杨柴

XIANGCUNKEJI2018年3月（中）113

库布齐沙漠流动沙丘治理技术研究进展

张威高永张晓娜

（内蒙古农业大学沙漠治理学院，内蒙古呼和浩特010011）

［摘要］流动沙丘的治理一直是沙漠治理的难点。本文从库布齐沙漠治理的发展历程出发，阐述该

地区对于流动沙丘治理的各项措施及技术，对前人研究成果进行总结，分析各项措施及技术的优缺点，在此

基础上对库布齐沙漠流动沙丘今后的治理进行展望。

［关键词］流动沙丘；治理技术；库布齐沙漠

［中图分类号］S725；S728.4［文献标识码］A［文章编号］1674-7909（2018）08-113-4

在脆弱的生态系统中，由于人为的经济活动破坏了

其平衡而产生的荒漠化问题，不但对生态环境造成了破

坏，而且影响着社会的稳定和经济的发展［1-2］。沙漠化地

区干旱、风沙盛行，土壤贫瘠，植被种类稀少且覆盖度较

小，恶劣的自然环境造成区域植被修复及治理任务难度

较大。荒漠化的影响严重危害我国各个方面，已引起社

会各界的极大关注［3］，其中主要因其发展迅速且对社会、

经济和生态环境的影响重大而备受瞩目［4］。土地荒漠化

严重影响到我国社会经济的发展，并且有近一半的贫困

人口居住在荒漠化与沙化地区，生活及发展都受到了不

同程度的制约和威胁。由此可见，土地荒漠化问题应作

为我国社会主义经济发展要解决的首要问题。

目前，虽然沙漠化土地面积仍在扩大，但速度明显减

缓，流动沙地的面积呈逐渐减少的趋势［5］，而且固定和半

固定沙地所占比例明显上升［6］。按沙丘移动性划分的流

动沙丘［7］，在沙漠区分布很广。仅内蒙古自治区流动沙

丘的面积就达到了9289154hm2，占据全区沙漠化土地

面积的29.63%［6］。流动沙丘的特点是地表植被稀少，沙

丘形态较为典型，在风的吹蚀作用下容易发生顺风向移

动的现象，对交通、工农业建设产生较大危害［5，8］。植被

恢复重建是流沙治理的主要措施。面对沙进人退、沙压

农田的威胁，防治土地沙化仍是当务之急。

受气候变化和人类活动的影响，库布齐地区沙漠化

问题表现得非常突出。由于干旱缺水，主要以流动、半流

动沙丘组成。其中流动沙丘占沙漠总面积的61%，形态

以沙丘链和格状沙丘为主，其次为复合型沙丘；半固定沙

丘占12.5%，形态有抛物线状沙丘和灌丛沙丘等；固定沙

丘占26.5%，形态为梁窝状沙丘和灌丛沙堆。固定和半

固定沙丘多分布于沙漠边缘，并以南部为主［9］。因此，土

壤的形成发育和植被的生长演替都受到限制。近40年

以来，土地沙漠化正以平均每年100km2的速度扩展，在

风力的作用下，库布齐沙漠正以每年10m左右的速度向

东南推移［10］。治理库布齐沙漠是保护黄河减少泥沙危害

的需要，对抑制库布齐沙漠北段流沙侵入黄河、防风固

沙、防止水土流失、美化环境以及保护生物多样性等具有

重要的作用［11］。

1库布齐沙漠概况

库布齐沙漠是中国第七大沙漠，位于内蒙古自治区

鄂尔多斯市境内的黄河南岸，东西走向、带状，地势呈现

由南（高）向北（低）缓慢倾斜，连接着内蒙古自治区鄂尔

多斯市的杭锦旗、准格尔旗和包头市的达拉特旗，长约

400km，西部区南北宽50km，东部区南北宽15～20km，总

面积16756km2。属典型温带大陆性干旱、半干旱季风气候，

气温高，昼夜温差大，气候干燥，年大风天数为25～30d。西

风和西北风是该地区全年主要风向，一年当中平均风速

为2.8m/s，其中平均风速≥5.0m/s的次数为323.4次，最

多年份达418.0次，在频繁的大风天气下，沙丘表面又缺

乏植被保护，土壤风蚀极易发生。四季温差较大，1月最

冷，极端最低温度为-32.1℃；7月最热，极端最高温度为

38.7℃。年总降水量为150～400mm，自东向西递减。

区内地带性植被，东部为干草原类型，西部为荒漠草原植

被类型，西北部为草原化荒漠植被类型。

2库布齐沙漠沙丘治理措施

2.1植物营建措施

流动沙丘的特点是地表植被稀少，沙丘形态较为典

型，在风的吹蚀作用下，容易发生顺风向移动的现象。为

了控制沙丘的移动，早在1998年，王蕴忠、孙和国等［12-13］

利用飞播造林技术，将杨柴、籽蒿、沙达旺混合播种，但是

受飞播地区、时间、植物种、种子量等条件限制，影响沙地

飞播造林的成活率。从2003年开始，鄂尔多斯林场的研

究人员进行了前挡后拉、旱柳高杆造林、锁边林等多种模

式的造林［14-15］。其中前挡后拉模式，即建立加杨、小叶杨、

柠条、沙柳和杨柴等乔灌木点状、片状的防风固沙林；高

杆造林模式，经科研工作者加以科学化，只选用旱柳高杆

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114XIANGCUNKEJI2018年3月（中）

村乡科技

XIANGCUNKEJI

造林；锁边林模式选用沙柳与旱柳，采用两行一带形式进

行栽植。这三种模式均选取背风坡坡底和丘间低地分

区［16］进行挖穴种植，虽然能够有效提高树种成活率，但是

造林地点受到制约，造林方法效率低、费用高。2006年，

杨俊平等［17］以封育措施为主，在库布齐沙漠因地制宜地

适度造林种草育藻，构建了一种创新的乔灌草藻四位一

体的综合快速复合治沙模式，初步实现了脆弱生态系统

趋于稳定，生物多样性明显增加，沙尘暴危害被有效遏制

的目标。

为了进一步提高造林成活率，造林的树种及方法也

是一项重要选择。在固沙植物中，沙柳耐旱、抗风蚀、耐

沙埋、生长迅速［18］，作为沙区重要的固沙树种和工业用材

林，防风固沙、保持水土功效显著，并且既可用作燃料，又

能作为纤维板、刨花板、纺织、造纸的重要原料，能够发挥

出较高的经济效益和生态效益［19-20］。在库布齐沙漠地区，

沙柳作为优势树种，可以对已成林的沙柳林平茬获取，获

取方便，而且沙柳经过平茬后，萌生枝条成活率高，枝条

生长状况良好，数量多且平均直径大［21］。因此，在近些年

库布齐的沙丘治理中，研究者多选用沙柳进行造林。针

对沙柳造林的方法，传统的挖穴种植在库布齐沙漠的流

沙地上的应用费时费力，并且增加了对沙丘的扰动，在一

定程度上增加了风沙侵蚀程度［22］。2009年开始，水冲沙

柳造林技术在库布齐沙漠七星湖旅游区和牧民新村周

边开始推广，当年种植水冲沙柳666.67hm2，验收成活率

在90%以上。水冲沙柳种树操作简单方便，将硬质管制

成的冲枪连接水管，作业时将柴油机、水泵安置在组合

井上，铺好主管和支管，接上冲抢，利用有压水流在沙漠

或沙地上冲出栽植穴，放入枝条，造林和灌溉一气呵

成。其造林速度、造林成本效益及造林成活率都远高于

挖坑造林［23-24］。

2.2设置沙障

在库布齐沙漠的前期治理过程中，植被恢复重建是

流沙治理的主要措施，大规模沙化土地治理，使得沙区形

成大面积植被群落，随着时间的推移，植被由于吹蚀而根

部裸露，最终出现大量枯萎死亡现象［25］。经过多年的野

外考察、调查和试验发现，影响流动沙丘上植物生长的主

要原因是沙丘表面沙粒的流动性［26］，干旱缺水、生态环境

极端恶劣，单纯地实施生物固沙措施较为困难［27］。所

以，为了保证固沙植物的成活率，设置沙障就成为一种

十分必要和不可取代的沙害防治辅助措施［28-29］。曹扬［30］

对库布齐沙漠中平铺式玉米秆格状沙障、平铺式芦苇格

状沙障、平铺式沙柳格状沙障、低立式沙柳格状沙障和高

立式尼龙网带状沙障的粒径变化规律进行了分析，认为

低立式沙柳格状沙障和平铺式玉米秆格状沙障下沙物质

细物质含量最多，防护效果最好。万玲玲等［31］对设置2a

及6a的沙柳沙障在不同土层和障格内不同位置的土壤

粒度组成与分布进行了分析，结果发现，沙障设置时间越

长，对土壤的改良作用越明显，特别是对表层土壤的改良

作用显著，障格中部细粒物质含量较低，分选性较差，土

粒分布不均匀。

王文彪等［32］对比分析了平铺式沙柳沙障、芦苇沙障、

玉米秆沙障、葵花秆沙障、低立式沙柳沙障、高立式尼龙

网沙障和裸沙丘不同坡位、不同深度的土壤含水率后，

认为从保持沙丘水分的角度出发，建议在沙丘的迎风坡

铺设平铺式芦苇沙障，在坡顶和背风坡优先考虑铺设平

铺式葵花秆沙障。然后又对芦苇秸秆、向日葵秸秆和玉

米秸秆3种不同材料平铺式沙障在不同坡位的防风效能

和地表粗糙度进行了试验分析［33］，在10cm处防风效能

最大，随高度的增加，防风效能减小，并且迎风坡和背风

坡均高于坡顶。王丽英等［34］进一步对2、4、7a的规格为

1.5m×1.5m的沙柳方格沙障在不同坡位的防风效能进

行了调查，不同年限沙障的防风效果以4a为最好，2a最

差；不同部位的防风效应由沙丘两侧坡脚向沙丘顶部减

弱，迎风坡的防风效果大于背风坡，而且以丘间低地防风

效应最大。

在库布齐沙漠流动沙丘区建立的HDPE网和植物纤

维网工程沙障试验区，郭彩贇等［35］对HDPE网和植物纤

维网中风速廓线特征进行分析研究发现，不同材料、规

格、高度的方格沙障及前沿高立式阻沙栅栏具有显著的

防风效益。方格沙障中心风速垂直变化幅度与变化规

律，与沙障规格和高度相关，地表侵蚀堆积状态与沙障规

格有关，均与沙障的材料影响不明显［36］。王睿等［37］进一

步对防风效能、积沙量、土壤含水量等进行了调查，同一

规格、不同材料沙障，植物纤维网沙障防风效应优于

HDPE网沙障；同一材料、不同规格沙障，小规格沙障防

风效应优于规格较大的沙障；不同规格、不同材料沙障和

阻沙栅栏的设置可以有效降低风速，减少积沙量，距沙障

越近，积沙量越小，而且与局部地形有较大关系；随着采

样深度的增加，土壤含水率有所增大，均高于裸沙地土壤

含水率，而且小规格的沙障保水效果优于大规格的沙障。

成聪聪等［38］选取风季和雨季2个典型时期，探究

PLA沙障对迎风坡不同坡位、不同规格沙障0～60cm土

层的土壤含水量的影响，发现在1m×1m、2m×2m沙障，

不同时期对沙丘迎风坡整体和坡位间土壤含水量影响明

显，而菱形沙障作用效果差；风季迎风坡浅层（5～20cm）

土壤含水量低于裸沙丘的土壤水分特征，雨季迎风坡表

层（0～10cm）土壤含水量优于裸沙丘的水分特征；不同

时期迎风坡中部和下部的影响均较上部明显，迎风坡中

部和下部应为重点关注区域，而在上部应采取相伴措施，

弥补沙障作用的不足。

2.3沙障与植被有机结合

沙障和植物措施一同实施，能保护植被免于风沙侵

蚀，提高栽植物的成活率和保存率，并促进植被生长发

育。肖芳等［39］为提高流动沙地造林成活率，在已经铺设

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XIANGCUNKEJI2018年3月（中）115

好的沙柳沙障内运用新型低压水冲植柳技术进行沙柳造

林，平铺式格状沙柳沙障中沙柳各项生长指标均低于低

立式带状沙柳沙障。吕新丰等［40］利用低压水冲植柳技术

造林，研究了低立式沙障、草方格沙障及混合沙障3种沙

障铺设对沙柳保存率及生长指标的影响，发现3种沙障

均能促进沙柳生长，效果为混合沙障＞草方格沙障＞低

立式沙障。何亚锐［41］利用水冲沙柳造林技术，对比分析

不同沙障对流动沙丘沙柳造林成效的影响，发现铺设沙障

后沙柳的各项指标均得以改善，防护作用上低立式沙柳方

格沙障大于低立式麦草方格沙障和束捆平铺式沙柳方格

沙障，2m×2m规格沙障更适宜用于沙柳林的防护。

3研究展望

新造林技术与沙障的有机结合，促进了库布齐沙漠

流动沙丘植被恢复技术的发展，经过多年的研究取得了

很多的研究成果。而近几年库布齐沙漠的沙丘治理研究

停滞不前，多集中于探讨研究库布齐沙漠的形成与演

化［42-46］，该地区的沙丘治理工作仍旧不能停止。在世界经

济全球化、区域经济一体化飞速发展的21世纪，应抓住

机会，紧跟时代步伐，结合现有的治理措施，建立低成本、

更高效、快捷、适宜库布齐沙漠流动沙地治理的植被营建

模式，为该地区沙丘治理及荒漠生态系统植被恢复提供

新的技术支持。

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问题，但是存在产气效率低、发酵时间长的缺点。

2玉米秸秆资源化利用进展

2.1制造优质有机肥

该技术是利用先进的生物技术，通过控制生产过程，

将秸秆制作成优质的有机肥料。其生产工序为机械粉

碎、高温腐化及生物发酵等，其中生物发酵所需的菌种是

该技术的核心。通过对菌种的培养和驯化，使之在发酵

秸秆过程中缩短腐化周期，提高肥料产量和肥效，可以满

足农作物的生产需求。目前该技术在国外已经实现产业

化应用。

2.2制备活性炭

近年来，利用农作物秸秆制备活性炭成了国内外研

究人员关注的重要课题，这不仅达到了以废治废的目的，

而且可以降低活性炭的生产成本。目前，国内外许多学

者对农作物制备活性炭的吸附动力学进行了分析，史蕊

等［2］利用玉米秸秆制备活性炭，并对其吸附动力学进行

了研究。结果表明，玉米秸秆制备的活性炭对次甲基蓝

染料废水具有较高的吸附能力，最大吸附量为909mg/g。

2.3制作建筑材料

将秸秆用于制作建筑材料，不仅可以解决秸秆的处

理问题，而且可以为建筑产品提供充足的原材料，可以带

来一定的经济效益。孙婧等［3］分别用块状玉米秸秆按一

定比例替代浮石颗粒，纤维状玉米秸秆按一定比例替代

河沙，采用薄层裹覆处理方式制备混凝土，然后考察秸

秆添加对混凝土力学性能、表观密度和导热系数的影

响。结果表明，秸秆掺量为30%时混凝土抗压强度达到

13MPa，能够满足强度要求，并且秸秆的掺入可降低混凝

土的表观密度，能够减小导热系数，从而改善混凝土的保

温隔热性能。

3结语

玉米秸秆作为一种可利用的生物质资源，通过合理的

综合利用不仅可以改善生态环境，而且可以实现经济效

益、社会效益和环境效益同步增长。但是从目前秸秆利用

现状来看，闲置或者焚烧、生活燃烧等粗放的利用方式仍

然占有较高的比例，主要原因是农民对秸秆资源化利用认

识不到位，对焚烧秸秆的危害性认识不足；政府监督和政

策支持力度不够。一方面是对农民焚烧秸秆行为宣传力

度不够、监督力不够，导致焚烧秸秆行为时有发生；另一方

面是政府对秸秆资源化利用的财政补贴和扶持力度不够，

影响秸秆资源化工作的落实。因此，首先要做好各种宣传

工作，提高各级部门的认识和重视，确保思想认识到位；其

次要加强政策扶持，加大资金投入，对秸秆资源化利用行

为增设补贴，鼓励农户积极进行秸秆资源化利用，并从中

获得效益。最后，加大秸秆资源化技术的开发力度，开发

农户小型化秸秆利用技术和实用化利用技术，不断改善现

有技术上的不足，使玉米秸秆综合利用形成良性循环。

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