讓沙塵及沙塵暴自然地來、自然地去？
自從3月15日經歷了近十年最強沙塵暴天氣後，沙塵就像“開了閥”一樣，隔三差五就來北京“溜達”一圈兒，導致空氣質量下滑，能見度也受影響。
有人戲說：一年有四季，北京第五季…沒有沙塵不是春！
面對荒漠化的威脅，我們該何去何從？
2021年是近二十年來，沙塵活動最為頻繁的一年。災害面前我們都在問，我們人類能否徹底戰勝沙塵暴，能否讓沙漠變成綠洲，讓自然災害不再發生？
我是中國林科院荒漠化研究所李永華，一些人可能會好奇，林科院為什麼研究荒漠化？這是因為林草修復是治理荒漠化的主要途徑。
說到荒漠化必須先說荒漠，我國西北地區身居歐亞大陸內部，造就了高溫少雨的荒漠環境。我國荒漠的面積十分廣闊，總面積超越了100萬平方公里，這麼大的面積想讓荒漠變成綠洲，所需的水量大家可以想一想，一定是一個天文的數字，恐怕也只有大海才有這麼多水。想從大海引水到沙漠，我們要麼是推翻青藏高原，要麼是割裂歐亞大陸，如果發生的話，地球又將經歷一次毀天滅地的變化，人類有可能像白堊紀統治者恐龍一樣消失滅絕。
自然的荒漠除了廣闊荒涼，甚至沙塵暴，荒漠對於地球和人類而言也具有積極的貢獻。
荒漠有很多獨特的美景，有多樣的動植物基因庫，有豐富的礦藏，還是我們重要的碳庫。沒有了沙塵，可能就沒有了黃土高原，以及富饒的黃淮海平原。沒有沙塵吹到大海里邊，大海里的微生物就會減少很多，那麼海洋生物的食物鏈有可能會斷裂。
氣候變化及人類不合理的活動，驅動了植被退化和土地荒漠化。從荒漠化的成因來看，人類缺乏對自然規律的系統認識，人類沒有跟上植物的思維是導致荒漠化的重要原因。未來在很長很長的一段歷史時期，荒漠仍將是荒漠，我們人類可以和能夠改變的是荒漠化。
過去十多年，我一直在甘肅敦煌，從事荒漠生態系統監測研究工作。走出敦煌綠洲，面對的是寸草不生的茫茫沙漠戈壁，第一次在天邊看到一條綠色的植被帶，還以為是海市蜃樓，走近了才看到是一條幹涸的洪水溝。洪溝將上游的山地和下游的溼地連在一起，在生命的禁區中，建立起來一個動植物交流繁衍的生命廊道，同時洪溝與植被共同組合形成了綠洲外圍阻擋風沙的天然的防護林網。
從敦煌出發，沿著阿爾金山山前的庫姆塔格沙漠，向西500多公里的行程中，就有十多條這樣的洪溝流入庫姆塔格沙漠。洪溝的中下游，幾年甚至十幾年才有一次洪水流過，那麼洪溝的植被是如何生長的呢？水是荒漠的生命之源，為了監測洪溝的水量，我們首先想到的是建立起簡易的量水堰，但是由於我們對洪溝的整個洪水狀態估計不足，一場洪水，量水堰被衝得無影無蹤了。後來我們又多次地實地探查勘測，就決定利用天然的地形，在20多米的崖壁上，琢孔直接安裝了自動水位監測裝置，有了水位，有了我們勘測的地形，想要計算水量，那麼我們還要掌握不同水位的流速，但是由於乾旱區的降水分佈的差異太大，經常是東邊出太陽，西邊下大雨，直到2016年的8月底，我們終於趕上了一次大的洪水過程。
當我們跑到洪溝之後，先在崖壁上搭起了帳篷，把儀器組裝起來，準備去測量洪水，綁上安全繩，上面有人拉著，底下去測定，晚上的時候還需要拿著手電筒，靠著懸崖一點一點地，小心翼翼地記下洪水漲落的每一組資料。這是我們當時測量洪水的時候，我穿著迷彩服在測定的照片。
經過幾年的觀測，我們終於粗略地估算出，多壩溝、崔木土溝每年的洪水流量，大概在800~1000萬立方米，
1000萬立方米是個什麼概念？基本上相當於北京一天的用水量，但是對於崔木土溝而言，這點水每年卻養活了30多平方公里的植被。就這點兒水，如何來養活了這大面積的乾旱性植物？
我們在泉水消失，洪水基本上每年都能達到的位置，挖出幾個深坑，埋進去了土壤水分監測裝置，我們觀察發現，洪溝裡邊土壤基本上是以礫石和粗砂為主，當有地表水流過的時候，24小時內地表水滲入到地下的水量，接近了500毫米，其最大入滲的峰值超過1000毫米/天。也就是說絕大部分的泉水和洪水都藏到了地下，從地下流向下游，這就如同我們穿上了一層天然的防護服，使得珍貴的水資源，能在這裡得以儲存和長期的利用。
植物又是如何利用這種深藏起來的水呢？
我們發現，30釐米以上的土層基本上看不到根系，那麼根系是活動在哪裡呢，就活動在100~150釐米這個深度，繼續往下挖，直到挖到500釐米的時候，還能看到它們的根系分佈，從這一點來看，我們至少證明了在這個區域植物根系分佈得很深很深，基本上是與洪溝的水分的長期動態相一致的。
然後我們又進一步監測了洪溝的蒸騰動態規律，我們發現無論對於地表水資源相對豐富的洪溝的中上游，還是地表水資源相對貧瘠的中下游，洪溝中的植物基本不吸收利用這種間歇式的洪水，它們更喜歡喝這種深藏起來的土壤水，這樣就避免了植物，吃完上頓沒有下頓的風險。
利用植物在洪溝中的生存智慧，看洪溝的保護，必須要全流域系統考慮，不能僅關注於洪溝一時一地的得失。
我們透過長期的樣地觀察，在洪溝中游攔洪蓄水，雖然能夠增加種子的萌發，以及幼苗的生長，但是這個位置洪水有時候幾年才來一次，那麼兩三年後沒有洪水灌溉，這個區域萌發的幼苗就會出現大片大片的死亡；在洪溝的上游去攔洪蓄水，你能看到的是水壩周邊生命盎然，但是你沒有看到的是洪水再也不能流向下游，那麼下游的土壤水分得不到有效的補給，沒有了水幾年後你再去看洪溝，基本上沙子就把洪溝填平了，這樣它周邊的植被也會出現大面積死亡。
我們基本上走遍了中國的荒漠區，我們發現僅依靠自然降水，植物能夠存活下來的年降雨量下限，大概是在50~60毫米。但是有很多降水都是根本溼不了地皮的毛毛雨，有可能利用的降水會不到40毫米，僅是農田用水的3%~5%，
面對如此極端的惡劣環境，只能做出犧牲，犧牲大部分，讓小部分植物活下去。
如果我們開車從北京一路向西，沿著降水減少的梯度，你會看到植物是變得越來越矮小，越來越稀疏。在敦煌的陽關，當沙子吹走後，我們尋找到這種遍地裸露的沙拐棗根系，我們用腳步測量了幾段不完整的根系，發現沙拐棗的水平根，最大半徑已經超過了50米。同時我們在青海的沙珠玉，看到了崩塌的沙丘下面，檸條樹的根系也是密密麻麻遍地的分佈。
事實上乾旱區的植物，都能將更多的生產物質投入到根系，從而來形成龐大的根系網，透過這個龐大的根系網大網捕“雨”，將周邊空地的水分據為已用。
大網捕“雨”，也就成為乾旱區植物生存下去的重要智慧
。以前我們經常忽視，乾旱區植物這種大網捕“雨”的智慧，根本看不得地表裸露，造林時總是見縫插針地高密度造林，這還不是最嚴重的，最嚴重的是在乾旱區有些地方，為了增加造林的存活率，抽取地下水灌溉。透過監測我們發現，在年降雨量小於150毫米這個區域，幾年甚至十幾年，才有一次的極端降雨，才有可能入滲到地下，補給到地下水，盲目的抽取地下水，只能造成地下水的不斷連續地下降，最後出現什麼情況呢，大夥兒一起死掉。
集約化搏生機，也是荒漠植物夾縫中生存的妙招。
走在西北的時候，如果你留意的話，在公路上你會看到，公路兩側的植被生長比其他區域更為茂盛，經常會形成兩道比較低矮的防護林網。在雨中我們看到，由於公路上的降雨無法入滲，水分都會彙集到公路的兩側，這樣就補給了兩側的土壤水，從而支撐了植物的生長。
借鑑這一思路，我們在青海沙珠玉採用石板去覆蓋流沙，一方面降低了風沙的流動，另一方面增加了區域性的土壤水分含量，從而加速了退化土地的植被修復程序。
這也是為什麼我們經常看到流沙上的土壤水分，反而比半固定和固定的沙子上的土壤的水分顯得更為溼潤。
也是借鑑這一原理，我們在敦煌，已經開始推薦他們年前開溝，然後在春季沙塵比較大的時候，讓沙塵自然地把開的溝填一填，然後我們再在地下搞灌溉，以此來提高苗木的存活率。
乾旱區的荒漠植物都是一個個固沙高手
，就是幾十釐米的小植物，都能夠隆起一個一個的小沙包。在內蒙古澄口，我們扒開唐古特白刺的沙包看到，沙埋的枝條中很多都長出了不定根，這樣植物就在沙包的上部和沙包的下部，形成了兩層的根系。當小雨沁潤之後，沙包裡的毛細根，兩個小時就能再次長出新的毛細根，開始吸收這種小的降雨了。當大雨來臨的時候，那麼雨水可以透過沙包，滲入到沙包的下部，在連續的乾旱季節，又能夠利用深層儲存的土壤水，使自己存活下去。我們一筐一筐的把沙子裝起來，再一筐筐稱出它的重量，
竟然發現在地上的這種一公斤的植物乾重，竟然能固定多少流沙呢？固定了6噸，這是之前我們自己也沒有想象到的。
植物能在這個地方固沙和生長，是有一個很密切的合作共贏的關係。
事實上我們看到是在包括熱帶雨林地區，溫帶地區，植物之間的更多是競爭，而在荒漠地區你會看到，這種競爭對立，逐漸會走向和諧的共生。舉一個很典型的例子，假如這個地方是平板，那麼種子過去了很難留下；假如說有一天得到一個很大的機緣，一棵植物在這裡紮下了根，會形成一個沙包，其他的植物種子就有了一個家，就能在這個沙包上駐留下來，經過沙子的掩埋，給它一個環境使它能夠萌發，形成了幾種植物共生的模式，這也是在極端環境，需要我們學習的一個植物智慧之一。很多時候，我們把沙包推平、種樹、種地，這樣就造成了更大面積、更為嚴重的荒漠化。
過去十多年，我們課題組在風洞中做了一系列的風洞實驗，擺放出不同蓋度，不同結構組合的防護林模型，測試了防護林模型的防風固沙效果。
我們發現自然無序分佈的植物，其地表植物風速通道時窄時寬，當空氣流過窄的風速通道時，會出現氣流加速的現象，這就是我們說的狹管效應，就導致了近地表的這種干擾更大，加深了土壤的風蝕。
如果在同等的植被蓋度下，把這種雜亂無序的，零散分佈的植物，擺成行帶式分佈，就像圖上的左下角的位置，使行帶式與區域的主風向垂直，這個時候就能很有效地抑制了狹管效應的發生。我們課題組提出了，基於行帶式低覆蓋度造林模式，該模式繼承了天人合一的精髓思想，將區域的水分承載力，水分迴圈運動過程，植物生長與水分利用生長規律，以及防護林防沙治沙能力的提升，有機地結合在一起，有力地推動了荒漠化治理的速度和能力，目前該模式已在我們內蒙、寧夏、甘肅得了廣泛的應用。
1961年竺可楨先生在《人民日報》上發表了“向沙漠進軍”。2004年以來，我國終於取得了荒漠化的階段性勝利，透過荒漠化土地與沙化土地面積監測，連續三個監測期實現了雙減。2019年美國《自然》雜誌報道：過去二十年全球都在增綠，我們國家貢獻了25%，其中有42%來自於人工造林，取得了令全球矚目的成就。
回顧一下我們荒漠化防治歷程，從最初的我們提出的：“要想富，先修路，少生孩子，多種樹”到“以水定林，量水而行，宜荒則荒，宜林則林”到目前 “自然修復為主”的這種天人合一和諧共生的指導思想，從而我們真正地跟上了植物的思維，走上了治理荒漠化的大道。
歡迎大家和我們一起去走進荒漠，融入自然，讓我們一起透過植物的智慧，共同去參與荒漠化治理，讓自然該有的秩序迴歸到和諧的自然之中。