格爾木荒漠化成因及土地整治技術研究

鄧亞仁

(陜西省土地工程建設集團有限責任公司，陜西 西安 710075)

1 引言

格爾木隸屬于青藏高原，氣候干旱，荒漠化嚴重。近年隨著荒漠逆向研究的深入，不斷有學者對荒漠土地整治技術進行深入探討，然而，土地整治的速度遠比荒漠化速度小，目前青藏高原荒漠正以大規模退化速度侵蝕西北地區。荒漠化成因認識程度是制約整治效果的主要因素，加之，土地整治后維護效果差，導致西北地區沙塵天氣肆虐。

前人對格爾木地區荒漠化成因研究集中為氣候因素的分析，諸多學者認為當地荒漠屬于風蝕荒漠[1]。其中主要原因為年降水在時間上分配不均[2]。整治技術的研究，目前僅限于理論探討階段。整治技術包括：增加地表遮蔽物、恢復草本植被、在戈壁灘建設光伏電站以及傳統的方法，包括工程固沙、化學固沙、植物固沙等方法[3～5]。其整治效果見效時間長，植被恢復速度慢。

本次研究將結合氣候因素、植被因素、地下水因素、土壤因素等綜合分析格爾木荒漠化成因。在整治技術上結合內蒙古烏蘭布和沙漠與榆林沙漠地區土地整治的相關方法，為格爾木荒漠化整治提供參考。

2 格爾木荒漠化成因

2.1 氣候因素

格爾木屬于大陸高原型氣候，常年干旱，少雨。年平均溫度為5.5 ℃，年均溫度變化范圍為-1～12 ℃，年平均降雨量為41 mm，年蒸發量高達3000 mm，土壤鹽堿化嚴重。吳雙桂等[6，7]研究認為，自1961年開始，近59年，格爾木地區年平均溫度呈逐漸升高趨勢，降水量無明顯突變，降水日數略有增長，氣候逐漸變暖。王發科等[2]研究發現荒漠干旱地區增溫趨勢較草甸濕潤區增溫明顯。氣候干旱易導致植被退化、土壤遭侵蝕、荒漠化變嚴重。格爾木隸屬柴達木盆地的中部，通過氣象監測發現中部地區風速較強，春季大風導致草場退化，退化程度依次為東部最強，中部次之，西部最弱。

李紅梅等[8]研究指出，青海高原地區氣候正朝暖干化方向發展，格爾木草場類型目前屬于微溫極干溫帶荒漠類，隨著逐年升溫及CO2排放量增長，植被類型將不斷減少，氣候惡化，荒漠面積增加。羅磊等[1]研究認為生長季內，降水不均勻程度是影響流沙擴展的重要因素。風速大于5 m/s流動沙丘便易于產生沙塵暴，生長季內，起風沙天數增加，將影響荒漠化。研究發現近20年來，格爾木地區生長季內降水不均勻程度高，荒漠化呈現急劇增加的趨勢。

2.2 植被因素

格爾木地區植被種類較為單一，主要為灌木和草本植物，存在少量的喬木(圖1)，反映當地的草原性氣候特征。其中西部為農田，種植了大量枸杞，生長有芨芨草、沙拐棗等植物，植被覆蓋率高于東部。根據祁正鴻[9]研究認為格爾木地區喬木種類主要為楊樹與柳樹，喬木對當地生態環境起了重要作用，然而近年當地地下水位逐年下降，導致植物根系無法吸收足夠水分，此外受道路兩側水泥硬化的影響，土壤板結，肥力喪失，使樹木生長速率降低，葉片邊緣枯萎。格爾木當地抗逆性較好的植物隨著氣候變化及人為影響，正在不斷減少。夏薇[10]通過分析柴達木盆地的植被覆蓋情況指出，格爾木地區位于柴達木盆地的中部，主要植物為沙蒿、紅柳、白刺、沙拐棗等。其中地下水位低于5 m的地區主要為裸土及低覆蓋植物。植被生長與降雨量、氣溫和蒸發量呈正相關關系，其中與蒸發量相關性最好。隨著氣候朝暖干方向發展，植被種類減少，對生態環境保護作用減弱，荒漠化加劇。

2.3 地下水因素

格爾木地區的地下水主要來自格爾木河的滲漏，其次來自山前地下水徑流與昆侖山北麓的溝谷潛流。近年來受到上游水庫修建的影響，格爾木河滲漏作用明顯，地下水位呈現季節性波動，其中夏季水位明顯呈升高趨勢，漲幅為1～2 m。自1979年以來，格爾木平原地區地下水位抬升，地下水位抬升造成的影響使昆侖山山前徑流向南移動，南部地區將逐漸濕潤，有利于綠洲的出現。但荒漠地區由于植被遭受破壞，土壤涵養水分的能力降低，地下水含水概率少，地下水位總體呈下降趨勢。郭任宏[11]通過分析柴達木盆地淺層地下水的分布特征，指出柴達木地區地下水的排泄方式主要為蒸發散失，由于戈壁灘地下水水位埋深大，在戈壁灘地區地下水補給方式為垂直方式補給，蒸發散失的地下水主要來自大氣降水與灌溉補給水。綜合多方面研究結果，荒漠地區的地下水賦水量少，不利于植被生長。格爾木植被高覆蓋區隨著近年氣溫的上升，蒸發量增加，地下水散失量與補給量比值不斷加大，鹽堿化嚴重，將進一步導致荒漠化。

圖1 格爾木地區植被發育特征

2.4 土壤因素

格爾木以西為農場，主要為種植耕地，土壤濕度較高，向東逐漸延伸，土壤退化嚴重。其中南部位荒漠區，向北鹽漬化加重，為鹽湖區。此外在河水出山口位置，土壤土質厚、水質好，植被豐富。植物在土壤濕度相關性關系中具有良好的正相關性，既有抗風蝕能力，又具備涵養水分的作用。隨著土壤退化嚴重，土壤健康指數下降，裸露面積增加，其中土壤容重增加，有機質含量減少。根據羅鳳敏等人[12]研究分析，我國沙漠的主要土質為細沙，沙由于缺少土壤的流動性質和固化性質，不能生長植物，抗風蝕能力弱，對生態環境具有非常大的威脅(圖2)。

3 格爾木荒漠土地整治

3.1 沙變土技術

目前多數學者對荒漠化土地整治方法研究多處于防治技術研究階段，但是效果仍然不明顯，荒漠化速度遠遠高于整治的速度。易志堅[10]在研究沙變土技術中較好地解決了沙漠土壤種植植物，改善荒漠化的方法。其研究通過在內蒙古烏蘭布和沙漠進行實驗，發現這一技術有效解決了沙漠變良田的理想。

圖2 格爾木地區荒漠細沙特征

該方法嘗試從力學性質上分析了土壤的力學特性，如流動性質和固態性質。易志堅[13]通過從植物中提取一種無毒副作用的黏性溶液，在沙子中加入這種溶液，從而使沙子變成具備土壤的力學性質。該培育土壤類型在重慶進行實驗，驗證得出這種沙變土的技術具備了土壤抗暴雨沖刷的固態性質。同時在烏蘭布和沙漠中又證明這一技術具備在沙漠中抗風蝕的能力，并且種植的植物，在噴灌下得以正常存活。通過培育形成的沙漠土壤，在種植植物后，重新形成了新的生態系統，各類動物群落都朝培育區聚集。

在陜北榆林，毛烏素沙漠治理對格爾木荒漠治理提供了一定的指導意義。以陜西省土地工程建設集團為例，采用砒砂巖與沙復配成土技術，可對土壤質地、有機質、毛細管孔隙度和含水率等得到改善。張衛華等、韓霽昌等[14，15]通過試驗研究，砒砂巖與沙復配成土采用1∶2至1∶5比例混合成土技術，最終實現了毛烏素沙地的治理。由于格爾木地下水位較深，因此砒砂巖復配成土技術仍需要在當地進行進一步實驗研究。

3.2 植被恢復技術

植被對于涵養水源和防風固沙具有重要作用，培育植物成為格爾木荒漠治理的關鍵。羅鳳敏等[12]對植物防風固沙效果進行研究，發現防風效果依次為沙蒿群落>白刺群落>梭梭林>草方格沙障。研究表明，沙蒿的覆蓋度高于白刺群落和梭梭林，生長沙蒿的地區，沙的分選性高于其他植被覆蓋點，從而說明沙蒿覆蓋區，沙子的防風蝕能力較強。馬全林等[16]通過試驗研究，發現在流動沙丘治理中，種植白刺的存活率高于大田和草沙障。植苗和扦插技術是白刺成活率高的關鍵。通過諸多分析認為，在格爾木地區培育當地易于生長的植被：沙蒿、紅柳、白刺、芨芨草、沙拐棗，并加大投入喬木等植被的保護將有益于荒漠的恢復治理。

3.3 光伏電站改善氣候

諸多研究表明在沙漠地區進行光伏電站的建設不僅可以充分利用土地，還有利于沙漠地區氣候的改善。王禎儀等[17]及高曉清等[18]研究光伏電站對沙漠地區的影響，發現光伏電站建設是個雙刃劍，但是從改善氣候環境方面具有非常重要的作用。首先，太陽能電池板可以起到阻擋風和太陽輻射的作用，增加地表的粗糙度，減少沙塵暴。其次，遮陰效果可以促進喜陰植物的生長。最后，太陽能電池板能絕熱保溫。從建站效果進行分析，目前采用光伏電站的荒漠，植被生長得到改善，氣候環境有了改善，同時還增加了一些小動物。對生態環境有了非常重要的效果。

3.4 物理遮蔽法培育濕潤土

荒漠化難以治理，關鍵問題在于影響的因素復雜，其中水、肥、濕潤土、生態系統是制約沙漠治理的關鍵。王洪波等[19]通過深入分析研究認為，采用物理遮蔽法，可保存降水，使水分從蒸發轉變為蒸騰方式，培育出濕潤土，促進植被生長。同時植被生長有利于根系對有機質的聚集，促進土壤微生物和酶的相互作用，保持肥力。植被增加將進一步保證生態系統的建設，從而解決荒漠治理。王洪波等[19]指出，物理遮蔽物應選擇無污染的磚塊、瓦片等建筑物，既可保證土地的利用，又能促進荒漠化的治理。

4 結論

(1)格爾木荒漠化的主要原因包括氣候因素、植被因素、地下水和土壤因素。其中氣候變暖致使土地退化和植被種類減少，是荒漠化的主要因素。

(2)荒漠化整治的主要方法為沙變土技術、植被恢復技術、光伏電站改善氣候方法以及物理遮蔽法培育濕潤土層。沙變土技術在荒漠治理中從物理性質上直接改善了沙體的性質，從而培育植被，改善了荒漠區生態系統，對治理技術的推廣有重要作用。

5 展望

未來荒漠治理不僅是生態環境的改良，更要拓展氣候改善的重要途徑。不僅要從整治技術上進行研究，同時需要加強宣傳和推廣,政府方面應加強監督，禁止砍伐樹木，加強對環境保護意識的培養。在光伏電站建設方面需要下大工夫。一方面，光伏電站可以增加光能轉換為電能，高效利用土地，提高產能，另一方面，也可改善氣候，對生態環境保護也有重要推動作用。砒砂巖與沙復配成土技術以及沙中添加黏性溶液造土技術可加快試驗研究，進一步推廣，找到適合的技術應對沙漠化，為未來沙漠治理提供有效且可借鑒的技術途徑。