塔克拉瑪干沙漠公路兩側(cè)的防護(hù)林，攝于2023年8月。本文圖片均由中國(guó)科學(xué)院聲像中心提供

科考隊(duì)員現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)水樣，讀取數(shù)據(jù)并做記錄。

　　科考隊(duì)員利用探地雷達(dá)簡(jiǎn)捷快速地對(duì)沙丘內(nèi)部構(gòu)造和層理特征進(jìn)行探測(cè)，研究沙丘發(fā)育機(jī)制，為防沙治沙措施提供理論依據(jù)。

　　科考隊(duì)員正在施放固定翼無(wú)人機(jī)，通過(guò)拍攝高精度航空相片獲取沙丘形態(tài)特征、地形起伏等沙漠綜合數(shù)據(jù)。

　　塔克拉瑪干沙漠公路沿線布設(shè)的草方格，遠(yuǎn)處可見(jiàn)公路兩側(cè)的防護(hù)林。

　　在很多人眼中，地圖上的塔克拉瑪干大沙漠，只是符號(hào)式的荒蕪標(biāo)記。而在許許多多科研工作者眼中，天地間那片33萬(wàn)平方公里的土地，是他們不斷嘗試踏足、竭力探索的未知領(lǐng)域。

　　只有深入到塔里木盆地，才會(huì)明白沙漠與人的博弈，有著怎樣慘烈的拉鋸。塔克拉瑪干占中國(guó)沙漠總面積47.3%，是我國(guó)最大的沙漠。在世界各大流動(dòng)性沙漠中，它僅次于撒哈拉沙漠，是世界第二大流動(dòng)沙漠。這片“死亡之海”究竟是如何形成和演化的？風(fēng)沙災(zāi)害的發(fā)生規(guī)律是怎樣的？沙漠保護(hù)、沙荒地利用、沙害治理又該如何進(jìn)行？

　　2019年，中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所專(zhuān)家提出了“關(guān)于開(kāi)展第三次新疆綜合科學(xué)考察的建議”。2020年，科技部正式批準(zhǔn)了第三次新疆綜合科學(xué)考察實(shí)施方案，正式科考2021年開(kāi)始，執(zhí)行期5年，涉及塔里木河流域片區(qū)、伊犁河流域片區(qū)、額爾齊斯河流域片區(qū)、天山北坡經(jīng)濟(jì)帶片區(qū)以及吐哈盆地片區(qū)等五大片區(qū)考察。2023年7月底8月初， 隨第三次新疆綜合科學(xué)考察隊(duì)來(lái)到塔克拉瑪干沙漠。

　　“新疆高質(zhì)量發(fā)展面臨眾多機(jī)遇與挑戰(zhàn)，必須有科學(xué)數(shù)據(jù)支撐，要填補(bǔ)行業(yè)調(diào)查空白區(qū)、少資料區(qū)數(shù)據(jù)，開(kāi)展綜合科學(xué)考察是戰(zhàn)略需要。”在介紹第三次新疆綜合科學(xué)考察實(shí)施方案和工作進(jìn)展時(shí)，中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所研究員周曉兵說(shuō)。

　　走進(jìn)中國(guó)最大沙漠的“正中間”

　　在中國(guó)最大的沙漠，也是世界第二大流動(dòng)沙漠的正中間工作，是一種什么樣的體驗(yàn)？高鑫可以回答這個(gè)問(wèn)題。

　　這位科研項(xiàng)目負(fù)責(zé)人今年還不到40歲，老家在陜西。他畢業(yè)于法國(guó)巴黎地球物理學(xué)院環(huán)境與地球科學(xué)專(zhuān)業(yè)，如今是中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所國(guó)家荒漠－綠洲生態(tài)建設(shè)工程技術(shù)研究中心副主任，主要研究方向?yàn)轱L(fēng)沙物理和沙漠化防治。

　　塔克拉瑪干是維吾爾語(yǔ)，意為“走得進(jìn)，出不來(lái)”。站在沙漠中很難不對(duì)大自然產(chǎn)生恐懼，塔克拉瑪干橫跨1000多公里，縱躍400多公里。站在沙漠中極目遠(yuǎn)眺，入眼皆是沙，沙地松軟，踏足其上會(huì)讓人無(wú)從著力，沙漠上的紫外線則肆無(wú)忌憚，即使有長(zhǎng)袖長(zhǎng)褲的遮擋，也能讓人感受到烈日炙烤的疼痛感。

　　就在這樣的沙海之中，高鑫和他的同事只用了幾年時(shí)間，就把皮膚曬得黢黑。

　　塔克拉瑪干沙漠研究站簡(jiǎn)稱(chēng)塔中站，是由中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所和中國(guó)石油天然氣股份有限公司塔里木油田分公司于2003年聯(lián)合共建，顧名思義，正是塔克拉瑪干沙漠的“正中間”。這里占地面積300畝，是我國(guó)深入流動(dòng)沙漠腹地的重要野外臺(tái)站。

　　2007年，研究站被納入中國(guó)科學(xué)院特殊環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系，如今建有氣象觀測(cè)場(chǎng)、地下水監(jiān)測(cè)場(chǎng)、植物引種區(qū)、控制實(shí)驗(yàn)區(qū)、水土分析實(shí)驗(yàn)室、植物生理實(shí)驗(yàn)室等，各類(lèi)風(fēng)沙科學(xué)和植物逆境生態(tài)學(xué)等實(shí)驗(yàn)研究，都可以在這里開(kāi)展。

　　高鑫負(fù)責(zé)的項(xiàng)目，是對(duì)塔里木河流域干旱與風(fēng)沙災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。這一項(xiàng)目由中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所牽頭，聯(lián)合蘭州大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所、中國(guó)氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所等單位共同進(jìn)行，執(zhí)行期3年。

　　在這個(gè)環(huán)境酷烈的“實(shí)驗(yàn)場(chǎng)”上，大型環(huán)境鉆探機(jī)能夠向黃沙覆蓋的土地之下鉆去，最終能打到1500米的深度，取出沉積巖芯來(lái)。一層一層的巖芯，能夠給研究者展示塔克拉瑪干沙漠在歷史上的各個(gè)地質(zhì)時(shí)期，究竟發(fā)生了哪些環(huán)境事件、干濕變化規(guī)律。這種前所未有的研究方式能夠提供“最直接的演化記錄”和“最扎實(shí)的演化證據(jù)”。

　　“塔克拉瑪干沙漠對(duì)氣候的影響很大，它本身的氣候環(huán)境究竟是怎么演化的，大家還不太知道。我們通過(guò)鉆機(jī)，把地層一管子、一管子地掏出來(lái)，重建塔克拉瑪干幾百萬(wàn)年以來(lái)形成的過(guò)程。”專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)塔克拉瑪干沙漠形成演化環(huán)境事件調(diào)查的王鑫對(duì) 說(shuō)。

　　對(duì)高鑫和王鑫來(lái)說(shuō)，這片沙漠有著太多的秘密。全球變暖時(shí)它是干的還是濕的？冰川時(shí)期又有什么樣的變化？有沒(méi)有規(guī)律？又是用什么樣的機(jī)制影響氣候環(huán)境？

　　“人類(lèi)和自然都在影響它，我們只有弄明白自然是怎么影響它的，才能分離出人的影響。”王鑫說(shuō)。

　　他們發(fā)現(xiàn)，這片位于正中間的土地，并非一直都是酷烈的，曾經(jīng)有過(guò)河流，有過(guò)綠洲。鉆機(jī)如今已經(jīng)打到初步目標(biāo)的位置，最終的目標(biāo)是“打穿沙漠地層”，找到塔克拉瑪干最初形成的“源頭”。

　　“這里是塔克拉瑪干沙漠的正中間，受河流影響最小，這里的巖芯最能代表塔克拉瑪干沙漠。”王鑫感慨，“30萬(wàn)年以來(lái)，這里一直是這樣，但在這之前，這里曾有過(guò)非常顯著的變化。”

　　與黃沙爭(zhēng)奪“路權(quán)”

　　漫天的黃沙，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在試圖趕走這些膽敢闖入其領(lǐng)域的不速之客。每一天，王鑫和他的同事們，都在與大自然爭(zhēng)奪一點(diǎn)點(diǎn)立足之地。

　　甚至，一個(gè)格子、一個(gè)格子地爭(zhēng)奪。

　　在研究設(shè)施和沙漠公路附近，研究者們用碾壓蘆葦栽植草方格，鋪在沙面上，阻止沙丘移動(dòng)。防護(hù)林生態(tài)工程則是更有效的方式，2000余萬(wàn)株抗逆性強(qiáng)的防風(fēng)固沙植物有效減緩了沙漠的流動(dòng)速度。

　　古時(shí)敢闖入塔克拉瑪干的人，通常都是細(xì)心而大膽的。在茶葉和絲綢是商人們重要利藪的年代，浩浩蕩蕩的駱駝隊(duì)在沙海中長(zhǎng)途跋涉，蹚出一條路來(lái)。如今的人們，仍然需要在這里蹚出一條路。

　　中國(guó)新疆塔克拉瑪干沙漠公路于1995年通車(chē)，是全世界最長(zhǎng)的、貫穿流動(dòng)沙漠的等級(jí)公路，也是我國(guó)最早的沙漠公路。這條路曾是古絲綢之路的中心，如今則是“西部大開(kāi)發(fā)”和“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”的命脈。在塔里木河流域，人類(lèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)日益增強(qiáng)，新的公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)、油田、光伏電站等重大基礎(chǔ)設(shè)施和能源基地不斷建成，“一帶一路”建設(shè)快速推進(jìn)。

　　有這樣一條路的存在至關(guān)重要，而中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所高級(jí)工程師常青的工作，就是想方設(shè)法阻止這條路被黃沙“淹沒(méi)”。

　　“公路保護(hù)存在防沙阻沙問(wèn)題。”常青說(shuō)，“梭梭樹(shù)抗沙埋、耐鹽耐旱，但不耐澇，在沙漠公路上使用最多。沙拐棗水平根系發(fā)達(dá)，抗沙埋，是防風(fēng)固沙的先鋒植物，主要設(shè)置在防護(hù)林帶的外圍，當(dāng)被風(fēng)沙壓埋后，壓埋的枝干會(huì)生出新的根系，使沙拐棗很快從被壓埋的地方長(zhǎng)起來(lái)，是阻止風(fēng)沙危害的第一道屏障。沙拐棗不如梭梭、檉柳耐鹽，在地下水含鹽量較高的地方就不能配置沙拐棗。我們種植的植物，各有特點(diǎn)。”

　　公路在沙漠中起伏延伸，兩旁的防沙植物也起起伏伏。目光從這些略有些昏暗的綠色上方掠過(guò)，就能看到不斷侵襲而來(lái)的綿綿沙海，有的甚至早已高出了路面，仿佛被堤壩阻攔的洪水，一副時(shí)刻要傾覆下來(lái)的姿態(tài)，威脅著人類(lèi)的“路權(quán)”。驚心動(dòng)魄的角力從未停止過(guò)。

　　為了讓這些防護(hù)林堅(jiān)持下去，中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所的專(zhuān)家們?cè)诿扛?公里的位置建一口水井，進(jìn)行滴灌澆注。截至目前，這條沙漠公路沿路共有109口水井。

　　“207個(gè)養(yǎng)護(hù)工人，分散在562公里道路旁，守護(hù)436公里的防護(hù)林。這些養(yǎng)護(hù)工人是從全國(guó)招募的，除了新疆本地，還有來(lái)自山西、甘肅、河南等地，一般是夫妻或者一個(gè)人一組。”常青說(shuō)。

　　她住過(guò)地窩子，喝過(guò)苦咸水，每年有大半時(shí)間都耗在沙漠里。在她眼中，那些初生的嫩芽，都像是她要呵護(hù)的孩子。

　　在沙漠中守護(hù)水源

　　在荒漠中艱難求生的植物，把根深深扎到黃沙之下高度鹽漬化的土壤中，扎到水草豐美之處的植物難以觸及的深度。那些選擇來(lái)到塔克拉瑪干進(jìn)行科研工作的研究者，也是如此。

　　20世紀(jì)50年代和80年代，我國(guó)在新疆分別開(kāi)展了以資源本底調(diào)查、資源開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)布局為主題的綜合科學(xué)考察。近30年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，新疆資源生態(tài)環(huán)境發(fā)生了顯著變化，對(duì)資源的高效利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的要求也愈加迫切。資源與生態(tài)環(huán)境承載力如何支撐國(guó)家的新疆重大戰(zhàn)略實(shí)施，成為當(dāng)前亟待解決的重大科技問(wèn)題。

　　第三次新疆綜合科學(xué)考察，就是在這一背景下開(kāi)展的。

　　用中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所所長(zhǎng)張?jiān)鞯脑捳f(shuō)，這一次科考，發(fā)現(xiàn)了可利用的潛在水源和新的物種或新記錄種?？瓶歼^(guò)程中還使用了無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星遙感等新的技術(shù)手段，使得人類(lèi)對(duì)這片沙漠的探索考察更加深入，觸角甚至抵達(dá)了曾經(jīng)缺少資料的地區(qū)和無(wú)人區(qū)。對(duì)于收集到的數(shù)據(jù)，處理分析的過(guò)程中也使用了人工智能、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)。

　　中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所研究員段偉利是荒漠與綠洲生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，主要從事干旱區(qū)水資源與可持續(xù)發(fā)展研究。他提到，在已有地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，目前，能夠結(jié)合歷史數(shù)據(jù)并采用衛(wèi)星遙感和智能算法等方式，開(kāi)展地下水位的綜合評(píng)估。此外，還能采用瞬變電磁、核磁共振、探地雷達(dá)等技術(shù)手段，結(jié)合水文站和地下水井等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和地質(zhì)參數(shù)等，運(yùn)用模型定量識(shí)別地表水與地下水轉(zhuǎn)化的水力聯(lián)系，以及關(guān)鍵控制要素。

　　團(tuán)隊(duì)有183人，以中青年骨干為主，其中40歲以下人員147人。段偉利和同事們還需要對(duì)這片沙漠中的湖泊濕地進(jìn)行考察與監(jiān)測(cè)，根據(jù)每一處的面積大小，各自布設(shè)3到20個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

　　“塔里木河是南疆五地州市1200余萬(wàn)人口的母親河，山地-綠洲-荒漠復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，降水少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，是資源型缺水大區(qū)。如今，變化環(huán)境下的流域水系統(tǒng)正發(fā)生深刻改變，嚴(yán)重影響到了區(qū)域水安全。”段偉利說(shuō)。

　　他們的工作，就是把握流域水資源利用的“基線”，摸清水資源高效利用的“上線”，找到能夠構(gòu)建可持續(xù)水資源利用戰(zhàn)略的辦法。

　　如今，這一團(tuán)隊(duì)聚焦全球變化下中亞干旱區(qū)水循環(huán)日趨復(fù)雜、水系統(tǒng)脆弱性日益加大等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，在水資源可持續(xù)利用等方面取得了重要研究成果。

　　就像每一位選擇走進(jìn)塔克拉瑪干大沙漠的研究者所說(shuō)的那樣，在這片土地上，“只有荒涼的沙漠，沒(méi)有荒涼的人生”。