韓梅鄔晗韓柏何金軍任余艷韓易良劉艷君

(1.內(nèi)蒙古鄂爾多斯市林業(yè)和草原科學研究所，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000；2.內(nèi)蒙古鄂爾多斯市氣象局，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000；3.內(nèi)蒙古鄂爾多斯市林業(yè)和草原事業(yè)發(fā)展中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

引言

毛烏素沙地是一個脆弱的自然、經(jīng)濟、社會的復合生態(tài)系統(tǒng)[1]。長期以來,由于生態(tài)保護意識的落后,盲目追求眼前利益,陷入了“人口增長—生活水平低下—過度開發(fā)—生態(tài)惡化—生產(chǎn)力低下—過度開發(fā)”的惡性循環(huán)中,出現(xiàn)生態(tài)環(huán)境越脆弱,環(huán)境敏感性越強,生態(tài)環(huán)境承載力越低,自然災害越頻繁,經(jīng)濟發(fā)展越緩慢的勢態(tài)。加快本區(qū)生態(tài)修復治理進度,是解決這一矛盾的必由之路。

1 毛烏素沙地概況

毛烏素沙漠是中國4大沙地之一，位于我國沙漠地區(qū)的東南端，在陜西省榆林地區(qū)和內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市之間，面積達4.22萬km2。地處N37°27.5′～39°22.5′，E107°20′～111°30′。行政區(qū)劃四周的界線大致如下，北界是敖倫淖—毫慶召—木肯淖—蘇貝淖—巴汗淖一線；東北界是巴汗淖—通崗浪溝—紅堿淖一線；東南和南面大致以長城為界,即從神木到榆林,然后沿榆溪河南下,直至魚河堡,再向西沿無定河到蘆河口,折向西南沿蘆河至高家溝公社,再沿小毛烏素沙帶南緣向西至定邊孟家沙窩—北大池—三段地東部再向東北。晝夜溫差大,年較差也很大[2]，年均氣溫6.0～8.5℃，大部分地區(qū)屬溫帶半干旱區(qū),夏季炎熱，冬季較為寒冷,且風多、風大、日照多；沙區(qū)降雨量小，年降水量250～440mm，集中于7—9月，占全年降水60%～75%，最大日降水量可達100～200mm。

據(jù)有關報道，到了21世紀初，已經(jīng)有40多萬hm2沙地被治理，止沙生綠。而80%的毛烏素沙漠得到有效防治，水土也不再流失，黃河的年輸沙量足足減少了4億t。由于有良好的降水，許多沙地如今成了林地、草地和良田。

2 毛烏素沙地荒漠化的基本成因

荒漠化成因問題在荒漠化研究中占有重要地位，一直受到國內(nèi)外學者的廣泛關注。目前，荒漠化為自然因素(主要是氣候)和人類活動共同作用的結(jié)果這一觀點已為學術界廣泛接受[3]，很多學者提出自然主導學說、人為主導學說和人地反饋學說等。劉治彥認為,荒漠化以脆弱自然環(huán)境為本底,由人類活動誘發(fā),是人類與自然交互作用、不斷惡性反饋的結(jié)果。還有研究表明,人類利用土地的不合理性,改變了全世界40%的旱地景觀,特別是近五十年來對干旱、半干旱區(qū)土地資源的大規(guī)模開發(fā),導致始料不及的世界范圍內(nèi)的荒漠化問題的出現(xiàn)[4]。

2.1 自然因素

2.1.1 風

大風是導致沙漠化的主要自然因素之一，長期會使地表出現(xiàn)風蝕堆積。風蝕把地表幾百年或上千年形成的土壤刮走，即地表的顆粒、有機質(zhì)隨風夾帶卷走，給地表留下粗粒和堅硬沙質(zhì)或原始砂巖。堆積是風沙流遇到障礙的阻擋，使得飽和的風沙受阻，其夾帶的中小粒徑的沙物質(zhì)無力隨風飄移，就地落下形成堆積，出現(xiàn)沙丘。由于堆積障礙物越來越大，出現(xiàn)沙丘鏈或復合沙丘。沙子堆積可埋壓草場、農(nóng)田、道路、房屋等形成危害。

風蝕積地面，是由于空氣流動，風力越大，經(jīng)過地面吹蝕力越強，把地表輕的物質(zhì)吹起，懸在空中，然后夾雜在風中無法落地而隨風流動。風的夾帶能力隨風力大小而不同，不同的風速有不同的攜帶地表物質(zhì)的飽和度，飽和后就無力吹蝕和攜帶。飽和的風，治沙學稱之為風沙流，飽和的風速若進入過飽和狀態(tài)，就會拋棄粒徑大的、重量大的沙物質(zhì)，落到地面，就會出現(xiàn)堆積，這種現(xiàn)象治沙上稱為搬運。

鄂爾多斯地區(qū)風速≥5m·s-1,就會揚起沙風[5]。即當風速超過5m·s-1，就會吹蝕地面，卷沙而走，見表1。

風速現(xiàn)象循環(huán)往復，一個季節(jié)一個方向多次進行，在地面上就會形成新月形沙丘和新月型沙丘鏈。若風向相反方向來回交替，就會形成格狀沙丘，若4個方向風不定時、不定量地吹，就會形成梁窩狀沙丘。若有稀疏植物存在，由于植物在單個地方形成了障礙物，就形成拋物線狀沙丘等。

2.1.2 雨

尤其大到暴雨，對荒山禿嶺危害較大，短時間降雨，地面滲透速度小于降雨強度，會形成集水，對于有坡度的荒山禿嶺，會形成徑流，由山頂?shù)竭_山腳，徑流越來越大，沖刷地面的強度相應的越來越強。沖刷力強的徑流超過地表凝結(jié)力，松軟的泥土隨水流夾帶而走。隨著地表形成沖刷溝，沖刷溝又是雨水匯集之處，水量越來越大，沖刷力遠遠大于平地或坡地，這樣就形成溝壑。徑流的沖刷把地表形成的土壤帶走，留下的是堅硬的泥層或砂巖層。山上的徑流匯集到山下形成了洪流，進入平地水流速度放緩，水中夾帶的泥沙下沉地面，這就是淤澄。淤澄運用好了，可以造田，否則可淹沒農(nóng)田、草地以及人居基礎設施。

毛烏素沙漠為我國暴雨中心之一，1977年8月1日，烏審旗忽雞兒圖一帶降雨歷時11h，暴雨中心達1400mm，1000mm以上雨區(qū)面積30.8km2，200mm以上雨區(qū)面積為1860km2[5]。

2.2 人為因素

2.2.1 亂墾亂開土地

鄂爾多斯地區(qū)開荒農(nóng)墾，早在秦漢時期就開始了，唐時規(guī)模增大，明清開放草地，移民農(nóng)墾，把一些天然灌木林、天然次生林和草原開墾后耕種農(nóng)田。建國后的大開荒，沒有秩序、沒有制度、沒有條理地利用自然資源，也不遵循技術規(guī)程、自然規(guī)律，過度任意索取，使自然資源承受極限，打破原有的、長期形成的生態(tài)平衡。

2.2.2 亂放濫牧草地

鄂爾多斯牧區(qū)，雖然顧名思義是放牧為主，但是打破了游牧民族隨草而居、隨草而牧的生活習俗，政府從解放后出臺政策、出資要求牧民定居養(yǎng)畜，以牲畜頭數(shù)為經(jīng)濟增長的唯一指標，多多養(yǎng)畜。先是牧業(yè)合作社，全是以定居處范圍內(nèi)放牧散養(yǎng)，改革開放后，增加牲畜頭數(shù)為增長點，發(fā)展畜牧業(yè)，這樣本就超載的脆弱草場又加重超載量。

2.2.3 亂挖濫樵野生植物

由于當時經(jīng)濟落后，為了基本生存，生活燃料首先是樵采天然植物燃料，如油蒿、沙柳、檸條等，由于鄂爾多斯地下礦藏豐富，但當時科技不發(fā)達，貧窮落后導致地下資源無力開采，只能在沙區(qū)掏挖沙蒿、沙米、抱秸桿作燃料，日復一日，年復一年，如此反復，生態(tài)環(huán)境越來越惡化，地越種越貧瘠，人越來越窮。植被的大量破壞，地表覆蓋物越來越少，風沙肆虐。

挖野生植物藥材，主要是甘草、麻黃等天然生存于干旱沙質(zhì)草原上的植物。拋根挖草，過后全是裸露的沙坑、沙堆，全是新的風蝕口，起沙風一刮，小口變大口，小堆成沙丘。

2.2.4 亂開濫采地下礦藏

鄂爾多斯地下礦藏相當豐富，礦產(chǎn)資源有12類35種，煤炭儲量1496億t有余，約占全國總儲量的1/6；石油和天然氣，地質(zhì)勘探部門已經(jīng)發(fā)現(xiàn)20多處油氣田、油頁巖；目前探明儲量為3.7億t有余，其中工業(yè)儲量66萬t，儲藏厚度一般為3～5m，含油率1.5%～10.4%；還蘊藏豐富的化工資源，主要有天然堿、芒硝、食鹽、硫磺、泥炭等，還有伴生物鉀鹽、鎂鹽、磷礦等。亂開濫采現(xiàn)象相當嚴重，開采后遺留采坑，用廢棄物回填，久之，大面積草場被破壞。

2.2.5 亂征亂占林地

由于近年來林業(yè)生態(tài)建設的力度大、投入多，地上的植被覆蓋度和森林覆蓋率有了明顯的增加。生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，而且西部大開發(fā)的優(yōu)惠政策、地方招商引資力度加大，效益以資源為主的項目蜂擁而來，這些項目大量亂征亂占林地，使森林植被降低。

2.2.6 亂捕濫獵野生動物

亂捕濫獵造成生物鏈破壞，對生態(tài)環(huán)境影響很大。如，由于對野生動物的捕獵，倒致鼠害和兔害大發(fā)生，造成幼林、幼樹、農(nóng)作物大面積遭到破壞；飛播、人工造林等1a達標，第2年就會由于鼠洞和兔洞，形成眾多的風蝕口，集中連片，造成嚴重的沙化現(xiàn)象。

3 治理荒漠化土地的主要措施

自然環(huán)境由于風、雨、地形、地表物質(zhì)組成，在風雨形成的過程中，不同的地表會形成不同的危害。沙地出現(xiàn)起伏不平的沙丘，丘陵梁地形成深淺不一的溝壑。整治荒漠化，改變風、雨的大小是無能為力的，只有改變地形，阻止危害的形成和惡化才是唯一的措施。經(jīng)過人工措施破壞風沙流和徑流的形成、減輕風雨對地面的侵襲。在沙地上采取增加地表粗糙度，穩(wěn)定地表，把形成的風和水進行分化、再分配，減少風蝕、水蝕作用，穩(wěn)定表面，讓植物在地表定居、生長，形成植物被，保護地面。地面植被最好是多年生草本植物和木本植物，這樣就能使地表長治久安，使其不再形成沙丘和溝壑，或使沙丘和溝壑不再擴大。

3.1 穩(wěn)定沙面的技術措施

3.1.1 機械沙障

機械沙障主要是給地面增加覆蓋物，增大地表粗糙度，穩(wěn)定和保護地表的措施。

3.1.1.1 泥漫沙丘

利用粘土鋪設于沙丘表面，達到固沙、阻沙目標，是防沙治沙運用較早的技術。由于粘土具有覆蓋作用、粘結(jié)作用和聚合作用，在沙丘表面形成一層粘土結(jié)皮，起到與風沙流隔離作用，達到固結(jié)沙土、防止風沙流剝蝕沙丘和阻止沙丘移動的目的。泥漫沙丘主要采用2種形式。

噴灑泥漿法，重在泥漿的制備，粘土應盡量選擇重粘土，將粘土加水調(diào)成稀漿糊狀，如有可能可添加適量的乳膠，以增強粘著性。把制好的泥漿均勻地噴灑到治理段域的沙丘表面上。噴灑順序應沿主風向從沙丘上部順噴到沙丘下部，以免造成人為踩踏破壞泥漿覆蓋層。噴灑范圍、噴灑量和噴灑厚度，依據(jù)沙丘的松散狀況，主風向風力的大小和沙丘前移度確定。

抹泥層法，是將粘土和成泥糊狀，把糊狀泥用抹子均勻地在沙丘表面抹一層泥皮，泥皮層厚度視沙丘風蝕嚴重與否而定，一般為3～5cm厚即可。抹泥層順序應從丘頂至丘腳，以免人為活動破壞泥巴層。

3.1.1.2 粘土沙障

粘土本身就是一種良好的膠結(jié)粘合物，粘性土粒之間的靜電引力，粘土土粒與水分之間的親合力，形成了粘性很大的膠乳。粘性土只要有水分就能形成具有一定結(jié)構(gòu)的土塊，土塊一旦形成，其結(jié)構(gòu)很難遭到破壞。這時，粘土已經(jīng)不是游離的單個土粒，而以團聚體來對抗風蝕。

用當?shù)胤植嫉恼惩猎谛枰Ｗo地段上的沙丘迎風坡風蝕部位堆放成地埂狀，形成阻止堤。方格狀沙障是由主埂與副埂組成，主埂與副埂的間距為1.5～2m,土埂高30～40cm，底座寬度50～60cm。在規(guī)劃固沙地段劃線堆放粘土，形成縱橫網(wǎng)格土埂，粘土埂堆放好后要用鐵鍬拍實。行列式設置方法同方格狀粘土沙障，不同之處是行列式沙障土埂只有主埂，而無副埂。平鋪式粘土沙障設置更簡單，把粘土均勻地撒在沙丘迎風坡風蝕地段上，使沙面覆蓋一層粘土塊，同樣起到壓沙防風蝕作用。

3.1.1.3 石礫沙障

礫石是由礦物集合而成的堅硬物質(zhì)，結(jié)構(gòu)緊密，不因風蝕而破爛，更不因雨淋而碎末。其本身是一個堅固的抗蝕體。就單個礫石而言，既不爛、又不碎、還不透氣，以其特點可保護一定的地面免受風沙流危害。若把礫石成群散放可保護一片土地；礫石無論哪種形式在沙面上存在，可起到增大地表粗糙度、保護地面的作用。

礫石方格沙障，是按照固沙設計在沙丘迎風坡風蝕地段把礫石壘砌成地埂，即石埂壟，形成主副壟交叉式網(wǎng)狀阻沙堤。一般石埂高30～40cm，底座寬50～60cm，石埂間距1.5～2m。壘砌礫石一定要縫對縫、茬對茬、面對面，內(nèi)緊實。

3.1.1.4 化學材料沙面結(jié)皮

利用被稀釋的具有一定膠結(jié)性的化學物質(zhì)，噴灑于風蝕嚴重流沙表面，水分迅速下滲到沙層以下，而那些化學膠結(jié)物質(zhì)滯留于一定厚度(1～5mm)的沙層間隙中，將單粒的沙子膠結(jié)成一層保護殼，以此來隔開風沙流與松散沙面的直接接觸，從而起到防止風蝕作用。這種作用是屬于固沙型的，只能將沙物質(zhì)就地固定不動，而對過境的風沙流中攜帶的沙粒卻沒有防治效能。

3.1.1.5 生物沙障

利用植物材料，在流動沙丘上設置沙障給地面增加地表粗糙度，穩(wěn)定和保護地表的措施。在形狀上有行列式、網(wǎng)格式沙障，在結(jié)構(gòu)上有高立式、低立式、平鋪式、隱蔽式沙障，在材料上有木質(zhì)、草質(zhì)沙障等。

3.1.2 造林種草建立防風固沙植被體系

建立防風固沙植被體系，主要是利用植物來防止風沙過程的出現(xiàn)，治理沙地表面沙物質(zhì)活化，阻止風沙流的運動。植物對其附著的地面有活沙障、隔離大氣層及固著土壤等作用外，植物還能通過其莖葉的強烈呼吸和光合作用[6]增加空氣的水分，吸收二氧化碳，增加氧氣，從而改變小氣候環(huán)境，枯枝落葉能增加土壤的腐殖質(zhì)含量，改良土壤。由于生物的可再生性和其優(yōu)化生態(tài)環(huán)境的功能，是一種最佳的根治沙害措施。

風沙活動是大氣圈與土壤圈之間能量傳輸和轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物，地表風蝕是風沙活動的首要環(huán)節(jié)。任何影響上述過程的因素將影響風沙活動的形成與發(fā)展。植物作為地理環(huán)境的重要組成部分，著生于大氣圈之間，強烈地影響著大氣圈與土壤圈之間的能量轉(zhuǎn)換與傳遞，因而是影響地表風蝕最有效的因素之一。植物的防沙治沙作用表現(xiàn)在3個方面，覆蓋地表使覆蓋地部分免受風力作用，分散地面上一定高度內(nèi)的風動量，從而減弱到達地面的風力作用，攔截運動沙粒，促其沉積，植物根系盤結(jié)沙土，使其固定。

3.1.2.1 前擋后拉，逐步推進

“前擋”在沙丘落沙坡前的丘間低地栽高桿喬木，“后拉”在沙丘迎風坡1/3處以下栽種灌木。前面種喬木是形成通風結(jié)構(gòu)的片林，讓從迎風坡來的風沙流通過林地，經(jīng)林阻擋，降低風能，風能中含的沙子由于減弱風力的動能，攜帶不動沙子，使其落在前擋的林地內(nèi)，即前擋不使風沙流飛揚得更遠危害其它地段，迎風坡1/3處以下栽種緊密結(jié)構(gòu)的灌木林，使其林地內(nèi)不易風蝕，固定在原處。由于灌木的作用，抬高風向，頂部加速風力，加速后的風力越過灌木，直接蝕擊沙丘迎風坡中上部及丘頂。由于增加了風力的動能，使其風力密度加大，攜帶沙子能力增強，越過沙丘頂部的風沙流濃度加大，帶走的沙子也就越多，這就是前擋后拉削平丘頂之功效。經(jīng)前擋后拉逐步推進的治理，使高大沙丘削低為緩起伏沙地。然后再在其上種植灌木，直至全面固定，為逐步推進。

3.1.2.2 穿靴戴帽，一次固定

“穿靴戴帽”是針對一個沙丘而言，治理沙丘的兩邊，即沙丘1/3以下和丘間低地靠近沙丘條件較好的部位及沙丘頂部較平緩的部位栽種喬灌木，留中間即丘頂以下，1/3以上的部位。治理沙丘的下部和頂部俗稱為“穿靴戴帽”。

3.2 穩(wěn)定坡面的技術措施

3.2.1 大規(guī)格整地截流徑流

3.2.1.1 魚鱗坑

魚鱗坑平面呈半圓型，長徑1.5～2.0m,短徑0.8～1.4m，坑深0.4～0.7m，埂也是半圓形，向坡上方開口，埂要中間厚，兩尖薄，踩實拍光。

魚鱗坑攔蓄洪水，能集魚鱗坑本身面積上的3～5倍的降雨，起到集水抗旱作用。且攔蓄上方洪水中所攜帶的肥沃表土，具有蓄水抗旱增肥作用。

魚鱗坑保持水土，保護破面，降雨不易形成大的地表徑流，防止溝道切面失水。

魚鱗坑本是一個很好的微環(huán)境，坑埂和坑穴是很好的遮陽避風、防止大面積水分蒸發(fā)的保護傘。樹苗在這個微環(huán)境內(nèi)，可很好的發(fā)芽生根，成活率相當高。

3.2.1.2 水平溝

水平溝長3～5m，溝口上寬1.0m，溝底寬0.5m，溝深寬0.5m，溝深0.4m，坑距0.5m，溝由半挖半填做成，內(nèi)側(cè)挖出的生土用在外側(cè)作埂。埂要踩實拍光，易攔蓄雨水而不被沖垮。

水平溝作用同開溝整地，不同之處是開溝整地用機械開溝犁，人工整埂，水平溝從整地挖溝做埂全是人工，而且溝坑與溝坑有0.5m的間距，而開溝整地，溝坑與溝坑之間無間距。由于溝坑間距，使水平溝分段，互不連通，便于攔截洪水，分溝蓄存，不會因連通、高低不平而集水不勻，沖垮溝埂和溝坑。

3.2.1.3 水平梯田

水平梯田田面寬2～3m，田邊蓄水埂高0.3～0.4m，頂寬0.3m左右。

人工修好田面，做好蓄水埂后，用犁耕翻0.3m深左右，在田面中部挖穴植樹。

通過水平梯田的修整，把坡面的雨水進行二次分配，一部分下滲到坡面上，一部分攔蓄到梯田內(nèi)，不會因坡地而發(fā)生地表徑流。

水平梯田有攔洪蓄水增墑之功能，所以梯田內(nèi)水分含量高于坡面水分含量3～4倍。

水平梯田有耕作面，通過犁翻二次整地后，切斷地下土壤毛細血管，抑制土壤內(nèi)的水分蒸發(fā)，有保墑作用。

3.2.2 造林種草建立水土保持植被體系

3.2.2.1 溝頭造林種草

溝頭集水面積小而侵蝕量大，崩塌、滑坡的疏松土體和溝床下切侵蝕溝道，是形成坡地水土流失的源頭。在溝頭除做一定的魚鱗坑、水坪溝等水保工程外，還要喬、灌、草結(jié)合，大密度造林種草，才能起到固土護頭的作用。

3.2.2.2 坡面造林種草

坡面分有規(guī)則和無規(guī)則2種。總原則是沿等高線做魚鱗坑、水坪溝等水保工程，行列式造林，全面種草。土層深厚者栽喬木，土層淺薄者種灌木，上坡種灌木，下坡種喬木。

3.2.2.3 溝道造林種草

溝道的土壤、水分條件好，在留足行洪道的前提下，種植喬、灌、草。種植原則是靠溝坡側(cè)栽喬木，靠行洪道側(cè)栽灌木。土壤的深厚部分種經(jīng)濟林，土壤貧瘠部分種生態(tài)林，在林帶間種優(yōu)質(zhì)牧草。

3.3 改造鹽漬化土地的措施

3.3.1 水土措施

主要修建科學的排灌系統(tǒng)、井灌降低地下水位、灌水洗鹽、引進淤澄壓鹽等。

3.3.2 耕作措施

主要是深耕曬壟、平整土地、細致整地和中耕松土等方法。

3.3.3 生物措施

主要是綠肥改土、植物泌鹽、林木降低地下水位等。

4 結(jié)語

只有采取治理與保護相結(jié)合、開發(fā)與運用相結(jié)合的生態(tài)建設措施，即防、治、用相結(jié)合，構(gòu)建防治毛烏素沙地荒漠化生產(chǎn)，生態(tài)安全體系，把治理荒漠化工作長期不懈地堅持下去，才能使土地荒漠化徹底逆轉(zhuǎn)[7]。