中国交通干线风沙危害防治模式及国际应用前景

活化沙丘环境无灌溉造林模式——准噶尔沙漠明渠

21 世纪初,国家投资实施了天山北坡经济带水资源工程,其中准噶尔沙漠明渠段及伴行公路穿越古尔班通古特沙漠。沙漠明渠沿线降水量少,蒸发量大,无任何灌溉水源;风力强劲,风向单一;由于工程扰动,植被遭到破坏,活化沙丘严重威胁渠道和公路安全。

古尔班通古特沙漠冬季有稳定积雪,降雪约占年降水量的 30%;春季积雪融化,79%—92% 的蓄存水转化为土壤水分,形成悬湿沙层。经试验研究,创立了利用悬湿沙层土壤水分在固定、半固定沙地进行无灌溉造林的关键技术。该技术体系主要涉及 10 余个适宜植物种(如梭梭、白梭梭、沙拐枣、沙枣、文冠果、紫穗槐、花棒、刺沙蓬、盐生草、沙米、沙蒿、绢蒿等)、2 个种植时段(晚秋和早春)、2 种造林方法(植苗和直播)、2 种处理方式(保水剂蘸根处理和客沙造林)、3 种结构布局(株行距分别为 2 m×2 m、2 m×1 m 和 1 m×1 m)、4 种立地条件(填方段阴坡、填方段阳坡、挖方段阴坡、挖方段阴坡)等方面。

基于研发形成的无灌溉植被恢复技术,结合多种防沙技术,创建了固定、半固定沙漠地区工程防护体系建设的优化模式。该技术模式在准噶尔沙漠明渠工程全线(168 km)得到推广应用(图 4),造林面积达 30 000 亩,植物成活率达 85% 以上,防沙体系造价降低了 80% 以上,工程扰动区植被得到迅速恢复,渠道沿线生态环境得到明显改善,从而确保了沙漠明渠的顺利施工和安全运行。该技术模式开创了沙漠地区悬湿沙层水的生态利用新途径,拓展了无灌溉造林和生态工程建设的技术领域和实施区域,产生了巨大的社会影响。

中国交通干线沙害防治技术的国际推广应用前景

世界干旱区和半干旱区约占全球陆地面积的40%,其中荒漠面积 3.6×10⁷ km²。受气候变化和人类活动的共同影响,全球干旱和半干旱地区,尤其是“一带一路”沿线区域,面临严重的水资源短缺和荒漠化危害问题,这直接危及基础设施建设和安全,特别是交通干线面临严重的风沙危害威胁。“一带一路”六大经济走廊大都存在不同程度的干旱风沙问题,累计约有 6 000 km 长的风沙危害区段,直接危害铁路、公路、输油输气管线工程和能源资源基地等。

世界各国在交通干线风沙危害防治方面开展了较多试验研究,开发了一些实用技术,但这些技术存在着材料成本较高、措施相对单一、防护效益不佳、使用寿命较短和维护难度较大等问题,其推广应用存在一定的局限性。而针对我国交通干线沿线风沙环境特征,通过技术试验、示范、集成和应用,形成了流动沙漠环境、固定半固定沙漠环境、高寒风沙环境等地区交通干线风沙危害防治模式,并在包兰铁路、青藏铁路、塔里木沙漠公路、准噶尔沙漠明渠及众多沙区交通干线成功应用。这些成套、成熟的技术模式具有低成本、易操作、效益高、寿命长的优点,对全球风沙地区道路防沙及生态建设具有重要参考价值,在世界干旱、半干旱地区尤其是“一带一路”沿线区域具有广阔的应用前景。

(作者李生宇,中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠环境与生态修复研究室主任,雷加强、徐新文、任宏晶,中国科学院新疆生态与地理研究所;屈建军,中国科学院西北生态环境资源研究院 。《中国科学院院刊》供稿 )

相关文章