“中国北方沙漠化过程及其防治研究(G2000048700)”是《国家重点基础研究发展规划》，于2000年立项。项目的主管单位为中国科学院、教育部，主持单位为中科院寒区旱区环境与工程研究所，首席科学家王涛博士。先后有21个单位的130多名科研人员参加研究，是一次多学科、多部门的综合研究。

研究目标：紧紧围绕影响我国北方生态环境和社会经济可持续发展的沙漠化问题，解决防沙治沙和生态建设中的一系列科学问题，为国家制订西部开发的政策、法规提供科学依据。项目就沙漠化的自然与人文背景、历史过程、沙漠化和沙尘暴的动力学过程及其调控、沙漠化的生物学过程与植被恢复重建机理和沙漠化综合防治战略与模式等方面开展研究。

经过5年努力，取得了以下主要成果：

(1)通过多学科的交叉与应用，确立了历史时期沙漠化过程的系统综合研究方法，再现了2000年以来重点沙漠化地区水系和古绿洲迁移与土地覆盖变化格局；恢复了历史时期沙漠化过程的全景概览，阐明了历史时期沙漠化演替序列、格局及其驱动机制。明确了水土资源开发利用为主的人类活动与水环境演变的互动机理，创建性地确定了人为因素对干旱区湖泊沙漠化的贡献率或影响量级，并给出了具体数量指标，在环境演变与人类活动关系研究方面取得了一定进展。特别是对沙漠化过程中人为因子的发展规律的研究，确定了沙漠化过程的时段分异规律，即北方沙漠化的开端为2 000年前，19世纪中叶的鸦片战争成为中国进入现代沙漠化时期的标志。认识沙漠化地区气候环境变化的规律及其对沙漠化过程的作用，为北方生态环境脆弱地区的沙漠化防治、生态环境建设以及受损生态系统的修复等提供了借鉴。

(2)在国内外率先将粒子动态分析仪应用于风沙环境风洞的土壤风蚀研究中，揭示出气动起动对冲击作用相对较弱的小沙粒和细沙是重要的；风沙流中颗粒间的空中碰撞十分频繁；在冲击起动过程中，在各种风速和粒径条件下，冲击速度与起跃速度、冲击角与起跃角以及冲击能量与起跃能量之间均存在较好的相关性。在风洞实验基础上,建立了含水沙粒(湿沙)起动风速的计算公式和风沙颗粒起动风速的计算公式。建立了流沙和戈壁两种典型床面上的输沙通量廓线方程。

实验发现沙粒气动起动的重要作用，证实了蠕移输沙率比例并非常值；建立了单宽输沙率实验值处理精度的完整方法和随机粒床碰撞模型和反演方法，实现了对多场合和多因素影响的宏观风沙流的理论模拟；建立了风蚀容忍量(T值)模型，阐明了局地环流对金字塔沙丘形成的重要作用。

从实验和理论分析的角度对风沙电现象及其影响进行了较为系统和深入的研究。首次给出风沙流中沙粒带电量的平均荷质比以及风沙电场变化规律的风洞实验测试结果、实现对风沙电场的理论预测以及风沙电现象对风沙流发展过程和输沙率等影响的定量分析。对沙粒带电引发的风沙电场及其影响进行了实验研究和理论预测，揭示了风沙电场分布规律，确定了沙尘暴对电磁波的影响。

成功实现对多场(风场温度场电场沙粒)耦合和多因素(沙粒带电、混合粒径、脉动效应、空中碰撞等)影响的风沙流的理论模拟，有效揭示了地表热扩散产生的垂向风场对风沙流发展过程的影响、输沙量沿高度的分布的分层结构特征、混合粒径风沙流的特点等。

从宏观上定量地确定了我国土壤风蚀强度与程度的空间格局，揭示了沙漠化潜在危险的空间分布；在风沙运动的力学机理研究方面，从微观和宏观尺度方面揭示了沙漠化的物理过程；有针对性地开发防沙治沙材料与技术需要掌握风沙运动的基本规律，所研究的成果提高了我国沙漠化防治的科学水平与效果。

(3)获得亚洲沙尘暴源区分布及各源区释放总量数据集，确定了主要源区的分布和强度级别。获得并完善了亚洲沙尘关键区域大气粉尘气溶胶理化特征和光学特征数据集；获得了过去50年我国沙尘暴和强沙尘暴的时间序列，确定了气候因素和人为因素对亚洲沙尘暴的重要作用；在不同区域亚洲沙尘输送高度、沉降形式、沉降量，以及气象和气候因素对沙尘暴形成和发展影响关系诸方面取得了系统的研究进展；建立了可较准确描述亚洲沙尘循环过程的数值模拟系统；发现了过去50年我国大部分区域地面总辐射的变化趋势，以及气溶胶散射较强的特点，建立了沙尘气溶胶辐射特性模型；在前人数值模拟的基础上，运用本研究成果，在中国气象局首次建立了沙尘暴数值预报系统，2004年试运行，2005年春开始正式业务预报。同时，成立了中国气象局大气成分观测与服务中心，负责与大气成分相关的研究及业务工作，并在此中心运行沙尘暴数值预报系统。该中心的成立为中国在包含沙尘暴在内的大气成分观测与模拟研究提供了更大更好的平台，并将为各种大气成分的预报、国家的环境外交等方面提供服务。

项目的实施极大地提升了中国在国际沙尘暴研究中的地位和作用。正在编写的IPCC第四次评估报告引用了亚洲沙尘暴源区分布及各源区贡献的研究成果，引用了沙尘导致海陆热力差异改变进而影响季风气候系统快速变化的成果，引用了沙尘导致海陆大气辐射效应不一致的成果。项目负责人当选为“国际沙尘暴计划”主席，这是一项在气象领域由中国科学家首次发起并负责的国际研究计划，不仅将提高各国在沙尘暴预报、预警方面的能力和水平，也将使我国在沙尘暴方面的研究在国际上发挥更重要的影响。

(4)阐明了沙质土壤中C、N的分布格局，确定了我国北方沙漠化及其逆转过程中碳排放量及其贮存潜力，建立了土壤C、N沙漠化衰减模型；从土壤、植被、微生物等不同方面和群落、种群、个体、细胞、分子等不同层面揭示了沙漠化过程中植被受损过程及植物适应对策；从气候、景观格局、植物的自我修复、植物与土壤的反馈作用阐述了退化植被的恢复机制；阐述了沙地人工植被的稳定性机制，筛选出影响植被稳定性的13项指标，建立了沙地植被稳定性评价指标体系；揭示了沙区主要作物和乔灌木种的耗水量和生态容量，建立了植物耗水量与植物枝长、茎粗、叶面积等生物学指征关系，提出了沙地主要植物耗水量尺度转换模型。

及时将沙漠化生物过程的最新成果转化为生产力。运用作物抗逆研究新成果，利用长期定位实验站引进新技术、推广新品种，取得了明显的社会经济效益。4年多来，本项目的研究成果和新技术的推广应用，仅在科尔沁地区就获得新增产值9.83亿元。

(5)科学地分析了近50年来中国北方不同沙漠化地区沙漠化的现状、发展规律和未来的发展趋势，建立了中国沙漠化土地分类、强度分级系统，结合过去成果和本项目的最新研究，对北方沙漠化的进行了动态监测与评价。研究表明，我国北方沙漠化土地自20世纪50年代后期以来一直处于加速发展的态势，沙漠化土地年均发展速率从20世纪50年代到70年代中期的1 560 km2提高到70年代中期到80年代后期的2 100 km2，80年代后期到2000年则增加为3 600 km2。到2000年我国北方沙漠化土地总体上仍呈现扩大的趋势，达到 38.57×104km2。沙漠化土地主要分布在农牧交错带、半干旱雨养农业带、绿洲灌溉农业带和纯牧业带。

北方典型沙漠化地区应用本项目提出的“土地沙漠化是落后的生产方式与水土资源承载力不相协调的产物”和“生态修复的根本在于减轻土地的压力，使之与土地生产力、现有生产力水平相适应”的理念进行治理区划分和沙漠化土地的综合治理，也取得了较好的经济、生态和社会效益。如内蒙古巴林右旗结合小城镇建设和扶贫工程、正蓝旗依据生态条件和生态环境现状进行的“三区”新规划和实施、乌兰察布盟实施的“进退还”战略及其退耕种树种草工程等。在众多样板的带动下，我国农牧交错带治理沙漠化、进行生态建设取得很大成效，科尔沁沙地、毛乌素沙地南部等沙漠化形势已经出现逆转，在退耕还林还草、防治沙漠化工程的带动下，整个农牧交错带的沙漠化土地出现逆转。

该项目研究开发的新型防沙材料——蜂巢式尼龙网沙障能够替代传统草方格沙障固沙，具有施工方便、使用寿命长、便于工业化生产和运输等优点，并已开始在塔干沙漠石油公路、河西走廊应用，取得了良好的效益。防浪固沙障在某海军基地运用，解决了既要在低潮位时防治沙滩风蚀，又要在高潮位时防止浪蚀防沙工程设施的难题。其它材料如石膏板沙障等已在青藏铁路沿线试用。

通过项目研究完善了我国沙漠学科的学科理论和方法，形成高素质的学科队伍和以中科院沙漠与沙漠化重点实验室和3个国家野外站：即沙坡头沙漠试验研究站(宁夏)、奈曼沙地农田生态系统研究站(内蒙古)和临泽绿洲农田生态系统研究站(甘肃)为主的研究、实验与示范推广平台。

5年来，项目组就“加强我国沙漠和沙漠化研究”、“沙尘暴形势及对策”、“我国北方沙漠化和风沙危害的防治的建议报告”、“塔里木盆地沙漠石油公路沙害防治研究和实施的成果与展望报告”以及“科学地和突出重点地进行治沙工程”等向中央提出政策建议5份，其中4份获国家领导人批示。最新研究成果都及时报送国家防沙治沙主管部门，为“国家防沙治沙规划”提供了科学依据。建立了基于网络的中国北方沙漠化地区沙漠化信息综合数据库，为沙漠化地区制定可持续发展政策，提供了坚实的理论基础和丰富的共享数据源。

项目实施期间，共发表论文575篇，其中国际刊物137篇，国内核心期刊438篇，SCI收录刊物128篇，EI 8篇；国际会议发表特邀报告25次；完成《中国沙漠与沙漠化》等专著11部、《中国沙漠与沙漠化》(1/400万)地图和《中国沙漠化地图集》。还在实验设备、固沙材料和技术方面取得创新性成果，并获新型实用性专利17项。项目于2005年10月通过国家科技部组织的验收，被评为优秀。

通过该项目的实施，使沙漠化过程和防治理论与方法论趋于完善和系统，推动了中国沙漠科学基础理论体系的进步，提高了沙漠化防治的水平，也是对国际荒漠化/沙漠化研究和防治的积极贡献。项目首席科学家王涛博士近日当选为国际沙漠研究协会主席，也说明了我国在这一领域所具有的积极影响。根据联合国大会的决议，2006年被定为“联合国荒漠年”，这是继联合国1977年内罗毕荒漠化大会和1994年组织签署“联合国荒漠化公约”以后，再次提醒全球对荒漠和荒漠化问题的重视。由中科院和国际干旱区开发委员会共同主办，主题为“人与自然·和谐共发展”的“第八届国际干旱区开发大会”已于2006年2月25—28日在北京举行。将这样重要的大会选择在北京举行，也充分显示了我国在干旱区和荒漠化的研究,特别是沙漠与沙漠化科学研究在国际上的重要地位。