敦煌莫高窟研究报告

内容摘要：敦煌莫高窟是世界上规模最庞大，内容最丰富，历史最悠久的佛教艺术宝库。这些艺术珍品不仅反映了中国中古时期宗教和社会生活情况，同时也表现出历代劳动人民的杰出智慧和非凡成就。但由于近年来的自然人为等多种原因使得莫高窟遭受到了前所未有的损坏。

关键词：莫高窟 历史背景 文化地位 损坏现状 保护

历史背景：

据武周圣历元年（公元698年），《李怀让重修莫高窟佛龛碑》记载：前秦建元二年（366年），有一名叫乐僔的僧人，行到此山见金光照耀，状如千佛，而在此开凿了第一个洞窟。后历建不断，遂成佛门圣地，号为敦煌莫高窟，俗称千佛洞。

莫高窟简介：

莫高窟，位于中国西部甘肃省敦煌市东南25公里处鸣沙山的崖壁上。这里全年日照充足、干燥少雨、四季分明，昼夜温差较大。洞窟开凿在鸣沙山东麓的崖壁上，上下五层，南北长1,600米，是一座内容丰富、规模宏伟的石窟群，至今仍保存有洞窟492个，壁画45,000平方米，彩塑2,415身，飞天塑像4000余身，唐宋木结构窟檐5座，莲花柱石和铺地花砖数千块，窟形制有禅窟与中心柱式、方形佛殿式和覆斗式。最大的高达40余米，30米见方。最小的高不盈尺，造像均为泥质彩塑，有单身像和群像之分。是我国，也是世界上现存规模最宏大、保存最完好的佛教艺术宝库，与山西云岗石窟、河南龙门石窟并称为中国“三大石窟艺术宝库”。

十六国北魏时期，壁画一般为故事画，如：北周第290窟，全部画像近80个画面，是我国现存唯一的佛传连环故事画。在敦煌壁画中，还反映魏晋以来佛教渐与道家、儒家思想融合而中国化的一个侧画。此外，还有一些历史事件被搬上壁画，如：张骞通西域，有较为细致的表现。

第285窟有许多北方古代少数民族形象，如：北297窟有舞乐图，画的是流行于河西的胡乐。这些画像提供了当时研究社会的第一手资料。

敦煌莫高窟的壁画反映了古代生产活动和社会生活的各个方面。壁画中各类人物形象和供养人画像，保留了大量的历代各族人民衣冠服饰资料。所绘的亭台、楼阁、桥梁等和现存的五座唐宋木结构窟檐，都是研究我国古代建筑的形象图样和宝贵资料。大量的壁画和彩塑，为研究我国美术史提供了丰富的实物。 敦煌莫高窟宝中之宝是17窟藏经室，大约在公元1049年，西夏战乱，僧人们为保护石窟寺财产，将历代宝藏、经卷、佛像、绢画、织绣、杂书集中于今天标号17窟的复室里，用一道泥墙将复室封闭起来，又在墙上画了一尊菩萨像。后来，僧人们流散各方，这个密室再不被人提起，因为气候干燥，且密室隔绝了空气光线，使得这些文献材料得以保存。

敦煌藏经洞自11世纪被封闭后，至19世纪末王道士来到莫高窟，已沉睡了近九百年。

莫高窟的文化地位：

莫高窟是我国，也是东方最大的石窟群。就其壁画、塑像等内容来说，都是解释佛经、宣扬佛教思想的。但是，当时艺术匠师们绘制的这些壁画、彩塑等，不管采用什么样的虚构和夸张手法，最终要以他们的实践和社会现实为依据去展开思维和想像，从而总要间接或直接地折射当时的社会现状。

还有许多壁画是直接描绘当时现实的。这些壁画构反映着不同时代的各阶级人们的生产生活情景。

敦煌石窟艺术是集建筑、雕塑、绘画于一体的立体艺术，是一座伟大的艺术宝库。古代艺术家在继承中原汉民族和西域兄弟民族艺术优良传统的基础上，吸收、融化了外来的表现手法，发展成为具有敦煌地方特色的中国民族风俗的佛教艺术品，为研究中国古代政治、经济、文化、宗教、民族关系、中外友好往来等

提供珍贵资料，它为人们展现了从四世纪到十四世纪千余年间生动的社会历史场景，可以说它是一部包罗万象的“百科全书”。 是人类文化宝藏和精神财富。 莫高窟壁画的损毁现状：

在敦煌莫高窟，壁画霉变、腐蚀、脱落的情况十分普遍。敦煌研究院早前的调查结果称，敦煌莫高窟4.5万平方米的壁画中，有20%受到不同程度的损坏。

而最新的统计显示，在莫高窟目前存有壁画、彩塑的492个洞窟中，一半以上的壁画和彩塑出现了起甲、空鼓、变色、酥碱、脱落等病害。

自然原因：

敦煌石窟开凿于石质疏松的砾岩之上，无法精雕细刻，便采用泥塑彩绘和壁画的艺术形式。目前，自然因素的破坏仍呈渐进式发展。莫高窟周围环境也有崖体结构不稳定、莫高窟背靠的沙山形成的风沙危害以及大气降水从岩体裂隙下渗，引起岩体内可溶盐向壁画运移等危害。这些都直接影响到莫高窟本体的洞窟建筑、彩塑、壁画的保存。

研究显示，在导致壁画毁坏的诸多因素中，风沙已成为莫高窟石窟长久保存的最大威胁。沙尘暴造成的积沙、风蚀、粉尘等极易引起壁画脱落、彩塑受损、崖体坍塌等病害。

西北地区多风沙，敦煌地处大漠之腹，每到风沙肆虐之际，翻飞的粉尘随气流涌入石窟。这些微小颗粒既能对壁画、塑像进行打磨，又能侵入壁画和塑像颜料的空隙。不断沉积的粉尘，会逐渐向外挤压壁画的颜料层或白粉层，使之脱落。这是莫高窟壁画残破不堪的自然原因之一。

除了莫高窟小环境恶化这一因素外，敦煌地区近年来大范围的荒漠化、沙漠化也是重要原因。 受全球气候变化和人类活动加剧的影响，‘大敦煌’地区的生态正在持续恶化。”

据中国科学院、中国林科院、中国水科院等机构的调查发现，用水结构不合理、人口增长迅猛和绿化面积减少是加剧“大敦煌”荒漠化、沙漠化的关键性因素。

人为因素加重：

敦煌研究院成立之前，由于无人管理，造成烟熏、刻画、霉变等人为破坏。 就现在而言，对莫高窟来说，虽然人为破坏已不复存在，但日益增多的游客进入洞窟，对壁画的保护构成了威胁。

研究发现，每40个游客参观半小时，洞内的二氧化碳值就会升高7.5倍，空气相对湿度上升10%，温度升高4℃。由于游人数量过多，过多的二氧化碳排放以及过度暴露于光线中，使许多壁画出现变色剥落现象，人为的损坏远远比自然的侵蚀更可怕。专家们称，莫高窟申遗成功的短短几十年间，遭受的人为损坏超过了过去千余年的自然侵蚀。

20xx年10月16日，国务院总理温家宝在甘肃考察时十分焦虑地指出：“要拯救敦煌，决不能让它成为第二个楼兰!”

艰难的保护：

上世纪60年代，在政府的支持下，保护人员对莫高窟进行了崖体加固，后来又为洞窟安装了门窗和防沙网，但这些措施并不能完全挡住风沙袭来时无处不在的粉尘。

人才缺乏是目前莫高窟保护面临的一大难题。这是一个非常专业的领域，执行这一领域的工作必须按照相应的程序，以相应的专业人才来进行，但国内严重缺乏这样的专业人才。

作为世界著名的旅游胜地，在敦煌莫高窟，文物保护与开放参观是一对尖锐的矛盾。敦煌正在规划建设具有综合功能的游客服务中心。该中心将通过主题电影演播厅、洞窟实景漫游厅，让游客全面了解敦煌和莫高窟的历史文化背景，身临其境地观赏典型洞窟和丰富的敦煌文化，然后再适度参观洞窟。

除了敦煌莫高窟本身的保护，在整个敦煌地区，改善生态环境的努力也在展开。为解决敦煌生态问题，从20xx年开始，敦煌市开展解救月牙泉行动。20xx年，在全市范围内推行 “三禁”政策。同时，在农村加快农业产业结构调整，实施滴灌、管灌等高新节水工程。在城市实行阶梯水价、以水定产、用水定额等节水措施。不过，经过多年治理，今年7月，月牙泉水域面积仍只有11亩，水位只提高了0.6米，平均水深只有1.5米。

资金的匮乏

保护科学的研究、保护技术的探索和创新、保护人才的培养、保护设施的投入和更新等等都需要大量的资金。保护资金的短缺已经成为限制敦煌石窟保护的一个难题。 “数字敦煌”建设也没有多少资金支持。但敦煌研究院目前虚拟漫游已做好了20多个洞窟，这完全靠科技人员的无偿劳动。

第二篇：敦煌莫高窟风沙危害综合防护体系防护工程可行性研究报告

敦煌莫高窟风沙危害综合防护体系防护工程设计

摘要：通过对敦煌莫高窟防沙历史的综合总结和分析,认为莫高窟作为我国乃至世界古代灿烂文化艺术的瑰宝,是甘肃对外交流的主要窗口之一,也是我国重要的旅游地之一。单纯的消极人工清沙已远远不能适应现代社会对生态环境质量的需要和旅游业作为该地区经济发展基本点的要求。那么,创造一个良好的旅游生态环境及文物保护工作环境,不仅有利于整个窟区生态环境的改善,且其示范效应将带动本地区乃至整个河西地区的荒漠化治理。根据风沙环境特征,提出了莫高窟防护体系建立的主导思想是:以防治西北、西南主害风为主,根据鸣沙山、砂(砾)质戈壁、窟顶崖面等不同地带的具体风沙运动规律,采取以固为主,固、阻、输、导相结合的防护原则,以切断或削弱鸣沙山沙源和固定流沙,并消除沙砾质戈壁面的就地起沙为目的,建立一个由工程、生物、化学措施组成的多层次、多功能的综合防护体系,从根本上消除风沙活动对莫高窟的危害。同时对莫高窟综合防护体系建设的总体布局及防护宽度、砾石铺压的基本原理作了一个初步的探讨。

关键词: 莫高窟 综合防护体系 风沙侵蚀 植物固沙 草方格 高立式沙障 砾石铺压

一、研究背景 与建设必要性

1、研究背景

敦煌莫高窟位于干旱地带的河西走廊西部,地处高大鸣沙山与三危山之间的大泉河谷。绵延1600m的石窟开凿于大泉河西岸玉门砾岩层组成的台地边缘。在西北、东北及西南风作用下,洞窟长期受到风沙的危害。早在五代时期,风沙就已危及洞窟的安全,有清沙功德碑为证。本世纪40年代,石窟最低层大部分埋在沙中。自敦煌文物研究所成立以后,就把防沙治沙列为保护石窟的重点工作,并在制定《1956—19xx年敦煌文物研究所全面规划草案》时,把防沙工作列入石窟的保护、修缮工程项目中,先后在窟顶设立多种防沙工程。60年代初,制订过防沙规划,同时开展过小规模的防沙治沙试验,在崖面上修建防沙墙,采取“上堵下清”的方法,但后因积沙量大,造成墙体外塌,危及洞窟,被迫拆除。随后又在崖面开挖防沙沟,设置部分红柳条栅栏,结果造成大量沙物质积聚,沟很快被填平,沙障压埋,形成新的隐患。究其原因,是限于当时的条件,对本区独特的风沙运动规律、风沙危害方式等研究不够,虽然工程在短期内起到了一定的防护效果,但随后因积沙量增大,相继很快失效,所以,多年来一直采用消极的人工清沙方法。据敦煌研究院统计每年要清沙3000m3,而风沙危害并未得到有效防治。19xx年,敦煌莫高窟被联合国教科文组织批准列入世界文化遗产保护对象以后,莫高窟的风沙危害问题再次引起国内外有关方面的关注,原中国科学院兰州沙漠研究所、敦煌研究院及美国盖蒂保护所共同合作,进行了莫高窟风沙运动规律及风沙防治的研究,并设置了尼龙网防沙栅栏。经长期观测,尼龙网防沙工程阻止了主害风(西北、西南风)向窟洞搬运的沙量,使窟区入沙量减少了60%。但是,尼龙网防沙栅栏是一种临时性防护措施。由于积沙,栅栏附近形成了新的人工沙堤,一旦积沙高出栅栏,流沙便会长驱直入危及洞窟。因此,为了避免产生新的风沙危害源,彻底根治莫高窟沙害,应改变过去结构简单,功能单一,缺乏长远性的防护方法,尽快建立一个由工程、生物、化学措施相结合,阻、固、输、导为一体的综合防护体系。

2、建设必要性

随着我国经济建设重心由沿海向内陆地区的转移,西部将成为我国经济发展的又一热点地区。中央政府决定将生态环境建设作为西部开发的一个基本点,同时将旅游业作为西部地区经济发展的一个重要支拄产业,这种战略思想就是基于资源开发和环境综合整治相 1 小羚羊

协调,将经济效应、社会效应、生态效应相结合,把生态效应放在首位的国土开发战略。敦煌莫高窟是我国乃至世界古代灿烂文化艺术的瑰宝,是甘肃对外交流的主要窗口之一,也是我国重要的旅游地之一。在我国重点文物和世界文化遗产保护地建立这样一个风沙危害综合防护体系,其意义不仅是对我国流沙固定及风沙防治工程水平的一次综合显示,更为重要的是表明我国政府对世界文化遗产的保护和根治沙害,改善西部地区生态环境的决心。敦煌莫高窟风沙危害综合防护体系的建立,将对我国风沙地区文物古迹及重要经济设施的保护起到示范作用,而且在国际上也会产生深远的影响。

二、自然地理概况

2.1 地貌特征

莫高窟顶为一平坦沙砾质戈壁，向西约为700~1000m渐向与鸣沙山接触。自洞窟至鸣沙山，由东向西按地貌形态及地表组成物质等因素可划分为四中地貌类型：

（1）砾质戈壁带：地表由小砾石组成，此带面积较小，从窟顶边缘开始，向西深入。地面覆盖一层以小砾石为主的砂砾层，砂砾层下为10cm左右厚度的细砂层。细砂层下系石膏层。砾石戈壁之上偶有及耐干旱的泡泡刺零星生长，地表15～25cm砂层含水量在1%一下。

（2）沙砾质戈壁带：此带面积较大，平均宽度约为436m，面积约174.5ha。表面组成物质系小砾石和细沙，厚度约15cm左右，大风天气，可带起砂砾吹扬，为危害洞窟的沙源地之一。

（3）平坦沙地：平均宽度约为104m，面积约为37.4ha，流沙覆盖厚度在10-150cm，俞接近沙山，细沙层愈厚。

（4）沙地：鸣沙山相对高度约为60～70m,为一覆盖在基岩低山上的高大复合型沙山，沙丘类型以格状沙丘、金字塔沙丘为主，边缘沙丘一般高5-20m。

2.2 土壤、植被特征

土壤与植被是地形、地表物质和气候等因素综合影响而形成的。由于研究区地形地貌复杂，环境干旱少雨，所以总体上表现为土壤类型单一，植被种类少的特点。莫高窟顶为棕色荒漠土，全养分较低，PH值在7.22~8.94之间。窟区前土壤质地在垂直分布上较为复杂，为不同时期洪水冲击形成的沉积层。窟顶的天然植被有胡杨、沙拐枣、梭梭、白刺、沙蒿和羽毛三芒草，人工植被有红柳、花棒、梭梭、沙拐枣和柠条等，库区前林种有新疆杨、银白、榆树、白蜡和侧柏等。

2.3 气候

莫高窟属于典型的大陆性荒漠气候，由于受到蒙古高压的影响，具有气候极端干燥、 2 小羚羊

降水量少、变率大、蒸发强烈、温度变化大和风沙活动强烈等特点。

2.3.1降水

降水的大小及其在时间和空间上的分布特点，主要受天气形势所控制。敦煌盆地大气降水较少，多年平均降水量仅39.84mm，且在时间上分布不均。受敦煌盆地地形和大气环流的影响，年内各月分配极不均匀。年降水量变率大是本地区降水的一大特征，其中夏季降水量集中且大量，春季次之，秋、冬季最少。

2.3.2蒸发

蒸发在干旱地区表现得较为强烈，蒸发量的大小主要取决于空气湿度。最要原因是该区降水少、植被稀疏、温度高和日照强烈之故。蒸发量最大值在一年内主要集中在5-8月份，月均超过300mm。

2.3.3气温

敦煌市多年平均气温为9.6℃，莫高窟多年平均气温为10.6℃，莫高窟极端最高气温为40.6℃，最低温度为-21.5℃。而莫高窟地区绝大部分被沙漠、戈壁、沙山所包围，地表组成物质以砂砾质为，下垫面导热率小，气温的年较差和日较差亦大。

三、风沙危害类型

莫高窟风沙危害的主要类型包括积沙、风蚀、风沙尘、沙尘暴及沙丘前移等几个主要类型。

3.1 积沙危害

莫高窟崖顶向西1000m处是高大的鸣沙山，为风沙危害提供了丰富的沙源。特别是在当地偏南、偏西两股主要气流的作用下，来自鸣沙山方向的风沙流经过约500～700m的砂砾质地表后在低洼处形成部分积沙，然后进入砾质平台，再运行200m左右到达崖顶或崖面附近。由于地形的急剧变化，附面层发生分离，在崖面斜坡上部和下部的窟前形成风沙堆积。

3.2风蚀危害

风蚀主要是指风沙流对路天壁画、洞窟围岩及窟前遗址的吹蚀与磨蚀，是一种破坏性极强的地质作用，因其作用缓慢，不容易引起人们注意。首先，来自鸣沙山方向的风沙流在运行至窟顶临空面时产生气流反转，从而造成反向挟沙气流对崖面露天壁画的撞击、磨蚀，导致壁画褪色、变色。其次，由于莫高窟石窟群开凿在砂砾岩上，下部为中更新统千 3 小羚羊

佛洞组砂砾岩，成岩较好；上部为更新统酒泉组砂砾岩，并有10～50cm厚的砂质透晶体大量分布于整个崖体，水平层里发育，极易风蚀。

3.3粉尘危害

风沙尘对莫高窟石窟壁画彩塑的危害只要表现为风沙流所携带的风尘物质受崖体临空面反转气流的作用，进入窟内形成大量降尘，严重污染壁画，影响视觉效果。

四.技术方案

4.1 高立式栅栏的布设

(1)选用当地廉价的干枯的作物秸秆，枝条，蒿草，或泥土作材料设置而成。这种沙障较植物沙障起作用时间短，也不能提高沙地肥力。但它不与障间林木争水争肥，不受季节限制，而且材料来源广泛，目前比较普遍采用。大约有以下几种形式：①立式沙障材料直立，沿沙坡隔一定距离水平开沟，埋入20～100cm，露出沙面50～100cm的②高立式沙障，20～30cm的叫低立式沙障，也叫半隐蔽式沙障。为保护幼林而设置的沙障，宜采用疏透结构(孔隙度为30～60％)。因为这种沙障附近，风蚀较轻，并有少量积沙，有利于幼林正常生长。

(2)用可以繁殖的植物枝条或苗栽子作材料设置的沙障。它既能起到机械阻沙的作用，成活后又能达到长久固沙的目的。一般常用的有沙蒿沙障和杨柳沙障两种。前者是用3～4年生野生沙万栽植而成。一般沿沙丘迎风坡坡脚以上三分之二或二分之一处等高开沟，沟距4～6米，深30～40厘米，宽20厘米。然后将黑沙蒿苗靠沟的下缘均匀放入，上露10～15厘米，填入湿沙，分层踏实。后者用2～3年生的沙柳或1～2生的早柳、小叶杨的枝条插植而成。以沙柳条作材料的，可从沙丘迎风坡脚设置至迎风坡中部，以旱柳，小叶杨枝条作材料的，只设置在含水率较高的沙丘迎风坡下部。其余与黑沙蒿沙障相同。

4.2 草方格沙障的布设

草方格沙障是用麦草、稻草、芦苇等材料，将草插入沙层内，直立于沙丘上，在流沙上扎设成方格状的半隐蔽式沙障。草埋入沙中的深度约为15～20cm，上露地面高度约20～30cm，草方格的边厚5cm左右，用铁锹壅沙踏实使之牢固。沙障高度是由气流中沙粒的分布高程决定的。由于风沙流中90％以上的沙量是在离地表30cm的高度内通过的，因此采用高出沙面20—30cm的沙障，就足以控制沙丘表面风沙流的活动。沙障防风固沙的空气动力学原理，乃是流动沙丘上设置草方格沙障后，增加了地面粗糙度，增大了对风的阻力。

(1) 设1X1米草方格沙障，形成草障植物带。在半荒漠干旱区又无灌溉条件下，这是 4 小羚羊

最主要的固沙带。1X1米草方格沙障是治沙前期固定流沙，植物发育，促使人工植被形成的最关键的技术和措施，一次可延续1—5年，更新2—3次后，可由人工植被或继后的人工——天然植被所代替。

(2) 筛选确定了优良乡土固沙树种——花棒、柠条、沙拐枣、梭梭；成功地引进了外埠固沙树种——黄柳、锦鸡儿。这些树种耐瘠薄，不苛求肥力、水分，适应流沙水土条件，种植后在草障植物带内8—10年即可形成密度较好的人工植被，覆盖率可达30％。这一覆盖率可作为半荒漠干旱区域植物固沙的上限指标。达到这一覆盖率后，沙层中下部含水量会逐渐下降到1％左右，灌木类植被趋向衰枯，而油蒿和微生物群落将不断更新繁衍，向人工——天然生态系统演替。

(3) 在固沙带主风向外侧设置高1米、孔度为4％的折形高立式栅栏进行前沿阻沙，可阻截外缘流沙向草障植物带的侵袭，有效地保护植物固沙带。据观测，在无阻沙设施的情况下，外缘流沙每年都会压埋掉宽约10～20米的固沙植物带，而设置前沿阻沙带控制后，可使外缘流沙大量积累在阻沙栅栏两侧，逐步形成高大沙堤，使流沙移动减缓，侵入速度可降至每年5米以下。

4.3 植物固沙的设计

4.3.1植物种的选择

固沙植物种的选择是植物治沙的一项基础性工作。植物种选择适当与否，直接关系到造林成败和治汐效益的发挥。我国植物治沙工作中，因植物种选择不当造成损失的事例不少。俗话说；“十年树木”，从造林到发探生态、经济、社会效益少说也得七八年最快也有四五年，造林周期长，如果树种选择不当，不仅直接影向树木的成活和生长，还合影响防风固沙效益的持久发挥，造成的损失将是无法估量和弥补的，所以，树种选择是植物治沙工作中一项最具有长远意义的大事，它对于加快沙区生态环境建设，提商防沙治沙工程质量具有重要的意义。物种选择的基本原则，沙区自然环境恶劣，要使选择的植物造林成活率高，生长快，见效早．固秒效益大，必须严格按照树种选择的原则，科学地选择树种，一般应当遵循以下几个基本原则。

(1)适地适树、适树适地的原则适地适树就是根据沙区的立地条件，包括地形、气候、土壤、植被等因子，因地制宜地选择适宜在一定立地条件下生长的树种。要做到适地适树，必须全面掌担树种的特性和造林地立地条件的特点以及商者的相互关系，使造林树种的特性和造林地的立地条件相适应，才能取得最好的造林固沙效果。沙区植物在长期的自然选择过程中，形成了适应沙区恶劣环境的待殊能力。许多沙生植物都具有以下特性；①喜光 5 小羚羊

性强，耐干早、瘠薄，耐风蚀、沙埋。它们的枝干和茎叶为适应沙区炎热的商温和强烈的光照，形成独特的形状。它们的根系庞大，为了吸收水分和养分，有的主根较院有的侧根较长。许多植物沙埋时，产生不定根或不定芽，只要埋愿不过深，一般越压越旺。风吹蚀裸露根系后，仍能生长。②分枝多、冠幅九防风固沙能力强，可以较快覆盖沙面起到固沙的作用。

(2)以乡土树种为主，乡土树种与引进树种相结合的原则；地区分布的天然树种，称为乡土树种；从外地引进的树称称为外来树种。以乡土树种为主，主要由于乡土树种对其分布区的气娱、土壤答环境条件适应能力强，造林成活率局．而且种源丰富，可以就地采种育苗。如汐被头地区曾试验引种过50多种按物，经过几十年的生长筛选．以乡土树种沙拐枣、柠条、梭梭、白刺、白沙蒿等生长最好。

(3)生态效益与经济效益相结合的原则；我国沙区防护林体系建设正在由传统的生态型向生态经济复合型转变。这就意味着，在植物治沙的过程中，除结合当地的自然条件，固定流沙外，在有条件的沙地上应选择经济价值较高的植物种，提商经济收益，促进沙产业的发展。

4.3.2防护林建设及天然植被封育保护

(1)农田防护林建设的规划设计

①林带结构

它是指林带树冠上下组成的层次、宽度、横断面形状、枝叶状况、密度和透光状况等综合情况。平原地区应选通风结构林带。因为通风结构林带防护距离最大，通常由2行以上乔木组成，没有下木，有效防护距离在28h的范围内。

②林带走向

它是由主林带和副林带组成。防止主要害风的林带是主林带，主林带要与主要害风方向垂直。防止主要害风以外风力的林带是副林带，副林带一定要垂直于主林带。主、副林带形成的网格，呈长方形或方形。林带走向以主林带垂直于主风来确定。在大面积的农田上，只有营造许多纵横交织的林带，形成很多林网，才能起到全面的防护作用。 ③林带间距

它是指主林带与主林带或副林带与副林带之间的距离。平原地区主林带之间的距离为200～300m，副林带之间的距离为500～600m，网格面积要大于10hm2，而小于20hm2。 ④林带宽度

它是指林带两侧边行树木之间的距离，再加上两侧各1～1.5m的林缘宽度。一般选 6 小羚羊

择两侧各2行以上的行道树。2行的林带宽度应不小于4m。这种窄林带的优点是占地少，消耗水分少，生长稳定而防护效果好。“窄林带、小网格”在平原地区已起到良好的保田增产作用。

⑤林带与地形地物的结合

农田防护林林带的设计应尽量与护路林、护岸林、环村林以及成片造林相结合，一方面可以节省耕地，另一方面又能构成综合的防护林体系，扩大防护作用。林带与道路结合时，可配置在道路两侧。与渠道结合时，可配置在渠道的南侧；与护岸林结合时，可配置在河流两岸。尽量做到林网、路网、水网三网合一。

(2)农田防护林建设的技术

①整地挖穴

春节前大穴整地，穴的规格为长、宽、深各80cm，表土和心土分别堆放。由于所挖树穴标准高，土壤结构和肥力状况得到改善，春节后造林，苗木易于成活，而且根系和材积生长十分明显。

②树种选择

主要以乡土树种中的速生、抗性强的乔木树种为最好。平原地区适宜的乔木树种有：优良的杨树品种、白榆、刺槐等。

③树种苗木的选择

一是苗木要健壮，树干要挺直，要求分枝细小，有明显的顶端优势；二是苗龄要求二年根一年干的平茬苗，苗高4m以上，胸径杨树的2cm以上，泡桐5cm以上，有发达的根系；三是无病虫害。杨树要重点检查树干上有无溃疡病和天牛危害。

④栽植密度

因农田防护林建成后，主要起防护作用，所以栽植密度应比用材林的密度适当大些。这不仅能早见成效，并适应窄林带的造林特点。林带行株距，乔木应采用1.5m×2m或2m×3m，要求三角形配置。

⑤栽植技术

杨树和泡桐的栽植方法简单，关键要细致，提倡大穴、大苗，随起随栽，并要扶正深栽，杨树的栽植深度为60～80cm，泡桐的栽植深度为50cm左右。都要按“根舒、栽直、压实和深浅适度”技术要求栽植，穴的大小以苗木根系在穴内舒展为宜，做到不窝根、不上翘、不外露、苗茎起立，先回填表土，再回填心土。当填土2/3左右时，将苗木轻轻略向上提，并踏实，灌透水，最后将穴填满修成小丘或盘状，以利于蓄水保墒。此外， 7 小羚羊

在同一林带上，应尽量做到“四个一样”，即树种一样、规格一样、高矮一样、粗细一样。这样不仅使带相整齐美观，而且有利于林木的均衡生长发育，有利于林带防护作用的充分发挥。

4.3.3幼林抚育

对新造幼林要及时检查和补植，凡是成活率低于90%的缺苗断条的，均应于造林后的1～2a内用大苗补齐。幼林郁闭前要及时除草、松土、培土、摘芽和病虫害防治，有条件的还应灌水和追肥。只有加强抚育管理，才能保证迅速成林，使林带尽早发挥防护作用。

4.3.4林木林带滴灌系统更新改造

针对滴灌技术易堵塞的弱点，美国对水质过滤处理极其严格，一般采取3—4级过滤。压力可补偿式滴头的研制与应用是滴灌在美国能得以快速发展的一个主要原因。美国为克服滴灌的缺点采取下面的对策：过滤滴灌水，调节水的pH值和沉降盐分，以防止物理和化学堵塞，防止被灌植物根长入滴头孔口，定期清理管道及关注滴灌的均匀性等。2．间歇滴灌。由滴灌改造形成，它与一般滴灌的不同点是根据作物需水规律及需水量，在一个灌溉期里间歇灌水。其设施和设备均较普通滴灌简单。此灌溉系统设贮水库，通过输水管道(内径152毫米)输水到地端，连接田间输水管道，再通过田间的支管毛管分配水到果树的行。在每株果树根下接一只微管到毛管上，微管为内径lo毫米的软塑料管，外套一硬塑料管为导管。微管、导管露出地面(毛管在地下)，水由微管滴出，渗进果树根部。这一技术是亚利桑那大学干旱研究中心开发的，在该大学柑橘试验站试验，幼树可节水75％，成树节水66％，它与一般滴灌系统相比有三个优点：一是贮水库与灌溉处水位差只需1米，而一般滴灌需15米以上，因此可节省能耗；二是设施和建筑简单(输水管道结构也简单，不用设过滤装置等)，因而固定资产和运行费用均较低；三是由于单位时间流量大(间歇灌)，所以最后一级微管管径较粗(10毫米)，不易堵塞，而一般滴灌微管管径(或孔口口径)仅为0．5～1．5毫米，容易堵塞。间歇滴灌与滴灌比，最大的优点是不易堵塞，其他均与一般滴灌相同。

4.4砾石铺压

半干旱地区由砾石覆盖的砂田独具特色。砾石覆盖层具有保水保墒、增加地温和保持地力的效果,在雨养条件下一般能保证作物丰产。在其它工程建设中砾石覆盖也得到广泛应用, 它能有效地防止路基侵蚀, 提高边坡稳定性, 并是沙漠地区流沙固定。 ①砾石铺压带

8 小羚羊

砾石铺压防护带，位于莫高窟顶北部，防护带总体布局上呈不规则倒梯形，靠近鸣沙山边东缘至窟顶1000~1500米长的范围，对于含沙量较高的沙砾地表，采用砾石铺压方法，保护地表下的细沙物质免遭风蚀，并阻截西北、西南气流从鸣沙山携带的一小部分沙物质，同时可使少量进入戈壁带的沙粒，再不饱和气流的作用下进行输导，不至于形成风沙沉积。砾石的风蚀抑制机制是通过砾石吸收地表风动能来降低可蚀床面上的剪切力，从而达到抑制风蚀的效果。莫高窟顶砾石、砂砾质戈壁都含有一定数量的沙物质，并且主要集0.125～0.063mm极细沙范围内，表明砾石对极细沙具有一定的防护作用。 ②砾石空白带

砾石空白带是由砾质戈壁组成的，主要分布在窟顶崖面附近，砾石覆盖度达60%以上，为一相对较高的台地。由于砾质戈壁不易起沙，且在大风状况下的防护功能较为明显。经过高立式栅栏带、草方格沙障带、植物固沙带及砾石铺压带的层层设防，绝大多数的沙物质被阻截，仅仅很小一部分沙物质进入砾质戈壁区。砾质戈壁的面积相对较小，砾石多为大于10mm的块状砾石。此带可以视为基本达到稳定状态的床面，且偏东风对窟顶崖面的积沙具有反向搬运能力。因此，保持其自然输沙场，无论从经济上还是从防沙效益上都是可行的。

4.5 项目组织管理、技术管理和组织管理

在莫高窟开展如此规模的宏大治沙工程，关系到国际名声，治沙经费必须依靠国家投资，充足的投资额度是完成规划工程质量的根本保证。治沙工作是一项技术含量高、技术要求严格的工程体系，要保证工程的质量，必须重视科学技术，特别注意项目前期及实施过程中的野外观测和实验工作，尽快采用先进治沙技术和科技成果，建立有特色的风沙危害防护体系。发挥其沙漠化防治示范带头作用及辐射作用。应把目前急需解决的砂砾质戈壁的砾石铺压技术，复杂风信条件下高大沙山工程防护的合理配置，新材料、新方法的引进、筛选等作为技术攻关项目，注意包括：

1.运动规律的观测。包括流场、输沙率、戈壁风沙流的野外观测、风动模拟实验，为防护带的设置及有效防护宽带的正确确定提供科学依据。

2.体系综合效益观测。包括综合防护体系建立以后流场、输沙率及粉尘输送规律、戈壁风沙流、地表形态的变化，通过风沙物理过程进一步探讨其 综合防护机制。

3.窟风沙危害综合防护体系建设实用技术及材料的实验研究。包括多风向条件下阻沙栅栏和草方格沙障的设置技术，防护材料的筛选，砾石压沙工艺及新技术，新材料的引进，建立相应的防护技术参数。

9 小羚羊

4.窟风沙危害综合防护体系的生态环境影响评价及预测。

五、结论

1、莫高窟风沙危害的主要风向为偏西、偏南、偏东三组风向，依次占起沙风总频率的21.97%、50.29%、和12.67%。

2、危害敦煌莫高窟的沙物质主要来源于鸣沙山及前缘低矮沙丘和平坦沙地，窟顶戈壁地区的就地起沙包含砂砾质戈壁地表本身起沙及来自鸣沙山前缘的流动沙丘和平坦沙地，但沙砾质戈壁也不能忽视。

3、以固为主，固、阻、输、导相结合，以切断或减少鸣沙山沙源，并消除沙砾质戈壁面上的二次起沙为目的，建立一个由机械、生物、化学措施组成的多层次、多功能的综合防护体系，最大限度地减轻风沙活动对洞窟的危害是莫高窟风沙危害综合防治的基本原则。

4、灌木林带比草方格沙障具有更好的固沙效果。

5、利用本区多风向和不同沙源供给等特征，因势利导，通过不同防护措施的优化组合，构建对洞窟危害最小、日趋稳定的风沙均衡是莫高窟风沙防治的有效途径。实验结果表明，窟顶戈壁砾石覆盖度在50%以上时可有效防治风蚀作用。当戈壁表面蚀积活动达到动态平衡时，砾石覆盖度随风速的增大呈对数关系增长，其所需时间随风速的增大而呈指数关系递减。

六、问题与展望

1、继续开展综合防护体系防护效应的系统观测与分析研究，不断完善防护体系，真在发挥其整体功能和长效性。

2、对不同类型床面的蚀、积过程进行系统研究，建立永久的监测控制网。在不同风速、沙源供给等因素影响下，对床面纵向剖面进行风沙流和蚀积过程的同步观测，摸清风沙流固体流量、能量结构特征。

3、继续进行防护措施前后防护效应的对比研究，特别是构建不同床面封萨河流结构及风蚀模型尤为重要，也是构建科学长效防沙治沙工程的基础。

4、加强选择耐老化、寿命长、无污染的新型固沙材料的研究。

【参考文献】

[1]王万福,李最雄,刘贤万等.敦煌莫高窟崖顶灌木防护效应研究.中国沙漠，2004,24（3）：306～307.

[2]吴正. 风沙地貌学. 科学出版社, 1987. 252～253

[3]凌裕泉,金炯,邹本功,等.栅栏在防治前沿积沙中的作用。中国沙漠，1984,8（2）：16～25.

[4]于志民, 王礼先等. 水源涵养林效益研究. 北京: 中国林业出版社, 1999. 221～262

[5]王礼先主编. 水土保持学. 北京: 中国林业出版社, 1996. 249～275

[6]高甲荣, 王礼先, 谢宝元,等. 北京市密云县农业生态经济分区的研究. 生态经济, 1999 (1) : 16～20

[7]王万福，王涛，李最雄,等.敦煌莫高窟崖顶灌木林带防风固沙效应.生态学报，2004,24（11）：84～91

[8]彭金章,王建军.敦煌莫高窟北区石窟（第一卷）.北京文物出版社，2000,1～ 3.

10 小羚羊

中国沙漠，1988,8（4）：11～17.

11 小羚羊[9]刘瑛林.我国三北地区的植物固沙.