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沙漠治理:现状与方向

2016-12-20 14:12:02来源:中国科学报 作者: 陈楷翰浏览:评论:0

  干旱地区的水蒸发量是制约该地区生态构建的关键因素。目前由于技术限制沙地尚不能实现大规模机械化治理。

  现有主要治理方式有:机械固沙,是以木条、土块、石块和秸秆及其制品等材料竖立或平铺等方式,形成挡风墙或草方格阻碍风沙的流动,该工艺无法有效改善沙体理化性质。秸秆毡是典型的机械固沙材料。从材料结构上讲,多孔性可保证高的透气率,但不易截留水;从生物角度讲,秸秆是良好的营养基质,微生物可以繁衍,可增加沙体有机质的含量,降低土壤容重,但地表干燥快和易风损等缺点,使得该优势没有发挥,不易在此基础上自然发展成生物群落。

  化学固沙,是以天然或合成的高分子材料为基础,以液膜的形式喷覆于沙体表面,将沙粒团聚一层连续膜,防止风蚀的发生。化学固沙相较于机械固沙的最明显的优势在于理论上可大规模机械化实施,且有些高分子材料具有保水保肥等优点。目前化学固沙材料已向生物可降解高分子材料方向发展,降解后的有机质可被微生物转化为植物所需的营养基质,避免二次污染。但是高分子固沙材料虽可以将沙面固封,但也存在如风沙的机械磨损、严重阻碍沙体的水气交流、降低沙面粗糙度,昂贵以及形成二次污染等缺陷,很不利于生物群落构建,因此,实际上难以用于大规模治沙。

  生物固沙,是建立在植物或微生物基础上的治沙工艺。生物固沙工艺需要考虑的因素要远远多于上两种治沙工艺,如降雨量、植被土壤承载量、微生物,乔灌及草本植物的互配比例以及病虫害等因素。就目前而言,生物结皮治沙工艺是该领域研究较深的部分,生物结皮可提供较为完整的生态演化,建立稳态的土壤生成机制,为根治荒漠提供了较为理想的工艺。生物固沙是主动固沙工艺,以生物与沙体的相互作用而固沙,其中的生物结皮固沙是目前研究较多的方向,利用天然生物结皮进行固沙同时改善了沙体的理化特征。生物结皮地表粗糙度要大于裸沙面,因此其可以有效地收集凝结水,增加浅沙层的含水量。生物结皮对0~125px层沙体中的水分有强烈的分配作用,增加了表层土壤的持水量,但其较低的反净辐射能促使表层水的蒸发,影响深根系植物的生长;再者,旱季生物结皮休眠甚至死亡,风沙易将其揭损或掩埋,致使生物结皮呈周期性损坏;最后,生物结皮具有促进土壤发育的特性,但该过程极其缓慢,短时间内无法满足高生物量的微生态圈的建立。

  生物固沙技术由于较难改善沙地理化性质,因此实施生物固沙难度大,且不易以飞播种子等方式机械化实施。

  上述三种治沙思路均难以大规模机械化实施及后续进行生态重建,这也是目前尚无法大规模治理沙化土地的原因。固沙材料应具备的基础功能为:降低土壤水蒸发速率、气体自由交换、利于微生物生长、增加沙面粗糙度、抗风蚀及可生物降解,可实施大规模机械化操作等功能,需要提出新的研究方向,以解决现有三种治沙思路存在的缺陷。

 

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