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          中國治沙工程被質疑?數據會說話
          發布時間:2020-03-12
          出品:科普中國
          制作:宋秦平 (名古屋大學環境學博士)
          監制:中國科學院計算機網絡信息中心
            隨著中國生態文明建設的穩步開展,越來越多的好消息傳進了大眾耳中,這其中就包括西北治沙工程的喜人成果。然而,2019年9月,國際頂級雜志Nature新聞版中,一篇出自韓國記者的報道卻對中國治沙工程提出了質疑。
           
            圖片來源:https://www.nature.com/articles/d41586-019-02789-w
            該報道主要講述了中國大規模的植樹造林雖然遏制了荒漠化的腳步,卻因為種植了不適合該地區的樹木而浪費了大量水資源,這可能會導致水資源短缺。
            如果這篇報道所述當真,那西北治沙六十余年的努力豈不是白費了?如果報道并不準確,那它又是緣何有此一說?
            作為一名生態學背景的環境學專業研究人員,本著嚴謹的精神,筆者根據搜索到的資料和一些知識積累,想帶大家一起來看看,中國的大西北到底怎么樣了。
            治沙效果怎么樣?數據來說話
            2018年7月,一篇題為China’s response to a national land-system sustainability emergency《中國對國家土地系統可持續發展突發事件的響應》的綜述論文在Nature上發表。文中使用的大量數據讓中國的生態建設成果第一次全面、系統、客觀地展現在了世人眼中。
            2019年2月,波士頓大學的研究人員借助美國國家航空和宇宙航行局(NASA)的遙感數據再次證實了中國對全球綠化的貢獻,并在隨后的論文中指出,中國通過土地使用管理在世界綠化方面發揮了主導作用[1]。簡單來看,中國的治沙成果可以分為生態環境和經濟民生兩類。
             從“沙進人退” 實現 “綠進沙退”
            據林業部門統計,中國荒漠化土地面積由上世紀末的年均擴展1.04萬平方公里轉變為目前的年均縮減2424平方公里,沙化土地面積由上世紀末的年均擴展3436平方公里轉變為目前的年均縮減1980平方公里,已經實現了從 “沙進人退” 到 “綠進沙退” 的歷史性轉變,并提前實現了聯合國提出的到2030年實現土地退化零增長的目標。
             
            上圖為庫布齊沙漠2000年的衛星遙感圖,下圖為2016年的衛星遙感圖。
            圖片來源:https://baike.baidu.com/item/%E5%BA%93%E5%B8%83%E9%BD%90%E6%B2%99%E6%BC%A0/4059978?fr=aladdin
            2000年至2010年,全國土壤侵蝕總體減少12.9%,洪水緩解率和保水率分別提高了12.7%和3.6%。黃土高原的大規模生態恢復工程已將土壤侵蝕減少到歷史最低水平。自1950年以來,黃河泥沙負荷下降了近90%。
             
            
             上圖展示的是1989年黃河入海口的樣子,下圖是2018年黃河入海口的狀況。圖片來源:(上)
            https://earthobservatory.nasa.gov/world-of-change/YellowRiver/show-all
            (下)http://andrewjmoodie.com/research/
           
          中國治沙工程:治沙、發展經濟兩不誤
            1958年通車的包蘭鐵路全長990公里,其中有140公里位于沙漠,是華北通往西北的重要干線。曾有外國專家預言,這條鐵路線“存活”不了30年就會被沙漠吞噬。然而,在治沙人的不懈努力下,騰格里高達百米的流動沙丘都沒能將之淹沒,它已經暢通無阻地通行了六十余載。
            包蘭鐵路沿線的治沙工程始于1956年,并于1964、1981、1987年進行了擴建。該工程以草方格為基底,建立了固沙防火帶、灌溉造林帶、草障植物帶、前沿阻沙帶、封沙育草帶所構成的“五帶一體”防護體系。
            研究表明[2],隨著治沙工程的逐步推進,包蘭鐵路沿線的生態環境正在逐步轉好。在植被覆蓋率趨于穩定后,人們最為擔心的土壤含水量也在2012年出現了很大的回升。
             
            圖片來源:https://doi.org/10.3390/w7051969
            幾十年來,中國的治沙工程從未與民生脫節。從最初的只能種植治沙物種固定沙丘,到現在可以在治理好的土地上種植中藥材,既能防風固沙,又能實現甘草、肉蓯蓉等藥材的產業化生產,沙漠經濟逐步展現出了喜人的成果。
            2018年,新疆林果種植面積是1845萬畝,果品產量達769萬噸,林果業產值達488億元,林果產業占農民人均收入的25%;內蒙古、青海、寧夏和甘肅等地的肉蓯蓉、枸杞、甘草等沙區特色產品均取得了不錯收益,成為農牧民增收致富的新途徑。
             
            成果有據可循,質疑的到底是什么?
            在這么多有憑有據的成果之下,本文開頭提到的那篇Nature新聞,顯然對中國的治沙工程存在誤會。
            仔細研究質疑文章發現,該報道存在兩個主要問題:
            ①作為理論依據的參考文獻經不起推敲;
            ②一刀切地將治沙方法歸為植樹造林(特指種樹)。
            在寫到植樹造林可能導致了中國干旱區域增加時所引用的文章[3](見下圖),圖中數據的確表明,從1997年到2009年,中國干旱區域面積在增加。但仔細看圖后不難發現,增加的干旱區大多分布于青藏高原,而西北沙漠化面積確實減少了。
            同時,這張圖中最新的數據是2009年的模擬結果,如今十年已過,引用這篇參考文獻并不合適。
            
            上圖為1997年全球干旱區域模擬圖,下圖是2009年的模擬結果。顏色越紅,代表干旱程度越重。圖片來源:https://doi.org/10.1016/j.catena.2019.03.016
               
            中國西北的治沙路,不僅僅是植樹
            1955年,為了確保包蘭鐵路沙漠段的暢通無阻,沙坡頭沙漠研究試驗站在騰格里沙漠東南緣正式建站,打響了防沙治沙的第一槍。
            1959年,中國科學院治沙隊成立。在中科院副院長、生物學地學部主任竺可楨先生的倡導下,中科院在西北地區設置了6個治沙綜合試驗站和20個治沙中心。
            1977年,第一批治沙民兵趕赴西北大漠,標志著荒漠化治理的正式展開。
            在治沙初期,由于治沙方式不當,使得結果并不理想,甚至曾出現過“沙進人退”的情況。這主要是由于大面積、高密度地種植不適應當地環境的大型喬木所致。
            在不斷的努力探索后,一系列政令法規于1984年后相繼頒布。隨著科學技術的不斷發展,如今中國已掌握了較為完善的治理方法。
            2002年中國頒布的《退耕還林條例》中明確指出,治沙要 “遵循自然規律,因地制宜,宜林則林,宜草則草,綜合治理”。毋庸置疑,喬木等大型樹種對水資源的消耗是必然的。所以有了人工混交林技術,有了藻—草—灌(—喬)技術。《退耕還林條例》中“因地制宜”這一詞就已充分說明,治沙并不是一味地植樹造林。
            以藻—草—灌技術為例,生命力強悍的藻類可以加速土壤結皮,為草本植物提供穩定的土地。草本植物依賴于淺層水源且有著很強的固沙能力。但只種草也不行,因為一旦淺層水源消失就意味著草的枯死和沙化的繼續,這時就需要灌木的保護。雖然灌木對深層地下水存在較大威脅,但適當地種植卻可以起到非常好的效果,且一旦形成綠洲,這一地區的水汽循環也會被加強。
            如何在植物的耗水量、蒸騰量、沙漠地區的降雨量等等一些列參數中找到一個平衡點,則是治沙人的重要課題。
             
            圖片來源:作者自制
            經典治沙技術——草方格,其實源于一次偶然
            1957年,包蘭鐵路中衛工務段固沙林場職工偶然在沙地上用麥草扎出了“人定勝天”、“中衛固沙林場”等字樣。風暴過后,只有方形的字留了下來。受到啟發的工作人員在多次試驗后發現,1米×1米的草格子是最好的固沙方法,草方格技術就此成型。
            簡單來說,草方格就是將麥草一束束地鋪成方格狀,用鐵鍬從中間軋進沙中,麥草中部受力后,兩端會自然豎立形成天然屏障,再將方格中心的沙土撥向四周草柵欄底部加固,最后在格子中間種上治沙植物。
            在草方格的保護下,植物可以迅速扎根成活。以前,草方格沙障需要大量人工操作,但隨著自動固沙車的出現,機械化治沙已經被提上了日程。
             
          草方格
            圖片來源:(左下)https://ja.wikipedia.org/wiki/
            (中)http://gs.people.com.cn/n/2015/0806/c183348-25864871-8.html
            (右)http://www.hinews.cn/news/system/2018/09/17/031521160.shtml
            

            任何事情都不是一蹴而就的,更何況像中國這樣大規模不間斷的治沙工程實屬世界首例。偏差在所難免,但這并不是我們停下腳步的理由。只有在不斷探索中穩步前行,才能找到人與自然的和諧發展之路。

            盡管中國的沙漠總面積十分龐大,治沙之路還有很長一段,但隨著治沙技術的不斷進步,相信土地荒漠化問題一定會被解決。
            
            參考文獻:
            [1] Chen C, Park T, Wang X, et al. Earth’s green patches become greener — and China is leading the way [J]. Nature sustainability, 2019, 2(2): 122.
            [2] Huang L, Zhang Z. The Stability of revegetated ecosystems in sandy areas: An assessment and prediction index[J]. Water, 2015, 7(5): 1969-1990.
            [3] Pr?v?lie, Remus, Bandoc G , Patriche C , et al. Recent changes in global drylands: Evidences from two major aridity databases[J]. CATENA, 2019, 178:209-231.
            [4] Zastrow M. China's tree-planting drive could falter in a warming world[J]. Nature, 2019, 573(7775): 474.
            [5] Bryan B A, Gao L, Ye Y, et al. China’s response to a national land-system sustainability emergency[J]. Nature, 2018, 559(7713): 193.
            [6] 中國林業網:中國治沙:從“沙進人退”到“綠進沙退”http://www.forestry.gov.cn/main/135/20191009/083425352456220.html
            [7] 喬磊, 李立國. 淺談沙漠地區植樹造林存在的問題和技術對策[J]. 農技服務, 2016, 33(8): 94-94.
            [8] 劉姝穎, 李寧, 陸小輝. 草方格在防風固沙工程中的應用[J]. 遼寧林業科技, 2014(3):67-68.
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