科技攻關(guān) 降服“沙魔”

2025-01-23   來源：科技日?qǐng)?bào)

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沙坡頭沙漠研究試驗(yàn)站：

科技攻關(guān) 降服“沙魔”

當(dāng)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(nèi)時(shí)，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(cè)的流沙被防護(hù)林牢牢鎖住，列車運(yùn)行暢通無阻……

控制“沙龍”的奇跡離不開中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院沙坡頭沙漠研究試驗(yàn)站（以下簡(jiǎn)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(zhì)量綜合監(jiān)測(cè)站名單，該站榜上有名。

防沙治沙“橋頭堡”

20世紀(jì)50年代，被譽(yù)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(fēng)吹雨打日曬中，麥草方格的壽命不到3年，有時(shí)還需要補(bǔ)扎進(jìn)行維護(hù)。2019年，沙坡頭站科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了升級(jí)版“魔方”——“刷狀網(wǎng)繩式草方格沙障”，不僅固沙時(shí)間可延長(zhǎng)至5到6年，還可實(shí)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(yù)為防沙治沙的“橋頭堡”，是全國生態(tài)質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)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(jié)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(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用與推廣。

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

從生態(tài)系統(tǒng)類型而言，沙坡頭站的監(jiān)測(cè)對(duì)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(guān)鍵生態(tài)過渡帶，實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(jí)自然保護(hù)區(qū)和沙坡頭區(qū)納入監(jiān)測(cè)版圖；長(zhǎng)遠(yuǎn)則著眼中衛(wèi)市防沙治沙生態(tài)屏障，于生態(tài)保護(hù)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(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)，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(zhì)災(zāi)害區(qū)域。

監(jiān)測(cè)任務(wù)雖然多元，但重點(diǎn)卻非常突出。針對(duì)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(píng)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(guān)鍵因素；對(duì)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(zhì)、水文泥沙和水生物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，全力保障黃河生態(tài)安全。

長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)筑牢生態(tài)屏障

“長(zhǎng)期的科學(xué)監(jiān)測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)及特色觀測(cè)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(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中扮演著核心支撐角色。

在沙坡頭站內(nèi)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(jié)皮對(duì)全球氣候變化響應(yīng)研究實(shí)驗(yàn)觀測(cè)場(chǎng)。

生物土壤結(jié)皮是沙坡頭站近年的一項(xiàng)新研究，即在傳統(tǒng)固沙技術(shù)基礎(chǔ)上，利用人工生物土壤結(jié)皮提速沙化土地治理。利用傳統(tǒng)固沙技術(shù)，天然結(jié)皮的形成至少需要5至10年，但在沙面人工種植藍(lán)藻可以加快結(jié)皮進(jìn)度，1年左右即可形成生物土壤結(jié)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(jié)皮的形態(tài)、生理及其對(duì)未來氣候的適應(yīng)機(jī)制，他們能更加科學(xué)合理地保護(hù)荒漠區(qū)生態(tài)環(huán)境。

在沙地的另一側(cè)，科研人員正手持葉面積儀，對(duì)觀測(cè)場(chǎng)里的植物進(jìn)行“掃描”。原來，他們通過分析葉面積儀和光合呼吸測(cè)定儀的數(shù)據(jù)，能準(zhǔn)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(cè)領(lǐng)域涵蓋土壤、大氣、生物等。該站采用專業(yè)觀測(cè)方法，配備時(shí)域反射儀、中子水分儀、渦動(dòng)相關(guān)碳通量監(jiān)測(cè)儀等先進(jìn)儀器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各類生態(tài)指標(biāo)的高精度、自動(dòng)化連續(xù)觀測(cè)。

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

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