【绿报】低覆盖度治沙！重新认识沙区植被和水分

　核心提示

　　●在自然界，干旱、半干旱区天然植被是低覆盖度疏林或稀疏灌丛；

　　●在我国，防沙治沙长期奉行“覆盖度高、治沙效果好”的技术路线；

　　●高密度植被治沙，往往导致大面积中幼龄林衰退或死亡，不成林或“小老头树”现象也普遍发生；

　　●低覆盖度治沙理论基于水分平衡，从近自然思路出发，解决了上述难题。

            每当风起沙扬，总是想到治理。

　　我国是世界荒漠化大国，也是荒漠化治理大国。全国沙化土地面积由上世纪末年均扩展3436平方公里，转变为目前年均缩减1717平方公里。因为技术创新、人进沙退，联合国可持续发展委员会评价：“中国防治荒漠化处于世界领先地位。”

　　在成就举世瞩目的同时，防沙治沙也始终不乏争论和质疑。比如，长期的林草之争；比如，沙区大面积中幼龄林衰退或死亡、不成林或“小老树”等现象；比如，在前苏联倡导沙区高密度植被治沙和美国倡导纯自然修复之间，我国该如何走出适合自然条件的治理与修复之路？

　　2015年6月24日，“低覆盖度防沙治沙的原理与技术”研究在北京通过国家林业局科技司组织的成果鉴定。这项历时10多年、示范近1万亩、获得20余项专利授权、发表120多篇论文的成果，是由中国林科院荒漠化所研究员杨文斌领衔的团队完成的。他们提出，15%-25%的低覆盖度行带式造林即能有效固定沙地，并已推广约5000万亩。中国工程院院士尹伟伦等鉴定专家给出了“结论可靠，研究成果达到同类研究国际领先水平，建议进一步加大推广力度”的鉴定意见。

　　随即，新华社播发消息《中国基本解决防沙治沙中中幼龄林衰败或死亡问题》。新版《国家造林技术规程》也据此作了修订。消息传出，引发各方惊叹。

　　不是一直说覆盖度低不能有效治沙吗？

　　高密度植被水难支撑

　　植被覆盖度与沙漠（地）固定程度成正比。

　　我国业界一直沿用：植被覆盖度大于40%为固定沙地，10%-40%为半固定、半流动沙地，小于10%为流动沙地。“覆盖度高、治沙效果好”，便是这一判断的通俗表述。

　　在这一判断指导下，我国先后启动实施了“三北”防护林体系建设工程、京津风沙源治理工程、石漠化综合治理等一系列生态治沙工程。仅在过去5年，全国就完成沙化土地治理面积1.5亿亩。

　　一个现象引起基层和学界的注意。

　　沙区大面积中幼龄林衰退或死亡，不成林或“小老树”现象普遍存在。在沙区，原本可以长到50年的杨树、长到80年的榆树、长到140年的针叶树，大都寿命缩短。阔叶乔木的衰败大致出现在造林后的20年内，针叶乔木出现在造林后的40年内。这已不能简单地归因于当地生存环境过于恶劣。

　　传统治沙，幼林比例高达80%。杨文斌说：“我们林业人，不能一辈子都造幼林，必须把林业周期长的特征充分表达在漫长的治理与修复过程中，这是林业治沙与生态修复的优势。”与林业人的反思相伴，社会上对林业能不能治沙、树木是不是抽水机、沙区防护林有没有效果频有议论。

　　问题出在水上。

　　20世纪末期，杨文斌团队即在水量平衡的基础上，按照覆盖度大于40%的原则，研究提出了乔木带间距小于等于10米、灌木小于等于8米的“两行一带”造林固沙模式，能够确保林木在正常年份中幼林阶段的正常生长，且能够发挥显著的防风固沙效益。

　　然而，各地在推广中发现，1998年、2001年和2009年等极端干旱年份，“两行一带”的林分仍出现了严重的水分胁迫及衰败死亡现象。

　　“覆盖度高、治沙效果好”。当地的生态用水却不能支撑高密度植被。

　　自然界提供学习样本

　　防沙治沙需要找到合理的造林密度。

　　尹伟伦说，干旱、半干旱区就是低覆盖度疏林或稀疏灌丛，这是自然现象。杨文斌团队在思考，如何在尊重自然的前提下，充分发挥乔木、灌木、草本植物各自的特性，营建有序配置的、复合的、生态作用互补的、能向近自然地带性植被修复的防护植被。

　　他们发现，即便在干旱区，依然有天然稀疏林分，密度一般低于每公顷800株，覆盖度低于30%。这种林分经过长期自然选择延续下来，水分供求关系适应干旱、半干旱区的水分状况。问题是，在自然条件下，稀疏林分随机分布，灌从（冠幅）与灌丛（冠幅）之间能够形成类似“狭管”的空间，有局部抬升风速的现象，会出现局部风蚀，形成半流动沙地。

　　新的样本还是自然。

　　随着研究的不断深入，杨文斌在毛乌素、科尔沁沙地发现，当地呈带状栽植的固沙林覆盖度仅为20%-30%，却在防风固沙方面产生了良好的生态效益。

　　既要降低植被覆盖度，又要保证防护效益，杨文斌提出了低覆盖度防沙治沙体系。何为低覆盖度防沙治沙体系？杨文斌说：“就是将自然随机分布的植被按一定林分格局重新排列组合，使原本不具有固沙效果的林子发挥防沙治沙效益。”

　　如何排列组合，是问题的关键。

　　专家们以榆树、柠条、沙蒿3种不同植被为实验对象，对覆盖度在15%-25%的行带式、均匀、随机分布格局的防风效果进行了比较测定。结果显示：行带式格局防风固沙效果最佳，能够完全固定流沙；均匀分布格局次之，随机分布格局效果最差，且均匀分布与随机分布的沙地均处于半流动状态。

　　所谓行带式，“行”是指人工造林一行或者多行乔灌木，“带”是指多行乔灌木之间的空间土地（即植被修复带），行带式就是由窄林带与宽的自然植被修复带相间组合的一种复合固沙植被模式。

　　新体系探索多种模式

　　行带式造林优势何在？

　　杨文斌说，低覆盖度保证了林木正常生长，行带造林体现了林学的边行效应和生态学的界面效应，行带间可形成边行水分主要利用带和带间中央的降水渗漏补给带，林木生长使得沙面稳定并形成小气候，为草本植被及微生物自然修复提供了良好空间，形成良好的乔灌混交结构和林草垂直结构。乔灌木是深根性植物，即使在休眠期，枝干也具有抗风蚀的作用；植被修复带具有减少降水截留量、增加土壤入渗水量、调节干旱年份土壤水量平衡等作用，能显著减缓干旱年份的水分胁迫，避免中幼龄林衰退或死亡。

　　社会上，林说林治沙，草说草治沙。杨文斌说：“科学的结论，固沙林为先，修复草必要。”

　　从理论上说，在行带式格局下，人工固沙林即使“寿终正寝”，林下也已形成稳定的自然修复植被和土壤（带），可实现人工植被向自然修复植被的稳定过渡。

　　这项研究在位于亚湿润干旱区的内蒙古呼伦贝尔沙地，半干旱区的科尔沁沙地、浑善达克沙地、毛乌素沙地，干旱区的腾格里沙漠、极端干旱区的敦煌绿洲等地布设了低覆盖度乔木、灌木和半灌木固沙林实验地，并连续开展了防风固沙、林分生长、带间植被修复和土壤发育的测试调查。

　　杨文斌说：“我们研究的低覆盖度治沙理论实现了林分密度、乡土树种、深层渗漏、林草结合，基本与当地的自然植被状态一致。”

　　这一体系开拓了植被覆盖度在15%-25%能够固定流沙的新领域，显著降低了固定沙地的覆盖度标准。研究确定20多种固沙造林树种的主要水分利用带，提出了单行一带、两行一带、网格、生态林业体系等4种治沙造林模式。从有利于带间植被与土壤修复出发，提出了优化后的带间距：灌木固沙林配置模式的带间距为12米-28米，半灌木固沙林为6米-12米，阔叶乔木固沙林为15米-36米，针叶乔木固沙林为15米-40米。在这一带间距下，带间植被和土壤的修复速度可加快2-5倍。同时，低覆盖度治沙可使固沙林降水入渗量增加5%-10%，水分利用率提高10%-18%，生物生产量提高8%-30%。研究确定了半干旱区、干旱区和极端干旱区的200多个树种的合理密度。

　　学界和基层高度认可

　　这项技术国内外没有。

　　今年6月，国家林业局科技司主持召开成果鉴定会。中国工程院院士尹伟伦、中国科学院院士魏江春、中国科学院院士蒋有绪、中国科协原副主席刘恕给出了极高的鉴定意见：研究成果提出了低覆盖度防沙治沙的原理与技术，基本解决了防沙治沙中多年来中幼龄林衰败或死亡问题，构建了一套沙地修复的理论，对于推进干旱、半干旱区沙漠化土地生态修复的稳定性提升具有重大意义。

　　中国防治荒漠化高级专家顾问组成员、中国科学院兰州分院院长王涛认为，这项研究成果的一个重大的突破，就是把有效控制流沙的植被覆盖度降低到15%-25%。按照这个覆盖度营造的固沙林能够稳定正常生长，在确保固沙等生态效益的同时，生态用水量和造林成本显著降低，促进了土壤、植被、微生物的修复速度。这对我国相关地区的治理工程和“三北”防护林工程的建设具有重大的价值。

　　国家林业局治沙办总工屠志方说，与传统固沙造林相比，在确保固沙效果的基础上，低覆盖度治沙造林技术可使造林固沙成本大幅降低。林分混交、林草复合的结构稳定性增强。低覆盖度治沙已经成为京津风沙源治理工程中最重要的技术。

　　来自基层的意见反馈更为直接。

　　甘肃先后推广低覆盖度防沙治沙技术近1000万亩。甘肃省林业厅评价，低覆盖度防沙治沙技术能基本解决高覆盖度下植被难以持续稳定的难题，对干旱沙区建立可持续的防风固沙林具有重大的现实指导意义，应用前景广阔。

　　辽宁省阜新市林业局在项目应用说明中说，营造低密度乔灌草混交林有利于降低生态耗水量，增加生物多样性，形成比较稳定的植被，可有效降低成本、延长防护周期、提升以生态为主的综合效益。

　　内蒙古是京津风沙源治理工程的重点区域，也是这项成果的推广和受益者，各盟市纷纷给出积极评价。赤峰市累计推广上千万亩，赤峰市林业局在项目应用说明中说：低覆盖度防沙治沙体系促进带间植被和土壤的发育，不但提高了土地的利用效率，而且可以确保林木达到过熟林后、林木退出后，植被和土壤可以继续稳定发育，实现了一次固沙、永久治理的目标。

　　阿拉善盟认为，显著降低生态用水量，这一点对于干旱区绿洲的防沙治沙更加重要。鄂尔多斯市指出，带间植被的发育能够在夏秋季进行适度的放牧，更适合鄂尔多斯市以牧为主的社会经济特点，农牧民参与到固沙造林实践中的积极性也得到广泛调动。他们均建议大范围推广。

　　项目参与者程一本说：“我们走到哪儿，都有羊肉吃。”

　　科研和推广空间广阔

　　“低覆盖度防沙治沙的原理与技术”的相关研究成果，已被《国家造林技术规程》（2015修订版）成功采用。一项科研获得基层、学界和行业认可，被认为“节约不少钱、带来不少效益”，这让杨文斌和他的团队深感欣慰。他的《低覆盖度治沙》一书也已正式出版，国家林业局局长张建龙、中国工程院院士尹伟伦分别作序。

　　但是，杨文斌保持着足够的清醒。他说：“现在只是开了个头，要做的事情还有很多。”

　　下一步，不同气候带带间修复过程、不同树种、不同树冠大小可产生的防护效果研究，不同树种组合、不同乔灌草配比的稳定性试验；在国家“一带一路”战略中，如何使干旱、半干旱区治沙造林的水分利用、树种配比、林分稳定、碳汇效益等达到最优，都是未来荒漠化防治要突破的课题。

　　在极端干旱区，工程和生物治沙都有年限。杨文斌说：“草方格能用三到五年，尼龙沙障能用到10年，长效沙障也就能用30年，杨树正常生长能到50年。我们的研究实现了防护效益的可持续延长。”

　　更大的责任，来自我国防沙、用沙的巨大需求。

　　目前，我国有荒漠化土地262万平方公里，占国土面积的27.46%，每年有4亿人的生活受荒漠化影响。干旱、半干旱区的面积占全国土地总面积的52.5%。无论是生态文明建设、保障国土生态安全、保障区域经济社会发展、保障“丝路”经济带的繁荣，未来，我国造林绿化的主战场都将是这里。理念的科学，会让治理事半功倍。

　　在2015年内蒙古多伦全国防沙治沙现场会上，国家林业局局长张建龙说，一部治沙史，就是一个科学治沙的历史。他以低覆盖度治沙为例，论述了科学治沙的重要性。

　　沙漠是一种资源。

　　为了利用好这种资源，杨文斌乃至更多的团队，需要在科研创新、实践探索上作出更多的努力。