夏小童

(河海大學(xué) 公共管理學(xué)院，南京 211100)

引 言

土地沙化一直是我國(guó)環(huán)境治理的重點(diǎn)，隨著治理力度的不斷加大，沙漠生態(tài)環(huán)境正在轉(zhuǎn)好。根據(jù)我國(guó)第五次荒漠化和沙化檢測(cè)數(shù)據(jù)[1]顯示，我國(guó)沙化土地面積已經(jīng)由1999年的174.31萬km2，減少至172.12萬km2，年均減少1 566km2。自20世紀(jì)80年代以來，我國(guó)著重對(duì)沙漠地區(qū)進(jìn)行專項(xiàng)研究，成立中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所，尋找有效治理沙漠的方式。通過執(zhí)行一系列林業(yè)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)戰(zhàn)略，實(shí)施重大環(huán)境工程，我國(guó)不斷摸索出沙漠治理的新路徑，在提高生態(tài)修復(fù)技術(shù)的同時(shí)，逐漸擺脫了還林還草的單一治理方式，形成了多產(chǎn)業(yè)融合的科學(xué)治沙的新格局。

“產(chǎn)業(yè)化”是沙漠治理的新趨勢(shì)。沙漠的復(fù)合生態(tài)治理被稱為“沙產(chǎn)業(yè)”，即通過利用沙漠中光熱條件優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用科學(xué)的手段，達(dá)到三大產(chǎn)業(yè)互相融合的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)模式。“沙產(chǎn)業(yè)”包括利用沙地生長(zhǎng)的植物和動(dòng)物從事農(nóng)業(yè)和牧業(yè)項(xiàng)目，以及利用當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源進(jìn)行發(fā)電和旅游等沙漠產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目[2]。發(fā)展“沙產(chǎn)業(yè)”的過程中，企業(yè)圍繞沙漠生態(tài)進(jìn)行耐旱經(jīng)濟(jì)作物的研發(fā)建設(shè)、運(yùn)用豐富沙源進(jìn)行工業(yè)發(fā)展，發(fā)展沙漠旅游業(yè)。在已經(jīng)形成規(guī)模的“沙產(chǎn)業(yè)”中，可以看到沙產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是多樣的，帶來的經(jīng)濟(jì)效果十分顯著。

“林光互補(bǔ)”是“產(chǎn)業(yè)化”治理的代表，隨著沙漠治理的不斷深入，發(fā)揮著越來越重要的作用。“林光互補(bǔ)”，即利用沙漠平坦廣闊、光照充足的地理優(yōu)勢(shì)，政府通過招標(biāo)的形式引進(jìn)企業(yè)，將光伏發(fā)電組件建設(shè)在沙漠地區(qū)，在光伏發(fā)電板間的空隙部分建設(shè)有助于生態(tài)恢復(fù)的經(jīng)濟(jì)作物[3]。經(jīng)濟(jì)作物的種植起到了防風(fēng)固沙的作用，可以減少風(fēng)沙對(duì)光伏發(fā)電的不利影響，光伏發(fā)電組件背后的陰影區(qū)為經(jīng)濟(jì)作物的生長(zhǎng)提供庇護(hù)所，有助于減少水分的蒸發(fā)，增強(qiáng)土壤有機(jī)質(zhì)[4]，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。經(jīng)濟(jì)作物與光伏發(fā)電形成了一種互惠互利的效果，因此稱為“林光互補(bǔ)”。發(fā)展“林光互補(bǔ)”的沙漠治理模式，在產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)恢復(fù)了生態(tài)，有利于植被修復(fù)及沙區(qū)局地小氣候的改善[5]。

內(nèi)蒙古鄂爾多斯市達(dá)拉特旗光伏發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)跑獎(jiǎng)勵(lì)基地的“林光互補(bǔ)”憑借產(chǎn)業(yè)化治理的思路已經(jīng)取得了階段性的成果?；亟ㄔO(shè)于庫(kù)布其沙漠的東段，計(jì)劃建成占地面積10萬畝、裝機(jī)容量2GW的光伏發(fā)電廠區(qū)，完成沙漠生態(tài)治理10萬畝。基地分為四個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行分階段建設(shè)，現(xiàn)已建成面積約為2.5萬畝的一期項(xiàng)目光伏發(fā)電廠區(qū)，目前已建成投產(chǎn)2年。通過建設(shè)外圍鎖邊林、主干道兩側(cè)防護(hù)林、光伏廠區(qū)栽植沙障和植樹種草藥的三級(jí)防護(hù)模式，完成護(hù)林面積3 000畝，栽植沙障1.75萬畝，套種有機(jī)紅棗2.1萬畝、黃芩等中草藥5 000畝，已經(jīng)治理沙漠5萬畝。通過在沙漠中建光伏組件，利用清潔能源發(fā)電，獲取經(jīng)濟(jì)收益，并在光伏組件的間隙中加種經(jīng)濟(jì)作物，來達(dá)到恢復(fù)生態(tài)的作用。

1 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益明顯

荒沙作為未利用土地，在以往只能為人們帶來風(fēng)沙災(zāi)害，對(duì)于世代耕作放牧的村民來說，沙漠無法帶來任何經(jīng)濟(jì)收益。沙漠內(nèi)部由于風(fēng)速較快，沙丘流動(dòng)型較強(qiáng)，植物難以存活，再加上土質(zhì)為沙質(zhì)土壤，存水蓄水能力較差，作物很難扎根生長(zhǎng)。如果不進(jìn)行大范圍的防風(fēng)固沙和改土引水，是無法在沙漠中獲取經(jīng)濟(jì)收益的。出于對(duì)耕作難度和耕作成本的考慮，村民們只能放棄從沙漠中發(fā)展經(jīng)濟(jì)的念頭。為了抵御沙漠對(duì)村莊的侵襲，政府帶領(lǐng)村民們?cè)谏衬吔缣幵苑N防護(hù)林，防護(hù)林既阻擋住了沙漠對(duì)村莊的危害，也擋住了人們利用沙漠發(fā)展經(jīng)濟(jì)的路。

“林光互補(bǔ)”的復(fù)合生態(tài)治理模式入駐沙漠，注重發(fā)掘沙漠的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，趨利避害。光伏發(fā)電的建設(shè)對(duì)土地占地面積需求很大，沙漠的土地性質(zhì)屬于未利用土地，且不涉及耕地、草原，地租十分便宜。再加上光伏發(fā)電對(duì)于光照要求高，沙漠中較高的輻射值剛好能滿足其發(fā)電需求。經(jīng)濟(jì)作物的種植既能讓其產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，還能起到防風(fēng)固沙的作用。光伏發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)跑獎(jiǎng)勵(lì)基地入駐沙漠以后，使沙漠地區(qū)產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

1.1 可觀的經(jīng)濟(jì)收益

首先，光伏發(fā)電產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。通過對(duì)調(diào)研過程中獲取的已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)2年的一期項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行參考，根據(jù)其占地面積、年發(fā)電量、發(fā)電收入和經(jīng)營(yíng)成本，計(jì)算出一期項(xiàng)目的年發(fā)電凈收入和折合每畝凈收入，并推算基地總規(guī)劃項(xiàng)目的年發(fā)電量和年發(fā)電凈收入。同一批光伏發(fā)電組件的建成后壽命為25年，由于光伏發(fā)電項(xiàng)目發(fā)電量是逐年衰減的，在計(jì)算中暫未考慮衰減量，而是取可行性研究報(bào)告中的發(fā)電量年均值。上網(wǎng)電價(jià)參考當(dāng)?shù)仨?xiàng)目運(yùn)營(yíng)前20年上網(wǎng)電價(jià)，后5年的上網(wǎng)電價(jià)降低，這里選取最高上網(wǎng)電價(jià)作為參考。年發(fā)電經(jīng)營(yíng)成本為發(fā)電總成本費(fèi)用扣除折舊費(fèi)、攤銷費(fèi)及利息支出后發(fā)電廠經(jīng)營(yíng)期內(nèi)平均每年經(jīng)營(yíng)成本。光伏發(fā)電收支情況詳見表1，從表中可以看出，在沙漠中發(fā)展工業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。

表1 光伏發(fā)電收入與支出情況Tab.1 Income and expenditure of photovoltaic power generation

其次，在不影響光伏組件發(fā)電的前提下，在光伏組件下方種植的經(jīng)濟(jì)作物也可以帶來經(jīng)濟(jì)收益。通過對(duì)沙漠生態(tài)環(huán)境的研究，基地決定在光伏組件下方種植黃芪、黃芩和經(jīng)過改良的矮化紅棗。在沙漠中種植經(jīng)濟(jì)作物并不像一般的土壤那樣易于成活，因此每年都要對(duì)未成活的作物進(jìn)行補(bǔ)種，經(jīng)濟(jì)作物種植三年以后基本全部成活，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。由于種植的經(jīng)濟(jì)作物還未滿足三年成活時(shí)間，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益還未形成規(guī)模，現(xiàn)根據(jù)經(jīng)濟(jì)作物種植畝數(shù)和預(yù)計(jì)產(chǎn)值推算出經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，詳見表2。

表2 經(jīng)濟(jì)作物種植及收益明細(xì)Tab.2 Cash crop planting and income details

1.2 較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

“林光互補(bǔ)”所形成的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力已經(jīng)大于周邊農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)。通過“林光互補(bǔ)”的復(fù)合生態(tài)治理模式，沙漠中每畝地的產(chǎn)量將在1.5萬元左右，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是前所未有的，甚至比沙漠周邊農(nóng)業(yè)區(qū)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益更多。庫(kù)布齊沙漠周圍的農(nóng)業(yè)區(qū)土壤為沙質(zhì)土壤，適合生長(zhǎng)一些耐旱的經(jīng)濟(jì)作物，因此周圍農(nóng)業(yè)區(qū)種植的經(jīng)濟(jì)作物基本上為玉米和葵花兩種。玉米的每畝產(chǎn)量為600kg，按照市場(chǎng)最好的價(jià)格算，每畝收入為1 380元。葵花的每畝產(chǎn)量為200kg，葵花的市場(chǎng)價(jià)格受瓜子自身質(zhì)量波動(dòng)較大，按照質(zhì)量中等的葵花價(jià)格來看，每畝收入為1 600元。農(nóng)業(yè)區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)不及沙漠中的經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)值和光伏發(fā)電的產(chǎn)值，這更加突出了沙漠地區(qū)復(fù)合生態(tài)治理的優(yōu)勢(shì)。

1.3 充足的就業(yè)崗位

“林光互補(bǔ)”通過其“產(chǎn)業(yè)化”的治理思路增加了就業(yè)機(jī)會(huì)。光伏發(fā)電基地的建設(shè)最受益的是本地村民，他們一方面可以在農(nóng)閑時(shí)通過在基地中尋找臨時(shí)工作補(bǔ)貼家用，另一方面可以將住房改造成宿舍、旅館、餐廳、超市，通過發(fā)展服務(wù)業(yè)增加收入。光伏發(fā)電領(lǐng)跑獎(jiǎng)勵(lì)基地在項(xiàng)目建設(shè)的過程中，吸引了眾多工程承包單位前來尋求合作，促進(jìn)了周邊地區(qū)人民、乃至周邊省市的流動(dòng)民工前來務(wù)工，帶動(dòng)了當(dāng)?shù)丶爸苓吺∈械木蜆I(yè)，促進(jìn)了地區(qū)發(fā)展。

2 生態(tài)效果顯現(xiàn)

傳統(tǒng)的沙漠生態(tài)系統(tǒng)生存環(huán)境惡劣，導(dǎo)致動(dòng)植物種類稀少。庫(kù)布齊沙漠東部年降水量為240mm，降水偏少且70%的降水集中在夏季，平均蒸發(fā)量多年高達(dá)2 700mm。受大氣環(huán)流和周圍地形的影響，每年10月至翌年3月，平均風(fēng)速可達(dá)3.3m/s。降水稀少、水分蒸發(fā)量大、大風(fēng)天數(shù)長(zhǎng)等自然因素使得庫(kù)布齊沙漠的土質(zhì)均為風(fēng)沙土。風(fēng)沙土漏水漏肥、溫差變化大、肥力低，惡劣的生存環(huán)境使得植被稀疏，覆蓋度低，動(dòng)物在惡劣的生存條件下數(shù)量和種類也十分稀少[6]。

“林光互補(bǔ)”的復(fù)合生態(tài)治理模式進(jìn)入沙漠后，傳統(tǒng)的沙漠生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了巨大的改變。光伏發(fā)電的建設(shè)和植物的種植使得非生物環(huán)境和生物環(huán)境受到了積極影響。在這樣的影響下，出現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境向好、動(dòng)植物種類逐漸豐富、區(qū)域小氣候改善、風(fēng)沙天數(shù)減小等一系列良性生態(tài)效果。

2.1 非生物環(huán)境內(nèi)部要素的轉(zhuǎn)變

第一，光伏發(fā)電設(shè)備在沙漠的建立為非生物環(huán)境添加了新的要素。庫(kù)布齊沙漠具有豐富的太陽能資源，光伏發(fā)電設(shè)備吸收了太陽輻射，將光能轉(zhuǎn)化為電能。第二，光伏板既阻擋了太陽輻射和大氣長(zhǎng)波輻射直接到達(dá)地表，又減少了地表向大氣的長(zhǎng)波輻射，增強(qiáng)了地表大氣穩(wěn)定度，使基地內(nèi)土壤溫度變動(dòng)幅度小于光伏發(fā)電基地外土壤溫度變動(dòng)幅度[7]。第三，光伏板下方種植的經(jīng)濟(jì)作物增加了土壤粗糙度，改變了風(fēng)的氣流通道，從而降低光伏發(fā)電板下方土壤的風(fēng)速[8]。風(fēng)速降緩使沙丘的移動(dòng)規(guī)模減小，土壤的蒸散量也會(huì)隨風(fēng)速降緩而降低，有利于減少土壤水分流失[9]。第四，降水是沙漠地區(qū)水分獲取的主要途徑，光伏板阻擋了太陽向地面的長(zhǎng)波輻射，改變了地表溫度，減少了反射率，增強(qiáng)降水幾率。單次降水結(jié)束后，植物根系繁茂使光伏板下方土壤的匯水作用增強(qiáng)，土壤水分蒸發(fā)量低于光伏板外土壤蒸發(fā)量[10]。減少了地表水的蒸發(fā)與流失，促進(jìn)地表水與地下水的循環(huán)。第五，光伏發(fā)電作為清潔能源，裝機(jī)容量500MW，年發(fā)電量10億度的一期項(xiàng)目已經(jīng)避免消耗36萬t煤，減少向大氣中排放68.4萬t CO2[11]。在項(xiàng)目全部建成后，裝機(jī)容量為2 000MW，年發(fā)電量為40億度電的光伏發(fā)電領(lǐng)跑獎(jiǎng)勵(lì)基地一年將減少消耗144萬t煤，減少向大氣中排放273.6萬t CO2。

2.2 生物環(huán)境的良性循環(huán)

非生物環(huán)境的改善促進(jìn)了生物環(huán)境的良性循環(huán)。首先，光伏板下方種植的經(jīng)濟(jì)作物和防風(fēng)固沙用的臥式沙柳草方格充當(dāng)了生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者，為了適應(yīng)光伏板下弱光的生活環(huán)境，植物會(huì)合成更多葉綠素、加強(qiáng)捕捉光量子的能力以適應(yīng)生長(zhǎng)[12]。它們借助光伏板下方溫度低濕度大的特點(diǎn)，成活率顯著提高，一些耐蔭性的野生植被也借助良好的生存環(huán)境茂密生長(zhǎng)。

其次，生產(chǎn)者物種多樣性的增加促進(jìn)了食物鏈消費(fèi)者數(shù)量的增加。野生植物的繁茂促進(jìn)了食草昆蟲數(shù)量增加，昆蟲和經(jīng)濟(jì)作物的果實(shí)為燕子、麻雀、喜鵲一類的雜食的鳥類提供了食物，數(shù)量也隨之增加。草食動(dòng)物借助施工中運(yùn)來的石子制造洞穴，光伏板的遮蔽讓其生活環(huán)境更加適宜，野兔、鼠一類的草食動(dòng)物數(shù)量增長(zhǎng)。雜食鳥類和草食動(dòng)物為鷹、蛇、鳩一類的肉食動(dòng)物提供了食物來源，肉食動(dòng)物數(shù)量也會(huì)相應(yīng)增加。

最后，分解者將植物產(chǎn)生的腐殖質(zhì)、動(dòng)物糞便和殘骸通過分解，將有機(jī)物分解成無機(jī)物釋放到土壤中，供生產(chǎn)者再次利用。生產(chǎn)者與消費(fèi)者數(shù)量的增加會(huì)導(dǎo)致分解者數(shù)量的增加，生物環(huán)境形成良性循環(huán)。

2.3 非生物環(huán)境的優(yōu)化

生物環(huán)境促進(jìn)了非生物環(huán)境的優(yōu)化。首先，植物的生長(zhǎng)提高了地表粗糙度，減少風(fēng)沙對(duì)光伏設(shè)備的影響。越接近地面的地方，植物種類越多，生長(zhǎng)越茂密，風(fēng)速越小。高于地面的地方由矮化棗樹充當(dāng)透風(fēng)式沙障，起到一定的防風(fēng)作用。保護(hù)了光伏發(fā)電設(shè)備的設(shè)備樁，防止其設(shè)備樁裸露于地表導(dǎo)致的設(shè)備損壞，減少了粗沙對(duì)光伏板發(fā)電效率的影響。

其次，經(jīng)濟(jì)作物及野生植物數(shù)量增多，植被蒸騰作用增加，大氣中水分子增多有利于產(chǎn)生區(qū)域性降水。植物根系的繁茂使地表徑流減少，滲流增多，增強(qiáng)了植物周邊土壤的含水量，緩解了水土流失問題[13]。

最后，植物還提高了沙漠的固碳潛力，有效緩解溫室效應(yīng)的加劇。光伏板下方經(jīng)濟(jì)作物和野生植被通過光合作用固碳，使土壤的有機(jī)碳含量、有機(jī)碳密度均大于流動(dòng)沙地。經(jīng)濟(jì)作物和野生植物的不斷生長(zhǎng)使土壤有機(jī)碳含量呈現(xiàn)縱向積累，隨著土層加深而增加[14]。通過轉(zhuǎn)化吸收落葉枯物等腐殖質(zhì)，以及吸收消費(fèi)者糞便中的有機(jī)物，土壤的微生物顯著提升，間接提高了土壤淺層的有機(jī)碳含量。

3 結(jié)論與討論

“林光互補(bǔ)”的復(fù)合生態(tài)治理模式在庫(kù)布其沙漠地區(qū)進(jìn)行的“產(chǎn)業(yè)化”實(shí)踐，提高了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)收入，促進(jìn)了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)的良性循環(huán)，但要實(shí)現(xiàn)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展，還有很長(zhǎng)的一段路要走。

首先，要處理好沙漠地區(qū)人與水的關(guān)系問題。沙漠地區(qū)本是缺水地區(qū)，企業(yè)入駐沙漠地區(qū)進(jìn)行建設(shè)，工作人員的生活用水需要取用地下水。植物種植不能僅僅依靠降水，為保證工程成活率需要取用地下水，這對(duì)沙漠地區(qū)地下水資源帶來了不小的負(fù)擔(dān)。為了緩解地下水資源緊張，企業(yè)可以與附近的煤礦企業(yè)進(jìn)行合作，對(duì)煤礦回用后富余的井下疏干水進(jìn)行利用，通過處理達(dá)到旱作用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，使其成為林果地灌溉用水水源。以此緩解地方用水壓力，促進(jìn)人水和諧。

其次，要延長(zhǎng)沙漠地區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)間相互融合?，F(xiàn)在光伏發(fā)電基地內(nèi)光伏發(fā)電和經(jīng)濟(jì)作物種植已初步形成規(guī)模，并形成互補(bǔ)態(tài)勢(shì)。未來可以擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，促進(jìn)畜牧業(yè)以及旅游業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)三大產(chǎn)業(yè)的融合。只有不斷形成新的產(chǎn)業(yè)，才能激發(fā)企業(yè)尋找出新的沙漠治理路徑，從產(chǎn)業(yè)閉環(huán)中形成生態(tài)閉環(huán)。

可持續(xù)發(fā)展要實(shí)現(xiàn)人類生活質(zhì)量與所處的生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)[15]。沙漠復(fù)合生態(tài)治理的可持續(xù)，不僅關(guān)乎于自然生態(tài)的良好恢復(fù)，更關(guān)乎于地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人民的安居樂業(yè)?！傲止饣パa(bǔ)”的復(fù)合生態(tài)治理模式不應(yīng)止步于實(shí)現(xiàn)了恢復(fù)生態(tài)和發(fā)展經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)，還應(yīng)從更廣闊的層面考慮生態(tài)與人類生活的關(guān)系問題，激發(fā)出復(fù)合生態(tài)治理的內(nèi)生動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)沙漠治理的可持續(xù)發(fā)展。