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淺論土地沙漠化的危害及治理方法
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。沙漠化對人類社會經(jīng)濟生活產(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個關(guān)鍵問題,為此可開展工程治理、植物治理和汲水、輸水及灌溉等一系列治理方法。
關(guān)鍵詞: 土地沙漠化;治理;沙障;沙生植物;灌溉
中國是受沙漠化嚴(yán)重危害的國家,自20世紀(jì)50年代起,我國就已開始大規(guī)模的沙漠治理研究。沙漠化是沙質(zhì)荒漠化的簡稱,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,不能濕潤表土,植物則很難在表土上生長。筆者論述了土地沙漠化的危害及沙漠治理的主要方法,并重點比較不同技術(shù)間的優(yōu)缺點,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,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,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,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。人口增長和經(jīng)濟發(fā)展使土地承受的壓力過重,過度開墾、過度放牧、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)環(huán)境惡化,土地承載力下降,而且對土地利用退化區(qū)域及其周邊地區(qū)社會經(jīng)濟生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。我國的西北、華北地區(qū),僅2000年春季連續(xù)發(fā)生12次揚沙、沙塵暴天氣,均波及北京,該惡劣天氣范圍廣,強度大,為近50年所罕見[5]。
在1977年聯(lián)合國荒漠化會議上,聯(lián)合國環(huán)境署對全球荒漠化災(zāi)害進行了估算,因荒漠化造成的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損失保守估算為263億美元。Dregne等人于1991年對全球荒漠化進行了新的評估[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:中國每年因土地沙漠化災(zāi)害而造成的經(jīng)濟損失約541億元[7]。
目前沙漠化仍在繼續(xù),沙漠仍在不斷擴張。20世紀(jì)50年代后期至1975年,荒漠化土地擴展速度為1 560 km2/年,1975~1987年為2 100 km2/年,1988~2000年為近3 600 km2/年[8]。主要分布在我國北方的以下3個區(qū)域:半干旱地帶的農(nóng)牧交錯區(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%。行政上包括西北、華北、東北地區(qū)共13個省份、自治區(qū)及直轄市。土地沙漠化對我國社會經(jīng)濟的發(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)量長期低而不穩(wěn)。因此,土地沙漠化已成為我國必須解決的重大問題。
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)炔牧?在流動沙丘上扎成擋風(fēng)墻,以削弱風(fēng)力的侵蝕,同時有截留降雨的作用,能提高沙層的含水量,有利于沙生植物的生長。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,機械組織、輸導(dǎo)組織發(fā)達等特點,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木,阻止沙丘移動;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),樹木越高大防風(fēng)效果越好。此外,還與樹木的疏密結(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在于選擇適當(dāng)?shù)臉浞N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,無需動力設(shè)備即可把水引到地面,且在地下渠道流動,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。這是我國農(nóng)業(yè)進行灌溉的主要方式,目前全國渠系水的利用系數(shù)為30%~40%,即輸水損失率高達60%~70%。②管道輸水。該方式可減少水資源在輸送過程中的蒸發(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]測試:風(fēng)速小于3 m/s時,噴灌的噴灑均勻度一般在80%左右;風(fēng)速小于2 m/s時,噴灌的噴灑均勻度可達85%以上。②微灌。微灌是按照植物需水要求,通過壓低管道系統(tǒng)與安裝在末級管道上的特制灌水器,將水和作物生長所需的養(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,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,但其對水質(zhì)要求高,投資成本高,限制了其應(yīng)用規(guī)模。目前,在我國沙漠、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。畦灌試驗資料[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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