中國交通干線風沙危害防治模式及國際應用前景
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活化沙丘環境無灌溉造林模式——準噶爾沙漠明渠
21?世紀初,國家投資實施了天山北坡經濟帶水資源工程,其中準噶爾沙漠明渠段及伴行公路穿越古爾班通古特沙漠。沙漠明渠沿線降水量少,蒸發量大,無任何灌溉水源;風力強勁,風向單一;由于工程擾動,植被遭到破壞,活化沙丘嚴重威脅渠道和公路安全。
古爾班通古特沙漠冬季有穩定積雪,降雪約占年降水量的?30%;春季積雪融化,79%—92%?的蓄存水轉化為土壤水分,形成懸濕沙層。經試驗研究,創立了利用懸濕沙層土壤水分在固定、半固定沙地進行無灌溉造林的關鍵技術。該技術體系主要涉及?10?余個適宜植物種(如梭梭、白梭梭、沙拐棗、沙棗、文冠果、紫穗槐、花棒、刺沙蓬、鹽生草、沙米、沙蒿、絹蒿等)、2?個種植時段(晚秋和早春)、2?種造林方法(植苗和直播)、2?種處理方式(保水劑蘸根處理和客沙造林)、3?種結構布局(株行距分別為?2 m×2?m、2 m×1?m?和?1?m×1?m)、4?種立地條件(填方段陰坡、填方段陽坡、挖方段陰坡、挖方段陰坡)等方面。
基于研發形成的無灌溉植被恢復技術,結合多種防沙技術,創建了固定、半固定沙漠地區工程防護體系建設的優化模式。該技術模式在準噶爾沙漠明渠工程全線(168?km)得到推廣應用(圖?4),造林面積達?30?000?畝,植物成活率達?85%?以上,防沙體系造價降低了?80%?以上,工程擾動區植被得到迅速恢復,渠道沿線生態環境得到明顯改善,從而確保了沙漠明渠的順利施工和安全運行。該技術模式開創了沙漠地區懸濕沙層水的生態利用新途徑,拓展了無灌溉造林和生態工程建設的技術領域和實施區域,產生了巨大的社會影響。
中國交通干線沙害防治技術的國際推廣應用前景
世界干旱區和半干旱區約占全球陸地面積的40%,其中荒漠面積?3.6×107?km2。受氣候變化和人類活動的共同影響,全球干旱和半干旱地區,尤其是“一帶一路”沿線區域,面臨嚴重的水資源短缺和荒漠化危害問題,這直接危及基礎設施建設和安全,特別是交通干線面臨嚴重的風沙危害威脅?！耙粠б宦贰绷蠼洕呃却蠖即嬖诓煌潭鹊母珊碉L沙問題,累計約有?6?000?km?長的風沙危害區段,直接危害鐵路、公路、輸油輸氣管線工程和能源資源基地等。
世界各國在交通干線風沙危害防治方面開展了較多試驗研究,開發了一些實用技術,但這些技術存在著材料成本較高、措施相對單一、防護效益不佳、使用壽命較短和維護難度較大等問題,其推廣應用存在一定的局限性。而針對我國交通干線沿線風沙環境特征,通過技術試驗、示范、集成和應用,形成了流動沙漠環境、固定半固定沙漠環境、高寒風沙環境等地區交通干線風沙危害防治模式,并在包蘭鐵路、青藏鐵路、塔里木沙漠公路、準噶爾沙漠明渠及眾多沙區交通干線成功應用。這些成套、成熟的技術模式具有低成本、易操作、效益高、壽命長的優點,對全球風沙地區道路防沙及生態建設具有重要參考價值,在世界干旱、半干旱地區尤其是“一帶一路”沿線區域具有廣闊的應用前景。
(作者李生宇,中國科學院新疆生態與地理研究所荒漠環境與生態修復研究室主任,雷加強、徐新文、任宏晶,中國科學院新疆生態與地理研究所;屈建軍,中國科學院西北生態環境資源研究院 ?！吨袊茖W院院刊》供稿 )