科技攻關 降服“沙魔”

2025-01-23   來源：科技日報

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沙坡頭沙漠研究試驗站：

科技攻關 降服“沙魔”

當包蘭鐵路穿越騰格里沙漠來到寧夏中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)境內時，一幅壯觀景象映入眼簾：沙丘綿延起伏，黃河靜靜流淌，鐵路兩側的流沙被防護林牢牢鎖住，列車運行暢通無阻……

控制“沙龍”的奇跡離不開中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院沙坡頭沙漠研究試驗站（以下簡稱“沙坡頭站”）的努力。日前，生態(tài)環(huán)境部公布全國第二批生態(tài)質量綜合監(jiān)測站名單，該站榜上有名。

防沙治沙“橋頭堡”

20世紀50年代，被譽為“治沙魔方”的麥草方格在中衛(wèi)市誕生。這確保了包蘭鐵路的暢通，并把沙漠逼退25公里。

然而，在風吹雨打日曬中，麥草方格的壽命不到3年，有時還需要補扎進行維護。2019年，沙坡頭站科研團隊研發(fā)出了升級版“魔方”——“刷狀網(wǎng)繩式草方格沙障”，不僅固沙時間可延長至5到6年，還可實現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)。

作為我國建立最早的沙漠綜合治理研究站，沙坡頭站被譽為防沙治沙的“橋頭堡”，是全國生態(tài)質量監(jiān)測網(wǎng)絡的重要組成部分。

除了研發(fā)“刷狀網(wǎng)繩式草方格沙障”外，沙坡頭站還研究出“以固為主、固阻結合”“水量平衡、以水定植”等固沙理論與方法，不僅在本地取得了顯著成效，還在全球防沙治沙領域得到了廣泛應用與推廣。

“我們的工作不只有防沙治沙，還包括對荒漠草原等環(huán)境的監(jiān)測。”沙坡頭站站長張志山說。

從生態(tài)系統(tǒng)類型而言，沙坡頭站的監(jiān)測對象涵蓋了荒漠生態(tài)系統(tǒng)、荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田綠洲生態(tài)系統(tǒng)、高山峽谷生態(tài)系統(tǒng)以及黃河水生生態(tài)系統(tǒng)及其關鍵生態(tài)過渡帶，實現(xiàn)了對沙漠周邊多類型生態(tài)系統(tǒng)的全面覆蓋。

在地理區(qū)域規(guī)劃上，近期，沙坡頭站將寧夏沙坡頭國家級自然保護區(qū)和沙坡頭區(qū)納入監(jiān)測版圖；長遠則著眼中衛(wèi)市防沙治沙生態(tài)屏障，于生態(tài)保護紅線周邊開展半徑30—60公里、面積30—100平方公里的生態(tài)風險監(jiān)測，全方位涵蓋沙漠-荒漠-綠洲及其過渡帶、黃河及其支流（清水河）水體、黃河黑山峽河段水體以及地質災害區(qū)域。

監(jiān)測任務雖然多元，但重點卻非常突出。針對農(nóng)田綠洲生態(tài)系統(tǒng)，沙坡頭站緊密跟蹤作物產(chǎn)量、輪作體系等生產(chǎn)性狀，全面評估農(nóng)藥、化肥使用情況及水土保持、土地利用變化、水資源狀況和生物多樣性等關鍵因素；對黃河干流中衛(wèi)段、清水河及黑山峽規(guī)劃庫區(qū)水生生態(tài)系統(tǒng)的水質、水文泥沙和水生物進行監(jiān)測，全力保障黃河生態(tài)安全。

長期監(jiān)測筑牢生態(tài)屏障

“長期的科學監(jiān)測讓我們擁有沙坡頭附近近70年來連續(xù)的水文、土壤、氣候、生物觀測數(shù)據(jù)及特色觀測數(shù)據(jù)，總量超過4.2TB（萬億字節(jié)）。這些數(shù)據(jù)幫助科研人員深入剖析了生態(tài)系統(tǒng)的演變規(guī)律?！睆堉旧礁嬖V記者。

科技在沙坡頭站生態(tài)質量監(jiān)測網(wǎng)絡中扮演著核心支撐角色。

在沙坡頭站內一片沙地上，二三十間形狀各異的玻璃房引人注目，這便是該站生物土壤結皮對全球氣候變化響應研究實驗觀測場。

生物土壤結皮是沙坡頭站近年的一項新研究，即在傳統(tǒng)固沙技術基礎上，利用人工生物土壤結皮提速沙化土地治理。利用傳統(tǒng)固沙技術，天然結皮的形成至少需要5至10年，但在沙面人工種植藍藻可以加快結皮進度，1年左右即可形成生物土壤結皮。

“這些玻璃房就是用來模擬不同升溫條件的。玻璃房大小、形狀不同，增溫幅度也不同?！睋?jù)沙坡頭站副研究員楊昊天介紹，通過研究灌木、草本及生物土壤結皮的形態(tài)、生理及其對未來氣候的適應機制，他們能更加科學合理地保護荒漠區(qū)生態(tài)環(huán)境。

在沙地的另一側，科研人員正手持葉面積儀，對觀測場里的植物進行“掃描”。原來，他們通過分析葉面積儀和光合呼吸測定儀的數(shù)據(jù)，能準確掌握不同植株的形態(tài)特征、生理過程以及健康狀態(tài)。

記者了解到，沙坡頭站的監(jiān)測領域涵蓋土壤、大氣、生物等。該站采用專業(yè)觀測方法，配備時域反射儀、中子水分儀、渦動相關碳通量監(jiān)測儀等先進儀器，實現(xiàn)了對各類生態(tài)指標的高精度、自動化連續(xù)觀測。

他們還充分利用衛(wèi)星遙感技術，借助國內外多光譜4—8米、全色2米衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了每年一次的全面覆蓋監(jiān)測，確保年際影像時相的一致性。同時，沙坡頭站還利用高精度輕量化無人機群，進一步提升對生態(tài)類型現(xiàn)狀和變化的監(jiān)測精度。

“我們將堅持長期監(jiān)測，不斷開展技術創(chuàng)新，用科研成果守護沙區(qū)生態(tài)屏障?！睆堉旧秸f。（記者 王迎霞）