沙林中心科研人員在采集土壤水分數(shù)據(jù)。
沙林中心科研人員對沙塵觀測塔進行維護。
俯瞰沙林中心農(nóng)田防護林。
以上圖片均為中國林業(yè)科學研究院沙林中心提供
習近平總書記在近日召開的全國生態(tài)環(huán)境保護大會上強調(diào)，“綜合運用自然恢復和人工修復兩種手段，因地因時制宜、分區(qū)分類施策，努力找到生態(tài)保護修復的最佳解決方案”“要加強科技支撐，推進綠色低碳科技自立自強，把應對氣候變化、新污染物治理等作為國家基礎研究和科技創(chuàng)新重點領域，狠抓關鍵核心技術攻關，實施生態(tài)環(huán)境科技創(chuàng)新重大行動，培養(yǎng)造就一支高水平生態(tài)環(huán)境科技人才隊伍，深化人工智能等數(shù)字技術應用，構(gòu)建美麗中國數(shù)字化治理體系，建設綠色智慧的數(shù)字生態(tài)文明”。
烏蘭布和沙漠東北角，黃河“幾字彎”頂端，是“萬里黃河第一閘”——三盛公水利樞紐所在地。滔滔黃河水由此分流，涌入河套7級灌排體系。
遏制沙漠向河套地區(qū)侵蝕，內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市磴口縣位于這道防線的最前沿。
20世紀50年代以來，磴口縣森林覆蓋率增長了900多倍，目前已經(jīng)超過37%，建成了林茂糧豐的“塞上江南”。“綠進沙退”的變化背后，扎根磴口的中國林業(yè)科學研究院沙漠林業(yè)實驗中心（下稱沙林中心）發(fā)揮了重要作用。
日前，記者跟隨科研人員走進一線，看科技如何助力防沙治沙。
科學設計防護林，為農(nóng)田擋風防沙
沙林中心下轄4個實驗場。1979年，國家劃定47萬畝國有土地作為實驗區(qū)域，開展防沙治沙研究工作。由東往西，4個實驗場沿烏蘭布和沙漠邊緣依次而建。
磴口縣城往西不到10公里，便到了沙林中心第一實驗場。這里是圍沙造林的開路先鋒。走進實驗場腹地，農(nóng)田連接成片。
從高處遠眺，隱約可見數(shù)公里外的連綿沙丘。農(nóng)田四周，一排排楊樹高大挺拔，靜靜守護著這片綠色。
“這是我們設計的農(nóng)田防護林。”沙林中心教授級高級工程師賈玉奎說，“與風向垂直的是主林帶，平行的是副林帶，每個林帶栽兩行楊樹，構(gòu)成了‘兩行一帶’的防護模式。”
80年代，沙林中心開展造林示范，借鑒了“八行一帶”的防護模式，當時的寬林帶曾起到較好防沙效果。自90年代開始，沙林中心推廣“兩行一帶”防護林帶。
“八行一帶”改成“兩行一帶”，看似簡單，其背后則有沙林中心科研人員周密的測算，以及多年觀測研究結(jié)果的支撐。
為何“兩行一帶”防護效果更好？帶著疑問，記者見到了主導推廣的沙林中心總工程師王志剛。
王志剛娓娓道來：“我們發(fā)現(xiàn)，每年3至5月是農(nóng)田防護林防風效應關鍵期，而主栽樹種尚處于冬季相（無葉期）。經(jīng)測算，此時‘兩行一帶’的疏透度與透風系數(shù)等比較理想。”
他列舉出更細致的指標：防護林株距1米，林帶間距為樹高的12至18倍。以5至7年達到防護目標計算，樹高可到10—12米，主林帶間距在130至140米之間。“這樣布置防護林，占地少、林木生長快，還能減少林地矛盾。”
農(nóng)田四周栽植防護林，會與農(nóng)作物爭奪光照和水肥，造成脅地效應，影響農(nóng)民種植防護林的積極性。沙林中心的實踐證明，相對于“八行一帶”那種寬林帶、大網(wǎng)格的配置布局，“兩行一帶”這種窄林帶、小網(wǎng)格的綜合防護效益更好，脅地面積最小。
有農(nóng)田防護林擋風防沙，在曾經(jīng)的沙荒地上，沙林中心開墾出2萬畝灌溉綠洲。更讓他們自豪的是，中心探索的農(nóng)田防護林模式，已在磴口縣推廣56萬余畝。由此證明：沙漠邊緣也可以種莊稼。
選好樹建好防護林，許多成熟的治沙研究成果得到應用
農(nóng)田防護林只是磴口縣探索的旱區(qū)防護林體系的一部分。沿第一實驗場繼續(xù)往南行駛約10公里，記者見到了與萬頃良田不同的另一番景象：道路北側(cè)數(shù)萬畝黃沙，梭梭、花棒、沙拐棗、檸條等灌木扎根其上，這是防風固沙區(qū)；道路南側(cè)不遠處，裸露的流動沙丘連綿不絕，偶爾可見耐旱的白刺，此為封沙育草區(qū)。
“科學治沙，不是多種樹就好，天然的沙漠戈壁，要保持原有生態(tài)系統(tǒng)的完整性。”指著遠處的梭梭林，沙林中心資源管護處處長張瑞說，堅持宜林則林、宜灌則灌、宜草則草、宜荒則荒的總原則，沙林中心與磴口人民共同搭建起封沙育草區(qū)、防風固沙區(qū)和農(nóng)田防護林區(qū)三道防線。
三道防線之外，則是包括哈騰套海國家級自然保護區(qū)、納林湖國家濕地公園在內(nèi)的自然保護地。“三區(qū)一地”構(gòu)成了完備的防護林體系，是磴口縣綠洲防護林體系的全貌。
建好防護林，關鍵要選好樹。新疆楊耐旱、耐鹽堿，樹干直、樹冠窄，養(yǎng)護成本低，是河套平原建設防護林的理想樹種。然而，和許多楊樹一樣，新疆楊不抗天牛。西北地區(qū)干旱，缺乏天敵的光肩星天牛繁殖泛濫，對楊樹危害極大。
王志剛辦公桌上，堆放著他采集的遭受光肩星天牛蟲害的楊樹樹輪截斷標本。這些標本外表看似完好無損，樹輪中間卻滿是天牛蛀食留下的孔洞。孔洞阻礙樹木養(yǎng)分的輸送，過不了多久，楊樹枝干便會干枯，容易風折，甚至造成全株死亡。
“我們在中國林科院林業(yè)所研究員韓一凡先生培育出的北抗楊基礎上，選育出了沙林楊。”手拿沙林楊的樹干截斷標本，王志剛說，“光肩星天牛也會寄生到沙林楊上，但產(chǎn)下的卵很難存活。經(jīng)測算，沙林楊天牛羽化率僅0.25%，這意味著天牛基本上難以繁衍后代，從而間接殺死了害蟲。”
2019年，王志剛團隊拿到了林木良種證，開始在西北一些地區(qū)推廣沙林楊。
記者在第二、第三實驗場交界處看到一片沙林楊。外觀上，沙林楊與普通楊樹沒什么區(qū)別。因為才栽下幾年，樹干還不太粗壯。實驗場研究人員告訴記者，目前沙林楊種得不多，除了人們接受新品種有個過程外，沙林楊自身也有一些不足。比如，樹冠大、抗旱抗寒性相對較差，耗水也相對多。
全部種沙林楊不合適，與新疆楊混交栽種如何？沙林楊的抗天牛特性，引起了林業(yè)專家、河北大學研究員魏建榮的注意。與沙林中心合作，他發(fā)現(xiàn)：相比新疆楊，光肩星天牛更喜歡在沙林楊上產(chǎn)卵，混交栽種時，便可以利用沙林楊的誘殺性吸引“火力”，盡可能保護新疆楊。
正在沙林中心作學術交流的魏建榮告訴記者，他計劃通過雜交或基因技術等手段，將抗蟲特性“注入”新疆楊或其他性狀優(yōu)良的楊樹。
這是一項非常困難的工作，王志剛團隊也一直在探索。近年來，他選擇了沙林楊的一種同胞無性系作為母本，以新疆楊為父本，雜交出了“沙新楊”，目前正在申報新品種鑒定。
有沙林中心作為長期科研基地，包括沙林楊在內(nèi)，沙林中心的許多成果得以較快試驗示范和推廣。曾任沙林中心主任的中國林業(yè)科學研究院首席科學家盧琦說，沙林中心一邊做治沙科研，一邊打造荒漠化防治樣板，許多成熟的治沙研究成果從這里走向烏蘭布和沙漠，應用到全國其他適宜沙區(qū)。
建立種質(zhì)資源庫，促進沙旱生植物保護和可持續(xù)利用
如何幫助百姓在治沙中致富？
在第四實驗場，記者見到正在試驗地查看沙棘果長勢的羅紅梅。這位沙林中心高級工程師，已經(jīng)與沙棘打了近30年交道。
沙棘根系發(fā)達，水土保持效果好，沙棘果營養(yǎng)價值高，是兼顧防沙治沙和經(jīng)濟效益的理想灌木。
西北并不是沙棘原生地。為選育適應西北旱區(qū)的沙棘新品種，早在上世紀80年代，中國林科院林業(yè)所原所長黃銓就來到沙林中心，帶領團隊開始相關研究。
經(jīng)過30多年努力和堅守，如今這里成為全國沙棘研究重鎮(zhèn)。眼下，在新疆、內(nèi)蒙古等地規(guī)模化種植的沙棘，不少是沙林中心選育出的優(yōu)良品種。
7月是沙棘果生長關鍵期，羅紅梅放心不下，隔三差五便要到實驗場看看。羅紅梅查看的沙棘，是她選育出的新品種——深秋紅沙棘。
距第四實驗場沙棘試驗地不遠，有一個沙棘育苗大棚。第四實驗場場長李春風帶記者走進大棚，說起培育沙棘苗的工作：“6月中旬，我們就開始挑選嫩枝，把它們剪下再扦插到大棚苗圃里。兩個月后，沙棘苗便要移種到大田，等到第二年春天，就可以規(guī)模化種植。”
中國林科院碩士研究生宋婭婷不久前剛從北京來到沙林中心，她要在第四實驗場住上半個多月。宋婭婷邊整理剛剪下來的沙棘枝條邊說：“我們正在研究如何提高沙棘果的油脂、類黃酮含量的方法，進而幫助培育出更適合深加工、經(jīng)濟價值更高的沙棘新品種。”
種質(zhì)資源對植物繁衍至關重要。為了更好地開展沙棘種質(zhì)資源保存和選育工作，近年來，國家啟動了沙棘國家林木種質(zhì)資源庫建設，沙林中心是依托單位。
在種質(zhì)資源庫建設現(xiàn)場，記者看到，戈壁灘上，一座現(xiàn)代化設施保存庫進入最后的裝修階段。設施保存庫外，一塊新平整出的異地保存區(qū)里，種上了今年新移栽的沙棘。“趁著生長季，我們科研人員正奔赴四川、陜西、山西等地采集沙棘種質(zhì)資源。”沙林中心工程師李帥說。
不只是沙棘，這里還收集了梭梭、沙冬青、檸條等多種沙生植物種質(zhì)資源，未來還將繼續(xù)收集并向國內(nèi)研究人員開放共享，共同促進沙旱生植物保護和可持續(xù)利用。
李帥說：“人們對沙旱生植物特性了解還不夠，把它們的防沙固沙性能和機理搞清楚后，能夠指導我們在不同沙漠選種更適宜的沙旱生植物。”
挑選適合沙區(qū)生長的經(jīng)濟植物時，沙林中心還把目光投向了歐李。歐李是我國獨有的沙生藥用植物，具有較高的食用藥用價值。前不久，賈玉奎帶領團隊選育的歐李新品種通過了國家新品種審定。
注重實踐出真知，持續(xù)40多年進行科學監(jiān)測
大范圍綠化工程怎樣改變環(huán)境？作為重要的科研工作，沙林中心成立伊始，便開始了相關數(shù)據(jù)監(jiān)測，至今已持續(xù)了40多年。
依托沙林中心建設的內(nèi)蒙古磴口荒漠生態(tài)系統(tǒng)定位研究站位于第二實驗場，所在區(qū)域是為了科研保留下來的一片原生態(tài)半固定沙丘。
走進定位研究站，首先映入眼簾的是一座高高的鐵塔。工作人員劉懷遠告訴記者，這是近地面沙塵觀測塔，50米高，塔身上每隔2米便安裝了一臺采集沙塵的容器。塔上還有監(jiān)測風速、風向、濕度、輻射等參數(shù)的傳感器。每個月底，劉懷遠都要登上鐵塔，取下容器收集到的沙子，稱重并記錄上傳。
為了對比觀測，像這樣的觀測塔，沙林中心一共有4座。另外3座，一座位于兩公里外的綠洲，其他兩座則矗立在上風向更遠的荒野沙漠。通過測算、分析同一時間不同區(qū)域的沙塵情況，科研人員就能了解沙塵的遷移規(guī)律，并推算出防護林在降塵等方面的功能作用。
賈玉奎告訴記者，通過分析大量監(jiān)測數(shù)據(jù)得知，大范圍綠化工程明顯改善了環(huán)境。比如，太陽短波輻射多吸收10%—20%，7月前后可降低蒸發(fā)量30%—40%，林網(wǎng)內(nèi)沙塵轉(zhuǎn)移減少80%，來自遠方上風區(qū)的降塵減少48%，大氣渾濁度降低35%等。
觀測塔不遠處，是一個人工模擬增雨平臺。在一片長著白刺的沙丘地上，科研人員安裝了自動噴水裝置，通過設置不同量的“降雨”，來觀察白刺的生長情況。“全球干濕兩極變化加劇，預判這一趨勢下干旱地區(qū)植被生長的情況，對未來科學防沙治沙十分重要。”賈玉奎說。
在觀測定位站，記者還見到了一項新增添的“黑科技”——水分平衡場。水分平衡場最主要的設備為蒸滲儀，科研人員在直徑1米多的蒸滲桶內(nèi)裝滿沙土，然后栽上耐旱植物，再將其深埋地下。
負責該項目的沙林中心教授級高級工程師劉明虎介紹：“蒸滲桶上有多種傳感器，通過精密測量，可以推算出維持人工植被生長的需水量，從而實現(xiàn)‘水量平衡、以水定綠’。”
注重實踐出真知是沙林中心的傳統(tǒng)。為收集第一手資料，沙林中心的籌建人、我國治沙專家高尚武先生走遍了西北大大小小的沙漠，被譽為沙漠“活字典”。他主持開展“大范圍綠化工程對環(huán)境質(zhì)量作用的研究”課題時，在條件艱苦的實驗基地一待就是10多年。
“老一輩治沙專家言傳身教，為沙林中心留下可貴的精神遺產(chǎn)。像賈玉奎、王志剛等那一代大學生，畢業(yè)后來到這座西北邊陲小城，一干就是一輩子，還有的三代人都在此治沙。”說到這些，盧琦感慨萬千。
位于三盛公水利樞紐庫區(qū)左岸上游21公里處的劉拐沙頭，是烏蘭布和沙漠與黃河唯一“握手”的地方。極目遠眺，裸露的流動沙丘旁，梭梭已經(jīng)在此“安家”。近些年監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，烏蘭布和沙漠段，粗沙入黃量已大幅減少。
面對治沙成績，沙林中心人說：“還得繼續(xù)努力。”
《 人民日報 》（ 2023年07月24日 19 版）