三、沙漠
1.沙漠的概念
沙漠是极度干旱而地面上的岩石经风化后形成细小的沙粒，沙粒随风飘扬堆积起来，就形成了沙丘，沙丘广布，就变成了浩瀚的沙漠。有些地方岩石风化速度较慢，形成大片石砾，这就是荒漠。
全世界的沙漠大多分布在南北纬度15°～35°之间的信风带。这些地方气压高、天气稳定，风总是从陆地吹向海洋，而海上的湿空气却进不到陆地上，因此雨量极少，非常干旱，使得地面上岩石逐步风化成沙粒而成沙漠化直至广布沙丘。如今全世界约有十分之一的陆地是沙漠，世界十大沙漠如表12-2所示。非洲撒哈拉沙漠是世界上最大的沙漠，约占非洲面积的1/3。
表12-2 世界十大沙漠
我国沙漠面积约占全国土地面积的11％。有些荒漠中见不到沙，尽是光秃秃的石滩和石砾，这就是戈壁。我国的戈壁面积有46万km2。沙漠地区年降雨量一般都在400nm以下，塔克拉玛干沙漠中降水最少的地方，年降雨量不足10nm。沙漠中生存着耐旱的动植物，如骆驼可视为最耐旱的动物，它喝一次水，可以几天几夜不喝水，照样行走正常，故有“沙漠之舟”的称呼；植物有如仙人掌和骆驼刺只长干不长叶，以保护水分蒸发。沙漠地区温差大，平均年温差可达30～50℃，日温差在夏季可达60～70℃。沙漠地区风沙大，风力强，强大的风力卷起大量浮沙，形成风沙流和沙尘暴。沙尘暴是沙暴和尘暴两者兼有的总称，是指强风把地面大量沙尘物质吹起并卷入空中，使空气特别混浊，水平能见度小于1000m的严重风沙天气现象。其中沙暴系指大风把大量沙粒吹入近地层所形成的挟沙风暴；尘暴则是大风把大量尘埃及其他细粒物质卷入高空所形成的风暴。经统计，特大沙尘暴在我国发生过8次，波及的范围愈来愈广，造成的损失愈来愈重。现将90年代以来我国出现的几次主要大风和沙尘暴天气的有关情况介绍如下：
1993年：4月至5月上旬，北方多次出现大风天气。4月19日至5月8日，甘肃、宁夏、内蒙古相继遭大风和沙尘暴袭击。其中5月5日至6日，一场特大沙尘暴袭击了新疆东部、甘肃河西、宁夏大部、内蒙古西部地区，造成严重损失。
1994年：4月6日开始，从蒙古国和我国内蒙古西部刮起大风，北部沙漠戈壁的沙尘随风而起，飘浮到河西走廊上空，漫天黄土持续数日。
1995年11月7日，山东40多个县（市）遭受暴风袭击，35人死亡，121人失踪，320人受伤，直接经济损失10亿多元。
1996年：5月29日至30日，自1965年以来最严重的强沙尘暴袭掠河西走廊西部，黑风骤起，天地闭合，沙尘弥漫，树木轰然倒下，人们呼吸困难，遭受破坏最严重的酒泉地区直接经济损失达2亿多元。
1998年：4月5日，内蒙古的中西部、宁夏的西南部、甘肃的河西走廊一带遭受了强沙尘暴的袭击，影响范围很广，波及北京、济南、南京、杭州等地。4月19日，新疆北部和东部吐鄯托盆地遭瞬间风力达12级的大风袭击，部分地区同时伴有沙尘。这次特大风灾造成大量财产损失，且有6人死亡、44人失踪、256人受伤。5月19日凌晨，新疆北部地区突遭狂风袭击，阿拉山口、塔城等风口地区风力达9至10级，瞬间风速达每秒32m，其他地区风力普遍达到6至7级，狂风刮倒大树，部分地段电力线路被刮断。
1999年：4月3日至4日，呼和浩特地区接连两天发生持续大风及沙尘暴天气。这次沙尘暴的范围从内蒙古自治区的西部地区一直到东部的通辽市南部，瞬时风速为每秒16m。伊克昭盟达拉特旗风力最高达到10级。
2000年：3月22日至23日，内蒙古自治区出现大面积沙尘暴天气，部分沙尘被大风携至北京上空，加重了扬沙的程度。3月27日，沙尘暴又一次袭击北京城，局部地区瞬时风力达到8至9级，正在安翔里小区一座两层楼楼顶施工的7名工人被大风刮下，两人当场死亡，一些广告牌被大风刮倒，砸伤行人，砸坏车辆。
2002年：3月18日到21日，20世纪90年代以来范围最大、强度最强、影响最严重、持续时间最长的沙尘天气过程袭击了我国北方140多万km2的大地，影响人口达1.3亿。
2010年：3月12日，新疆和田地区今年首次发生强沙尘暴，部分县市出现黑风，一些当地群众称最严重时能见度几乎为零。截至19时，和田市区还是昏黄一片。18时，强沙尘暴已至策勒县，预计21时许到达民丰县，覆盖范围达500多km。3月19日18时，新疆南疆盆地北部和东部、青海中北部局地、甘肃中部、宁夏北部、陕西北部、内蒙古中西部、河北西北部出现扬沙或沙尘暴天气，其中内蒙古额济纳旗、海力素、临河、乌拉特中旗及青海冷湖出现能见度不足500m的强沙尘暴。4月24日，甘肃遭遇今年第三次区域性的沙尘暴天气。敦煌、酒泉、张掖、民勤等13个地区出现沙尘暴、强沙尘暴和特强沙尘暴，其中民勤县在当天傍晚时分的能见度接近0m。资料显示，这次大风特强沙尘暴是民勤县有气象记录以来最强的一次。由于当地气象部门预报准确及时，灾害天气未造成民勤县人员伤亡，因强风引起的13处明火亦被及时扑灭。在内蒙古阿右旗，34年来最强的一次沙尘暴使当地农牧业遭到重创。阿拉善盟初步统计表明：目前失踪或死亡的牲畜有4000多头，近5万亩农田受灾；上百座蔬菜大棚严重受损；300多眼水井被掩埋；通讯、光电线路也严重受损。4月26日，河北保定、石家庄、衡水、邢台、邯郸和张家口地区有76个县市遭遇大风袭击，最高风速达30m/s，风力为11级。冀东南13个县市出现沙尘暴、12个县市出现雷暴，其中平乡、广宗、威县出现能见度小于500m的强沙尘暴。27日上午，据甘肃省民政厅最新消息，甘肃省武威等六市遭受强沙尘暴灾害，据统计共造成直接经济损失9.37亿元。
沙尘暴的危害虽然甚多，但整个沙尘暴的过程却也是自然生态系所不能或缺的部分，例如澳大利亚的赤色沙暴中所夹带来的大量铁质已证明是南极海浮游生物重要的营养来源，而浮游植物又可消耗大量的二氧化碳，可以减缓温室效应的危害，因此沙暴的影响层级并非全为负面。从另一层面来说，沙尘暴也许也是地球为了应对环境变迁的一种症候，就像我们感冒了会咳嗽是为了排除气管中的废物一样。为研究沙暴提供塔斯曼海养分以及其他诸多效应等，澳大利亚曾汇集了许多气候学者。他们发现澳大利亚沙暴的红色石英沉积物也可在新西兰找到，并且反而肥沃了新西兰的土地，因此澳大利亚沙尘暴所造成的养分损失却可造成新西兰土地的养分收获。而像是夏威夷当地肥沃的土壤沉积物根据分析资料也可证明有许多的养料成分是来自遥远的欧亚大陆内部。正因为两地相隔万里，普通的风无法把内陆的尘埃吹到这么遥远的地方，因此正是沙尘暴，把细小却包含养分的尘土携上3000m高空，穿越大洋，然后像播种一般把它们撒下来。除了夏威夷群岛，科学家还发现，地球上最大的绿肺——亚马孙盆地的雨林也得益于沙尘暴，它的一个重要的养分来源也是空中的沙尘。沙尘暴能把盘石变得葱葱郁郁的秘密在于，沙尘气溶胶含有铁离子等有助于植物生长的成分。此外，由于沙尘暴多诞生在干燥高盐碱的土地上，沙尘暴所挟带的一些土粒当中也经常带有一些碱性的物质，所以往往可以减缓沙尘暴附近沉降区的酸雨作用或土壤酸化作用。中国科学院大气物理研究所的王自发先生曾说：“沙尘暴的确降低了酸雨的酸性。”
2.我国八大沙漠与沙尘暴源区
我国有八大沙漠，主要分布在西北部，它们是：塔克拉玛干沙漠，位于新疆，面积33.76万km2，是我国最大的沙漠，也是世界第二大流动沙漠；古尔班通古特沙漠，位于新疆准噶尔盆地中部，面积4.88万km2；库姆达格沙漠，位于新疆南部东端，面积约1.95万km2；柴达木沙漠，位于青海柴达木盆地，面积3.49万km2；巴丹吉林沙漠，位于内蒙古高原西南，面积4.43万km2；腾格里沙漠，位于内蒙古，面积4.27 km2；乌兰布和沙漠，位于河套平原西南，面积1.15万km2；库布齐沙漠，位于内蒙古鄂尔多斯高原北岸，面积1.86万km2。据地质考察，塔克拉玛干沙漠在新疆南部塔里木盆地之中，北部有塔里木河，南部也有多条河流。盆地原是古地中海的一部分，早在中更新世时（距今约60万年前）直至全新世初期（距今约1万年），因气候极端干旱，在风力作用下，终于逐渐形成了沙漠之地。说到塔克拉玛干沙漠，还应知道丝绸之路与西域文明。丝绸之路的开通，与汉武帝有关，可见2000多年以前，这里还处于沙漠边缘地带，这片千年的胡杨林可能生长着，至今还可以作证的（图12-7）。
图12-7 塔克拉玛干沙漠枯死的胡杨
目前造成我国北方沙尘暴的沙尘不是来源于远古的沙漠戈壁，而主要来源于受人为活动干扰后荒漠化的土地。据调查我国北方主要有4个沙尘暴源区：①河西走廊及阿拉善高原区；②内蒙古中部农牧交错带及草原区；③塔克拉玛干沙漠周边区；④内蒙古、陕西、宁夏长城沿岸旱作农业区。
我国沙尘暴源区有境外源区和境内源区两大类。境外源区主要有蒙古国东南部戈壁荒漠区和哈萨克斯坦东部沙漠区，途经我国北部地区，其影响不及境内源区大。我国境内源区主要有内蒙古和新疆地带的沙漠，当沙尘暴自境外发生并进入中国时，则在国内成为加强源区，强风经过，一路上不断有当地的沙尘加入，会造成很大的环境灾害。沙尘暴发生后分几路向京津地区移动。西路经河西走廊、银川或西安、大同等地到达京津，这路沙尘暴强劲还可抵达长江中下流。西北路从内蒙古的阿拉善的中蒙边境，经贺兰山、毛乌素沙地和呼和浩特、张家口等地到达京津；北路从内蒙古开始经四子王旗、化德、张北、张家口等地到达北京、天津。沙尘暴大有包围北京之势，北京郊区的防护林带尚起到一定的作用，但沙漠离北京只有18～110km，而空中已接近零距离。所以，治理沙尘暴，保护京津之事已刻不容缓。
3.沙尘暴的治理
我国从20世纪50年代起就逐步开展了大规模的沙漠化防止工作，历经半个世纪，努力不懈，取得显著成绩，有经验，也有问题。朱俊风和朱震达在《中国沙漠化防治》（1999）一书中全面系统地总结了1949-1999年的防沙治沙工作和取得的成就，为国家21世纪议程和防沙治沙工程提供了有力的参考。在防治沙漠化典型模式中，不妨列举两例：
（1）黑龙江省泰来县沙地庄园式开发，所谓庄园式，就是治沙开发的农户，退掉承包田，把家搬到承包的沙地里，按规划建起庄园式房舍；生态经济型，以农户为单位，在固定沙地上营造“窄林带、小网络”的护田林网，在网格内种植粮、经济作物、饲料、瓜、果、蔬菜、牧草、药材、杂粮等作物；在半固定沙地上，实行“宽林带、大网格”，网格内种植牧草；在平坦沙地上，实行开沟造林、围井造林或营造大片林，以井为中心开垦农田；流动沙地上，采取人工林的办法，引进樟子松、沙棘、丁香等优良树种和草种，实行乔、灌、草结合。庄园模式的创建，使人、畜、禽、菜、果等融为一体，通过生态系统的种植、养殖、加工，使农、林、牧得到全面协调发展。据当时筹建5年期间的报道，街基小区内已有155户农民把家搬到沙地搞开发，庄园模式已初具规模，生态环境大有改观，人均收入大有提高，如果坚持下去，必有更大效果。
（2）辽宁省彰武县章古台沙地樟子松固沙造林，章古台沙地土壤属风沙土、草甸土、草炭土和水稻土4种，其中风沙土为主占89.4％。樟子松耐干旱瘠薄，但幼树怕风吹沙打，故造林之前必需先行固沙，待流动沙丘面稳定后，再进行栽植樟子松造林。所以，固沙造林也是一项复杂的综合技术措施，不是一下了事的，否则成活率很低。根据章古台沙地降水量较大，约500mm左右，自然植被恢复较快等特点，采取立埋草地或立埋枝条与封沙育草及栽培灌木相结合的方法进行分块治理，再种植樟子松逐步推进的方法是很有成效的。
早在1952年，章古台建立固沙造林试验站（现为辽宁省固沙造林研究所），进行沙地固沙造林和引种试验。50年来，经过反复的试验研究，在流动沙丘固定和引种樟子松沙地造林方面取得了成功。营造樟子松试验示范固沙林2130hm2，设中试推广点6处，固沙造林3070hm2。目前在内蒙古科尔沁左翼后旗、敖汉旗、辽宁彰武、昌图、康平等地大量种植，在毕北北部和西北地区，也都开始引种，每年向三北沙区输送1000多kg种子，苗木3000多万株，为中国三北防护林体系建设和治沙工程作出了重要贡献。
据调查，樟子松固沙造林后，草本植物和灌木迅速进入林地，植物种群数量由原来不到30种增到200余种。昆虫的数量由流沙阶段30多种增加到400余种，一年中人工林内的留鸟与候鸟达60余种，其他动物20余种，包括哺乳动物，它们分为一级、二级和三级食取者。与候鸟达60余种，其他动物20余种，包括哺乳动物，它们分为一级、二级和三级食取者。分布在林内的伞菌科、牛肝菌科等真菌类达200多种，而土壤中放线菌也显著增加，这些微生物对枯枝落叶的分解、林地养分循环和人工林的稳定具有很大意义。与此同时，人工林对改善小气候、土壤肥力条件与风沙流动控制等方面都是非常明显的。
（3）内蒙古库布其沙漠变绿。库布其沙漠位于内蒙古鄂尔多斯高原北部，是中国第七大沙漠。库布其沙漠东西长262km，面积大约1.86万km2，位于内蒙古黄河河套南部，旅游景点响沙湾位于内蒙古伊克昭盟达拉特旗境内，地处库布其沙漠的东北部。其有神奇的响沙湾，是大自然的杰作。可以从沙高110m，沙坡倾斜度为45°的沙山上自由滑沙冲浪，感受人滑声移，人停声止的神奇响沙，探索响沙湾的百年神韵。库布其沙漠是中国第七大沙漠，是距离首都北京最近的且沙尘2小时可到达的大沙漠。库布其沙漠旅游资源丰富，有沙漠、湖群（七星湖）、草原、黄河、丘陵、湿地、绿洲等一大批天然景观，风光独特。湖中还栖息着十几种鸟类，其中有国家一级保护鸟类贵鸥几千只，还有白天鹅等珍稀鸟类。库布其沙漠景观壮美，风光独特。700里黄河宛如弓背，迤逦东去的茫茫沙漠宛如一束弓弦，组成了巨大的金弓形，库布齐就是“弓弦”的意思。大漠浩瀚、长河如带，沙海苍茫、朝日浑圆，气魄宏大。在选择沙生植物时，既考虑耐旱性，又考虑经济性，包括大规模种植适宜沙漠生长的甘草中药材、沙柳灌木沙生植物。大规模的种植不但使防沙绿化形成了气候，也为企业发展医药产业、新材料产业和生物质能源产业创造了先天条件，并得到迅猛发展。中国是世界上荒漠化危害严重的国家之一。在中国，除了政府投巨资打造“三北”防护林、退耕还林还草、京津风沙源治理等一批重点生态治理工程之外，一些有远见的民营企业也纷纷加入治沙大军，并探讨出了一条行之有效的产业化、市场化治沙之路。
在固沙防治的理论技术研究中也有许多尝试。在20世纪90年代，中国科学院水生生物研究所还开辟了荒漠藻类治沙新途径。研究者已在荒漠中鉴定到24种藻类，已批量培养了6种在宁夏沙坡头进行野外试验，取得了藻类结皮抗风蚀的效果。并利用藻类结皮与草、灌、乔木相结合的新方法，具有生长结构优良、防风防沙、增肥效果好的防护生态体系。
农田资源是国土之本，是民生之根。在“三北”，土地沙漠化治理与保护性耕作问题非常突出。“十五”期间，农业部组织和实施了“发展生态农业治理沙漠化土地试验示范”项目，做了大量有益的探索性研究。最近，路明和赵明所编著的《土地沙漠化治理和保护性耕作》（2005）就是这方面许多农业科技工作者的试验总结。所谓保护性耕作的概念，即“凡是能够达到保持水土、提高土壤肥效、改善土壤结构、促进作物生长的一切农田技术措施都是保护性耕作”。保护性耕作基于系统可持续原理，通过增加地表残茬覆盖和减少对耕作层土壤扰动，利用农田自身的生态系统的平衡调节，即免耕法的技术措施。这对西北干旱多风沙的低产量区是很适用的。
例如，李少昆、路明等（2005）试验表明：南疆塔里木盆地是我国沙尘暴高发区和沙漠地之一。采用美国BSNE集沙仪，在沙尘暴天气条件下对南疆主要地表类型土壤风蚀状况，输沙率随高度的变化进行了观察与采样分析。结果表明，不同地表类型的输沙量从大到小的总趋势表现为：以裸露、弃耕农田最多，其次为活化灌木丛沙滩，沙漠边缘的活动沙丘、乡村道路，而封育沙质农田、覆盖膜棉田、苜蓿地、有小麦、棉秆与地膜相间覆盖棉田、林地、棉秆留茬地输沙量较少。输沙量在0～160cm高度的分布特征明显与地表类型有关，当植被覆盖度达20％以上可以明显降低输沙量。(www.xing528.com)
然而，从整体上看，目前的治沙效率不高。据统计从1979到1998年的20年间，我国已经完成造林达4627万hm2，平均造林率25％，可是平均成活率仅为13％。以甘肃河西走廊为例，尽管局部治理颇有效，但这里的沙化面积每年仍以1.2万km2的速度在扩大。这种“局部治理，整体恶化”的原因，部分地区的沙漠化防治工作没有贯彻预防为主，封沙育林育草方针，而是单方面强调对已经沙化地区的治理。须知一旦沙化的土地是很难治理的。
治沙工程首先要有一个整体的长远规划，1991年国务院批准《1991—2000全国治沙工程》，确定20个重点建设项目和9个实验示范区。根据前些年国家林业局的战略实施，首先在“三北”实施退耕还林、还草700万hm2，2010年完成。看来，指标容易完成，但实施效果却大有文章可做。我想有三条经验是可以提的：①治沙工程的实施必需依靠国家决策与科技力量；②因地制宜，以多种方式、多种途径来开展工作；③坚持生态、社会、经济效益的协调统一，要依靠当地农户并给予政策优惠与技术指导。
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