內(nèi)蒙古毛烏素沙地的沙漠化與植被恢復(fù)

內(nèi)蒙古毛烏素沙地的沙漠化與植被恢復(fù)

0km2/a沙漠化是人類面臨的主要環(huán)境問題。沙漠化是世界上最嚴(yán)重的國家之一。土地沙漠化速度呈直線上升的趨勢。20世紀(jì)60～70年代為1560km2/a,80年代為2100km2/a,90年代為2460km2/a。毛烏素沙地是我國沙漠化的一個嚴(yán)重地區(qū)。它處于干旱———半干旱氣候區(qū),水熱條件較之我國其他沙漠地區(qū)優(yōu)越。歷史上的毛烏素沙地大部分都是水草豐美的地區(qū)。但是現(xiàn)在水熱條件比西部好多地區(qū)也出現(xiàn)了大范圍的流動沙丘,沙漠化過程十分活躍。沙漠化過程導(dǎo)致了耕地和草場普遍風(fēng)蝕粗化,或者被流沙所侵占。居民點(diǎn),交通,水利工程以及其他農(nóng)牧業(yè)工程設(shè)施遭受到風(fēng)沙危害,土地生產(chǎn)量下降,生產(chǎn)潛力衰退,最終導(dǎo)致了可利用土地資源的喪失。這些不僅對該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活造成了嚴(yán)重后果,同時也使生態(tài)平衡遭到破壞,自然環(huán)境趨于惡化。1毛烏素沙地沙區(qū)毛烏素沙地是我國12大沙漠和沙區(qū)之一。位于北緯37°30′～39°20′,東經(jīng)107°20′～111°30′,面積為73344km2。其中包括內(nèi)蒙古伊克昭盟,陜北榆林和寧夏東北部。毛烏素沙地具有中溫帶氣候,屬荒漠草原―干草原-森林草原過渡地帶,年均溫度6.0～8.5℃,年均降水東南部為440mm,向西減至250mm;干燥度1.0～2.5;具有固定,半固定沙丘向黃土丘陵過渡的地貌特征,兼具風(fēng)蝕和水土流失的特點(diǎn)。該區(qū)主要的氣象災(zāi)害有干旱、霜凍、冰雹、大風(fēng)和暴雨。毛烏素沙地現(xiàn)代風(fēng)沙活動主要與溫度下降導(dǎo)致的冬春季西伯利亞-蒙古高壓增強(qiáng),亞洲冬季風(fēng)由北向南的入侵有關(guān)。反之在夏秋季節(jié)增溫引起的夏季風(fēng)作用增強(qiáng),給該區(qū)帶來一定的降水,流動沙丘得以生草固定。毛烏素沙地現(xiàn)有人口為1.33×106人,其中農(nóng)業(yè)人口為1.17×106,農(nóng)村勞力為4.27×105人,人口密度為34人/km2.該地區(qū)自然條件惡劣,交通不便,經(jīng)濟(jì)落后,在煤炭開發(fā)前一直是國家扶貧的重點(diǎn)地區(qū)。但是毛烏素沙地的資源相當(dāng)豐富,擁有煤,石油,天然氣,鹽,高嶺土等8類40余種礦藏資源。近年,大規(guī)模礦區(qū)建設(shè)促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展,給群眾脫貧致富提供了機(jī)遇。2砂漿巖的形成2.1毛烏素沙地形成的活性因素?fù)?jù)史料記載:戰(zhàn)國時代的毛烏素沙地水草豐美,關(guān)于毛烏素沙地的起源與變遷問題的研究,始于20世紀(jì)50年代,迄今大體上存在3種不盡一致的認(rèn)識,一是地質(zhì)時期成沙說,二是人類歷史時期形成說,三是地質(zhì)時期沉積的沙質(zhì)地層,經(jīng)歷史時期人類活動的作用導(dǎo)致的沙質(zhì)土壤裸露,受強(qiáng)烈西北風(fēng)吹蝕而活化成沙漠。但是,就近些年來的研究表明,對毛烏素沙地而言,它的形成條件就是有著豐富的沙源以及當(dāng)?shù)靥赜械臍夂驐l件。廣泛分布的砂巖,在干旱的氣候條件下,經(jīng)大風(fēng)吹蝕,風(fēng)化成沙礫物質(zhì),這是毛烏素沙地形成的決定性因素。研究揭示,毛烏素沙地有埋藏的第四紀(jì)古風(fēng)成沙,地層中的埋藏古風(fēng)成沙記錄表明毛烏素地區(qū)至少在中更新世就已經(jīng)存在大片沙漠,而且古風(fēng)成砂與黃土、古土壤或湖泊地層有迭覆出現(xiàn)的特點(diǎn),這很好地指示了沙漠并非從一開始就持續(xù)至今,而是在第四紀(jì)氣候震蕩的調(diào)節(jié)下歷屆經(jīng)沙漠-非沙漠的多次轉(zhuǎn)變。2.2毛烏素沙地形成的環(huán)境動力從毛烏素沙地的自然條件及地理位置可以看出,它處在荒漠草原向森林草原的過渡地帶,主要以草原為主。該區(qū)多大風(fēng),且頻繁出現(xiàn)的起砂風(fēng)(風(fēng)速大于5m/s)與干旱季節(jié)同步,無疑為風(fēng)沙活動和運(yùn)移創(chuàng)造了動力條件。從上圖1中可以看出,毛烏素沙地年均降水量為345mm,僅次于科爾沁沙地,毛烏素沙地的年均蒸發(fā)量相對較小,為2665.7mm,是其年均降水量的7.7倍?？梢?毛烏素沙地從降水量和蒸發(fā)量而論不應(yīng)形成這樣的景觀。氣候動力條件、物質(zhì)組成與新疆和內(nèi)蒙的幾個沙漠以及相鄰黃土分布的干旱區(qū)草原發(fā)育表明,也不應(yīng)有沙漠的出現(xiàn)。根據(jù)風(fēng)動力對比可知,毛烏素沙地形成與該地區(qū)風(fēng)動力條件也有很大關(guān)系。從上圖2中我們可以看出,毛烏素沙地的多年平均風(fēng)速與其它幾個沙漠相比較高,而且,其年8級以上大風(fēng)日數(shù)最多,為38d。所以風(fēng)在毛烏素沙地的形成上起了很大的作用。毛烏素沙地周圍黃土地區(qū)和非沙地地區(qū),如甘肅蘭州、靖遠(yuǎn)等地區(qū),主要是黃土分布,年降水量300mm左右(圖3),大風(fēng)和沙塵暴災(zāi)害也較重(圖4),都沒有沙漠和沙地的出現(xiàn)。上面圖3,4表明,毛烏素沙地的年均降水量與甘肅省這幾個地區(qū)基本相同,而蒸發(fā)量相對較大,年均風(fēng)速和最大風(fēng)速都超過了靖遠(yuǎn)、白銀、會寧、皋蘭等地區(qū)。這些說明,有黃土覆蓋的地區(qū)有利于植被的發(fā)育,能夠阻礙地表物質(zhì)的風(fēng)蝕和由此引起的物質(zhì)移動因此毛烏素地區(qū)沙漠的形成是該地區(qū)豐富的砂物質(zhì)條件決定的,再加上頻繁的大風(fēng)為沙粒的運(yùn)移創(chuàng)造了動力條件,促進(jìn)了沙漠的形成。通過對毛烏素沙地的靖邊統(tǒng)萬城附近沙柳下沙地打了2個鉆孔進(jìn)行研究,根據(jù)所采集的68個沙土樣品測定(圖3)得出,a孔0～420cm砂土層含水量非常低變化在之間平均含水量為2.8%。由圖3還可以看出,沙柳下土壤含水量波動變化呈現(xiàn)由低到高再到低的變化,在地下160～300cm深處含水量最高。b孔含水也很低,與a孔基本相同。為進(jìn)行對比,我們在靖邊縣城北側(cè)楊樹林下黃土層上也進(jìn)行了打鉆鉆研究,41個樣品的測定結(jié)果表明土層含水量呈現(xiàn)由高到低再到高的變化,0～600cm范圍內(nèi)土層含水量變化在5.2%～12.4%之間,平均含水量為7.1%;200cm～400cm含水量最低,這與這一層段樹木根系密集有關(guān)。上述測定顯示,黃土層平均含水量顯著比沙土層高,前者比后者多4.3%。這表明利用黃土治理沙地能顯著提高土層含水量,非常有利于植被的恢復(fù)。2.3毛烏素沙地沙漠化的潛在因素雖然毛烏素地區(qū)具備沙源和特定的動力條件,但是人類的活動促進(jìn)了沙漠的擴(kuò)大。在五、六千年以前,這個地區(qū)基本沒有人類活動,所以在這之前,它的形成是自然因素決定的。毛烏素沙地還存在著干旱多風(fēng)和地表裸露、具有疏松砂等沙漠化的潛在因素,所以,任何人為的經(jīng)濟(jì)活動都會導(dǎo)致沙漠的迅速發(fā)展。在人為活動中,過渡的農(nóng)業(yè)開墾,過渡放牧以及過渡的櫵采也是主要因素,而這些都是因?yàn)槿祟惖牟缓侠砝猛恋囟鸬?。隨著人口的過渡增長,人口與當(dāng)?shù)赝恋爻休d力的矛盾也就越來越不協(xié)調(diào),人口的增長加大了土地利用的壓力,草場的面積不斷減少,而牲畜的數(shù)量又在同期增加,這就使得草場過渡放牧嚴(yán)重,沙漠化速度加快。如烏審旗牲畜超載率有一段時間甚至達(dá)到了200%。3造林背景與經(jīng)濟(jì)效益難以結(jié)合以前,沒有充分認(rèn)識到潛在沙漠化的危害毛烏素沙地,盡管經(jīng)過半個世紀(jì)的不懈努力,防沙治沙取得了成績,局部出現(xiàn)沙漠化逆轉(zhuǎn),但是由于該區(qū)治理速度趕不上破壞速度,土地沙化“局部好轉(zhuǎn),整體擴(kuò)大”的趨勢仍未改變。人們對沙漠化逆轉(zhuǎn)往往估計得比較充分,對沙漠化的擴(kuò)展卻重視不足。毛烏素沙地植被屬溫帶干旱草原型,植被種群單一,適宜于種植的物種較少,由于干旱和風(fēng)沙,造林的成活率極低據(jù)年靖邊縣的沙漠化防治總結(jié)報告,豐雨年樹木的成活率大70%,而平均成活率只有25%～30%,現(xiàn)有的防護(hù)林多為20世紀(jì)50年代至60年代所營造,樹木老化、退化現(xiàn)象嚴(yán)重。對治沙投入相對較少,因此,治沙工作發(fā)展緩慢。生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益難以結(jié)合也治沙中出現(xiàn)的問題之一。毛烏素沙地的治理,主要是以植樹造林為主,林業(yè)也是純屬生態(tài)林,社會效益不明顯,經(jīng)濟(jì)效益也很差,從而形成造林越多,負(fù)債越重的局面。再加上本區(qū)土地條件較差,農(nóng)業(yè)落后且效益差,缺乏經(jīng)濟(jì)效益的驅(qū)動。因此,群眾參與治理的積極性不高,甚至?xí)?dǎo)致新的破壞。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和投資力度的加大,環(huán)境建設(shè)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)之間的矛盾日益突出。主要表現(xiàn)為,沙區(qū)灌溉面積的擴(kuò)大導(dǎo)致地下水位迅速下降。據(jù)調(diào)查,由于農(nóng)田的開發(fā)利用,沙區(qū)的地下水位平均下降了0.4～1.5m。導(dǎo)致部分根淺的植物枯死,植被減少,沙化加劇;煤炭、甘草等資源的開發(fā)對環(huán)境也造成了很大的破壞;開發(fā)區(qū)域的人口密度急劇增加,環(huán)境承載力超負(fù)荷。4毛烏素沙地處理4.1治理土地的原則我國沙漠化防治的指導(dǎo)方針是:保護(hù)優(yōu)先,重點(diǎn)治理,合理利用,協(xié)調(diào)發(fā)展。沙漠防治原則:一是“以防為主,防治并舉,突出重點(diǎn),先易后難”的原則對現(xiàn)有林草植被加以保護(hù)充分利用生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)的功能,防止造成新的破壞和沙漠化土地的蔓延。二是“因地制宜,揚(yáng)長避短,統(tǒng)籌規(guī)劃,綜合治理”的原則。對各個具體地區(qū),區(qū)別對待,要針對主要問題,確定主攻方向,有的放矢的采取治理措施。三是“沙漠化防治與脫貧致富相結(jié)合”的原則。四是“宣傳教育政策引導(dǎo)與農(nóng)民自愿相結(jié)合”的原則。4.2沙化沙區(qū)的沙產(chǎn)業(yè)開發(fā)建議就沙漠化土地整治的具體措施而言?？梢圆扇√烊换蛉斯し庥?調(diào)整不合理的土地利用方式和程度,增大牧業(yè)、林業(yè)用地比重,建立人工草場與飼料基地,推廣舍飼制度等。但是對毛烏素沙地,應(yīng)重點(diǎn)考慮以下措施:(1)建立以“帶、片、網(wǎng)”相結(jié)合為主的防風(fēng)沙體系,采取丘間營造片林與沙丘表面設(shè)置沙障,障內(nèi)以栽植固沙植物的方法來固定流沙;同時加強(qiáng)對固定、半固定沙丘的封育和天然植被的保護(hù)。榆林城北紅石峽以西的沙丘的治理便是整治的一個好例子;(2)建立以窄林帶小網(wǎng)格為主的護(hù)田林網(wǎng),與灘地邊緣固定、半固定沙丘的封育、草灌結(jié)合等固定流沙的措施,組成一個農(nóng)田防護(hù)體系。榆林芹河鄉(xiāng)的莽坑、前灣的治理便是一例。(3)對面積較廣,高大起伏密集的流動沙丘地區(qū),采取飛播固沙植物和人工封育相結(jié)合的方法固定流沙,并使其逐步改良成草場。(4)在沙漠戈壁及活化沙丘的邊緣,盡快建立起以灌木為主的的防風(fēng)防沙生物隔離帶。(5)采用高科技,提高生態(tài)環(huán)境建設(shè)的科技含量,增加科技資金投入,運(yùn)用先進(jìn)技術(shù),推廣實(shí)用技術(shù),重點(diǎn)突破西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)。如抗旱節(jié)水、保水保墑林木等,提高科技含量和生態(tài)建設(shè)的效益。(6)對草場沙化、退化地區(qū)實(shí)行“輪封輪牧,半飼半牧,補(bǔ)糧增效”的辦法,通過圍封輪牧、舍飼圈養(yǎng)、定期休牧和草場改良等措施調(diào)整畜牧結(jié)構(gòu),恢復(fù)草場生產(chǎn)力。(7)要徹底改變沙漠化地區(qū)的貧困面貌,要結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕邓蜌夂蛱攸c(diǎn),根據(jù)不同的立地條件,劃分不同的土地利用類型,因地制宜的建立防治和利用模式,固定流沙,充分利用沙地的水、土、熱等資源,發(fā)展沙產(chǎn)業(yè)。沙產(chǎn)業(yè)就是利用現(xiàn)代生物科學(xué)的技術(shù),再加上水利工程、材料技術(shù)、計算機(jī)自動控制等前沿高新技術(shù),在沙漠、戈壁開發(fā)出新的、歷史上從未有過的大農(nóng)業(yè),即“農(nóng)工貿(mào)一體化”的生產(chǎn)基地。沙產(chǎn)業(yè)是一種“以沙養(yǎng)沙”的治理方式,比如說,發(fā)展以畜牧業(yè)為主的沙產(chǎn)業(yè),以雜糧為主的沙產(chǎn)業(yè),以沙生植物資源為基礎(chǔ)的加工型沙產(chǎn)業(yè)和以沙地旅游景觀為主的沙產(chǎn)業(yè)等4.3改變物質(zhì)治理毛烏素沙地過去毛烏素地區(qū)治沙存在的關(guān)鍵問題是樹木成活低,土壤含水量低也是造成樹木成活后難以成林甚至生長到中齡階段就出現(xiàn)生長不良,甚至死亡的原因。針對過去治理存在的關(guān)鍵問題,我們在這里提出:用改變物質(zhì)的方法來治理毛烏素沙地,即在一定的范圍內(nèi)用覆土蓋沙增加土壤持水性與含水量的措施治理沙漠的方法。由于這種方法能提高土壤的含水量,能解決植被發(fā)育生長最需要的水分問題,所以能從根本上治理沙漠問題。因?yàn)槲覀冎?毛烏素沙地南邊緊靠黃土高原,是土壤資源最豐富的地方,所以黃土就是最好的改良物質(zhì)。我們要充分利用這一資源治理沙漠。毛烏素沙地地區(qū)降水并不太少,但是其滲透力也很強(qiáng),沙子易被風(fēng)吹揚(yáng),而黃土的滲透力較沙子要小得多。土壤的滲透力小的話,就有利于植被的生長。如果將黃土高原的紅土與黃土混合,那么滲透力將會更小,這樣對于沙漠地區(qū)植被的恢復(fù)更為有力。5建立防沙生物隔離帶,確保草場生產(chǎn)力通過以上對毛烏素沙地的成因分