“林光互补”：库布其沙漠治理的探索

夏小童

(河海大学 公共管理学院，南京 211100)

引 言

土地沙化一直是我国环境治理的重点，随着治理力度的不断加大，沙漠生态环境正在转好。根据我国第五次荒漠化和沙化检测数据[1]显示，我国沙化土地面积已经由1999年的174.31万km2，减少至172.12万km2，年均减少1 566km2。自20世纪80年代以来，我国着重对沙漠地区进行专项研究，成立中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，寻找有效治理沙漠的方式。通过执行一系列林业发展和生态建设战略，实施重大环境工程，我国不断摸索出沙漠治理的新路径，在提高生态修复技术的同时，逐渐摆脱了还林还草的单一治理方式，形成了多产业融合的科学治沙的新格局。

“产业化”是沙漠治理的新趋势。沙漠的复合生态治理被称为“沙产业”，即通过利用沙漠中光热条件优势，运用科学的手段，达到三大产业互相融合的现代化产业模式。“沙产业”包括利用沙地生长的植物和动物从事农业和牧业项目，以及利用当地的自然资源进行发电和旅游等沙漠产业项目[2]。发展“沙产业”的过程中，企业围绕沙漠生态进行耐旱经济作物的研发建设、运用丰富沙源进行工业发展，发展沙漠旅游业。在已经形成规模的“沙产业”中，可以看到沙产业的发展是多样的，带来的经济效果十分显著。

“林光互补”是“产业化”治理的代表，随着沙漠治理的不断深入，发挥着越来越重要的作用。“林光互补”，即利用沙漠平坦广阔、光照充足的地理优势，政府通过招标的形式引进企业，将光伏发电组件建设在沙漠地区，在光伏发电板间的空隙部分建设有助于生态恢复的经济作物[3]。经济作物的种植起到了防风固沙的作用，可以减少风沙对光伏发电的不利影响，光伏发电组件背后的阴影区为经济作物的生长提供庇护所，有助于减少水分的蒸发，增强土壤有机质[4]，促进植物的生长。经济作物与光伏发电形成了一种互惠互利的效果，因此称为“林光互补”。发展“林光互补”的沙漠治理模式，在产生经济效益的同时恢复了生态，有利于植被修复及沙区局地小气候的改善[5]。

内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗光伏发电应用领跑奖励基地的“林光互补”凭借产业化治理的思路已经取得了阶段性的成果。基地建设于库布其沙漠的东段，计划建成占地面积10万亩、装机容量2GW的光伏发电厂区，完成沙漠生态治理10万亩。基地分为四个项目进行分阶段建设，现已建成面积约为2.5万亩的一期项目光伏发电厂区，目前已建成投产2年。通过建设外围锁边林、主干道两侧防护林、光伏厂区栽植沙障和植树种草药的三级防护模式，完成护林面积3 000亩，栽植沙障1.75万亩，套种有机红枣2.1万亩、黄芩等中草药5 000亩，已经治理沙漠5万亩。通过在沙漠中建光伏组件，利用清洁能源发电，获取经济收益，并在光伏组件的间隙中加种经济作物，来达到恢复生态的作用。

1 经济社会效益明显

荒沙作为未利用土地，在以往只能为人们带来风沙灾害，对于世代耕作放牧的村民来说，沙漠无法带来任何经济收益。沙漠内部由于风速较快，沙丘流动型较强，植物难以存活，再加上土质为沙质土壤，存水蓄水能力较差，作物很难扎根生长。如果不进行大范围的防风固沙和改土引水，是无法在沙漠中获取经济收益的。出于对耕作难度和耕作成本的考虑，村民们只能放弃从沙漠中发展经济的念头。为了抵御沙漠对村庄的侵袭，政府带领村民们在沙漠边界处栽种防护林，防护林既阻挡住了沙漠对村庄的危害，也挡住了人们利用沙漠发展经济的路。

“林光互补”的复合生态治理模式入驻沙漠，注重发掘沙漠的经济优势，趋利避害。光伏发电的建设对土地占地面积需求很大，沙漠的土地性质属于未利用土地，且不涉及耕地、草原，地租十分便宜。再加上光伏发电对于光照要求高，沙漠中较高的辐射值刚好能满足其发电需求。经济作物的种植既能让其产生经济效益，还能起到防风固沙的作用。光伏发电应用领跑奖励基地入驻沙漠以后，使沙漠地区产生了可观的经济效益。

1.1 可观的经济收益

首先，光伏发电产生可观的经济效益。通过对调研过程中获取的已经稳定运营2年的一期项目数据进行参考，根据其占地面积、年发电量、发电收入和经营成本，计算出一期项目的年发电净收入和折合每亩净收入，并推算基地总规划项目的年发电量和年发电净收入。同一批光伏发电组件的建成后寿命为25年，由于光伏发电项目发电量是逐年衰减的，在计算中暂未考虑衰减量，而是取可行性研究报告中的发电量年均值。上网电价参考当地项目运营前20年上网电价，后5年的上网电价降低，这里选取最高上网电价作为参考。年发电经营成本为发电总成本费用扣除折旧费、摊销费及利息支出后发电厂经营期内平均每年经营成本。光伏发电收支情况详见表1，从表中可以看出，在沙漠中发展工业带来了巨大的经济利润。

表1 光伏发电收入与支出情况Tab.1 Income and expenditure of photovoltaic power generation

其次，在不影响光伏组件发电的前提下，在光伏组件下方种植的经济作物也可以带来经济收益。通过对沙漠生态环境的研究，基地决定在光伏组件下方种植黄芪、黄芩和经过改良的矮化红枣。在沙漠中种植经济作物并不像一般的土壤那样易于成活，因此每年都要对未成活的作物进行补种，经济作物种植三年以后基本全部成活，产生经济效益。由于种植的经济作物还未满足三年成活时间，产生的经济效益还未形成规模，现根据经济作物种植亩数和预计产值推算出经济作物产生的经济效益，详见表2。

表2 经济作物种植及收益明细Tab.2 Cash crop planting and income details

1.2 较强的竞争优势

“林光互补”所形成的产业竞争力已经大于周边农业生产地区。通过“林光互补”的复合生态治理模式，沙漠中每亩地的产量将在1.5万元左右，所产生的经济效益是前所未有的，甚至比沙漠周边农业区产生的经济效益更多。库布齐沙漠周围的农业区土壤为沙质土壤，适合生长一些耐旱的经济作物，因此周围农业区种植的经济作物基本上为玉米和葵花两种。玉米的每亩产量为600kg，按照市场最好的价格算，每亩收入为1 380元。葵花的每亩产量为200kg，葵花的市场价格受瓜子自身质量波动较大，按照质量中等的葵花价格来看，每亩收入为1 600元。农业区的经济效益远不及沙漠中的经济作物产值和光伏发电的产值，这更加突出了沙漠地区复合生态治理的优势。

1.3 充足的就业岗位

“林光互补”通过其“产业化”的治理思路增加了就业机会。光伏发电基地的建设最受益的是本地村民，他们一方面可以在农闲时通过在基地中寻找临时工作补贴家用，另一方面可以将住房改造成宿舍、旅馆、餐厅、超市，通过发展服务业增加收入。光伏发电领跑奖励基地在项目建设的过程中，吸引了众多工程承包单位前来寻求合作，促进了周边地区人民、乃至周边省市的流动民工前来务工，带动了当地及周边省市的就业，促进了地区发展。

2 生态效果显现

传统的沙漠生态系统生存环境恶劣，导致动植物种类稀少。库布齐沙漠东部年降水量为240mm，降水偏少且70%的降水集中在夏季，平均蒸发量多年高达2 700mm。受大气环流和周围地形的影响，每年10月至翌年3月，平均风速可达3.3m/s。降水稀少、水分蒸发量大、大风天数长等自然因素使得库布齐沙漠的土质均为风沙土。风沙土漏水漏肥、温差变化大、肥力低，恶劣的生存环境使得植被稀疏，覆盖度低，动物在恶劣的生存条件下数量和种类也十分稀少[6]。

“林光互补”的复合生态治理模式进入沙漠后，传统的沙漠生态系统发生了巨大的改变。光伏发电的建设和植物的种植使得非生物环境和生物环境受到了积极影响。在这样的影响下，出现了生态环境向好、动植物种类逐渐丰富、区域小气候改善、风沙天数减小等一系列良性生态效果。

2.1 非生物环境内部要素的转变

第一，光伏发电设备在沙漠的建立为非生物环境添加了新的要素。库布齐沙漠具有丰富的太阳能资源，光伏发电设备吸收了太阳辐射，将光能转化为电能。第二，光伏板既阻挡了太阳辐射和大气长波辐射直接到达地表，又减少了地表向大气的长波辐射，增强了地表大气稳定度，使基地内土壤温度变动幅度小于光伏发电基地外土壤温度变动幅度[7]。第三，光伏板下方种植的经济作物增加了土壤粗糙度，改变了风的气流通道，从而降低光伏发电板下方土壤的风速[8]。风速降缓使沙丘的移动规模减小，土壤的蒸散量也会随风速降缓而降低，有利于减少土壤水分流失[9]。第四，降水是沙漠地区水分获取的主要途径，光伏板阻挡了太阳向地面的长波辐射，改变了地表温度，减少了反射率，增强降水几率。单次降水结束后，植物根系繁茂使光伏板下方土壤的汇水作用增强，土壤水分蒸发量低于光伏板外土壤蒸发量[10]。减少了地表水的蒸发与流失，促进地表水与地下水的循环。第五，光伏发电作为清洁能源，装机容量500MW，年发电量10亿度的一期项目已经避免消耗36万t煤，减少向大气中排放68.4万t CO2[11]。在项目全部建成后，装机容量为2 000MW，年发电量为40亿度电的光伏发电领跑奖励基地一年将减少消耗144万t煤，减少向大气中排放273.6万t CO2。

2.2 生物环境的良性循环

非生物环境的改善促进了生物环境的良性循环。首先，光伏板下方种植的经济作物和防风固沙用的卧式沙柳草方格充当了生态系统中的生产者，为了适应光伏板下弱光的生活环境，植物会合成更多叶绿素、加强捕捉光量子的能力以适应生长[12]。它们借助光伏板下方温度低湿度大的特点，成活率显著提高，一些耐荫性的野生植被也借助良好的生存环境茂密生长。

其次，生产者物种多样性的增加促进了食物链消费者数量的增加。野生植物的繁茂促进了食草昆虫数量增加，昆虫和经济作物的果实为燕子、麻雀、喜鹊一类的杂食的鸟类提供了食物，数量也随之增加。草食动物借助施工中运来的石子制造洞穴，光伏板的遮蔽让其生活环境更加适宜，野兔、鼠一类的草食动物数量增长。杂食鸟类和草食动物为鹰、蛇、鸠一类的肉食动物提供了食物来源，肉食动物数量也会相应增加。

最后，分解者将植物产生的腐殖质、动物粪便和残骸通过分解，将有机物分解成无机物释放到土壤中，供生产者再次利用。生产者与消费者数量的增加会导致分解者数量的增加，生物环境形成良性循环。

2.3 非生物环境的优化

生物环境促进了非生物环境的优化。首先，植物的生长提高了地表粗糙度，减少风沙对光伏设备的影响。越接近地面的地方，植物种类越多，生长越茂密，风速越小。高于地面的地方由矮化枣树充当透风式沙障，起到一定的防风作用。保护了光伏发电设备的设备桩，防止其设备桩裸露于地表导致的设备损坏，减少了粗沙对光伏板发电效率的影响。

其次，经济作物及野生植物数量增多，植被蒸腾作用增加，大气中水分子增多有利于产生区域性降水。植物根系的繁茂使地表径流减少，渗流增多，增强了植物周边土壤的含水量，缓解了水土流失问题[13]。

最后，植物还提高了沙漠的固碳潜力，有效缓解温室效应的加剧。光伏板下方经济作物和野生植被通过光合作用固碳，使土壤的有机碳含量、有机碳密度均大于流动沙地。经济作物和野生植物的不断生长使土壤有机碳含量呈现纵向积累，随着土层加深而增加[14]。通过转化吸收落叶枯物等腐殖质，以及吸收消费者粪便中的有机物，土壤的微生物显著提升，间接提高了土壤浅层的有机碳含量。

3 结论与讨论

“林光互补”的复合生态治理模式在库布其沙漠地区进行的“产业化”实践，提高了当地经济收入，促进了当地生态的良性循环，但要实现区域的可持续发展，还有很长的一段路要走。

首先，要处理好沙漠地区人与水的关系问题。沙漠地区本是缺水地区，企业入驻沙漠地区进行建设，工作人员的生活用水需要取用地下水。植物种植不能仅仅依靠降水，为保证工程成活率需要取用地下水，这对沙漠地区地下水资源带来了不小的负担。为了缓解地下水资源紧张，企业可以与附近的煤矿企业进行合作，对煤矿回用后富余的井下疏干水进行利用，通过处理达到旱作用水水质标准，使其成为林果地灌溉用水水源。以此缓解地方用水压力，促进人水和谐。

其次，要延长沙漠地区产业链，促进产业间相互融合。现在光伏发电基地内光伏发电和经济作物种植已初步形成规模，并形成互补态势。未来可以扩大产业规模，促进畜牧业以及旅游业的发展，实现三大产业的融合。只有不断形成新的产业，才能激发企业寻找出新的沙漠治理路径，从产业闭环中形成生态闭环。

可持续发展要实现人类生活质量与所处的生态环境的良性循环[15]。沙漠复合生态治理的可持续，不仅关乎于自然生态的良好恢复，更关乎于地区经济发展，人民的安居乐业。“林光互补”的复合生态治理模式不应止步于实现了恢复生态和发展经济的目标，还应从更广阔的层面考虑生态与人类生活的关系问题，激发出复合生态治理的内生动力，实现沙漠治理的可持续发展。