与沙漠为战 靠种树就够了吗？当然不是！

作者：张志山 陈治理（中国科学院西北研究院）

文章来源于科学大院公众号（ID：kexuedayuan）

如果要治理沙漠，你会想到什么办法？绝大多数小伙伴一定会说：“种树啊！”

不过，在随时都会刮起狂风、卷起漫天沙土的沙漠里，小树苗要面对的敌人太强大了，这时，它们必须和一个有力的帮手——“草方格”联手作战。

草方格，全称半隐蔽式草方格沙障，是将麦草（或稻草）在流动沙丘表面扎设成1米×1米方格形状，扎设深度10~20厘米、露出沙面10~20厘米，形成网状结构，连成一片，蔚为壮观，广泛应用于沙区流动沙丘的治理。

俯瞰包兰铁路（沙坡头段）

在国内，草方格最早应用于我国包（头）兰（州）铁路沙坡头段防护体系的建设中。因此，沙坡头被称为“草方格的故乡”。

60年前 草方格的诞生之路

草方格的发明是不同专业（气象学、自然地理学、植物学、工程学等）的科学家们历经数年（1955-1964）研究成果。

新中国成立之初，国家计划修建联接东部和西北的主要交通干线—包兰铁路，包兰铁路自银川至兰州先后六次穿越腾格里沙漠，沙漠带总长46公里。尤其是16公里长的沙坡头段全为高大的格状流动沙丘。

为防治铁路风沙危害，1955年，铁道部委托中国科学院组织专家研究固沙造林的可行性并设计造林方案，一批科学家进驻沙坡头开始了植物固沙的探索和研究。

1963年9月中旬，中国科学院部分科学技术人员来到宁夏中卫县召开治沙研究工作会议，讨论治理腾格里沙漠和有关铁路固沙等问题。图为时任中国科学院副院长的竺可桢（前排左）、沙坡头沙漠试验站首任站长李鸣冈（前排中）、当时的科学院副秘书长谢鑫鹤（前排右）等在野外考察

为了稳定沙面、保证固沙植物的成活率，科学家们首先采用麦（稻）草、粘土等材料全面或带状铺设沙面，然后栽植或播种植物，发现带状铺设的麦草沙障最有利于固沙植物的成活，但容易被风吹毁。因此，有科学家建议将麦草用铁锹踩压到沙中避免被风吹毁，同时考虑到沙坡头地区多变的风向，将带状修改为方格状，达到“寸草遮丈风”的目的。随后，科学家们开展了不同材料、形状、尺寸机械沙障固沙效果的研究。

1958年，中国第一条沙漠铁路包兰铁路，在宁夏沙坡头地区穿越腾格里沙漠胜利通车。为解决流沙侵袭问题，麦草方格固沙法在这里得到了广泛应用。在科技工作者和当地群众的共同努力下，麦草方格编成的巨网最终成功缚住了“沙龙”。

在沙坡头段铁路建成的1958年，铁路防护体系建设中采用不同尺寸的草方格稳定沙面后栽植固沙植物。之后随着试验条件的完善，科学家们逐步揭示了草方格的风沙流蚀积原理，发现1米×1米草方格固沙效果最佳，因为该规格的草方格能够形成光滑的凹曲面（形如浅底锅）。规格大的草方格中心掏蚀深，不利于固沙植物的存活；规格小的草方格形不成凹曲面，容易被风吹毁。这些研究为草方格提供了理论根据，也意味着半隐蔽式草方格沙障的正式发明。

农民在栽植草方格

草方格防风固沙技术的原理和作用是增加地表粗糙度，改变其上风速轮廓线，从而减弱贴地面层风速，增加风阻，降低实际风力作用的有效性，控制风蚀。草方格主要用于流沙固定，阻滞沙丘前移，由于风阻增大，地面风速大大降低，从而减少了扬沙量，削弱风动沙活动强度，有效地制止沙丘移动。

什么时候适用草方格

草方格是一种取材方便、费用低廉、操作简单、生态环保的防风固沙方法。

公路两旁的草方格

尽管草方格具有很多优势，但也有自身的局限性：因为麦（稻）草容易腐烂，固沙效果不能长久维持，所以科学家们强调，草方格是辅助的、过渡的机械固沙措施，而植物固沙才是主要的、长远的、有生命的沙障。在1964年的包兰铁路防护修改设计方案中，全部采用1米×1米草方格固定沙面后栽植固沙植物。

草方格近照 一

所以，草方格的应用也必须结合当地的实际:

比如，土库曼斯坦油气资源十分丰富,但管道建设对生态破坏严重。经过多种方案对比，最终采用草方格防风固沙技术来控制沙丘、保护管道、治理环境。这是为什么？

土库曼斯坦地处卡拉库姆沙漠腹地，80%的领土被卡拉库姆沙漠覆盖。境内油气管道所在区域内的卡拉库姆河及穆尔加布河河滩及两岸芦苇丛生，河谷灌溉区种植有大量小麦，小麦的麦梗和芦苇为采用草方格防风固沙技术提供了充足的原材料，且这些原材料都是可再生的环保材料。

草方格近照 二

草方格施工安全、简易，可就地取材。草方格在土库曼斯坦管道工程中可以完全替代砾（碎）石覆盖、化学固沙、黏土覆盖等固沙技术，可大幅度降低工程成本。施工后的草方格防风固沙带可与沙生植物有机结合，使被破坏的作业带达到绿化效果，形成自然生态带。其施工的简便性为土库曼斯坦增加了大量的劳动就业机会。

除了草方格 还有什么治沙妙招？

现代沙漠工程要求高效、价廉、快速、方便的固沙手段，面临不同的防沙治沙环境，防沙固沙技术也在不断进步，出现了各种各样的防沙固沙措施。除草方格外，还有工程固沙、植物固沙、化学固沙等方法。那它们各自有什么特点呢，我们来看一看吧！

新疆且末县固沙工程

左图为未喷洒生物固沙剂 右图为喷洒生物固沙剂

草方格：取材方便、费用低廉、操作简单、生态环保。

工程固沙：工程量大、周期长、施工不便。

植物固沙：要求一定水、热条件。

化学固沙：施工快捷方便、成本高、生物难降解、易造成环境污染。

因此，在跟沙漠的战争中，人们根据不同的环境和客观条件，往往是一种或多种科学手段的综合应用，才能起到较为良好的防沙固沙效果。