南竹北用，固沙成效几何？
——中国林科院木材工业研究所探索“三北”工程治理材料创新
草方格落地，流动沙丘被分割，近地表风速降低，流沙蔓延被有效遏制。“中国魔方”在“三北”工程建设中发挥了不可替代的重要作用。
然而，草方格的有效固沙期通常仅为2—3年。近年来，随着“三北”工程加速推进及农业秸秆饲料化利用需求上升，麦草、稻草等原料需求量增加，不仅成本上涨，且供应日趋紧张。塑料沙障虽使用方便，却因难以降解、残留累积等生态风险，引发社会广泛关注。
在此背景下，中国林业科学研究院木材工业研究所的研究人员将目光投向了竹子，试图寻找一种更具性价比的固沙材料。
并非单一的材料创新
“十五五”规划纲要明确提出，到2030年，“三北”工程区林草覆盖率达到40.9%，可治理沙化土地治理率达到67%。专家认为，要强化科学治沙，更多应用新质生产力等科技手段提高治理成效。
材料是科学治沙的物质基础和技术载体，其选择决定生态影响的持久性。木工所依托国家科研平台与生物质材料研发优势，提出“南竹北用、以竹固沙”治理路径，将竹质工程材料引进荒漠化治理。
“相较于传统稻草沙障、塑料沙障，竹沙障优势显著。”木工所研究员余养伦介绍，“竹材径向梯度异质和维管束结构，赋予其优异的抗风蚀能力，使用寿命可达5—8年，是稻草沙障的3倍以上，一年期完好率超95%。其抗风等级达10级，风沙拦截效率超90%。每亩综合成本约1300—2200元，且竹材可完全自然降解。”
竹沙障解决了更耐久、生态友好、成本可控等行业难题，或将成为现有固沙方案的一种生态友好的新选择。
竹沙障 杨建华摄
竹沙障不止于固沙，背后是一套综合治理技术。这套体系遵循先固后治、固治一体的逻辑链条，固沙、改土、生根、节水、养苗、兴业环环相扣。
固沙，是指以竹沙障快速固定流沙、削弱近地表风蚀动能；改土，是指创制生物质颗粒缓释肥，持续补充地力，提升土壤有机质；生根，是指苗木定向生根调控技术，强化根系拓展能力；节水，是指创新竹木纤维集水盘，实现就地集水与抑制土壤蒸发；养苗，是指有机植生基带攻克种肥共生与快速植被重建；兴业，是指延伸食用菌培育、竹钢生态景观建筑等产业链，实现生态产业化。
这些技术研发进展如何？
竹木纤维集水盘集集水、抑蒸、供肥三重功能于一体，目前已进入产业化中试阶段。生物质颗粒缓释肥养分利用率提升超60%，土壤有机质提升15%—30%，产品已在育苗、小麦、果树等领域大规模推广应用。苗木定向生根调控技术有效缩短了植物生根周期，提升了造林成活率与农作物产量，已在青海、内蒙古等苗木育种工程中推广应用。有机植生基带完成了小试和中试，产品计划在青海贵南黄河上游水电开发有限责任公司光伏电站周边复绿工程中应用，已签订项目合同书。
不止单纯的生态治理
《林业草原保护利用“十五五”规划》提出，三北工程区，聚焦荒漠化综合防治，打好“三北”工程攻坚战，促进黄河重点生态区、北方防沙带、东北森林带生态保护修复，因地制宜发展林草产业。
目前，竹沙障工程固沙技术已在高寒、干旱和半干旱三大典型风沙区建成示范基地，绿色循环产业链条研究也已同步展开。
青藏高原高寒沙区——青海共和龙羊峡示范区，建设面积30余亩。一年来，围绕竹质材料固沙、生物质材料改土增效及沙地植被恢复等关键技术开展示范应用，初步验证了竹质材料在高海拔、高寒荒漠环境中的工程适应性。
铺设一年后监测数据显示，沙障可显著降低近地表风速，部分区域降幅超90%，结构完好率在90%以上。竹基缓释肥通过沙层浸润缓慢释放氮素，有效促进沙区植物生长。同步配置乌柳、柠条等乡土树种生物治沙，区域一年内减少风沙掏蚀深度约50厘米。
“示范区验证了竹沙障在高寒环境下的工程可行性，目前已向贵南、都兰、乌兰、格尔木等县（市）沙区延伸应用2000余亩。”余养伦说，示范区还建设了高原风沙生态综合监测站，将为相关材料与治理技术的工程效果评价提供依据。
腾格里半干旱沙区——内蒙古阿拉善示范区。依托竹沙障固沙，配套花棒造林，构建“林—菌—肥”绿色循环体系。该体系以花棒、青稞等沙生基质培育有机木耳、口蘑等食用菌，菌渣还田增肥。数据显示，花棒造林成活率达91%，3年保存率达82%。菌渣年制备颗粒肥500吨、改良沙地3万亩，连续施用2年后0—20厘米沙土层有机碳从每公斤0.8克提升至3.5克。
如今，走进示范区5000平方米智能化温室大棚内，根根菌棒整齐排列。示范区年利用花棒枝条200吨，年产有机木耳25吨，年产值400万元。
黄河“几字弯”干旱沙区——内蒙古磴口示范区。团队已完成极端干旱、强风沙恶劣环境下的稳定性试验，充分验证了竹沙障长期固沙、抗风蚀的优异性能。
此外，研究人员还在尝试开发竹钢景观建材，用于沙漠生态廊道及科普设施建设。
应用准备正有序展开
近年来，国家林草局启动“揭榜挂帅”项目，青海省等启动省级重大科技专项等相关项目，为新材料转化打通政策通道。
6月2日，《“三北”工程建设管理办法（试行）》印发，明确部署组织实施科技重点专项，推进林草机械装备、沙障材料、乡土树种草种等一批重点研发项目。
政策引领下，木工所着力打造从基础研究到规模应用的全链条创新闭环。“目前，我们正与兄弟单位共同探索基础研究—技术中试—产业孵化—规模推广的转化模式。”余养伦说。
木工所联合中国科学院、南开大学、北京师范大学、北京林业大学等高校，以及中国林科院生态所、林业所、沙林中心和竹子中心等相关研究所，组建生态工程材料创新与应用团队，成立生态工程材料研究室。该团队围绕生态工程材料设计与机理、制造技术与装备、评价与应用，构建从材料设计到场景应用的系统解决方案。
木工所与多家企业联合攻关，已在四川竹元科技有限公司建成竹沙障示范生产线，在爱克太尔新材料（广东）有限公司建成年产15万吨缓释肥生产基地，在古田千诚机械公司推进竹沙障连续化预制预成套装备研发。此外，与阿拉善盟源辉林牧有限公司围绕竹沙障流沙固定、沙漠银耳栽植、花棒菌渣颗粒缓释肥开发等达成合作意向。
产业联动，让成果转化落地。通过技术许可、专利转化等方式与企业深度合作，专利转化率达80%。缓释肥、竹沙障等成果已在多家企业实现产业化。目前，阿拉善地区菌渣颗粒肥年制备500吨，可改良沙地3万亩；青海共和和内蒙古磴口建成2个示范区。
标准建设同步跟进。木工所正积极推动竹沙障、集水盘等产品纳入“三北”工程材料标准体系，为规模化推广提供规范依据。竹沙障技术已入选国家“以竹代塑”重点推广科技成果名单，并入选中国林科院“三北”工程建设实用技术成果100项。
科技固沙的南竹北用方案正加速走向更广阔的战场。
然而，现实挑战不容回避。余养伦表示，当前研究在多因子耦合老化机制、干湿交替尺寸稳定性、跨尺度构效关系、材料与生态协同及标准体系建设等方面仍存短板。同时，工程准入缺乏明确依据，规模化生产与配套装备仍面临制约，亟待破局。未来，应从基础研究、标准支撑、工程转化、国际输出四层逐级推进，推动竹沙障从工程示范走向规模化应用。（冯璐）
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