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試論土地沙漠化的危害及治理方法
論文關(guān)鍵詞 土地沙漠化；治理；沙障；沙生植物；灌溉?
論文摘要 沙漠化是土地荒漠化的一種類型，主要成因是氣候因素和人類不合理的生產(chǎn)活動(dòng)。沙漠化對(duì)人類生活產(chǎn)生了嚴(yán)重的危害。防風(fēng)固沙和合理水資源利用是沙漠治理的2個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，為此可開(kāi)展工程治理、植物治理和汲水、輸水及灌溉等一系列治理方法。?
An Elementary Introduction to the Harm and Treatment Methods of Land Desertification?
GAO Yan (No.3 Exploration Team, Bureau of Coal Geology, Suzhou, Anhui 234000)?
Abstract Desertification is a kind of land deserting. It’s mainly caused by climate and reasonless human activity. Desertification brings serious harm to social and economic life. The two key problems of control of desertification are sand dune fixation and irrigation. The techniques and measures of them include engineering and botanic control, bail and transportation of water, irrigation, and so on.?
Key words Land Desertification; Control methods; Sand-barrier; Psammophyte; Irrigation?
中國(guó)是受沙漠化嚴(yán)重危害的國(guó)家，自20世紀(jì)50年代起，我國(guó)就已開(kāi)始大規(guī)模的沙漠治理研究。沙漠化是沙質(zhì)荒漠化的簡(jiǎn)稱，是土地荒漠化的一種類型［1］。沙漠化土地的土壤粒間孔隙大，內(nèi)部排水快，蓄水量少且易蒸發(fā)失水。且砂質(zhì)土的毛管較粗，毛管水上升高度小，如果地下水位較低，不能濕潤(rùn)表土，植物則很難在表土上生長(zhǎng)。筆者論述了土地沙漠化的危害及沙漠治理的主要方法，并重點(diǎn)比較不同技術(shù)間的優(yōu)缺點(diǎn)，為土地沙漠化的治理提供依據(jù)。?
1 土地沙漠化的成因及其危害?
1.1 主要成因?
1.1.1 氣候因素［2］。赤道地區(qū)的上升氣流在高空向兩極方向流動(dòng)，由于地球旋轉(zhuǎn)偏向力的影響， 在南北緯30°附近，大部分空氣不再前進(jìn)，而在高空積聚，并輻射冷卻下沉，近地面氣層常年保持高氣壓，氣象學(xué)上稱之為“副熱帶高壓帶”。這一地帶除亞歐大陸東岸季風(fēng)氣候區(qū)外，其他地區(qū)氣候干燥，云雨少見(jiàn)，而成為主要的沙漠分布區(qū)。?
1.1.2 人類不合理的生產(chǎn)活動(dòng)。增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展使土地承受的壓力過(guò)重，過(guò)度開(kāi)墾、過(guò)度放牧、亂砍濫伐和水資源不合理利用等使土地嚴(yán)重退化，森林被毀，氣候逐漸干燥，最終形成沙漠［3］。?
1.2 危害 土地退化不僅使生態(tài)惡化，土地承載力下降，而且對(duì)土地利用退化區(qū)域及其周邊地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。我國(guó)的西北、華北地區(qū)，僅2000年春季連續(xù)發(fā)生12次揚(yáng)沙、沙塵暴天氣，均波及北京，該惡劣天氣范圍廣，強(qiáng)度大，為近50年所罕見(jiàn)［5］。?
在1977年聯(lián)合國(guó)荒漠化會(huì)議上，聯(lián)合國(guó)環(huán)境署對(duì)全球荒漠化災(zāi)害進(jìn)行了估算，因荒漠化造成的生產(chǎn)損失保守估算為263億美元。Dregne等人于1991年對(duì)全球荒漠化進(jìn)行了新的評(píng)估［6］，得出在全球范圍內(nèi)由荒漠化造成的損失為422.08億美元，其中灌溉農(nóng)業(yè)損失107.85億美元，旱作農(nóng)業(yè)81.89億美元，草原232.34億美元。數(shù)據(jù)顯示：中國(guó)每年因土地沙漠化災(zāi)害而造成的經(jīng)濟(jì)損失約541億元［7］。?
目前沙漠化仍在繼續(xù)，沙漠仍在不斷擴(kuò)張。20世紀(jì)50年代后期至1975年，荒漠化土地?cái)U(kuò)展速度為1 560 km2/年，1975~1987年為2 100 km2/年，1988~2000年為近3 600 km2/年［8］。主要分布在我國(guó)北方的以下3個(gè)區(qū)域：半干旱地帶的農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)，占40.5%；半干旱地帶波狀沙質(zhì)草原區(qū)，占36.5%；干旱地帶綠洲邊緣及內(nèi)陸河下游地區(qū)，占23.0%。上包括西北、華北、東北地區(qū)共13個(gè)省份、自治區(qū)及直轄市。土地沙漠化對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成了嚴(yán)重影響，在風(fēng)沙危害嚴(yán)重的地區(qū)，許多農(nóng)田因風(fēng)沙毀種，糧食產(chǎn)量長(zhǎng)期低而不穩(wěn)。因此，土地沙漠化已成為我國(guó)必須解決的重大問(wèn)題。?
2 沙漠治理的主要方法?
2.1 防風(fēng)固沙?
2.1.1 設(shè)置沙障。主要有草方格沙障、黏土沙障、籬笆沙障、立式沙障、平鋪沙障等。草方格沙障使用麥草、稻草、蘆葦?shù)�，在流�?dòng)沙丘上扎成擋風(fēng)墻，以削弱風(fēng)力的侵蝕，同時(shí)有截留降雨的作用，能提高沙層的含水量，有利于沙生植物的生長(zhǎng)。黏土沙障是將黏土在沙丘上堆成高20~30 m的土埂，間距1~2 m，走向與風(fēng)向垂直。黏土固沙施工簡(jiǎn)單，固沙效果較好，且具有良好的保水能力，但需要大量的黏土。?
2.1.2 在沙面上覆蓋致密物。以色列嘗試了一種塑料薄膜固沙法［9］，即將塑料薄膜覆蓋在沙漠上，并用石頭等重物壓住。這種方法可有效防止水散失，但塑料薄膜易被風(fēng)刮起，使其喪失固沙和保水功能，同時(shí)造成二次污染。?
2.1.3 利用廢塑料治理沙漠［10］。該方法可有效固沙和保水。利用簡(jiǎn)單工藝將廢塑料改性成為固沙膠結(jié)材料，然后在所種植物周圍的沙表面噴灑1層固沙膠結(jié)材料，15~20 min后固沙膠結(jié)材料就將表層沙膠結(jié)在一起，形成黏性固沙層。固沙層為柔性，很難開(kāi)裂，且固沙層由固沙膠結(jié)材料與表層沙緊密黏結(jié)，重量較大，大風(fēng)也很難將其刮起。?
2.2 植物治理 沙漠植物治理指在沙漠地區(qū)播種沙生植物，以阻止沙漠?dāng)U張及改善沙漠土地。沙生植物具有水分蒸騰少，組織、輸導(dǎo)組織發(fā)達(dá)等特點(diǎn)，可抵抗狂風(fēng)襲擊，并盡快將水分和養(yǎng)料輸送到亟需的器官，其細(xì)胞內(nèi)經(jīng)常保持較高的滲透壓，具有很強(qiáng)的持續(xù)吸水能力，使植物不易失水，能夠適應(yīng)干旱少雨的環(huán)境［11］。?
其治理的方法：①在沙漠地區(qū)有計(jì)劃地栽培沙生植物，造固沙林。一般是在沙丘迎風(fēng)坡上種植低矮的灌木或草本植物，固住松散的沙粒，在背風(fēng)坡的低洼地上種植高大的樹(shù)木，阻止沙丘移動(dòng)；②在沙漠邊緣地帶造防風(fēng)林，以削弱沙漠地區(qū)的風(fēng)力，阻止沙漠?dāng)U張。防風(fēng)林的效果與林帶的高度有關(guān)，樹(shù)木越高大防風(fēng)效果越好。此外，還與樹(shù)木的疏密結(jié)構(gòu)和透風(fēng)性能有關(guān)。其類型有3種：緊密結(jié)構(gòu)林帶、疏透結(jié)構(gòu)林帶及通風(fēng)結(jié)構(gòu)林帶。植物治理的效果重點(diǎn)在于選擇適當(dāng)?shù)臉?shù)種和科學(xué)的林帶結(jié)構(gòu)。?
2.3 水資源利用 水資源利用在沙漠治理過(guò)程中最為重要。沙漠中的水源主要有地下水、河道水和降水。但沙漠區(qū)域的降水量不穩(wěn)定，一般隨氣候的變化而變化，濕潤(rùn)年份降水量多，而干暖年份降水量少。沙漠地下水較穩(wěn)定，其沙層厚，具有一定的“隔熱”性，使水得以在地下保存。但這種穩(wěn)定是相對(duì)的，受到降水的制約［12］。解決水資源主要從汲水、輸水和節(jié)水灌溉等方面考慮。?
2.3.1 汲水。其方式主要有2種：①地下井汲水工程。在含有水體的古河道、古湖泊或地下水發(fā)育的沙漠區(qū)域可以建立地下井。井深度及口徑的確定要綜合考慮需水量、水層厚度與井底持力層等因素。②坎兒井�？矁壕蔷噙B的汲水工程，由地表開(kāi)挖許多豎井，挖到含水層，然后再在各豎井的底部相互挖通，以洞相聯(lián)，形成地下渠道，在新疆地區(qū)被大量應(yīng)用［13］。渠聚的地下水順渠道流至坎兒井的終端，引水出地面流入渠溝再進(jìn)行灌溉。由于其沿山前傾斜的沖積層挖掘，渠頭水位高，終端水位低，無(wú)需動(dòng)力設(shè)備即可把水引到地面，且在地下渠道流動(dòng)，蒸發(fā)損耗量小。?
2.3.2 輸水。水資源的輸送方式主要有渠道引水和管道輸水［14］。①渠道引水。這是我國(guó)進(jìn)行灌溉的主要方式，目前全國(guó)渠系水的利用系數(shù)為30%~40%，即輸水損失率高達(dá)60%~70%。②管道輸水。該方式可減少水資源在輸送過(guò)程中的蒸發(fā)和流失，其輸水損失率僅為20％~30％，且輸送量大。?
2.3.3 節(jié)水灌溉。節(jié)水灌溉技術(shù)主要包括噴灌和微灌技術(shù)。噴、微灌技術(shù)與地面灌溉相比，節(jié)水30%~70%，被廣泛應(yīng)用。①噴灌。被大量用于沙地的灌溉，其效果與風(fēng)速的大小有關(guān)。據(jù)陳渠昌等人［15］測(cè)試：風(fēng)速小于3 m/s時(shí)，噴灌的噴灑均勻度一般在80％左右；風(fēng)速小于2 m/s時(shí)，噴灌的噴灑均勻度可達(dá)85％以上。②微灌。微灌是按照植物需水要求，通過(guò)壓低管道系統(tǒng)與安裝在末級(jí)管道上的特制灌水器，將水和作物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分以較小的流量，均勻、準(zhǔn)確地直接輸送到作物根部附近的土壤表面或土層中［16］。微灌形式較多，有滴灌、地表下滴灌、微型噴灑灌、涌泉灌等，其中應(yīng)用較廣的是滴灌。微灌具有很多優(yōu)點(diǎn)，如比噴灌省水15%~25%；灌水均勻；微灌工作壓力比噴灌低，節(jié)約了抽水的能量；較其他灌溉方法增產(chǎn)30％左右；自動(dòng)控制，省力且非常方便。雖然微灌的效果明顯優(yōu)于噴灌，但其對(duì)水質(zhì)要求高，高，限制了其應(yīng)用規(guī)模。目前，在我國(guó)沙漠、沙地地區(qū)最理想的灌溉方式仍然是噴灌。③小畦灌。其方法即長(zhǎng)畦改短畦，寬畦改窄畦，大畦改小畦的“三改”畦灌灌水技術(shù)，具節(jié)水、灌水均勻、減輕土壤沖刷等優(yōu)點(diǎn)。畦灌試驗(yàn)資料［17］表明：采用小畦灌比塊灌、漫灌和串灌分別增產(chǎn)10.9%、11.7%和29.1%。在同等產(chǎn)量條件下，小畦灌比塊灌、漫灌和串灌分別省水13.73%、22.90%和48.45%，長(zhǎng)畦分段灌比一般畦灌省水40%~60%，灌溉效益提高1倍。?
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