荒漠化,是由于干旱少雨、植被破坏、大风吹蚀、流水侵蚀、土壤盐渍化等因素造成的大片土壤生产力下降或丧失的自然(非自然)现象。在人类当今诸多的环境问题中,荒漠化是最为严重的灾害之一。中国位于世界上荒漠化严重的国家之列,荒漠化土地面积为262.2万平方公里,占国土面积的27.4%,近4亿人口受到荒漠化的影响。据中、美、加国际合作项目研究,中国因荒漠化造成的直接经济损失约为541亿人民币。
荒漠化是威胁人类社会稳定发展的重要因素,其防护和治理措施则成为国家乃至世界研究的重点方向。而作为拥有防风固沙作用的工程手段,草方格沙障以其增加地表糙度有效缓解风速、成本低廉易于操控实施的优势而受到广泛关注。bw必威西汉姆联官网“一带一路”专项生态调研团队赶赴宁夏中卫沙坡头——草方格沙障的诞生之地,为我国丝绸之路经济带生态走廊建设获取了第一手的资料。
沙坡头简介
沙坡头位于宁夏回族自治区中卫市城区西部腾格里沙漠的东南缘。东起二道沙沟南护林房,西至头道墩,北接腾格里沙漠,南临黄河,长约38公里,宽约5公里,海拔在1300~1500米,总面积4599.3公顷,占中卫市城区土地总面积的3%。国家5A级旅游景区,国家级沙漠生态自然保护区,全球环保500佳单位,全民健身二十个著名景观,其中,草方格治沙措施荣获“国家科技进步特等奖”。
沙坡头荒漠化危害
沙坡头地段格状沙丘由西北向东南倾斜,呈阶梯状分布,铁路位于阶梯下方。该地区由于沙源丰富、格状沙丘倾斜前移速度快等特点,风沙危害和沙丘移动危害共存,在风沙危害中,风沙流是最为常见的一种危害形式,其结果是造成风沙漫道和片状沙埋线路。
同时,风沙流在强风作用下,其吹扬高度增加,造成线路上部建筑磨耗,以及通信信号设备磨损、机车车辆磨耗等,沙尘进入车厢影响人身健康,影响司机观望,危及行车安全;沙丘前移危害主要是大量沙土在强风的作用下滞留在铁路上,掩埋道床和钢轨,长度可达数米至数十米,高出轨面几厘米到1米以上,沙粒在列车震动下,迅速流入道渣缝隙内,致使道床板结失去弹性,将道渣挤向道床表面,枕木及钢轨被抬高,引起线路不平衡而形成铁路拱道。这两种沙害都直接严重危及行车安全的,轻者停车、脱轨、重者列车颠覆,成为沙坡头地区铁道运行安全的主要危害,也是影响该地区生态环境的重要因素。
铁路作为丝绸之路经济带上各国家货物互通的关键渠道,发挥着不可或缺的纽带作用,因此,形成一套卓有成效的治沙方案显得尤为关键。
草方格治沙方案
草方格沙障是用麦草,稻草,芦苇等材料扎成成方格状的半隐蔽式的沙障。其制作方法可概括为,利用废弃的麦草、稻草或芦苇扎成捆、呈方格状嵌入沙上,留麦草1/3到1/2于方格四边,然后将方格中心的沙子拨向四周麦草根部,使麦草牢固于沙地上。
中卫固沙林场创立了“五带一体”的铁路防沙体系,分为卵石防火带、灌溉造林带、草障植物带、前沿阻沙带和风沙育草带。其中,草障植物带是沙坡头地段铁路防沙的主体,在此带中,沙漠表层形成了一层较稳定的“结皮”,有效地控制了流动沙丘表面沙粒的移动,治理流沙的效果十分明显,是“五带一体”治沙系统中最具本质的内容。
在防沙固沙方面,草方格沙障可通过增加地表粗糙程度来改变上风向的风速廓线,在有效控制近地面风速作用的同时固定流沙并阻止沙丘前移。当气流携带风沙流经草方格沙障时会有涡旋产生,并伴有积沙现象,抑制了流沙的迁徙,保持了沙土的基本稳定。另外,草方格扎制于地面,其下垫面性质必然遭到改变,地面粗糙度有所增加,继而削弱了近地面层的风速。
而在恢复植被方面,在草方格围起的风积环境下,细粒类物质能够将落在沙表面的植物种子掩埋,便于其后续的萌发生长。草方格中细粒物质不断积聚,使沙面紧实,而植物根系、藻丝体等形成网状结构,形成稳定的沙结皮,使沙尘不易扬起,同时还有涵养水源的作用。而随着植物在草方格中定居生长并经历一系列演化,沙面更加趋于稳定,生物结皮厚度、硬度不断增大,根系盘结于地表使有机质得以在沙层中累积。在草方格中有计划地按照“三芒草、沙蒿、白梭梭”的顺序逐步轮换栽植植物的种类,这样一来,在白梭梭林下就会逐步出现短命植物层片,以利于地表粗糙面的形成,进行由人工主导的次生演替过程。
生态及经济效益
沙坡头防沙治沙工程中人工植被区发挥了十分明显的降低风速、增大地表粗糙度抑制风沙流活动的作用,使当地的生态环境得到较大的改善,风沙日由过去的330天减少到现在的122天。
流沙的固定、隐花植物的繁生, 截拦浅层沙地水分。人工植被中3-4 米深的深根性的花棒、柠条根际层水分耗竭。在平年雨季补给到60余厘米深,在湿润年可渗到110厘米,因此这种水分状况, 使花棒和柠条枯萎,稀疏。同时浅根系一年生野生草本如雾冰藜、蒙古虫实、小画眉草在雨季大量繁殖。形成天然-人工植被混合体。植物种由四十年前的25种增加到现在的36科215属453种。动物种群增加,原来流沙区只有少数蜥类和鼠类,现野生脊椎动物达140种,其中,黑鹳、雕等12种动物为国家一、二级保护动物。昆虫也大量繁生,它们一同维持着荒漠生态系统的平衡。
另一方面,在以往,包兰铁路通车初期每年耗费10万余个劳动日清除道心积沙,风沙流还时刻威胁行车安全。为清除流沙,每年费用20余万元,每公里线路维修人员达4.5人。然而,流沙仍是随来随清,无法保证线路畅通。自沙坡头铁路防护体系建立以来,有效地固定了流沙,流沙不再上道,中卫工务段在沙坡头地段已不再设置防护工区,节约了大量清沙费和劳力。由于线路病害减少,延长了线路大、中修周期,节约了大量维修费用。
此外,沙坡头防沙治沙工程有效地防止了沙漠的流动,保护了耕地,从沙漠中夺回耕地1633.8公顷。同时,1993年“5·5沙暴”过后,沙坡头治沙防护体系除前沿约50米宽草障林带被流沙侵埋外,其它完好无损。防区线路无积沙,亦无中断行车。使得它的科学性和有效性获得强有力的实践证明。
本次沙坡头之行予以我们深深的震撼,草方格是数代科学家们呕心沥血几十年的智慧结晶,是在全球被荒漠化问题困扰而无对策之时,坚毅崛起的一支奇兵。其对于我国“一带一路”战略方针的实施具有重要价值,是国家进行生态恢复建设和经济发展的强大助力,值得我们向全世界推广,并为之而深感骄傲。