恒久生态学研究支撑新疆南疆生态建设和科技扶贫丨中国科学院野外台站‘开云官方入口有限公司’

本文刊载于《中国科学院院刊》2020年第8期中国科学院野外台站《恒久生态学研究支撑新疆南疆生态建设和科技扶贫》曾凡江 李向义 李磊 刘波 薛杰 桂东伟 雷增强中国科学院新疆生态与地理研究所 策勒沙漠研究站新疆南部的和田地域是我国 14 个集中连片贫困区之一，自古以来就深受风沙危害，生态情况极为懦弱。汉唐以来，和田绿洲被迫向昆仑山南移 100—150 km，皮山、墨玉、策勒县城曾 3 次搬迁，古丝绸之路沿线有 20 余座古城被沙海淹没。

20 世纪 50 年月以来，由于人类运动加剧，尤其是绿洲外围灌丛的过分砍伐、大规模毁林毁草拓荒造田，破坏了绿洲的天然屏障，导致沙漠的扩大和伸张。20 世纪 80 年月初，流沙再次迫近到距离策勒县城 1.5 km 处，策勒绿洲再次紧急。为相识决“沙临城下”的严重问题，1983年，中国科学院新疆生态与地理研究所（原“中国科学院新疆生物土壤沙漠研究所”）建立中国科学院策勒沙漠研究站（以下简称“策勒站”），开展沙漠化防治研究事情。

面临严峻的生态情况问题和自然情况状况，依据生态学理论和方法，策勒站提出了“草、灌、乔”设置，“网、片、带、线”，“林、田、水、路”并举的综合治理技术模式，形成了以生物措施为主，工程措施为辅，生态效益、经济效益、社会效益兼顾的绿洲外围综合生态防护屏障构建和优化治理的技术体系。同时，策勒站在新垦沙荒地棉花高产稳产种植模式、退化荒原生态系统有效保育和合理使用途径、经济型生态防护体系建设等技术的研发和建立方面，开展了恒久系统的观察研究和试验示范，取得了一批适用性技术结果，为新疆南部干旱风沙区退化植被修复和农牧民脱贫增收提供了重要的理论指导和技术支撑，获得了各级政府的高度评价和海内外组织的广泛赞誉。1 构建流沙治理模式，提出柽柳恢复技术体系塔克拉玛干沙漠南缘的策勒绿洲，年均降水量 <50 mm，年均潜在蒸发量 >2500 mm；年均沙尘暴 20 天左右、扬沙 90 余天、浮沉 100 余天，风沙频繁肆虐。

策勒站开展了恒久监测、研究与科学治沙试验示范，经由多年的艰辛努力，使伸张扩大的流沙退却 5 km，构建了流沙治理的“策勒模式”，为我国和世界的荒原化防治提供了新的规范。构建了绿洲外围综合防护体系联合策勒绿洲特殊的生态情况条件，策勒站提出了风沙灾害防治的综合防护体系模式。将生物措施和工程措施相联合，以生物措施为主体，建设 3 道控沙生物屏障。

改春季造林为秋季造林，充实使用夏季富足的洪水修复自然植被；使用洪水冲刷形成的拦沙河等工程措施，使其配设在体系的最外缘。一系枚举措有效停止了沙漠向绿洲伸张，切断沙漠与绿洲的联接，截断沙源，淘汰了风沙流中的含沙量。第一道生物屏障为天然草灌带。

使用洪水期浇灌，促进自然植被的恢复与形成，适当补播，增加种源和改善物种组成。针对流沙主要在近地表层输运的特点，使用草本和半灌木的高度和生长麋集的优势，大规模增加地表粗拙度，减低风速，阻滞流沙，防止就地起沙，削减风沙流中的含沙量。第二道生物屏障为人工固沙灌木林带。使用灌木林的高度，进一步拦截通过草灌带中的沙物质，促使空气中悬浮的沙粒沉降。

第三道生物屏障为毗邻绿洲窄带多带式防沙林网。由高峻乔木组成，提高了屏障对大风的抵御能力。当气流遇到前沿林带阻挡后，流场结构发生变化，大部门气流被迫抬升，从林带上空越过，林带背风面动能显着降低；林带多条理的一连阻挡，以及大量枝叶摆动和撞击，极大地消耗了风沙动能，降低了风速，促使进入体系内部的剩余沙量继续沉降，进一步淘汰大风和流沙对绿洲的危害。从纵断面看，拦沙河、天然草灌带、人工灌木林带、窄带多带式防沙林网的单个宽度划分为 50—100 m、300 m、500 m、1000 m，组成了总宽度 4.55 km 的综合防护屏障；其中，天然草灌带片合计占 77%。

实践证明，这种防护体系的综合防护功效良好，生态效益显著。在策勒沙漠-绿洲过渡带上漫衍有大片的天然植被。这些植被集中在绿洲外围及河流两岸，组成了绿色屏障，掩护了绿洲免受风沙危害。

由于恒久不合理的樵采、放牧，绿洲外围及河流两岸的天然植被笼罩度降至 3%—5%，成为危害绿洲的重要沙源地。从 1983 年夏季开始，策勒站在 200 hm2 以上裸露的流沙地上引洪拉沙、引洪浇灌。引洪当年，一年生草本植物（如猪毛菜、五星蒿、沙米、虫实等）大量生长，盖度达 30% 以上，起到了固沙作用；多年生草本骆驼刺开始萌生，逐渐扩大，并形成建群种群落。

第二年形成一年生草本与多年生草本骆驼刺的混生群落，第三年形成灌木（柽柳）、多年生草本（骆驼刺）、一年生草本的混生群落，并逐渐形成以柽柳和骆驼刺为建群种的稳定群落。至 1988 年在风沙前沿形发展、宽各 10 km 的绿色植被带，总面积达 10000 hm2以上，从而有效地停止了沙漠的扩大和伸张。

阐明晰塔里木沙漠公路生态防护体系主要植物的响应机制植物能否适应干旱、盐胁迫情况，是生态防护体系能否正常维持的关键。柽柳、梭梭、沙拐枣是组成塔里木沙漠公路生态防护体系的主要物种。研究发现，在地下 0—100 cm 土壤层内植物根系漫衍最多，其中地下 20—80 cm 土壤层的根系生物量到达总根系的 87%。

沙拐枣吸收根的生物量显著高于梭梭和柽柳（p<0.05）。大部门根系（47%）主要漫衍在地下 40—60 cm 土壤层，而在土壤盐分含量最高的表层（地下 0—10 cm）没有吸收根的漫衍，这可能是因为该层的土。

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