沙尘暴形成的自然要素、治理存在的问题及科学控制消减对策
摘要：以民勤县沙漠绿洲为研究对象，从民勤县自然概况和沙尘暴形成的自然要素分析入手，依据近年来民勤县、河西走廊乃至全国沙尘暴灾害性天气观测、记录数据，通过“理论探索+实践创造”，分析了我国沙漠治理存在的问题和误区，梳理并归纳出一整套未来科学防沙（风）、治（固）沙、用（储）沙及防治土地荒漠化、控制并消减沙尘暴的治理对策。旨在为今后民勤绿洲、河西走廊乃至全国沙漠戈壁地区科学防治土地荒漠化、控制消减沙尘暴提供“理论+实践”的治理对策。
近年来，民勤县境内沙尘暴（sandduststorm）等生态及地质灾害性天气呈现发生频次高、波及范围广、破坏程度大和持续时间长的发展态势。为此，如何科学防沙（风）、治（固）沙、用（储）沙及防治土地荒漠化、控制并消减沙尘暴，成为当今人类社会面临的前沿、重大科学技术研究课题。
1民勤县自然地理概况
民勤县地处甘肃省河西走廊东北部，石羊河流域下游，东、西、北三面被巴丹吉林和腾格里沙漠包围[1]，是全国荒漠化最为严重的地区之一。属温带大陆性极干旱荒漠气候区，常年气候干燥，降水稀少，蒸发强烈，昼夜温差大，日照时间长，风大沙多，年平均气温7.8℃，年日照时数3028h，年无霜期162d，年平均降水量113.6mm，年平均蒸发量2643.3mm，干燥度11.4。土壤为沙壤土、风沙土、黏土、盐碱土等，土层瘠薄，有机质匮乏，土质疏松，通气性好。境内主风向为西北向，8级以上大风29d，最大风力为11级。年均沙尘暴日数37d，干热风5～7d，植被以白刺、红砂、碱柴等灌木及草本植物为主，生态及地质灾害性天气主要是扬沙、浮尘、沙尘暴、雾霾等。
2“沙尘暴”形成的自然要素
“沙尘暴”是沙漠、沙地及土地荒漠化地区独特的一种生态及地质灾害性天气现象。其形成过程与海、陆、空和固、液、气三相态热力差异、沙漠生态及地质纹理构造、土地荒漠化程度、不稳定的空气、人类活动对自然的过度扰动等要素息息相关。通常来说，形成沙尘暴必须具备三大自然要素。
2.1具备丰富的沙源区、尘源区和输送路径
丰富的沙源区、尘源区和输送路径既是物质条件，又是生态及地质学要素构件。一方面，我国分布有八大沙漠、四大沙地，是世界上沙漠面积较大的国家之一，主要集中在北方地区，规模达73.92万km2，其中，八大沙漠达57.31万km2、四大沙地达16.61万km2。沙漠、沙地气候极端干旱，降水稀少、植被稀疏、地表裸露，沙粒物极易被强风吹起或卷入高空移动形成沙墙式沙尘暴。另一方面，我国北方地区气候极端干旱，年降雨量小，土地荒漠化严重，地表植被覆盖度低，再加上人为的过度活动，造成地表“微生物结皮”被破坏，形成大量新质的沙尘、灰尘、粉尘等沙尘物质，在极端风力的作用下，将地面的沙粒、尘埃卷起汇聚至高空悬浮、漂移，形成沙墙式沙尘暴。
2.2具备强风
强风既是动力条件，也是空气及动力学要素构件。沙尘被搬运的过程中，受沙尘颗粒大小和风力强弱影响呈现3种情况。（1）受极强风力影响，将沙尘卷起，直接归入大海，为海洋生物提供丰富的营养物质。（2）受风力减弱和降雨、降雪、空气湿度、地形地貌影响，沙尘自然沉降，回归大地。（3）受逆向（相反）风力作用影响，沙尘颗粒物被吹回，自然降落至原地形成“回流沙”。
2.3具备不稳定的空气
不稳定的空气既是气象条件，也是温差及气象学要素构件。在沙尘暴形成过程中，不稳定的空气起催化剂和助推器作用。当空气受温度高低影响出现温差时，会产生不稳定的空气，形成下沉、上升气流，加速空气流动产生强风，将地面沙粒、尘埃卷起至高空，形成不同等级、不同强度的沙尘暴等生态及地质灾害性天气。
3治理存在的问题及误区分析
3.1防沙（风）、治（固）沙生态治理模式单一
目前，我国大规模推广行之有效的治沙模式是“草方格沙障+低盖度沙漠旱生植物梭梭、沙拐枣、花棒混交模式”。优点是前期防风固沙效果好、治沙材料便于运输、施工难度小、成本低廉；缺点是草方格沙障使用寿命短，一般设置3～5年会因麦（稻）草腐烂变质而失去生态防护作用。沙漠地质纹理构造蓄水保墒能力差，生态耗水量大。人工栽植的梭梭苗木前期易成活、长势旺盛，防风固沙效果好，但苗木成活长大后，天然的灌草型植被逐渐退化或枯死，同时，梭梭生长10年左右开始衰败，被固定的沙丘出现风蚀活化现象。虽然在短期内该生态治理模式防风固沙效果良好且效率高、成本低，但属于临时过渡性治沙模式，“治标不治本”，无法从根本上科学控制沙尘暴天气和土地荒漠化。
3.2造林地块选择不当，误把“植树造林”当成“恢复生态”
沙漠丘间低地、砾石滩地天然植被稀疏，盐碱滩地地质构造多为黏土、胶泥、砂砾石、盐碱地，植被覆盖度较好，不易形成沙尘暴。但若选择栽植根系发达、抗旱性极强的梭梭，可能会由于土壤水分供需矛盾，导致天然灌草型植被退化枯萎，植被类型人为演替成纯梭梭群落。部分地区将“植树造林”等同于“恢复生态”，较少考虑生物的多样性、生态的稳定性和自然的平衡性，忽视了水分动态平衡问题，使得土地荒漠化治理科学性不足。
3.3造林密度偏高，单位面积生态用水负荷偏重，误把“植树增绿”当成“科学绿化”
有些沙漠地区在造林时，为了提高造林成活率、保存率，提升防风固沙效果，树木栽植密度偏高，误将“植树增绿”等同于“科学绿化”，造成单位面积生态用水负荷偏重，忽视了以水定规模、以水定地、以水定绿、以水定苗等土壤水分动态平衡问题和生态用水负荷承载能力，导致生态平衡失调，从而造成土地荒漠化的加剧和沙尘暴发生范围的扩大。
4科学控制消减对策
4.1坚持人与自然和谐共处五项原则，科学编制全国沙尘暴控制消减规划
对于土地荒漠化和盐碱化较为严重的地区，实施国土绿化需要遵循人与自然和谐共生5项原则，即“互相共生、互相共处、互相共存、互相共用、互相共活”，科学编制沙尘暴控制消减规划。始终践行“因地制宜、科学规划、宜农则农、宜林则林、宜草则草、宜海（湿）则海（湿）、宜沙（荒）则沙（荒）、宜花则花、宜药则药、宜食则食”的生态文明理念，打造“多元共生、互利共赢及共建、共治、共享”的复合生态系统，确保荒漠生态系统的原始性、真实性、完整性和自然性，从而为荒漠地区各种特殊的自然资源科学赋能。因此，只有科学编制沙尘暴控制消减规划，通过提高地面绿色覆盖度和稳定性，才能达到削弱风速、固定流沙、管控尘埃的目标。
4.2科学改造沙漠生态及地质纹理构造，筑牢中国北方生态安全屏障
在科学控制消减沙尘暴沙源地、尘源地和路径区的基础上，依据“土粒变沙粒（细变粗），沙粒变土粒（粗变细）”近似“东西-钱”定律（简称“沙土耦合焊接技术”）和“沙漠沙质与土壤土质属于大自然孕育的2种不同地质构造系统”近似“东西-钱”原理，对沙漠、土地生态及地质进行科学改造，构造新型地上生态保护系统和新型地下地质纹理系统。改造上，结合生物学、生态学、沙漠学、风沙物理学、地质地貌学、水文学与土力学等多种学科，塑造新型沙漠、土壤（地）地质纹理构造。（1）遵循因地制宜原则，先在沙漠上部铺设厚5～15cm的新型沙土耦合焊接材料，塑造地下封沙、控沙地质构造纹理系统。然后根据需要再在沙土层上部铺设厚度适宜的砂砾石，塑造土地蓄水、保墒荒漠化防治抗旱控尘系统，飞播“雨养生态型和灌、草、花、药、食”绿色植物，塑造地上植被固碳、除尘大气污染防治系统。（2）采用激光平地仪将沙漠推平修成水平梯田，在上部铺设厚15～30cm的新型沙土耦合焊接材料，塑造地下封沙、控沙沃土地质耕作系统。然后根据需要铺设砂砾石，使用滴灌、喷灌技术，安装相关节水灌溉设备，种植“‘雨养+滴、喷灌节水型’农、林、草、花、药、食”绿色植物，高效利用光、热、水、土资源，大力发展钱学森提出的“知识密集型农、林、草、海、沙五大产业”，构筑中国式现代化粮食生产、储备能源供应安全保障系统。
4.3科学、高效、合理地利用水、土、石资源和绿化国土空间，保护天然植被，造福炎黄子孙后代
实践表明，水、土、石资源的利用和绿化用途，是决定国土空间沙漠、戈壁（土地）绿化规模、绿化模式、植被类型、绿化密度（盖度）、绿化品种、绿化方式的关键因素。特别是沙漠地区降水量的多少和水资源的丰富程度，对当地植被生活类型、长势及覆盖程度起决定性作用。有研究表明，地表起沙（尘）对土壤水分十分敏感，4%以上的土壤水分含量可控制风沙活动和沙尘暴的产生[2]。因此，人类需要科学、高效、合理地利用水、土、石资源，绿化国土空间，解决沙漠区域型、戈壁区域型、结构型、地质型缺水问题，科学控制消减沙尘暴气象地质性灾害，保护天然植被，造福炎黄子孙后代。
（1）加大外流域引水、调水、分洪、输水灌溉和地下水窖、蓄水池等民生保障工程建设力度。
（2）利用气象学原理，通过自然降雨和实施“人工降水”增雨作业，增加地表水和石羊河上游来水径流总量，借降雨浇灌荒漠植被，确保土壤水分动态平衡。
（3）科学配置生态用水，采用滴灌、喷灌等高效节水技术，科学利用水资源，积极探索梯田治沙新模式。
（4）加大自主研发投入，科学储水、于植物的选择，还涉及土壤质量、水循环系统等因素。土壤的健康程度直接影响植物的生长及绿地对雨水的吸收能力，改进土壤管理措施，促进土壤有机质积累，有助于提升绿地的生态承载能力。同时，水体作为绿地的重要组成部分，在调节水资源、净化环境中起到了重要作用。通过优化绿地中的水资源管理，促进水体与植被的协同作用，能进一步提高绿地的生态效能，增强其在调节城市微气候和改善环境质量方面的贡献。
3.3提高精细化养护水平
绿地的日常养护是保障其功能长效发挥的关键，养护工作不仅包括对绿植的修剪与维护，还涉及土壤管理、病虫害防治、水资源的有效利用等多个方面。当前城市绿地系统在养护中存在粗放管理的现象，导致绿地的生态功能逐步退化，生物多样性减少，土壤质量下降，水资源浪费严重，因此，提升绿地的精细化养护水平对保障其生态效益具有重要意义。
精细化养护要求在管理过程中注重细节，科学评估不同植物的生长需求，合理安排修剪、施肥等工作。例如，某些植物在特定的生长阶段需要更多的水分与养分，而过度修剪则会影响植物的生态功能。在绿地管理中应依据不同植物的特性制定相应的养护计划，避免过度或不足的养护行为[5]。此外，绿地中的土壤健康同样需要精细化管理，可通过改良土壤结构、增加有机质含量，提升土壤的保水保肥能力。精细化养护还应与现代科技手段相结合，应用遥感、无人机等技术手段实时监控绿地的健康状况，及时发现和解决潜在问题。借助智能化技术，能显著提高绿地养护工作的效率与准确性，减少水资源和人工的浪费。同时，绿地中的水资源管理也是养护中的重要一环，需合理利用水资源，避免过度灌溉或水资源浪费，通过雨水回收系统等手段，提升绿地的水资源利用效率。
3.4促进社会参与与管理协同
社会公众的广泛参与是提升城市园林绿地系统管理效率的关键要素，城市绿地作为公共资源，是为全体居民服务，而公众的参与不仅能增强绿地的管理效果，还能提升绿地的社会功能。在实际中，公众对绿地的认知和参与度往往不足，导致绿地的管理仅限于政府部门的单方面推动，未能充分发挥社会各界的力量，鼓励公众参与绿地的维护与管理，有助于形成更为广泛的社会协同效应。
公众在绿地系统中的参与不仅局限于日常使用，更应参与到规划、决策与维护中，通过公众意见的反馈与采纳，使绿地系统更符合实际需求，提升绿地的社会满意度。社区居民、环保组织、企业等社会力量的参与，不仅能分担政府的管理压力，还能为绿地系统带来更多的资源支持。公众的参与能激发社会责任感，增强对环境保护的意识，更好地维护城市生态系统的稳定性与持续发展。管理协同要求政府、社会组织与公众之间建立有效的沟通机制，共同推动绿地系统的优化与管理。通过多方参与，整合资源，形成合力，能大幅提升城市绿地的管理效能。
4结语
城市园林绿地系统在城市生态建设中发挥着不可替代的作用，然而其在规划布局、生态功能发挥及管理维护中仍存在显著不足。通过完善规划、提升生态功能、推行精细化养护管理及促进社会多元参与，可全面提升城市绿地系统的效能。合理的规划不仅能保障绿地资源的均衡分布，还能提升其生态连通性和功能性；生态功能的优化需从植物多样性、土壤管理等方面入手；精细化养护管理将确保绿地系统的长期效能，而社会公众的广泛参与将为绿地系统的管理与发展注入新的活力。通过系统地优化与提升，城市园林绿地系统将更好地服务于城市的可持续发展。
