半固定沙地過(guò)度到固定沙地，而植物生長(zhǎng)的環(huán)境也隨之改變，植物群落也就發(fā)生了變化，被更適應(yīng)環(huán)境的植物群落所代替，這就是植被的演替。丘間低地植物容易繁殖，逐漸向高處擴(kuò)展，沙生植物生長(zhǎng)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，隨著沙生植物的定居，流沙逐漸變緩，沙丘內(nèi)水分逐漸降低，粘粒含量增多，沙地肥力增高，地形變緩，土壤中鹽分有一定積累，這時(shí)植被變?yōu)楣潭ㄉ城鹬脖唬瓷成参锉缓瞪参锼妗?/p>

四、沙地治理措施

風(fēng)沙危害主要對(duì)農(nóng)田、交通、牧場(chǎng)和居民點(diǎn)的危害，減弱風(fēng)沙是沙地治理的首要任務(wù)。風(fēng)是風(fēng)沙流和沙丘移動(dòng)的動(dòng)力，沙是物質(zhì)基礎(chǔ)。控制流沙和途徑是通過(guò)削弱風(fēng)速，減少氣流中的含沙量，使風(fēng)速小于起沙風(fēng)和固定沙表減少沙源這兩方面著手。防治風(fēng)沙化危害的技術(shù)措施可分為機(jī)械沙障、化學(xué)膠結(jié)劑、生物和工程措施。

（一）機(jī)械沙障

用植物枯枝莖桿、粘土、地膜等制作各種障礙物來(lái)加固沙表和削弱近地的風(fēng)力。沙障因材料限制使用壽命短，一般僅維持2-3年,但因建造容易，收效快，通常用于不適于生物固沙的嚴(yán)重風(fēng)沙區(qū)，或受風(fēng)沙危害的重要生產(chǎn)建設(shè)用地周圍，給植物進(jìn)入沙地創(chuàng)造環(huán)境。

（1）半隱蔽式沙障

用于保護(hù)造林地的種子和幼苗，以稻草、麥桔等為材料，在只有一個(gè)主風(fēng)的條件下，可呈帶狀垂直于主風(fēng)方向，在多風(fēng)的情況下，可采用方格狀，地上部沙障高15-20cm,地下部分15-30cm,最好下部沙障頂端高于上一層沙障的基部，沙障防護(hù)高度一般為沙障高度的5倍，方格式沙障以1m×1m效果最好。

（2）鋪草（覆膜）沙障

用植物桔桿（地膜）等全面或帶狀覆蓋沙表，然后用濕沙（粘土）蓋壓以防被風(fēng)吹走，這種沙障由于通水和通氣性好，不僅可以防風(fēng)還可以減少水分蒸發(fā)，鋪草沙障還可增加土壤有機(jī)質(zhì)。

（3）粘土沙障

在流動(dòng)沙地周圍有粘土的地區(qū)，可用粘土做成20×15cm的土埂，1m間距，或1m×1.5m方格，或平鋪沙表壓沙。這種方法不僅可以防風(fēng)蝕，而且可以改良土壤。

（4）高立式沙障

用沙障埋沙不斷提高沙丘高度，逐漸形成大沙丘，以阻擋沙粒前移，然后用生物措施和其它沙障以固定沙表。

（二）化學(xué)膠結(jié)劑

用飛機(jī)或拖拉機(jī)牽引噴灑各種化學(xué)膠劑、瀝清乳劑和油田頁(yè)巖等防治風(fēng)沙，易于施工運(yùn)輸，但成本高，可用來(lái)固定沙表而不影響沙地的透水透氣性，也不影響植物的生長(zhǎng)，但不能防止外來(lái)沙。

（三）生物措施

（1）改良土壤

通過(guò)增施有機(jī)肥料，秸桿還田，留茬耕種，秸桿樹葉覆蓋，種增綠肥作物，科學(xué)整地，改土換土等辦法改良土壤。

（2）封沙育林育苗

對(duì)采伐跡地?cái)U(kuò)沙荒地實(shí)行人工封禁，涵養(yǎng)生機(jī)，提高植被覆蓋度。

（3）營(yíng)造防風(fēng)固沙林

①流動(dòng)沙地的固沙林

在水分條件較好和植被生長(zhǎng)較好的低矮沙丘沙地上，可以通過(guò)營(yíng)造防風(fēng)固沙林阻擋流沙。

a背風(fēng)坡的高桿造林和機(jī)械沙障相結(jié)合，用楊、柳等耐沙埋樹木在流動(dòng)沙丘背風(fēng)坡進(jìn)行插干造林。

b營(yíng)造前拉后檔林

在水分條件較好的沙區(qū)，采用迎風(fēng)坡坡腳或丘間低地營(yíng)造喬灌混交林，在背風(fēng)坡腳營(yíng)造高桿林，使迎風(fēng)坡由于有了林木而削弱了風(fēng)速，使沙源減少，沙丘移動(dòng)減緩，背風(fēng)坡由于喬木的阻檔和沙粒的堆積減弱沙丘前移。由于丘頂風(fēng)速大，而使丘頂裸露呈風(fēng)蝕狀態(tài)被風(fēng)削平，為進(jìn)一步固沙創(chuàng)造了宜林條件。

c攆沙造林

在沙丘間低地較寬廣而水分條件又比較好的地方，在沙丘迎風(fēng)坡坡腳下部栽植灌木帶，借助風(fēng)力，人為地在林帶迎背風(fēng)面造成風(fēng)蝕平地，從而擴(kuò)大了丘間低地面積，然后在被拉平的林地上營(yíng)造林帶，如此反復(fù)，逐步拉平，逐步營(yíng)造林帶。

②農(nóng)田防風(fēng)阻沙林帶

當(dāng)路（水）自然形成的網(wǎng)格大于有效防護(hù)距離（網(wǎng)格面積大于400畝）時(shí)，一般不要在農(nóng)田中重新設(shè)置林帶，可結(jié)合路域水域綠化，完成農(nóng)田防護(hù)林帶設(shè)置，并結(jié)合農(nóng)林間作及其他森林合理布局形成綜合防護(hù)林體系。林帶寬度應(yīng)控制20m以內(nèi)。稀疏結(jié)構(gòu)8-11m(5-7行樹)，通風(fēng)結(jié)構(gòu)11-15 m(7-10行)為宜。但在森林覆蓋率小于10%的地區(qū)（如黃河三角洲），林帶寬度可達(dá)到20m左右（14行）。株間配置不要搞成方格狀規(guī)整結(jié)構(gòu)，要做到交錯(cuò)布置，以取得最大防風(fēng)效果為目的。

緊密結(jié)構(gòu)林帶橫斷面形狀以不等三角形斷面形狀，仰角小的林帶防護(hù)距離為最遠(yuǎn)，稀疏結(jié)構(gòu)以方形或長(zhǎng)方形防護(hù)距離為最遠(yuǎn)，通風(fēng)結(jié)構(gòu)以屋脊形的林帶防護(hù)距離為最遠(yuǎn)。其中方形或長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)林帶很易實(shí)現(xiàn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中可以加以考慮，但是三角形的屋脊形結(jié)構(gòu)不易操作，可結(jié)合特殊地段的景觀設(shè)計(jì)加以考慮，一般不要考慮在內(nèi)了。

林帶設(shè)置方向應(yīng)與主風(fēng)方向相垂直，才能取得較好的防風(fēng)效果。但在平原地區(qū)、人口較多的地區(qū)的溝路渠都已建成，東西走向的大部分與主風(fēng)方向（南、北風(fēng)）相垂直，所以林帶建設(shè)結(jié)合路域水域綠化進(jìn)行，一般不再考慮林帶的方向問(wèn)題。對(duì)于新開發(fā)的地段新修路的要考慮林帶方向問(wèn)題。

我省的林帶間距，可用農(nóng)田林網(wǎng)網(wǎng)格面積控制，一般網(wǎng)格面積控制在400畝以內(nèi)，風(fēng)沙危害嚴(yán)重區(qū)控制在300畝以內(nèi)，結(jié)合田間路渠規(guī)劃統(tǒng)一安排。可選擇林帶樹種主要有：窄冠毛白楊、毛白楊、黑楊、絨毛白蠟、白榆、旱柳、垂柳、紫穗槐等。