◇刷狀網(wǎng)繩式草方格的生產(chǎn)效率比過去人工扎設草方格提高了60%以上,能夠有效降低防沙治沙的工程成本;其耐用性也比人工扎設的高,使用壽命由3年延長至6年,且可以重復使用
◇“以前,熟練的林業(yè)工人三四分鐘才能挖出一個樹坑,現(xiàn)在用‘電動植苗器’,不到10秒鐘可以栽下一棵樹?!?/strong>
◇固沙效果神奇的生物土壤結(jié)皮在自然條件下形成需要10~20年時間,如今,人工生物土壤結(jié)皮技術(shù)已被“解鎖”,兩三年時間便可形成穩(wěn)定的藍藻結(jié)皮層
文 |《瞭望》新聞周刊記者
何晨陽 蘇醒
治沙工人在寧夏中衛(wèi)市境內(nèi)的騰格里沙漠鋪設刷狀網(wǎng)繩式草方格沙障(2024 年 5 月 30 日攝)馮開華攝 / 本刊
荒漠化是全球性生態(tài)治理難題。三面環(huán)沙的寧夏是我國土地沙化最為嚴重的省份之一,20世紀50年代,被譽為“治沙魔方”的麥草方格在位于騰格里沙漠南緣的寧夏中衛(wèi)市誕生,鎖住了肆意流動的沙丘,保護中國首條沙漠鐵路——包蘭鐵路的暢通,并成為中國最早向世界輸出的治沙方案。
半個多世紀以來,寧夏完成了對荒漠化的“逆襲”,實現(xiàn)了從“沙進人退”到“綠進沙退”的歷史性轉(zhuǎn)變。
在漫漫黃沙中謀求綠色生存空間,是堅韌不拔的精神角力,更是智慧的對壘。從麥草方格到“刷狀網(wǎng)繩式草方格沙障”、從一把鐵锨造林到“水分傳導式精準型沙漠植苗工具”、從人拉肩扛到工程化作業(yè),在人與沙的長期較量中,越來越多的治沙“土發(fā)明”“黑科技”得以研發(fā)應用并不斷迭代升級,提高治沙效率,讓中國的治沙工具箱越來越豐富。
給沙漠穿上“機織格子衫”
地處騰格里沙漠東南緣的沙坡頭,因其曾經(jīng)沙丘高度超百米而得名,這里是沙漠與黃河“握手”的地方,一側(cè)黃河奔涌,一側(cè)黃沙高臥。不遠處,綿延的麥草方格匍匐在沙丘上,筑起一道禁錮流沙的草墻,阻擋沙漠侵襲黃河。
草方格治沙法源于包蘭鐵路建設期的探索。上世紀50年代,包蘭鐵路的修建是一項極具挑戰(zhàn)性的工程,鐵路在中衛(wèi)6次穿越騰格里沙漠,長度達44公里,其中沙坡頭段全為高度達百米的流動沙丘。
為“鎖住”沙丘,保障鐵路行車安全,科研人員、林場工人和當?shù)匕傩赵趯嵺`中摸索出的草方格沙障成為包蘭鐵路通車初期的主要固沙方式,即在流沙表面用鐵锨將麥草扎進沙里,形成1米見方的格子,半埋半露,使流沙不易被風吹起,達到阻沙、固沙的目的。時至今日,低廉、便捷、環(huán)保的麥草方格依然是中國多地治沙的主角。
風吹日曬中,手工草方格的壽命不過3年,有時還需要補扎維護,費時費力。隨著勞動力減少、人力成本上漲,傳統(tǒng)的“人海戰(zhàn)術(shù)”已難以滿足防沙治沙需求,機械治沙成為必然趨勢。
2019年,中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院研究員屈建軍團隊經(jīng)過反復試驗,研發(fā)出了“治沙魔方2.0版”——“刷狀網(wǎng)繩式草方格沙障”,即用機器將麥草編成刷狀草繩,實現(xiàn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的機械化生產(chǎn),節(jié)省人力,便于大面積防沙治沙。
據(jù)介紹,刷狀網(wǎng)繩式草方格的生產(chǎn)效率比過去人工扎設草方格提高了60%以上,能夠有效降低防沙治沙的工程成本;其耐用性也比人工扎設的高,使用壽命由3年延長至6年,且可以重復使用,這項技術(shù)現(xiàn)已取得國家專利。
如今,“機織”草方格正在取代過去人工扎設的草方格。在中衛(wèi)市市區(qū)西北方向的騰格里沙漠中,工人們正推著一臺臺像拖拉機車頭一樣的“扎草車”鋪設沙障,兩片代替車輪的圓形壓草刀滾過,鋪在沙地上的麥草便被精準“植”入沙地里,“編織”成一條條金黃色的沙障。
在“扎草車”上不去的沙丘,工人們用機器將麥草編成“毛毛蟲”一樣的刷狀網(wǎng)繩,然后將“毛毛蟲草繩”十字交叉鋪在沙地表面,固定草繩交叉處和四周即可。
“難道不怕被風刮走嗎?”面對本刊記者的提問,中衛(wèi)市國有林業(yè)總場總工程師唐希明說,刷狀網(wǎng)繩鋪設后,氣流通過時在格子中間會形成漩渦,使格子內(nèi)的沙面形成沙漏式的凹面,就像一口大鍋,把網(wǎng)格中央的沙子推到網(wǎng)繩周圍,在固沙的同時也固定住了網(wǎng)繩。
栽一棵樹只需不到10秒鐘
扎草方格是固沙第一步,在草方格里栽苗種草才能形成永久固沙屏障。要在沙漠中把樹種活并非易事,扎根騰格里沙漠34年的資深治沙人唐希明也曾遭遇失敗。
“干沙層平均厚度30~35厘米,夏季地表溫度高達70攝氏度,栽下1000多畝苗子,成活率只有40%多,達不到國家驗收標準?!碧葡C骰叵肫?013年治理一片沙區(qū)的經(jīng)歷:“那時我愁得晚上睡不著覺,沒人相信我能在這么干旱的地方把樹種活?!?/p>
一根順手撿來的木棍,給了唐希明破題的靈感。
“有一天,我干活累得走不動了,就順手找了根木棍拄著,這一拄,拄出了一個好主意。棍子在沙漠里扎出的一個個洞,啟發(fā)我設計出‘干’字形鐵制植苗工具?!碧葡C髡f。
唐希明所說的“干”字形鐵制植苗工具,插進沙土就會形成距離沙面50厘米左右的深洞,而工具底端的卡口可以卡住樹苗根部,雙手扶好后拿腳一踩,直接把苗木根系送入45至50厘米深的濕沙層,幾秒鐘就能栽好一棵樹,且無需額外澆水。這把“造林神器”,使得造林成活率對比傳統(tǒng)的鐵锨造林提高了25個百分點,同時造林效率提高了一倍。
2017年,這個“土發(fā)明”被命名為“水分傳導式精準型沙漠植苗工具”,并獲得實用新型專利,不僅在當?shù)卮竺娣e推廣使用,還被推廣到了內(nèi)蒙古、陜西、甘肅等地。
2023年起,唐希明又進行了技術(shù)升級,發(fā)明了“干”字形鐵制植苗工具的升級版——“電動植苗器”,工作效率比第一代又提高25%左右。
沙漠里,工人手里拿著像電鉆一樣的工具,用鉆頭頂端的卡口卡住樹苗根部,垂直對準沙地,按動開關(guān),只需幾秒鐘,樹苗便被插進了50厘米深的濕沙層?!耙郧?,熟練的林業(yè)工人三四分鐘才能挖出一個樹坑,現(xiàn)在用‘電動植苗器’,不到10秒鐘可以很輕松地栽下一棵樹?!?/p>
治沙技術(shù)在進步,治沙人的理念也在不斷革新,給沙漠治理打開新思路。
騰格里沙漠年均降雨量不到200毫米,蒸發(fā)量卻達到2000毫米。一般情況下,一畝沙地可以扎667個草方格,但中衛(wèi)市國有林業(yè)總場的治沙人員只選擇其中三分之一的格子進行栽種,為的是最大限度節(jié)約用水、保證植物成活率。
“我們在這幾年的試驗中發(fā)現(xiàn),栽多了,水量就不夠用,容易出現(xiàn)短期‘綠’而長期‘黃’的現(xiàn)象?!碧葡C髡f,固沙植物的種類選擇、種植規(guī)模、密度等要根據(jù)當?shù)氐臍庀髼l件,科學綠化,以水定綠。
生物“面膜”修復沙漠“敏感肌”
草方格和灌草植物屏障阻擋了流沙的移動,真正與沙面“短兵相接”的卻是更小的土壤生物。
在長期野外觀測和試驗中,科研工作者發(fā)現(xiàn),麥草方格沙障里出現(xiàn)的灰黑色、綠色的像殼狀的生物體能夠?qū)⒘魃忱卫巍版i住”,固沙效果非常神奇,這些殼狀的生物體學名叫做生物土壤結(jié)皮。
“生物土壤結(jié)皮對沙面固定、沙化土地功能恢復、荒漠生態(tài)系統(tǒng)物種多樣性維持等都發(fā)揮著重要作用,被譽為‘荒漠生態(tài)系統(tǒng)工程師’,它的形成和發(fā)育是沙區(qū)地表穩(wěn)定和荒漠生態(tài)系統(tǒng)恢復健康的重要標志?!敝袊茖W院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院研究員趙洋說,治沙的“終極目標”,就是形成珍貴的生物土壤結(jié)皮。
自然條件下,生物土壤結(jié)皮形成需要10~20年時間。能否通過人為干預加速其形成,加快沙漠治理和恢復的進程?
在中國科學院沙坡頭沙漠研究試驗站,人工生物土壤結(jié)皮技術(shù)已被“解鎖”??蒲腥藛T經(jīng)過多年探索實踐,研究出人工藍藻結(jié)皮固沙技術(shù)。
趙洋介紹,草方格沙障降低了風速,阻止了流沙的移動,一個個小小的“格子間”變成了微生物的“避風港”,通過在草方格里噴灑人工培養(yǎng)的藍藻液,兩三年時間便可形成穩(wěn)定的藍藻結(jié)皮層。
“藍藻是生物土壤結(jié)皮形成的先鋒物種,它能夠在高溫、干旱、紫外線輻射強、營養(yǎng)貧瘠等惡劣條件下生長和繁殖。目前我們團隊已經(jīng)從自然發(fā)育的藍藻結(jié)皮中分離、純化、篩選出了7種優(yōu)勢藍藻,這些藻類都取之于沙又用之于沙,對沙漠環(huán)境的適應性較好。”趙洋說。
“干而不死、遇水復生”是生物土壤結(jié)皮的神奇之處。在中國科學院沙坡頭沙漠研究試驗站的人工生物土壤結(jié)皮晾干室內(nèi),科研人員許文文向本刊記者展示了風干后的藍藻:薄薄一層,呈黑褐色,看起來猶如海苔。
“干旱缺水的條件下,藻類會進入休眠狀態(tài),遇水達到理想的生存條件又‘活’過來。我們就用這種方式來儲存培養(yǎng)的藍藻,使用時再次復水后,噴灑到沙面上。”許文文說。
液態(tài)藍藻需要以水為介質(zhì),在沙漠腹地運輸、取水、施工不便,科研人員研發(fā)出“固態(tài)生物土壤結(jié)皮接種體撒播+旱生灌木”的節(jié)水型人工生物土壤結(jié)皮快速地表穩(wěn)定技術(shù),將固態(tài)的“人工結(jié)皮種子”播撒到穩(wěn)定的沙面上,不需要澆水,即可形成人工藍藻結(jié)皮,效率更高,操作也更加簡單。
趙洋告訴《瞭望》新聞周刊記者,經(jīng)過近二十年研究,人工生物土壤結(jié)皮固沙技術(shù)已經(jīng)比較成熟,目前已在黃河“幾字彎”攻堅戰(zhàn)等治沙行動中實現(xiàn)推廣,該技術(shù)的大范圍推廣和應用將實現(xiàn)沙漠化土地治理的加速、提質(zhì)和增效。
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