沙漠地区经济建设与生态治理研究

吴阿龙　邓友生　董晨辉　陈茁　庄子颖

摘要：土地荒漠化是中國生态文明建设重点关注问题之一，也是国家脱贫攻坚事业路上一大阻力。为研究碳中和背景下中国沙漠治理现状、问题和未来发展方向，系统阐述了中国沙漠地区经济建设措施，包括工程建设、沙产业发展和沙漠绿化。介绍了当前中国主要的三种治沙方法即工程治沙、化学治沙和生物治沙。分析归纳中国各时期治沙政策内容及变化，最后指出中国沙漠治理存在问题，并给出建议，探讨了沙漠治理研究的未来发展方向。

关键词：沙漠治理；经济建设；治沙方法；存在问题

中图分类号：X171.4 文献标志码：B

前言

中国沙漠资源丰富，沙漠面积达6.88×105km，主要分布在西北地区和北部地区，有塔克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠（准噶尔盆地沙漠）、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、库木塔格沙漠、柴达木盆地沙漠、库布齐沙漠、乌兰布和沙漠八大沙漠。沙漠地区干旱，自然环境恶劣，风沙灾害时有发生，严重影响了当地人民生活和经济的发展，是造成中国西北地区人口流失和南北经济发展不平衡的重要原因之一。沙漠地区生态系统脆弱，且经济欠发达，但具有丰富的资源和能源，是重要的能源基地，越来越多的国家认识到沙漠的重要战略地位，世界各国也在积极开展相关项目，来利用好沙漠资源。当前，气候变化是人类面临重要问题，实现碳中和是应对气候变化的重要举措，而利用好沙漠资源，发展清洁能源，改善中国能源结构，仅仅发展风电和光伏发电是远远不够的，技术的应用也是有条件的，沙漠环境的治理也是极其重要的一环，坚持践行“青山绿水就是金山银山”这一理论，实现沙漠变绿洲是重中之重。随着科学技术的不断进步，中国在治沙方面也已取得一定成果，治沙理念也发生了巨大转变，从被动防护到主动治理和开发，治沙方法日新月异，评估各种治理方法成效和影响，开展沙漠生态系统的调查就显得尤为必要。

1 沙漠经济建设

1.1 工程建设

随着“西部大开发”和“一带一路”建设的不断推进，越来越多的铁路、公路、能源基地和石油管道等工程在沙漠地区开发建设，相关技术和经验越来越成熟，例如宝兰铁路、京新高速公路、格库铁路、和若铁路等。2022年6月16日和若铁路正式开通运营，和若铁路有534千米分布在沙漠地区，部分区段为避免线路被风沙埋没，采用以桥代路，同时开展防沙工程，修建草方格5000万平方米，种植防沙树木1300万株，形成一道绿色防沙屏障。和若铁路的建成使2712公里塔克拉玛干沙漠铁路环线（如图1所示）成为世界首个沙漠铁路环线，环线的建成极大推动了塔克拉玛干沙漠地区经济发展，彻底打破了南疆地区的交通瓶颈，不仅降低了货物运输成本，让当地的棉花、矿产、红枣等特产走出南疆，也让疆外的商品走进了南疆，带动了当地的旅游业发展，缩小南北经济差距，促进了国内经济大循环。而这些工程建设都离不开防沙工程的开展，先进的治沙手段是沙漠工程建设的前提。

1.2 沙漠产业

1984年钱学森先生就提出了“多采光，少用水，新技术，高效益”让沙漠变成沃土的沙产业设想。随着科学技术的不断发展，沙产业理论主要包括三种观点：以沙漠化防治为主要内容的生态理论；以农业工业化为主要内核的沙产业经济理论；以沙漠和沙漠化地区资源高效利用为主要内容的技术创新和技术传播理论。沙产业的发展方向主要包括沙漠特色农牧、沙漠医药、沙漠旅游和沙漠特色资源经济等，例如梭梭肉苁蓉产业、风电光电产业、鸣沙山景区、沙枣基地建设等，其中沙漠地区清洁能源的开发利用备受关注，尤其将林业、农业、旅游与光伏产业结合的“光伏+”产业，中国在2021年10月12日《生物多样性公约》第十五次缔约方大会领导人峰会上也提出要大力发展清洁能源，在沙漠地区加快建设大型风电光伏发电项目。《中国“碳中和”框架路线图研究》报告特别指出，西部干旱地区的风、光资源，是中国实现碳中和最大的底气，近年来中国也建设了不少清洁能源设施，例如青海塔拉滩太阳能发电基地（如图2所示）、达拉特光伏发电基地等。2022年中国风电、光伏发电量突破1万亿千瓦时，达到1.19万亿千瓦时，较2021年增加2073亿千瓦时，同比增长21%，占全社会用电量的13.8%，同比提高2个百分点，接近全国城乡居民生活用电量，沙漠地区光伏产业发展潜力巨大。传统沙漠治理以政府为主导，林场和国有单位为主体，民众参与度、社会关注度低，投资大，见效低，沙产业则让更多民间单位及个人参与进来，不仅带来了经济效益，还推动了沙漠治理与修复，具有良好的社会和生态效益。

1.3 沙地绿化

推动沙漠经济的发展，沙地绿化是关键。自建国以来，中国政府就高度重视沙漠治理，经过一代代人的努力，已经取得了丰硕的治沙成果，涌现出了一批又一批治沙英雄，出现了罕塞坝林场、八步沙林场、库布齐沙漠、毛乌素沙漠绿化工程等治沙典型和殷玉珍、牛玉琴、石述柱等治沙模范人物。随着互联网技术的进步，植树造林也出现新模式，例如2016年“蚂蚁森林”的出现，6亿人参与到植树造林中来，截止2021年8月，已种植3.2亿株苗木，种植总面积超过2.64×105hm2。2019年美国国家航空航天局发布的一项地球生态环境观测数据显示自2000年到2017年的全球新增绿化面积中，有超过25%是来自中国。2022年全国完成造林383万公顷，种草改良321.4万公顷，治理沙化石漠化土地184.73万公顷。沙地绿化改善了当地的自然环境，通过种植经济作物，修建铁路、公路，不仅解决了就业问题和增加当地人民收入，让贫瘠的土地不再贫瘠，还推动了沙漠地区产业多元化发展，实现沙漠地区可持续发展，为中国脱贫事业注入新力量。

2 治沙方式

2.1 工程治沙

通过在流沙上设置沙障或防沙结构，阻挡风带动流沙和地面积蚀，保护公路、铁路、建筑等免受风沙侵蚀。工程治沙受现场条件制约较少，取材便利，成本低，适用范围广，见效快，往往作为植物固沙先导措施。常用的治沙措施有沙面覆盖、方格沙障（如图3所示）、阻沙栅栏、输沙结构和导沙结构。沙面覆盖选用当地易取的碎石和黏土等覆盖沙面，阻挡风侵蚀地表，带起流沙。方格沙障利用麦草、块土、黏土等在沙面设置方格，增加地面粗糙度，降低地面表面风速，抑制风沙流动。阻沙栅栏通过拦截风沙流动，将砂砾拦截在栅栏附近堆积，防止路面被沙埋没，阻沙栏栅材料囚地制宜采用芦苇、竹片等。输沙结构主要通过降低地表粗糙度，加强局部位置风速，使风沙通过被保护区域时不产生堆积，例如公路治沙效果较好的导风栅板，通过对气流进行压流，增加导风贴地表流速。导沙结构通过改变气流运动方向，引导风沙向被保护区域旁侧运动，达到治沙目的，该法要求风向单一或摆动较小，同时要求周边有储沙的沟谷、洼地等，受风向和地形地貌条件限制。各种治沙措施都有其限制条件，应根据沙害特点和地形地貌等自然条件综合应用。

2.2 化学治沙

化学治沙是通过在沙面喷施化学黏合剂形成固结层，不仅可以限制沙粒运动，还能保持沙地水分，以达到固沙目的。常用化学固沙材料分为无机混合材料、有机材料和有机一无机材料，如乳化沥青、高分子聚合物等。近年来化学固沙材料不断创新，从一开始的固沙到现在不单单固沙还要保湿、抗风蚀、无污染。木质素类固沙材料有机质和含氮量高，不仅能够在地表形成圈结层，还对植物生长有益。高分子类固沙材料不仅能增强沙粒之间的胶结力，有些材料还具有很强的吸水性，能够胶结周围松散土体和矿物，具有很好的保湿效果。虽然创新性固沙材料很多，但其本身缺陷和应用局限性也很突出，例如高分子聚合物制备工艺受限，容易受光热影响发生老化，有些还有毒性，木质素类材料容易降解，时效性较差，有些材料成本较高，不能广泛推广。

2.3 生物治沙

当前生物治沙主要有三种方式：植物固沙；生物土壤结皮固沙技术；生态垫。植物固沙在沙地上种植适应当地气候条件的植物，改善沙的理化性质，促进土壤的形成，優化小气候环境，丰富当地生物多样性，是目前最常用的治沙方法之一。其中乔灌草混合型植被治沙效果较好，植被高度错落有序，对风速削减作用明显，固沙防风效果好。生物土壤结皮是由蓝藻、地衣、藓类等隐花植物及土壤中的异养微生物和相关的其他生物体与土壤表层颗粒等非生物体胶结形成的十分复杂的复合体，能够促进沙面表层营养物质富集，改善土地理化性质，加快沙化土地的恢复，通过人工培育大大降低了其形成周期，让这一技术应用于沙化治理成为可能，是目前关注度较高的一种新型治沙方式，如图4所示古尔班通古特沙漠生物结皮景观和不同类型的生物结皮。生态垫是一种由棕榈树残渣制造的一种网状覆盖物，疏松多孔且易分解，不仅可以增强土体抗剪强度还可以降低雨水侵蚀，实际工程中也有应用，不仅增加了土壤含水量和沙面稳定性，还提高了固沙植物的存活率。但除植物固沙外，其他方法还在探索与研发阶段，无法大规模应用。三种治沙方式经济技术性能及适用范围见表1。

3 沙漠治理政策

中国一直都高度重视沙漠治理，早在1985年就召开了全国治沙会议，改革开放之后陆续启动了多项保护、改善和治理生态环境，防治沙漠化的一系列生态工程。中国沙漠治理政策经历了四个重要阶段：政策起步形成阶段（1978年-1999年）、政策全面推进阶段（2000年-2010年）、政策快速发展阶段（2011年-2015年）及政策提升转变阶段（2016年至今），中国各时期治沙政策如表2所示。治沙60年以来中国治沙政策不断进步，主要原因就是治沙观念的转变，由被动防护到保护自然资源，再到合理利用开发沙漠资源。

4 存在问题

4.1 沙产业发展的不足

当前沙产业中种植经济作物种类单一，主要是沙柳、沙棘、沙枣等沙漠原生植物。产出低效益低，生态功能也在逐年降低，不利于沙产业的长期发展。同时，沙漠特色农业企业普遍规模较小，市场开拓能力有限，产业辐射范围小，限制了肉苁蓉、麻黄等特色农产品产业的发展。沙产业投资规模大、周期长且风险高，偏远地区金融机构贷款金额有限，而治沙专项贴息贷款周期短、利率高，很难满足沙产业发展需求。沙漠地区开发建设和生态建设并未遵循自然发展规律，存在大面积开挖植树，肆意抽取地下水，工程建设破坏已有植被。在今后的沙产业发展中，要加强技术创新，研发适合旱地生长的经济作物，同时要加强政策扶持力度，沙产业本身具有公益性，不能按简单的市场经济规律来衡量，政府要出台一系列专项的减税、长期的大额的贷款优惠政策，同时要协调好经济效益和生态效益的关系，保障沙产业长期发展，科学指导沙漠经济建设。

4.2 治沙方法的局限性

治沙方式很多，应用也很广泛，经过多年发展，取得了丰硕的成果，例如包兰铁路自开通60多年来从未被风沙阻断，这归功于中国创新性提出的“五位一体”铁路防风固沙体系，将固沙防火带、灌溉造林带、早方格植物带、前沿组沙袋和封沙育草带有效组合，才实现了“人进沙退”的伟大成就。但当前的治沙手段应用条件也有限制，对自然环境条件有要求，例如地下水资源，在西北、内蒙等地早期种植的林带、草场不断衰退，其主要原因就是大面积绿植的生长吸收大量水分，地下水位连年下降，随着树龄增长，土壤水分无法满足生长需求，导致草场林场大面积退化甚至死亡。在沙漠治理众多方法中，植物固沙耗时长，投资大，化学固沙材料难降解造成污染，环保材料无法大规模生产和应用，生物土壤结皮固沙技术仅作用在沙地表面，而且技术还不够成熟，各种治沙方法都有局限性。

5 结论

经过多年治理，中国沙漠治理也出现了一些问题，主要是因为盲目追求植被覆盖，忽视了自然规律和自然条件，在今后沙漠绿化时要充分考虑大面积种植固沙植物可行性和后续植被维护问题，科学治理沙漠和发展沙漠经济。沙漠治理关键在于水资源，开展沙漠地区节水、储水技术研究才是根本，由于各种治沙方法都有其局限性，探索绿色长期综合防沙治沙体系很有必要。当前治沙方式主要应用在地势相对平坦地区，而中国沙漠地区沙山众多，由于沙山高度在百米以上，山顶风速大，情况复杂，当前治沙手段非常有限，针对高大沙山的治理当前仍缺乏有效方法，未来沙漠治理中开展相关研究具有重大意义。

美国新计算模型可捕捉化学反应过渡态

美国麻省理工学院科研团队开发出一种基于机器学习的方法，可以更快的计算化学反应过程中的过渡态，帮助化学家设计新的化学反应和催化剂。

新计算方法使用“扩散模型”来表示两种相对于彼此任意方向的反应物，该模型可以了解哪种类型的过程最有可能产生特定的结果。科研人员在大约1，000个以前从未见过的反应上测试了模型。结果表明，与使用量子技术生成的过渡态结构相比，这些解决方案的精确度在0.08埃以内，每个反应的计算过程只需几秒钟。

尽管科研人员主要针对涉及原子数量相对较少（整个系统最多23个原子）的化合物反应来训练模型，但他们发现它也可以对涉及较大分子的反应做出准确预测。科研人员计划扩展模型，纳入催化剂等成分，研究特定催化剂能在多大程度上加速反应。

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来源：中华人民共和国科学技术部网站

https：／／www.most.gov.cn/gnwkjdt/202401/t20240116_189364.html