鄂尔多斯地区毛乌素沙地荒漠化形成因素及治理措施

2021-12-13韩梅邬晗韩柏何金军任余艳韩易良刘艳君

农业与技术 2021年18期

韩梅邬晗韩柏何金军任余艳韩易良刘艳君

(1.内蒙古鄂尔多斯市林业和草原科学研究所，内蒙古鄂尔多斯 017000；2.内蒙古鄂尔多斯市气象局，内蒙古鄂尔多斯 017000；3.内蒙古鄂尔多斯市林业和草原事业发展中心，内蒙古鄂尔多斯 017000)

引言

毛乌素沙地是一个脆弱的自然、经济、社会的复合生态系统[1]。长期以来,由于生态保护意识的落后,盲目追求眼前利益,陷入了“人口增长—生活水平低下—过度开发—生态恶化—生产力低下—过度开发”的恶性循环中,出现生态环境越脆弱,环境敏感性越强,生态环境承载力越低,自然灾害越频繁,经济发展越缓慢的势态。加快本区生态修复治理进度,是解决这一矛盾的必由之路。

1 毛乌素沙地概况

毛乌素沙漠是中国4大沙地之一，位于我国沙漠地区的东南端，在陕西省榆林地区和内蒙古自治区鄂尔多斯市之间，面积达4.22万km2。地处N37°27.5′～39°22.5′，E107°20′～111°30′。行政区划四周的界线大致如下，北界是敖伦淖—毫庆召—木肯淖—苏贝淖—巴汗淖一线；东北界是巴汗淖—通岗浪沟—红碱淖一线；东南和南面大致以长城为界,即从神木到榆林,然后沿榆溪河南下,直至鱼河堡,再向西沿无定河到芦河口,折向西南沿芦河至高家沟公社,再沿小毛乌素沙带南缘向西至定边孟家沙窝—北大池—三段地东部再向东北。昼夜温差大,年较差也很大[2]，年均气温6.0～8.5℃，大部分地区属温带半干旱区,夏季炎热，冬季较为寒冷,且风多、风大、日照多；沙区降雨量小，年降水量250～440mm，集中于7—9月，占全年降水60%～75%，最大日降水量可达100～200mm。

据有关报道，到了21世纪初，已经有40多万hm2沙地被治理，止沙生绿。而80%的毛乌素沙漠得到有效防治，水土也不再流失，黄河的年输沙量足足减少了4亿t。由于有良好的降水，许多沙地如今成了林地、草地和良田。

2 毛乌素沙地荒漠化的基本成因

荒漠化成因问题在荒漠化研究中占有重要地位，一直受到国内外学者的广泛关注。目前，荒漠化为自然因素(主要是气候)和人类活动共同作用的结果这一观点已为学术界广泛接受[3]，很多学者提出自然主导学说、人为主导学说和人地反馈学说等。刘治彦认为,荒漠化以脆弱自然环境为本底,由人类活动诱发,是人类与自然交互作用、不断恶性反馈的结果。还有研究表明,人类利用土地的不合理性,改变了全世界40%的旱地景观,特别是近五十年来对干旱、半干旱区土地资源的大规模开发,导致始料不及的世界范围内的荒漠化问题的出现[4]。

2.1 自然因素

2.1.1 风

大风是导致沙漠化的主要自然因素之一，长期会使地表出现风蚀堆积。风蚀把地表几百年或上千年形成的土壤刮走，即地表的颗粒、有机质随风夹带卷走，给地表留下粗粒和坚硬沙质或原始砂岩。堆积是风沙流遇到障碍的阻挡，使得饱和的风沙受阻，其夹带的中小粒径的沙物质无力随风飘移，就地落下形成堆积，出现沙丘。由于堆积障碍物越来越大，出现沙丘链或复合沙丘。沙子堆积可埋压草场、农田、道路、房屋等形成危害。

风蚀积地面，是由于空气流动，风力越大，经过地面吹蚀力越强，把地表轻的物质吹起，悬在空中，然后夹杂在风中无法落地而随风流动。风的夹带能力随风力大小而不同，不同的风速有不同的携带地表物质的饱和度，饱和后就无力吹蚀和携带。饱和的风，治沙学称之为风沙流，饱和的风速若进入过饱和状态，就会抛弃粒径大的、重量大的沙物质，落到地面，就会出现堆积，这种现象治沙上称为搬运。

鄂尔多斯地区风速≥5m·s-1,就会扬起沙风[5]。即当风速超过5m·s-1，就会吹蚀地面，卷沙而走，见表1。

风速现象循环往复，一个季节一个方向多次进行，在地面上就会形成新月形沙丘和新月型沙丘链。若风向相反方向来回交替，就会形成格状沙丘，若4个方向风不定时、不定量地吹，就会形成梁窝状沙丘。若有稀疏植物存在，由于植物在单个地方形成了障碍物，就形成抛物线状沙丘等。

2.1.2 雨

尤其大到暴雨，对荒山秃岭危害较大，短时间降雨，地面渗透速度小于降雨强度，会形成集水，对于有坡度的荒山秃岭，会形成径流，由山顶到达山脚，径流越来越大，冲刷地面的强度相应的越来越强。冲刷力强的径流超过地表凝结力，松软的泥土随水流夹带而走。随着地表形成冲刷沟，冲刷沟又是雨水汇集之处，水量越来越大，冲刷力远远大于平地或坡地，这样就形成沟壑。径流的冲刷把地表形成的土壤带走，留下的是坚硬的泥层或砂岩层。山上的径流汇集到山下形成了洪流，进入平地水流速度放缓，水中夹带的泥沙下沉地面，这就是淤澄。淤澄运用好了，可以造田，否则可淹没农田、草地以及人居基础设施。

毛乌素沙漠为我国暴雨中心之一，1977年8月1日，乌审旗忽鸡儿图一带降雨历时11h，暴雨中心达1400mm，1000mm以上雨区面积30.8km2，200mm以上雨区面积为1860km2[5]。

2.2 人为因素

2.2.1 乱垦乱开土地

鄂尔多斯地区开荒农垦，早在秦汉时期就开始了，唐时规模增大，明清开放草地，移民农垦，把一些天然灌木林、天然次生林和草原开垦后耕种农田。建国后的大开荒，没有秩序、没有制度、没有条理地利用自然资源，也不遵循技术规程、自然规律，过度任意索取，使自然资源承受极限，打破原有的、长期形成的生态平衡。

2.2.2 乱放滥牧草地

鄂尔多斯牧区，虽然顾名思义是放牧为主，但是打破了游牧民族随草而居、随草而牧的生活习俗，政府从解放后出台政策、出资要求牧民定居养畜，以牲畜头数为经济增长的唯一指标，多多养畜。先是牧业合作社，全是以定居处范围内放牧散养，改革开放后，增加牲畜头数为增长点，发展畜牧业，这样本就超载的脆弱草场又加重超载量。

2.2.3 乱挖滥樵野生植物

由于当时经济落后，为了基本生存，生活燃料首先是樵采天然植物燃料，如油蒿、沙柳、柠条等，由于鄂尔多斯地下矿藏丰富，但当时科技不发达，贫穷落后导致地下资源无力开采，只能在沙区掏挖沙蒿、沙米、抱秸杆作燃料，日复一日，年复一年，如此反复，生态环境越来越恶化，地越种越贫瘠，人越来越穷。植被的大量破坏，地表覆盖物越来越少，风沙肆虐。

挖野生植物药材，主要是甘草、麻黄等天然生存于干旱沙质草原上的植物。抛根挖草，过后全是裸露的沙坑、沙堆，全是新的风蚀口，起沙风一刮，小口变大口，小堆成沙丘。

2.2.4 乱开滥采地下矿藏

鄂尔多斯地下矿藏相当丰富，矿产资源有12类35种，煤炭储量1496亿t有余，约占全国总储量的1/6；石油和天然气，地质勘探部门已经发现20多处油气田、油页岩；目前探明储量为3.7亿t有余，其中工业储量66万t，储藏厚度一般为3～5m，含油率1.5%～10.4%；还蕴藏丰富的化工资源，主要有天然碱、芒硝、食盐、硫磺、泥炭等，还有伴生物钾盐、镁盐、磷矿等。乱开滥采现象相当严重，开采后遗留采坑，用废弃物回填，久之，大面积草场被破坏。

2.2.5 乱征乱占林地

由于近年来林业生态建设的力度大、投入多，地上的植被覆盖度和森林覆盖率有了明显的增加。生态环境出现逆转现象，而且西部大开发的优惠政策、地方招商引资力度加大，效益以资源为主的项目蜂拥而来，这些项目大量乱征乱占林地，使森林植被降低。

2.2.6 乱捕滥猎野生动物

乱捕滥猎造成生物链破坏，对生态环境影响很大。如，由于对野生动物的捕猎，倒致鼠害和兔害大发生，造成幼林、幼树、农作物大面积遭到破坏；飞播、人工造林等1a达标，第2年就会由于鼠洞和兔洞，形成众多的风蚀口，集中连片，造成严重的沙化现象。

3 治理荒漠化土地的主要措施

自然环境由于风、雨、地形、地表物质组成，在风雨形成的过程中，不同的地表会形成不同的危害。沙地出现起伏不平的沙丘，丘陵梁地形成深浅不一的沟壑。整治荒漠化，改变风、雨的大小是无能为力的，只有改变地形，阻止危害的形成和恶化才是唯一的措施。经过人工措施破坏风沙流和径流的形成、减轻风雨对地面的侵袭。在沙地上采取增加地表粗糙度，稳定地表，把形成的风和水进行分化、再分配，减少风蚀、水蚀作用，稳定表面，让植物在地表定居、生长，形成植物被，保护地面。地面植被最好是多年生草本植物和木本植物，这样就能使地表长治久安，使其不再形成沙丘和沟壑，或使沙丘和沟壑不再扩大。

3.1 稳定沙面的技术措施

3.1.1 机械沙障

机械沙障主要是给地面增加覆盖物，增大地表粗糙度，稳定和保护地表的措施。

3.1.1.1 泥漫沙丘

利用粘土铺设于沙丘表面，达到固沙、阻沙目标，是防沙治沙运用较早的技术。由于粘土具有覆盖作用、粘结作用和聚合作用，在沙丘表面形成一层粘土结皮，起到与风沙流隔离作用，达到固结沙土、防止风沙流剥蚀沙丘和阻止沙丘移动的目的。泥漫沙丘主要采用2种形式。

喷洒泥浆法，重在泥浆的制备，粘土应尽量选择重粘土，将粘土加水调成稀浆糊状，如有可能可添加适量的乳胶，以增强粘着性。把制好的泥浆均匀地喷洒到治理段域的沙丘表面上。喷洒顺序应沿主风向从沙丘上部顺喷到沙丘下部，以免造成人为踩踏破坏泥浆覆盖层。喷洒范围、喷洒量和喷洒厚度，依据沙丘的松散状况，主风向风力的大小和沙丘前移度确定。

抹泥层法，是将粘土和成泥糊状，把糊状泥用抹子均匀地在沙丘表面抹一层泥皮，泥皮层厚度视沙丘风蚀严重与否而定，一般为3～5cm厚即可。抹泥层顺序应从丘顶至丘脚，以免人为活动破坏泥巴层。

3.1.1.2 粘土沙障

粘土本身就是一种良好的胶结粘合物，粘性土粒之间的静电引力，粘土土粒与水分之间的亲合力，形成了粘性很大的胶乳。粘性土只要有水分就能形成具有一定结构的土块，土块一旦形成，其结构很难遭到破坏。这时，粘土已经不是游离的单个土粒，而以团聚体来对抗风蚀。

用当地分布的粘土在需要保护地段上的沙丘迎风坡风蚀部位堆放成地埂状，形成阻止堤。方格状沙障是由主埂与副埂组成，主埂与副埂的间距为1.5～2m,土埂高30～40cm，底座宽度50～60cm。在规划固沙地段划线堆放粘土，形成纵横网格土埂，粘土埂堆放好后要用铁锹拍实。行列式设置方法同方格状粘土沙障，不同之处是行列式沙障土埂只有主埂，而无副埂。平铺式粘土沙障设置更简单，把粘土均匀地撒在沙丘迎风坡风蚀地段上，使沙面覆盖一层粘土块，同样起到压沙防风蚀作用。

3.1.1.3 石砾沙障

砾石是由矿物集合而成的坚硬物质，结构紧密，不因风蚀而破烂，更不因雨淋而碎末。其本身是一个坚固的抗蚀体。就单个砾石而言，既不烂、又不碎、还不透气，以其特点可保护一定的地面免受风沙流危害。若把砾石成群散放可保护一片土地；砾石无论哪种形式在沙面上存在，可起到增大地表粗糙度、保护地面的作用。

砾石方格沙障，是按照固沙设计在沙丘迎风坡风蚀地段把砾石垒砌成地埂，即石埂垄，形成主副垄交叉式网状阻沙堤。一般石埂高30～40cm，底座宽50～60cm，石埂间距1.5～2m。垒砌砾石一定要缝对缝、茬对茬、面对面，内紧实。

3.1.1.4 化学材料沙面结皮

利用被稀释的具有一定胶结性的化学物质，喷洒于风蚀严重流沙表面，水分迅速下渗到沙层以下，而那些化学胶结物质滞留于一定厚度(1～5mm)的沙层间隙中，将单粒的沙子胶结成一层保护壳，以此来隔开风沙流与松散沙面的直接接触，从而起到防止风蚀作用。这种作用是属于固沙型的，只能将沙物质就地固定不动，而对过境的风沙流中携带的沙粒却没有防治效能。

3.1.1.5 生物沙障

利用植物材料，在流动沙丘上设置沙障给地面增加地表粗糙度，稳定和保护地表的措施。在形状上有行列式、网格式沙障，在结构上有高立式、低立式、平铺式、隐蔽式沙障，在材料上有木质、草质沙障等。

3.1.2 造林种草建立防风固沙植被体系

建立防风固沙植被体系，主要是利用植物来防止风沙过程的出现，治理沙地表面沙物质活化，阻止风沙流的运动。植物对其附着的地面有活沙障、隔离大气层及固着土壤等作用外，植物还能通过其茎叶的强烈呼吸和光合作用[6]增加空气的水分，吸收二氧化碳，增加氧气，从而改变小气候环境，枯枝落叶能增加土壤的腐殖质含量，改良土壤。由于生物的可再生性和其优化生态环境的功能，是一种最佳的根治沙害措施。

风沙活动是大气圈与土壤圈之间能量传输和转化的产物，地表风蚀是风沙活动的首要环节。任何影响上述过程的因素将影响风沙活动的形成与发展。植物作为地理环境的重要组成部分，着生于大气圈之间，强烈地影响着大气圈与土壤圈之间的能量转换与传递，因而是影响地表风蚀最有效的因素之一。植物的防沙治沙作用表现在3个方面，覆盖地表使覆盖地部分免受风力作用，分散地面上一定高度内的风动量，从而减弱到达地面的风力作用，拦截运动沙粒，促其沉积，植物根系盘结沙土，使其固定。

3.1.2.1 前挡后拉，逐步推进

“前挡”在沙丘落沙坡前的丘间低地栽高杆乔木，“后拉”在沙丘迎风坡1/3处以下栽种灌木。前面种乔木是形成通风结构的片林，让从迎风坡来的风沙流通过林地，经林阻挡，降低风能，风能中含的沙子由于减弱风力的动能，携带不动沙子，使其落在前挡的林地内，即前挡不使风沙流飞扬得更远危害其它地段，迎风坡1/3处以下栽种紧密结构的灌木林，使其林地内不易风蚀，固定在原处。由于灌木的作用，抬高风向，顶部加速风力，加速后的风力越过灌木，直接蚀击沙丘迎风坡中上部及丘顶。由于增加了风力的动能，使其风力密度加大，携带沙子能力增强，越过沙丘顶部的风沙流浓度加大，带走的沙子也就越多，这就是前挡后拉削平丘顶之功效。经前挡后拉逐步推进的治理，使高大沙丘削低为缓起伏沙地。然后再在其上种植灌木，直至全面固定，为逐步推进。

3.1.2.2 穿靴戴帽，一次固定

“穿靴戴帽”是针对一个沙丘而言，治理沙丘的两边，即沙丘1/3以下和丘间低地靠近沙丘条件较好的部位及沙丘顶部较平缓的部位栽种乔灌木，留中间即丘顶以下，1/3以上的部位。治理沙丘的下部和顶部俗称为“穿靴戴帽”。