绿进沙退 科技助力
2023-07-24 10:03:05   来源：   评论：0 点击：

沙林中心科研人员在采集土壤水分数据。

沙林中心科研人员对沙尘观测塔进行维护。

俯瞰沙林中心农田防护林。 　　以上图片均为中国林业科学研究院沙林中心提供

　　习近平总书记在近日召开的全国生态环境保护大会上强调，“综合运用自然恢复和人工修复两种手段，因地因时制宜、分区分类施策，努力找到生态保护修复的最佳解决方案”“要加强科技支撑，推进绿色低碳科技自立自强，把应对气候变化、新污染物治理等作为国家基础研究和科技创新重点领域，狠抓关键核心技术攻关，实施生态环境科技创新重大行动，培养造就一支高水平生态环境科技人才队伍，深化人工智能等数字技术应用，构建美丽中国数字化治理体系，建设绿色智慧的数字生态文明”。

　　乌兰布和沙漠东北角，黄河“几字弯”顶端，是“万里黄河第一闸”——三盛公水利枢纽所在地。滔滔黄河水由此分流，涌入河套7级灌排体系。

　　遏制沙漠向河套地区侵蚀，内蒙古自治区巴彦淖尔市磴口县位于这道防线的最前沿。

　　20世纪50年代以来，磴口县森林覆盖率增长了900多倍，目前已经超过37%，建成了林茂粮丰的“塞上江南”。“绿进沙退”的变化背后，扎根磴口的中国林业科学研究院沙漠林业实验中心（下称沙林中心）发挥了重要作用。

　　日前，记者跟随科研人员走进一线，看科技如何助力防沙治沙。

　　科学设计防护林，为农田挡风防沙

　　沙林中心下辖4个实验场。1979年，国家划定47万亩国有土地作为实验区域，开展防沙治沙研究工作。由东往西，4个实验场沿乌兰布和沙漠边缘依次而建。

　　磴口县城往西不到10公里，便到了沙林中心第一实验场。这里是围沙造林的开路先锋。走进实验场腹地，农田连接成片。

　　从高处远眺，隐约可见数公里外的连绵沙丘。农田四周，一排排杨树高大挺拔，静静守护着这片绿色。

　　“这是我们设计的农田防护林。”沙林中心教授级高级工程师贾玉奎说，“与风向垂直的是主林带，平行的是副林带，每个林带栽两行杨树，构成了‘两行一带’的防护模式。”

　　80年代，沙林中心开展造林示范，借鉴了“八行一带”的防护模式，当时的宽林带曾起到较好防沙效果。自90年代开始，沙林中心推广“两行一带”防护林带。

　　“八行一带”改成“两行一带”，看似简单，其背后则有沙林中心科研人员周密的测算，以及多年观测研究结果的支撑。

　　为何“两行一带”防护效果更好？带着疑问，记者见到了主导推广的沙林中心总工程师王志刚。

　　王志刚娓娓道来：“我们发现，每年3至5月是农田防护林防风效应关键期，而主栽树种尚处于冬季相（无叶期）。经测算，此时‘两行一带’的疏透度与透风系数等比较理想。”

　　他列举出更细致的指标：防护林株距1米，林带间距为树高的12至18倍。以5至7年达到防护目标计算，树高可到10—12米，主林带间距在130至140米之间。“这样布置防护林，占地少、林木生长快，还能减少林地矛盾。”

　　农田四周栽植防护林，会与农作物争夺光照和水肥，造成胁地效应，影响农民种植防护林的积极性。沙林中心的实践证明，相对于“八行一带”那种宽林带、大网格的配置布局，“两行一带”这种窄林带、小网格的综合防护效益更好，胁地面积最小。

　　有农田防护林挡风防沙，在曾经的沙荒地上，沙林中心开垦出2万亩灌溉绿洲。更让他们自豪的是，中心探索的农田防护林模式，已在磴口县推广56万余亩。由此证明：沙漠边缘也可以种庄稼。

　　选好树建好防护林，许多成熟的治沙研究成果得到应用

　　农田防护林只是磴口县探索的旱区防护林体系的一部分。沿第一实验场继续往南行驶约10公里，记者见到了与万顷良田不同的另一番景象：道路北侧数万亩黄沙，梭梭、花棒、沙拐枣、柠条等灌木扎根其上，这是防风固沙区；道路南侧不远处，裸露的流动沙丘连绵不绝，偶尔可见耐旱的白刺，此为封沙育草区。

　　“科学治沙，不是多种树就好，天然的沙漠戈壁，要保持原有生态系统的完整性。”指着远处的梭梭林，沙林中心资源管护处处长张瑞说，坚持宜林则林、宜灌则灌、宜草则草、宜荒则荒的总原则，沙林中心与磴口人民共同搭建起封沙育草区、防风固沙区和农田防护林区三道防线。

　　三道防线之外，则是包括哈腾套海国家级自然保护区、纳林湖国家湿地公园在内的自然保护地。“三区一地”构成了完备的防护林体系，是磴口县绿洲防护林体系的全貌。

　　建好防护林，关键要选好树。新疆杨耐旱、耐盐碱，树干直、树冠窄，养护成本低，是河套平原建设防护林的理想树种。然而，和许多杨树一样，新疆杨不抗天牛。西北地区干旱，缺乏天敌的光肩星天牛繁殖泛滥，对杨树危害极大。

　　王志刚办公桌上，堆放着他采集的遭受光肩星天牛虫害的杨树树轮截断标本。这些标本外表看似完好无损，树轮中间却满是天牛蛀食留下的孔洞。孔洞阻碍树木养分的输送，过不了多久，杨树枝干便会干枯，容易风折，甚至造成全株死亡。

　　“我们在中国林科院林业所研究员韩一凡先生培育出的北抗杨基础上，选育出了沙林杨。”手拿沙林杨的树干截断标本，王志刚说，“光肩星天牛也会寄生到沙林杨上，但产下的卵很难存活。经测算，沙林杨天牛羽化率仅0.25%，这意味着天牛基本上难以繁衍后代，从而间接杀死了害虫。”

　　2019年，王志刚团队拿到了林木良种证，开始在西北一些地区推广沙林杨。

　　记者在第二、第三实验场交界处看到一片沙林杨。外观上，沙林杨与普通杨树没什么区别。因为才栽下几年，树干还不太粗壮。实验场研究人员告诉记者，目前沙林杨种得不多，除了人们接受新品种有个过程外，沙林杨自身也有一些不足。比如，树冠大、抗旱抗寒性相对较差，耗水也相对多。

　　全部种沙林杨不合适，与新疆杨混交栽种如何？沙林杨的抗天牛特性，引起了林业专家、河北大学研究员魏建荣的注意。与沙林中心合作，他发现：相比新疆杨，光肩星天牛更喜欢在沙林杨上产卵，混交栽种时，便可以利用沙林杨的诱杀性吸引“火力”，尽可能保护新疆杨。

　　正在沙林中心作学术交流的魏建荣告诉记者，他计划通过杂交或基因技术等手段，将抗虫特性“注入”新疆杨或其他性状优良的杨树。

　　这是一项非常困难的工作，王志刚团队也一直在探索。近年来，他选择了沙林杨的一种同胞无性系作为母本，以新疆杨为父本，杂交出了“沙新杨”，目前正在申报新品种鉴定。

　　有沙林中心作为长期科研基地，包括沙林杨在内，沙林中心的许多成果得以较快试验示范和推广。曾任沙林中心主任的中国林业科学研究院首席科学家卢琦说，沙林中心一边做治沙科研，一边打造荒漠化防治样板，许多成熟的治沙研究成果从这里走向乌兰布和沙漠，应用到全国其他适宜沙区。

　　建立种质资源库，促进沙旱生植物保护和可持续利用

　　如何帮助百姓在治沙中致富？

　　在第四实验场，记者见到正在试验地查看沙棘果长势的罗红梅。这位沙林中心高级工程师，已经与沙棘打了近30年交道。

　　沙棘根系发达，水土保持效果好，沙棘果营养价值高，是兼顾防沙治沙和经济效益的理想灌木。

　　西北并不是沙棘原生地。为选育适应西北旱区的沙棘新品种，早在上世纪80年代，中国林科院林业所原所长黄铨就来到沙林中心，带领团队开始相关研究。

　　经过30多年努力和坚守，如今这里成为全国沙棘研究重镇。眼下，在新疆、内蒙古等地规模化种植的沙棘，不少是沙林中心选育出的优良品种。

　　7月是沙棘果生长关键期，罗红梅放心不下，隔三差五便要到实验场看看。罗红梅查看的沙棘，是她选育出的新品种——深秋红沙棘。

　　距第四实验场沙棘试验地不远，有一个沙棘育苗大棚。第四实验场场长李春风带记者走进大棚，说起培育沙棘苗的工作：“6月中旬，我们就开始挑选嫩枝，把它们剪下再扦插到大棚苗圃里。两个月后，沙棘苗便要移种到大田，等到第二年春天，就可以规模化种植。”

　　中国林科院硕士研究生宋娅婷不久前刚从北京来到沙林中心，她要在第四实验场住上半个多月。宋娅婷边整理刚剪下来的沙棘枝条边说：“我们正在研究如何提高沙棘果的油脂、类黄酮含量的方法，进而帮助培育出更适合深加工、经济价值更高的沙棘新品种。”

　　种质资源对植物繁衍至关重要。为了更好地开展沙棘种质资源保存和选育工作，近年来，国家启动了沙棘国家林木种质资源库建设，沙林中心是依托单位。

　　在种质资源库建设现场，记者看到，戈壁滩上，一座现代化设施保存库进入最后的装修阶段。设施保存库外，一块新平整出的异地保存区里，种上了今年新移栽的沙棘。“趁着生长季，我们科研人员正奔赴四川、陕西、山西等地采集沙棘种质资源。”沙林中心工程师李帅说。

　　不只是沙棘，这里还收集了梭梭、沙冬青、柠条等多种沙生植物种质资源，未来还将继续收集并向国内研究人员开放共享，共同促进沙旱生植物保护和可持续利用。

　　李帅说：“人们对沙旱生植物特性了解还不够，把它们的防沙固沙性能和机理搞清楚后，能够指导我们在不同沙漠选种更适宜的沙旱生植物。”

　　挑选适合沙区生长的经济植物时，沙林中心还把目光投向了欧李。欧李是我国独有的沙生药用植物，具有较高的食用药用价值。前不久，贾玉奎带领团队选育的欧李新品种通过了国家新品种审定。

　　注重实践出真知，持续40多年进行科学监测

　　大范围绿化工程怎样改变环境？作为重要的科研工作，沙林中心成立伊始，便开始了相关数据监测，至今已持续了40多年。

　　依托沙林中心建设的内蒙古磴口荒漠生态系统定位研究站位于第二实验场，所在区域是为了科研保留下来的一片原生态半固定沙丘。

　　走进定位研究站，首先映入眼帘的是一座高高的铁塔。工作人员刘怀远告诉记者，这是近地面沙尘观测塔，50米高，塔身上每隔2米便安装了一台采集沙尘的容器。塔上还有监测风速、风向、湿度、辐射等参数的传感器。每个月底，刘怀远都要登上铁塔，取下容器收集到的沙子，称重并记录上传。

　　为了对比观测，像这样的观测塔，沙林中心一共有4座。另外3座，一座位于两公里外的绿洲，其他两座则矗立在上风向更远的荒野沙漠。通过测算、分析同一时间不同区域的沙尘情况，科研人员就能了解沙尘的迁移规律，并推算出防护林在降尘等方面的功能作用。

　　贾玉奎告诉记者，通过分析大量监测数据得知，大范围绿化工程明显改善了环境。比如，太阳短波辐射多吸收10%—20%，7月前后可降低蒸发量30%—40%，林网内沙尘转移减少80%，来自远方上风区的降尘减少48%，大气浑浊度降低35%等。

　　观测塔不远处，是一个人工模拟增雨平台。在一片长着白刺的沙丘地上，科研人员安装了自动喷水装置，通过设置不同量的“降雨”，来观察白刺的生长情况。“全球干湿两极变化加剧，预判这一趋势下干旱地区植被生长的情况，对未来科学防沙治沙十分重要。”贾玉奎说。

　　在观测定位站，记者还见到了一项新增添的“黑科技”——水分平衡场。水分平衡场最主要的设备为蒸渗仪，科研人员在直径1米多的蒸渗桶内装满沙土，然后栽上耐旱植物，再将其深埋地下。

　　负责该项目的沙林中心教授级高级工程师刘明虎介绍：“蒸渗桶上有多种传感器，通过精密测量，可以推算出维持人工植被生长的需水量，从而实现‘水量平衡、以水定绿’。”

　　注重实践出真知是沙林中心的传统。为收集第一手资料，沙林中心的筹建人、我国治沙专家高尚武先生走遍了西北大大小小的沙漠，被誉为沙漠“活字典”。他主持开展“大范围绿化工程对环境质量作用的研究”课题时，在条件艰苦的实验基地一待就是10多年。

　　“老一辈治沙专家言传身教，为沙林中心留下可贵的精神遗产。像贾玉奎、王志刚等那一代大学生，毕业后来到这座西北边陲小城，一干就是一辈子，还有的三代人都在此治沙。”说到这些，卢琦感慨万千。

　　位于三盛公水利枢纽库区左岸上游21公里处的刘拐沙头，是乌兰布和沙漠与黄河唯一“握手”的地方。极目远眺，裸露的流动沙丘旁，梭梭已经在此“安家”。近些年监测数据显示，乌兰布和沙漠段，粗沙入黄量已大幅减少。

　　面对治沙成绩，沙林中心人说：“还得继续努力。”