甘肃省八步沙区域流动沙地近自然植被快速恢复模式

一、模式背景

土地沙化是人类面临的重要环境挑战之一，其所造成的生态环境恶化、土地资源丧失及经济贫困化直接危及人类的生存和社会的可持续发展。我国是受土地沙化危害最为严重的国家之一，每年造成540亿元的直接经济损失，沙化土地的生态恢复是保障区域生态安全和社会经济可持续发展与民族团结的关键[1]。甘肃省地处西北内陆腹地，土地沙化破坏了生态环境，加剧了贫困，危害了社会稳定，是全省经济社会可持续发展的心腹之患[2]。根据甘肃省第五次荒漠化和沙化监测结果，全省沙化土地面积达到12.17×104km2。其中，甘肃河西走廊是我国土地沙化最严重的地区之一，这里不仅成为中国风沙东移南下的大通道，还成为中国北方地区主要的沙尘源区之一，严重威胁走廊绿洲可持续发展，影响到沙区乡村振兴及黄河流域生态保护和高质量发展战略。

加强土地沙化综合治理，是建设幸福美好新甘肃、改善沙区生态和民生的迫切需要，也是促进区域协调发展的战略选择。其中，植物治沙措施作为防沙治沙最有效、最持久的措施，在沙漠化地区已经得到普遍应用，也是河西走廊开展防沙治沙的最主要措施。但是，人工固沙植被建设普遍存在树种单一、造林密度大、过分强调人工造林措施而忽视自然恢复作用、恢复时间长等问题，出现退化成为常见现象[3-5]。

此模式通过筛选适宜防风固沙的灌木树种，采取低密度造林、人工种子库建设与全面封育等技术的组装配套，实现人工辅助下固沙植被的快速恢复，建立安全、稳定和高效的生态防护体系。

二、模式要点

甘肃省八步沙区域流动沙地近自然植被快速恢复模式的主要技术要点包括：①以天然稀疏灌丛的植被盖度为参考，根据水量平衡原理，按照近自然恢复的理念，在沙地上风向边缘开始采用行带式建立低密度人工灌木林带，造林选用典型沙生灌木花棒和柠条，结合草方格沙障技术，建立造林密度为1650株/hm2的人工固沙林带，在保障沙地水分平衡前提下有效控制地表风蚀。②人工种子库建设：雨季来临时，根据不同恢复阶段土壤种子库特征、土壤生境条件以及典型植物的出苗特征，模拟固定沙地自然植被土壤种子库，雨季在人工灌木林带间的沙障和下风向沙地撒播半灌木植物沙蒿、油蒿和草本植物沙米种子，增加土壤种子库，利用降水促进固沙植物种子快速萌发出苗，提高固沙植被覆盖度和物种多样性，加速自然植被恢复演替进程。③封禁保护：在人工灌木固沙林和种子撒播区外围设置围栏，禁止一切放牧和人为干扰活动。

此模式基于水分平衡原理与人工干预自然修复理论，采取低密度固沙造林和人工种子库建设，加速了自然植被的恢复演替过程。在甘肃省古浪县八步沙治沙示范区，沙地植被优势种经历了花棒（柠条）+草本→花棒（柠条）+草本+沙蒿+油蒿→油蒿+草本的演替过程，固沙造林25年后形成以油蒿和草本植物为优势种的近自然稳定固沙植被，植被覆盖度达到36.44%，结皮厚度达到5mm，粗糙度达到17.73cm，地表抗风蚀能力达到0.243kg/cm2，有机碳储量达到18.8t/hm2，实现了沙地生态系统向荒漠草原的演替[6-8]。

此模式通过人工促进与自然力修复的有机结合，不仅投入成本低，而且生态恢复效果好，25年可建立稳定的近自然固沙植被，沙地表面形成生物结皮，然而土壤理化性状指标的恢复时间远远长于植被的恢复时间。

三、模式效果及推广

（一）适宜区域

该模式已在甘肃省古浪、景泰县的固沙植被建设中得以应用，适用于降水量160mm以上的荒漠、半荒漠地区固沙造林和退化固沙植被修复，可在甘肃河西走廊东部及类似气候条件区域推广应用。

（二）运作模式

该模式符合《关于科学绿化的指导意见》、“两屏三带”生态安全屏障建设和绿色丝绸之路建设等技术需求。该模式在推广应用中，成立技术实施协调领导小组，协调相关政府部门和各县、区全力配合项目实施，推动技术有效转化。同时，结合实际聘请沙漠化防治领域知名专家，对项目的实施进行技术指导和服务，并通过资料发放、培训班、现场观摩、示范区建设的实际参与等方式对周边农民及林业技术人员进行专业技术培训和宣传，提升技术转化应用的水平和成效。

（三）示范推广

情况该模式在腾格里沙漠南缘的古浪县八步沙区域建立示范区1200hm2，在古浪县八步沙、海子滩、冰草湾和黄花滩乡、凉州区长城和吴家井乡、景泰县北部大嘴子区域推广近80000hm2。

1.生态效益在河西走廊东端，该模式的应用促进了植被与土壤系统的恢复，植被覆盖度增大，土壤抗风蚀能力与防风固沙阻沙作用增强，碳库存逐渐增加，微气象环境得到明显改善，产生了明显的生态效益。采取低密度造林、种子库建设和封禁保护等人工治理措施后，5~6年沙面基本固定，10年沙面形成0.5~1mm的土壤结皮，20年形成以油蒿为主的沙地植被覆层，植被盖度稳定在40%左右，土壤结皮厚达到5~6mm[9-10]。与流动沙丘相比，恢复25年后地表粗糙度提高了5000多倍，土壤剪切力提高了30.1倍，20cm高度风速降低了83.68%。土壤－植被系统恢复不仅减弱了风蚀，也改变了近地面风沙流的结构[11]。同时，地上植被有机碳储量随系统恢复先增加后减少，恢复15年达到最大0.1kg/m2，分别是流动沙丘、恢复25年和参照荒漠草原样地的13.7倍、1.5倍和2.5倍。地下植被有机碳储量、0~100cm与表层0~5cm土壤有机碳储量以及总有机碳储量随封育恢复过程逐渐增加，恢复25年固定沙丘仅达到参照荒漠草原样地的26.4%、73.4%、89.0%和70.1%，但较流动沙丘增加了3038.4%、166.4%、268%和183.9%。尽管与参照荒漠草原样地间存在明显差距，但沙化土地碳固存能力显著提高，这也证实了干旱沙区的生态恢复对全球碳循环的重要贡献[12]。另外，微气象效益有了明显的变化趋势。其中，白天近地面平均空气相对湿度逐渐增加，平均空气温度和太阳有效辐射以及地面、5cm、10cm、15cm和20cm土壤温度均随封育恢复过程逐渐降低。与流动沙丘相比，恢复25年后空气湿度提高36.5%；太阳辐射降低24.5%；地面温度降低26.8%，5cm土壤温度降低22.4%，10cm土壤温度降低21.3%；15cm土壤温度降低20.7%；20cm土壤温度降低18.4%；空气温度降低2.5%，群落内的小环境条件有一定的改善。

2.经济和社会效益

该模式的应用有效缓解了风沙对农田、铁路、公路以及引黄渠道的危害，提高农田产量，减轻维护成本，从而产生间接的经济效益。同时，示范推广中增加就业岗位，增加了农民的收入。该模式不仅为生态工程提供理论和技术支撑，也提高了实施区域群众防沙治沙的积极性与水平。

作者：马全林、陈芳（甘肃省治沙研究所）