科学网牛！中国科学家依据“仿生学”与“点格

作者：张馨予

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中国科学家依据“仿生学”与“点格局”原理营造的“低覆盖度治沙体系”，把能够完全固定流沙的固沙林覆盖度从40%左右降到20%左右是沙漠治理历史上的重大进步。

沙漠化防治是我国长期面临的问题

中国是世界上荒漠化面积最大的国家之一，截至2009年年底，其面积达262.37万km2，占国土面积的27.33%。我国每年因荒漠化造成的直接经济损失达1200亿元，全国每年有4亿人的生活受荒漠化影响。防沙治沙是我国最重要的生态建设任务之一，国家先后启动了“三北”防护林体系建设工程、京津风沙源治理工程等多项国家重大工程，在修复半干旱区沙地、拯救退化沙化土地与植被资源中，取得了显著成效；西部大开发以来，社会经济发展对防沙治沙新技术的需求量越来越大，例如，开发干旱区的土地、能源、矿产等资源，保护交通干线、厂矿、能源基地及绿洲等需要新技术。因此，研究推广具有高防风固沙效益、低生态用水及长寿命的防风固沙技术成为沙漠学界亟待解决的关键课题，其推广应用前景巨大。

“以林为主”还是“以草为主”

50多年来的沙漠治理研究，取得了成千上万项研究成果，支撑了我国防沙治沙工程建设，其中一项重要成果：“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”，成为我国防沙治沙工程中最重要的效果指标。执行这项指标的结果是治理初期效果显著，但是，中幼龄林开始衰败或成片死亡、大量地消耗了有限水资源、建立的固沙林等植被不能自然修复等，致使多数地区必须再造林，或已固定的沙地再度活化，难以实现可持续发展的目标。

我国干旱半干旱区，在经历地质年代的漫长演变与适应后，形成了现代荒漠生境，虽然降雨稀少却能够支撑与当地气候、土壤、地貌、水文等条件相适应的天然稀疏林分，密度一般低于800株/hm2，覆盖度低于30%。这种乔、灌木疏林是经过长期自然选择而延续下来的，是符合干旱半干旱区水量平衡条件的，能够确保系统的稳定性并与当地生境相适应，这些乔、灌木植被在林学中被称为“疏林”（《国家特别规定的灌木林地》和《国家森林资源连续清查技术规定》），而且，这种疏林构成了以其自身为主要树种的植被类型，大部分能够正常生长发育；但在自然条件下，这种低覆盖度的疏林是不能够完全固定流沙的，不能够达到人类固定流沙的目标。

一方面是“高覆盖度”的固沙林能够完全固定流沙却出现中幼龄林衰败或死亡，另一方面是“低覆盖度”的固沙林不能够完全固定流沙，达不到人类固沙的目标，引发了20世纪90年代以来学术界的一场是“以林为主”还是“以草为主”治理沙地的大论战。低覆盖度治沙从其沙地修复过程的原理与林、草的贡献角度得出：“固沙林为先，修复草必要”的理论，试验证明：低覆盖度治沙的修复速度比封育的快2-5倍。

探索接近自然地带性植被的修复技术

在种群生态学中，一般把种群的空间分布格局分为3种类型：随机分布（random distribution）、均匀分布（regular distribution）和集群分布（clumped distribution），而行带式格局是一种特殊的集群分布格局。研究表明：植物种群格局决定着水分的利用效率，在水分非常少的干旱区，不同配置格局的植物固沙林，可能在水分利用方面差异显著，研究确定更加合理高效利用有限水分的格局意义重大。行带式分布的固沙林显著改变了降水截留、渗透与植物利用机理，明显的边行生长优势可依靠从边行向外侧形成的一个由低到高的含水率梯度支撑，并明显出现高土壤水分带，成为土壤水分渗漏补给带。因土壤水分渗漏补给带无树冠对降水的截留，更加有利于降水在土壤中的渗透，故含水率高；这个带有可能确保降水在多雨年份下渗补给地下水，并能够在干旱年份保证固沙林的水分供给。

近十几年来，我们首先对现有分布在干旱半干旱区的天然植被进行了广泛调查，在深入研究后，依据“仿生学”与“点格局”原理，按照“近自然林业”的概念——强调尽可能按照当地自然分布植被的特征（如固沙造林时选用乡土树种、设计的固沙林在成林后覆盖度应尽量接近自然植被盖度等），营造接近当地自然植被的固沙林。在确保营造的固沙林能够稳定正常生长的条件下，提高其防风固沙效益。探索既能够充分发挥乔、灌、草各自特性，又能形成复合的、生态作用互补的、接近自然地带性植被的修复技术，成为低覆盖度治沙的目标。

通过十多年的研究证明，这个选题和思路是正确的，研究发现低覆盖度固沙林具有多项生态优势。