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1、塔里木沙漠公路防护林生态工程建设研究徐新文1 孙书澎2 周宏伟21 中国科学院新疆生态与地理研究所，乌鲁木齐市 8300112 中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司，库尔勒市 841000关键词：沙漠公路 防护林生态工程 塔里木沙漠公路北起 314 国道的轮台县东，经轮南油田、塔里木河、肖塘（流沙段的起点）、塔中四油田，南至民丰恰汗和 315 国道相连，南北贯通塔克拉玛干大沙漠，全长 562km，其中穿越流动沙漠段长 443km，作为世界上连续穿越流动沙漠最长的公路被吉尼斯世界大全所收录。塔里木沙漠公路的全线贯通举世注目，它不仅是世界交通史上的创举，而且，对于加快塔里木油气资源开发和推动
2、南疆社会发展和经济建设都具有重要意义。然而，塔克拉玛干沙漠是世界第二大流动性沙漠，强烈的风动力条件、流动性的地表特征和松散的地层结构对沙漠公路建设和运行构成了巨大的威胁。虽然在公路修建时沙漠公路两侧用芦苇建立了机械防护体系，但机械措施有其致命的弱点，即：寿命短，景观单一，只有生物固沙是一项较为长久的防护措施，生物措施在防风阻沙的同时，还具有增加绿色景观，改善生态环境的多重功能。因此，从 1991 年塔里木沙漠公路修建两公里试验段起，就开始了沙漠公路防护林生态工程建设的研究工作。10 年来，我们从沙漠公路沿线的立地条件、植物的引种、耐盐耐旱、咸水育苗、咸水灌溉、种植技术、灌溉技术和维护作了大量的
3、研究工作，现将研究所取得的成果整理成文，供参考指正。1 沙漠公路沿线的立地类型划分与植物种择研究1.1 环境条件塔里木沙漠公路沿线气候在来自塔里木盆地东北部的反气旋气流和来自塔里木盆地北部及西部的西北和西风环流共同作用下，气流系统复杂多变，南北差异明显，但总体上仍具干旱多风的气候特征，即降水稀少、蒸发量很大、气温年较差和日较差大、日照时间长、风沙活动强烈。沙漠公路沿线地形南高北低，并自南而北逐渐降低。在沙漠公路的南端海拔高度 1 380m，塔中 1 110m，而肖塘为 930m，南北地形相对高差为 450m。沙漠公路沿线相对高差不超过 80 米, 其中，地形相对高差小于 10 米占沙漠公路沙漠
4、段总长度的 43%，地形相对高差为 1020 米的占 36%，地形相对高差2030m 的占 15%，而地形相对高差大于 30m 的仅占 6%。 塔里木沙漠公路沿线土壤类型极为简单，以形成过程极为微弱的风沙土为主体，其它土壤类型面积较 小。流动风沙土是沙漠公路沿线分布最为广泛的土壤类型，其有机质小于 1，盐分含量不超过 2，pH 值 为 9 左右，土壤水分含量不足 0.5%，难以滋养植物；固定风沙土呈斑点分布于丘间，有机质可达 3以上， 但盐分含量高于流动风沙土。各种风沙土的石灰质含量都较高，可达 115135。在沙漠公路沿线南北两端 及丘间低地还分布有面积不大的龟裂土、盐土、林灌草甸土、砾质棕
5、钙土等。 沙漠公路沿线地下水相对丰富，但水质较差，矿化度由南北两端向中间增高，在两水系交汇段最高，在 古河道和干三角洲地下水矿化度较低，有淡水体分布，为 1.3g/l，高大垄间地也相对较低，为 4.10g/l，北部塔 河冲击平原的高大复合新月型沙丘区较高，为 10.30 g/l；地下水埋深较浅，高大沙垄间 3.5 m，局部低地埋深 只有 12 m。 沙漠公路沿线植物种类组成简单，数量极少。据调查，沙漠腹地有植物 19 种，分属 8 个科，塔克拉玛干 柽柳、芦苇、鹿角草、沙拐枣、小花天芥菜等呈零分布在茫茫沙海之中。 1.2 立地类型划分与植物种选择 根据沙漠公路沿线的地形地貌、水质水位、土壤条件
6、和植被分布等环境因素可分为 14 种不同的立地类 型，具体类型如表一所是： 塔克拉玛干沙漠腹地除光热资源丰富对植物生长有利外，其它一切不利于植物生长的因素具在，因此 在选择植物种时，要特别注意植物的耐盐、耐旱、耐寒、耐高温、耐风蚀沙埋等特性。通过近几年的引种试验 和调查分析，我们认为在沙漠公路生物防护体系建设的过程中，植物种的选择应以沙拐枣、柽柳和梭梭三类 优良固沙灌木树种，有些地段可搭配枸杞、沙棘等经济灌木和沙枣、胡杨等乔木。不同立地条件下生物防护 体系的主要树种如表一所示：表 1 立地与树种选择表 沙丘类型 立地类型 地貌单元1 高大沙丘 沙垄区2 垄间密集沙丘区3 垄间平沙地和小沙丘分布
7、区塔河冲积堆积平原复合型横 向沙垄区1 沙拐枣 柽柳 梭梭2 沙拐枣 枸杞 梭梭 柽柳3 柽柳 枸杞 梭梭 沙枣 胡杨塔北过渡平原穹状复合型沙 丘区2 柽柳 梭梭 枸杞3 柽柳 梭梭 枸杞塔里木盆地中部垄岗地貌高 大复合型纵向沙垄区1 沙拐枣 柽柳 梭梭2 沙拐枣 柽柳 梭梭3 沙拐枣 柽柳 梭梭牙通古孜河下游干三角洲复 合型纵向沙垄区1 沙拐枣 柽柳 梭梭2 沙拐枣枸杞 梭梭 柽柳3 柽柳 枸杞 梭梭 沙枣 胡杨 尼雅河下游三角洲与北民丰 隆起复合型沙垄区1 沙拐枣 梭梭柽柳2 沙拐枣 柽柳 梭梭3 柽柳 梭梭 沙拐枣2 防护林带的整体布局与结构配置2.1 防护林带的整体布局林带的整体布局主
8、要取决于风向、公路的走向、公路沿线的地形地貌、沙害类型以及输油路线等，总的布局规划原则是：A 防护林带的宽度上风向应宽于下风向，主风向与公路走向的夹角越大，上风向的林带相对越宽。B 垄间平沙地和小沙丘分布区，风沙对沙漠公路的危害方式是以风沙流滞留积沙或小沙丘前移为主，生物防沙体系布局可采用以阻为主、阻固结合。C 垄间密集沙丘区，风沙对沙漠公路的危害有沙丘前移压埋和风沙流滞留积沙两种方式，生物防沙体系布局可采用阻固并重的结构。D 在高大复合沙垄区，风沙对沙漠公路的危害方式是以沙丘前移压埋为主，生物防沙体系布局可采用以固为主的结构（当沙丘特别高大时，林带可适当加宽）。E 无论何种林带类型，在靠近或
9、通过输油管线或通讯光缆时，应注意保持 5m 以上间距，林带宽度可根据具体情况作局部调整。2.2 防护林带结构配置根据上述植物种的生物学特征、防护效益和景观效益及防护林生态工程稳定性的需要，参照已取得的科研究成果，林带结构与树种配置如下。树种：采用行间混交；株行距：阻沙林带采用 12m 和 11m，即：宽窄行，宽行 2m，窄行 1m，株距均为 1m；固沙林带采用 12m 的株行距。3 沙漠公路防护林生态工程建设的灌溉技术在塔克拉玛干沙漠腹地利用咸水建设沙漠公路防护林生态工程，沙地咸水灌溉技术是成败关键技术，也是本项目研究的重点。我们分别在沙地咸水灌溉的输水方式、灌溉方式、灌溉制度和咸水灌溉后沙地
10、土壤的水盐分布及动态变化等方面进行了试验研究。通过研究初步掌握了不同灌溉方式、不同灌溉量和不同灌水周期条件下，咸水浇灌后沙地的水盐分布规律，为工程建设提供了科学依据。研究表明：3.1 在沙漠腹地沙漠油田基地路生物防沙体系建设的过程中，灌溉方式可选用滴灌。在地势平缓的地段也可以采用低压管道输水结合小沟灌溉的方式。滴灌的缺点是一次性投入大，但滴灌省水，管理方便，总的来说还是比较经济的。低压管道输水沟灌虽然一次性投入少，但它管理不便，用工多，对复杂地形难以适应。3.2 在塔克拉玛干沙漠腹地利用 45g/l 的咸水，采用滴灌的方式营造公路生物防沙林，在造林当年较适宜的灌溉制度是 20d 左右灌水一次，
11、每次的灌水量 30 kg/株为佳。以后随着林龄的增长，每次的灌水量可适当增加，灌溉周期可逐渐延长。3.3 咸水浇灌后，沙地土壤内盐分积累峰值出现的深度，随每次的灌水量的增加而加深，随灌溉周期的延长而变浅，随灌溉次数的增多和林龄的增加而加深。目前无论是沟灌，还是灌滴，在 110a 的林地内的林木根系分布层的土壤中均无积盐层出现。4 沙漠公路防护林生态工程的造林技术与维护管理4.1 造林技术造林的方法有多种，但归纳起来有以下三种主要类：植苗造林、扦插造林和播种造林，鉴于该地区的气候及立地条件，只有植苗造林在这里是最适宜的。造林季节最好是选择早春 3 月 25 号以前，当造林任务量大时在秋末上冻前也
12、可造林。在造林前要灌足底水使沙层湿润厚度大于 40cm，并且在造林的过程中要一边栽植一边滴灌。造林地的立地条件不同除了在选择造林树种时有所差异外，在造林的过程中也要采取相应的措施：a、风沙土的保水能力差，土壤中的持水量不能满足柽柳幼苗期的需水要求而影响柽柳幼苗的生长发育。因此，在平缓的流沙地上栽植柽柳时，应在植树坑内加施一些粘土或保水剂，以增加沙土的持水力促进苗木的生长发育。b、板结沙地土壤坚硬，林木根系只能分部在土壤表层，从而影响苗木的成活和生长。在造林的过程中要挖出 50cm 深 30cm 宽的种植沟，将附近的沙丘沙填入，使土壤疏松而后再植入苗木。4.2 维护管理苗木定植后要加强抚育管理，
13、特别是在幼苗期除了正常的灌溉、施肥和防治病虫害外，大风过后还要及时观测苗木的风蚀沙埋情况，以便采取相应的抢救措施。待林带成林郁闭后，在不应响防护效益的前提下适时间伐，以确保林木的生长空间促进林木的生长发育。在地下水较高、植物根系可以够到地下水的垄间地段，成林后可以不灌水或少灌水；在高大复合沙垄地段，成林后可以采取轮灌的方式进行后期管理。5 小 结通过对沙漠公路沿线的立地条件、植物的引种、耐盐耐旱、咸水育苗、造林技术、灌溉技术和维护管理等方面试验研究所取得成果的分析总结可知：5.1 塔里木沙漠公路沿线的环境条件尽管极端恶劣，但是在有支撑条件的情况下，完全可以采用滴灌技术，利用咸水在公路沿线的流动
14、沙漠上种植以柽柳、梭梭和沙拐枣等优良固沙灌木来营造沙漠公路防护林生态工程，从而，确保沙漠公路的长期安全运营，并使公路沿线的生态环境得到改善。5.2 十几年来，我们虽然在沙漠公路防护林生态工程的建设理论和建设技术上取得了重大进展和突破，总结出了一套在大型流动沙漠腹地开展公路生物防沙体系建设的实用技术，在沙漠腹地利用 45g/l 的咸水，建成了 35km 长的沙漠公路防护林生态示范工程，而且 436km 的塔里木沙漠公路防护林生态工程正在建设之中。但是如生物防沙体系的可持续性、环保能源的利用和经济植物的种植等均需要开展深入的研究。作者简介 徐新文：男，汉，1963 年生，中科院新疆生地所研究员、沙漠工程勘察设计所常务副所长、总工程师。主要从事干旱区造林、沙漠化防治、工程风沙灾害治理等方面的研究和工程设计工作。
