山水林田湖草沙共治,旨在为地球织一件美丽的外衣

有人说:荒漠与荒漠化土地是地球的“癌症”,但与其说是地球的“癌症”,倒不如说它们是人类在利用土地的过程中,不小心把地球表层美丽的外衣给“撕裂”了一部分。

荒漠与荒漠化的发生与发展有其自然原因,如气候干旱和生态系统脆弱,而更多的是因为过度的土地利用。过度土地利用包括过度放牧、过度开垦、过度樵采和水资源的过度利用以及未加保护的矿产资源开发。据研究,人为因素对藏北土地荒漠化的贡献率约37%,自然因素为42.18%,自然与人为共同作用为20.45%;在中国北方农牧交错带的浑善达克沙地、科尔沁沙地和毛乌素沙地,52.3%的荒漠化土地是因过度开垦、放牧及采樵导致的。在气候变化条件下,人类活动对土地荒漠化的影响越来越大。

撕裂了就得修补,这也是我国把第27个“世界防治荒漠化与干旱日”的主题确定为“山水林田湖草沙共治,人与自然和谐共生”的重要原因。

近年来,中国土地荒漠化出现整体逆转的态势与我们过去几十年坚持不懈的对干旱、半干旱区生态系统的“保护、治理、恢复与合理利用”密不可分。虽然已经取得了一些进展,但我们对“共治、共生”目标的追求始终在路上。

“山水林田湖草沙共治”就是针对我国“山水共存、林草一体、田湖相伴、治沙以用”的现实,努力现实“人与自然和谐共生”的中国智慧。这不仅在告诉我们,山水林田湖草沙是相互依存、紧密联系的生命共同体,更是充分考虑生态系统的综合特征与组成特征的差异性及其系统相关性而提出的综合治理理念。

Part.1

七十年探索不止,我们拿出了一套防沙治沙的中国方案

世界荒漠与荒漠化土地约3600万平方公里,主要分布在中西亚和非洲大陆。中国的荒漠与荒漠化土地面积为261.2万平方公里,占国土面积的27.2%,占世界荒漠与荒漠化土地的7.2%。中国是遭受荒漠化严重危害的国家之一,也是在过去70多年里坚持“防沙治沙”且取得卓越成就的国家之一。

早在1949年,新中国第一届中央政府就设立了林垦部,在石家庄成立了直属林垦部的冀西沙荒造林局。

1950年,国务院成立治沙领导小组并在陕西榆林成立陕北防沙林场,在河北、豫东、东北西部和西北等地着手建设大型防护林体系。

1952年,由铁道部铁道勘测设计院和中国科学院地理研究所合作,对拟建的包头-兰州铁路线进行踏勘与研究,开始了在腾格里沙漠南缘风沙地貌形成和风沙活动规律的初步观测。

1955年,建立中国科学院沙坡头沙漠研究试验站,揭开了中国针对沙漠治理并开展土地荒漠化定位观测、研究与示范的序幕,也奠定了中国领先世界防沙治沙和服务可持续发展的基础。

1979年启动的、覆盖中国西北、华北和东北的“三北”防护林工程是中国政府为改善生态与环境,促进区域发展的国家战略工程之一。工程规划期限为73年,分八期实施,目前是在第六期工程建设当中。工程已经取得了举世瞩目的生态、经济与社会效益。

1988年,以中国科学院为主体建立的“中国生态研究网络”开创了我国对全国典型生态系统进行系统、科学与长期的定位监测、研究、试验、示范与科普的新局面。其中,荒漠草原生态系统定位站的首要任务就是支撑荒漠化防治。

中国在防沙治沙领域不断探索,不断进步,已经形成了一套适合中国国情的、兼具研究监测、防沙治沙、试验示范技术流程、管理体系的中国方案。

Part.2

引进和改造草方格治沙技术,“锁住”流沙

草方格治沙技术编织的固沙网格锁住了流沙的吹蚀,保护了西北风沙区国民经济建设的重要目标。

草方格固沙技术体现了中国沙漠治理的国际合作引进、改造与提升的系统理念。这项技术最初来源于苏联的土库曼沙漠研究所,是由中国科学院沙坡头沙漠研究试验站与铁道部治沙站合作引进和改造成功的。

为了让这项技术更好的适应我国的情况,科研人员在试验的基础上,结合腾格里沙漠风沙流的特点和风洞试验结果,逐步把苏联的10*10米、5*5米、2*2米等的沙障修订为1*1米的大小,固定了流沙,改善了沙漠表土,为以灌木为主的植被建植、固沙治沙体系建设提供了相对稳定的地表基础,构建了“固沙、阻沙、输沙、导沙”(减少包兰铁路线两侧的积沙)防护体系(照片1-2),保障了包兰铁路中卫段60多年畅通无阻。

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成就于宁夏沙坡头的草方格固沙技术体系

图片来源:来源于包兰铁路沙坡头治沙站

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宁夏沙坡头的草方格固沙现场

图片来源:来源于包兰铁路沙坡头治沙站

这项技术的创新之处是基于草方格固沙防护效应,在降水量不足200 mm的荒漠区建植了稳定的植物固沙体系,奠定了西部干旱风沙区重大国民经济建设项目持续、稳定防护体系建设的技术基础,同时,揭示了风沙流运移规律,为我国“三北”防护林工程的顺利实施提供了理论依据。基于它的突出贡献,这项技术还获得了国家科技进步特等奖。

Part.3

更进一步,生物沙障激活“黄沙”的生命

生物沙障织就的绿色方格,“捂住”了流沙的侵入,激活了“黄沙”的生命。

在西部取得草方格固沙成功的基础上,为响应中国北方农牧交错带防沙治沙的需求,来自中国科学院原兰州沙漠研究所的科学家们又开始在位于内蒙古东部的科尔沁沙地试验和示范了以差巴嘎蒿、小叶锦鸡儿和黄柳为主要固沙植物的生物固沙技术与模式。

在这里,他们不仅固定流沙,保护北京—通辽铁路奈曼段50年不受风沙危害,还把防风、固沙的技术推广应用到区域沙漠化土地治理,在上个世纪八十年代初就开创了沙漠化地区“科技扶贫”的先河。

研究者们选择示范村,引入和推广粮-蔬-果-畜新品种。在固沙防风体系的有效保护下,农牧民在生产效益上获得了丰收,在生活水平上得到了改善,在生态恢复方面取得了进步,在生态-生活-发展理念方面也得到了提升。研究区在生态恢复、经济发展和社会稳定方面取得了“三赢”的效果。

1980年,位于科尔沁沙地西南部的奈曼旗人均年收入约51元,1988年,人均年收入为178元左右。而目前,这个曾经的国家级贫困旗县不仅脱了贫,还走上了致富的道路,人均年纯收入突破了12000元。1990年,科尔沁沙地还成为了我国土地沙漠化实现全域逆转的地区。基于村-镇-旗县域的土地沙漠化治理与科技扶贫模式,获得了1997-1998年度联合国环境署与粮农组织颁发的“拯救干旱区土地成功业绩奖”。

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科尔沁沙地治理前

图片来源:赵学勇摄于科尔沁沙地

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科尔沁沙地治理后

图片来源:赵学勇摄于科尔沁沙地

Part.4

有了科技支撑,沙区农牧业经济也可以高质量发展

高效的防风固沙林体系构建技术保护了荒漠-绿洲区的农田草场,支撑了沙区农牧业经济的高质量发展。

荒漠-绿洲区的农田防护林也具有防风固沙的效果,是指将一定宽度、结构、走向、间距的林带栽植在农田田块四周,通过林带对气流(包括风沙流)、温度、水分、土壤等生态因子的影响,起到改善农田小气候,减轻和防御各种农业自然灾害的作用,以保证农田稳产、高产并对居民生活提供多种效益的人工林体系。

中国不仅在生态条件较好的东部地区能够取得农田防护林建植的成功,在干旱荒漠绿洲区也同样取得了成功。

干旱荒漠绿洲区具有上游山区水资源相对丰富和本身优越的光热资源的有机组合,拥有得天独厚的生态功能和生产效益,而水-防护林-田的有机结合使得荒漠绿洲成为能够有效抵抗干旱气候的特殊生态系统。

结合荒漠绿洲的特点和发展需求,科研人员和当地政府、民众团结合作,建立了稳固的荒漠-农田防护林体系。新疆有绿洲7.07万平方公里,防护林覆盖率达到3%,绿洲森林覆盖率达到近15%,全疆93%的农田得到了林网的有效保护。

荒漠和绿洲是两个相互对立与相互密切关联的自然实体,在科研人员、地方政府和民众的精心呵护下,过去严重退化的荒漠绿洲逐步得到恢复,真实地体现了“山水林田湖草沙共治”的美好现实与未来。

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科尔沁沙地农田-防护林系统

图片来源:赵学勇摄于科尔沁沙地

防沙治沙是实现荒漠化土地恢复的最直接的方式之一,但是,在实现荒漠化土地恢复的同时,还能促进社会经济的高质量发展,才能实现“山水林田湖草沙共治”的目标。

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河西走廊荒漠绿洲系统

图片来源:王涛提供

Part.5

在路上,让我们为实现“山水林田湖草沙共治”的愿望共同努力!

虽然中国在防沙治沙方面已经取得了举世瞩目的成就,但是依然面临严峻的挑战。气候变化、人口增加、发展需求和以水资源为主的资源制约性也在逐步增加,如何实现“山水林田湖草沙共治”的美好局面,继续探索有效的技术与模式并使其“留得住、用的起、可持续”,依然需要科学家、民众、政府的共同努力。

对于我们科研工作者来说,将继续加强有关气候变化及其影响机理研究,探索适应气候变化的水、土、生物资源有效利用技术与模式,为实现“山水林田湖草沙共治”目标提供可持续的解决方案。让我们一起努力!

作者简介:

赵学勇,中国科学院西北生态环境资源研究院研究员,主要研究领域为荒漠化防治及其机理研究。本科毕业于内蒙古林学院沙漠治理专业;硕士毕业于瑞典农业大学农业生态学专业;博士毕业于中国科学院大学自然地理学专业。

从2001年12月开始被中国科学院寒区旱区环境与工程研究所聘任为研究员、博士生导师和中国科学院奈曼沙漠化研究站(隶属于中科院)站长,2005年任命为内蒙古奈曼农田生态系统国家野外观测研究站(隶属于科技部)站长至2017年3月。

独立或与他人合作发表论文100多篇,专著4部。获奖励10项,包括联合国环境署颁发的拯救干旱区成功业绩奖1项;国家科技进步二等奖2项;省部级科技进步二等、一等奖各2项;国家优秀野外科学家奖1项;中国水土保持学会优秀青年科学家奖1项。联合国环境署独立专家;“十三五”国家重大研发计划项目跟踪专家;甘肃省陇原人才(A类)。

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参考文献:

1、朱震达、邸新民、陈广庭等,1994年。中国沙质荒漠化。北京:科学出版社。

2、赵哈林、赵学勇、张铜会、李玉霖等,2006年。恢复生态学通论。北京:科学出版社。

3、王涛等,2011年。中国风沙防治工程。北京:科学出版社。

4、赵哈林、赵学勇、张铜会等,2003。科尔沁沙地沙漠化过程及其恢复机理。北京:海洋出版社。

出品:科普中国

作者:赵学勇(中国科学院西北生态环境资源研究院)

编辑:王婷婷

监制:中国科普博览

文章仅代表作者观点,不代表中国科普博览立场

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