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沙结皮 给沙漠披上“会呼吸的外衣”

2024-06-07   来源:央视新闻客户端

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国家林草局昨天(6日)表示,截至目前,“三北”工程攻坚战已开工重点项目56个,完成造林种草约4000万亩,全力推进攻坚战取得明显成效。

作为“三北”工程“三大攻坚战”的发起地,黄河“几字弯”攻坚战是其中的重中之重。因为这个区域地跨华北、西北的五省区,区域内分布着库布其、乌兰布和、腾格里、毛乌素等沙漠沙地,是影响京津和东部地区沙尘暴的重要沙源区和路径区,也是黄河中下游泥沙的主要来源地。

其中,宁夏是全国唯一全境地处黄河“几字弯”攻坚战片区的省区;这里东、西、北三面被毛乌素、腾格里、乌兰布和三大沙漠、沙地夹击。而在当地,一种治沙新技术正在被推广应用,听说它可以让沙漠真正“停止流动”?它是什么呢?

研究人员测量生物土壤结皮的厚度

北京林业大学副教授冯薇:看,这是线状蓝藻,它是长条形的,可以把这些颗粒全部都黏在一起,厚度只有2.9毫米,明显是要低于地衣结皮和苔藓结皮的……

在宁夏盐池毛乌素沙地生态系统国家定位观测研究站,北京林业大学副教授冯薇正在研究区查看线状蓝藻生物结皮的状态。她解释,生物土壤结皮,也叫“结皮”或“沙结皮”,主要是由藻类、地衣、苔藓和微生物组成;它能够像人的皮肤一样覆盖在沙漠表面,可进行呼吸、排泄和生产,维护着荒漠生态系统的稳定,所以大家也形象地把它称为“沙漠皮肤”。

冯薇:生物结皮,是荒漠生态系统非常重要的组成部分,我们放眼望去,我们这个研究区生物结皮的盖度能达到30%~40%。这是发育最高阶段的苔藓结皮,功能也达到最强,防风固沙能力、抵抗侵蚀能力达到最大;这是一种干旱的状态,浇水的短短几秒之内它就变成绿色,这个时候它进行光合作用、固碳作用等等一系列生理过程。

考察途中的研究人员

盐池县地处宁夏中部,位于毛乌素沙地南缘,20世纪80年代,全县沙化面积占土地总面积的82.3%,75%的人口和耕地处在沙区。从小生长在这片土地上的冯薇说,儿时对沙尘暴的印象,让她至今记忆犹新。

冯薇:我从小是在这块长大的,我们那会上学,就是尤其是3月到6月份期间沙尘暴很多。上学自行车都骑不了,我小的时候回家,风很大,有沙尘暴,都不敢走,就只能找一个地方或者是大人带着回去。到现在,我觉得我们盐池这块土地的生态环境发生了巨大的变化。

生态的改善,从来不是一日之功。如何打好黄河“几字弯”攻坚战,宁夏把目光投向了防沙治沙领域的“新质生产力”。冯薇介绍,这样的生物结皮技术,能通过耗水量极小、经济性较高的方式,把流动的沙漠“固定住”,起到一种“物理胶带”的作用。

冯薇:这是我们从野外采集的生物结皮样品,从光学显微镜里面看到,丝状蓝藻能够把土壤颗粒紧紧地捆绑在一起;地衣结皮都是小叶片,颜色呈黑色,质地比较密;苔藓结皮的主要生物组成就是苔类、藓类植物,植物的假根,把土壤颗粒紧紧地缠绕在生物体的周围,使得沙面能够稳定下来。生物结皮适应非常贫瘠的环境,在这种贫瘠的环境下它优先定植之后,是有一个物理遮盖的作用,可以改善这个地方的微环境。

苔藓结皮

不仅如此,“干而不死、瞬间复生”也是这些生物结皮的神奇之处。北京林业大学讲师农皓均说,在干旱缺水的状态下,藓类结皮会处于休眠状态,甚至失水率达到98%时也不会死亡;而一旦遇水,在几秒钟内迅速舒展叶片,由黑变绿。而且,它还有一个“高强的本领”,就是能将空气中不便利用的氮素固定下来,释放给周围的植物和土壤,很多动植物也都依靠沙结皮提供养分和水分生存。

农皓均:我们现在看到的就是鞘翅目的一种昆虫,主要是以植食性为主,你可以看到它和环境的颜色比较接近,这就是对自己的一种伪装……

在研究站内,工作人员将从野外采集回来的微生物进行分析研究,并将培养好的藻类和微生物菌剂一起喷洒在实验区。冯薇介绍,流动沙地中的微生物含量能达到800多个属,而研究的目的,就是尝试将藻类和微生物组合在一起,从而能够在野外再造可持续的荒漠生物群落。

冯薇:在沙地中筛选出能够固碳固氮、解磷解钾的微生物。比如说没有降雨的时候,地面的温度有时能达到70度,在这个情况下它也能够存活,只是属于休眠状态。我们把这些具有特定功能的微生物筛出来,用在荒漠化防治的过程中,正好弥补了我们在流动沙地上有机质输入比较少的问题。我们撒的一个是这个地方适宜的优势藻种,第二个就是我们在实验室筛选出来一些功能微生物菌剂。

地衣结皮

据介绍,流动沙地经过这样的治理之后,仅仅一年时间,人工生物结皮盖度就能达到60%;相比自然形成生物结皮,时间可以缩短1~5年。如今,宁夏盐池县、平罗县等地已开始推广使用人工生物土壤结皮技术,这也是国内首次大面积推广这项技术。中科院沙坡头沙漠研究试验站研究员赵洋表示,人工生物结皮技术,可以大大加快生态系统恢复的进度,为加快荒漠化防治进程提供了新途径。

赵洋:这是生物土壤结皮里面培养分离出来的蓝藻,培养7天到10天成熟了之后,我们会把它收获出来,放到这个铁盘子里面进行自然干燥。水分条件好的时候它会生长,水分条件不好的时候它会休眠。每平方米用量3~5克,所以这一片蓝藻大概可以用到一平米,再次复水,接种到沙面上。现在已经开始大面积推广人工结皮固沙技术,今年在中卫腾格里沙漠是有1400亩,我们在平罗也是用这个相同的技术,推广了有600亩。

蓝藻培养池

茫茫沙海,滔滔黄河。大河奔涌东流,在祖国北疆绘出一个壮阔的“几”字大弯。黄河“几字弯”攻坚战,地跨华北、西北,包括内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃五省区;宁夏,只是一大批“绿进沙退”先进典型的其中一例。国家林草局三北局造林处副处长张仲举介绍,一年来,黄河“几字弯”攻坚战区内,压沙固沙如火如荼,扩绿兴绿护绿悄然兴起,设计图、施工图正一步步变为“实景图”。

张仲举:在库布其沙漠,几百台大型推土机正在场平作业;鄂尔多斯“光伏长城”等“沙漠蓝”开拓出防沙治沙新赛道;毛乌素沙地、乌兰布和沙漠等联防联治开新局;甘肃庆阳、陕西延安等革命老区谋划打造新时代“西北塞罕坝”;山西已吹响防沙治沙“集结号”;内蒙古、甘肃、宁夏等省区“五级”书记抓攻坚战,持续完善政策机制,强化要素保障,加强统筹协调,推动重点项目陆续开工。

而在宁夏,包括“草方格+沙结皮”技术在内,当地还不断推广使用流动沙地灌木高效植苗技术,采用刷状网绳式草方格沙障治沙,推广“光伏+生态”治沙等等。新技术、新模式不断加持之下,当地黄河“几字弯”攻坚战累计完成营造林203万亩,草原生态修复29万亩,保护修复湿地21万亩,工程治沙13万亩,光伏治沙14万亩,重塑“田成方、林成网”的新时代“塞上江南”。赵洋说,看到沙结皮技术在“塞上江南”徐徐推开,似乎憧憬着那“贺兰山下果园成,塞北江南旧有名”的美景将再度重现。

赵洋:我们也是希望这项技术能够落地推广,把治沙事业传承下去,把论文写在大地上,为我国的防沙治沙事业贡献绵薄之力。


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