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支持大規模荒漠生態恢復的機器人集群應對全球氣候變化，支持大規模荒漠生態恢復的機器人集群,全球氣候變化，尤其是土地荒漠化是整個人類面臨的最嚴峻的危機。我國也有七個荒漠化嚴重的省份，主要分布在乾旱的西北地區，占全國95%的沙化土地。新疆沙化率達到64.34%，寧夏55.8%，內蒙古52.2%，甘肅45.12%，青海26.7%。土地荒漠化，導致很多地區經濟發展落後、貧困人口集聚，甚至時常誘發嚴重的社會和安全問題，已成為制約這些地區發展與穩定的重要因素。

案例背景介紹

1　引言

除此之外，我國提議並主導的「一帶一路」提議中的「新絲綢之路經濟帶」也面臨嚴峻的生態問題。尤其是「一帶一路」提議中的四個經濟走廊存在嚴重的荒漠化問題。「新亞歐大陸橋」（從中國江蘇連雲港到荷蘭鹿特丹），乾旱和荒漠遍布沿線；「中蒙俄經濟走廊」約400公里路線位於荒漠區；「中國-中亞-西亞經濟走廊」路線總長超過6000公里，大約一半位於荒漠區；在「中巴經濟走廊」的南段，主要是乾旱的荒漠。「一帶一路」沿線的境外部分經過的中東、中亞等地區，荒漠化有日益加劇的趨勢。這些區域內的大部分地區同時面臨經濟落後和生態脆弱的雙重問題，而經濟發展又將對「一帶一路」沿線地區的生態環境構成新的壓力。要順利推進「一帶一路」建設，必須重視土地荒漠化問題，在維持經濟快速發展，遏制沙漠化、治理修復我國西北地區，甚至修復「一帶一路」沿線的荒漠化土地是一個艱巨的任務。但是無論困難多大，必須尋找方法予以解決，因為這是實現綠色「一帶一路」、實現「一帶一路」可持續可發展的根本要求。

人工植樹造林是緩解荒漠化，甚至的全球氣候問題的關鍵和主要手段。如果從微觀的角度看，樹木通過光合作用從空氣中吸收二氧化碳，從泥土中吸收水分，向空氣中釋放氧氣。除了吸收二氧化碳，樹木還能幫助土壤吸收大量的碳。從而可以緩解由二氧化碳聚集而形成的溫室效應。科學界也普遍認為，人工植樹，是目前成本最低且最有效應對氣候問題的解決方案。根據《科學》和《自然》雜誌刊登的最新研究報告，在全球範圍內，有17億公頃無樹土地，它們可成為1.2萬億棵樹自然生長的地方，這占了全球陸地面積的11%，相當於美國和中國陸地加起來的面積。而且，人工植樹可以在不影響城市和農作物的情況下完成這件事。根據調查研究，全球有6個國家可實現超過一半的森林恢復潛力，包括俄羅斯（1.51億公頃）、美國（1.03億公頃）、加拿大（7800萬公頃）、澳大利亞（5800公頃）、巴西（5000萬公頃）、中國（4000萬公頃）。如果這些土地能被森林覆蓋，其構建的生態系統能夠幫助將全球二氧化碳排放量減少三分之一，從而有效緩解全球變暖造成的危機。

案例實施與應用情況

2　荒漠化治理的中國經驗與局限

雖然防沙治沙早已列入很過國家的發展戰略，生態保護也逐漸成為人類社會的共識，但是由於過度追求經濟發展，荒漠化現狀依然非常嚴峻，生態恢復進程非常緩慢。我國政府在荒漠化治理投入的資金最多，尤其是政府主導的「三北工程」，民間資本和公益基金也廣泛參與，尤其是最近幾年由阿拉善SEE公益機構發起的「一億棵梭梭」項目，聯合了全社會的力量，如阿拉善盟政府、牧民、合作社、民間環保組織，希望用十年的時間（2014-2023年）在阿拉善關鍵生態區種植一億棵以梭梭，預計可以恢復200萬畝荒漠植被，改善當地生態環境，遏制荒漠化蔓延趨勢。我國政府及民間機構正以更大的資金力度支持防治荒漠化。

世界各國也都重視並採用以人工造林（灌木）為主的荒漠化治理方式，也特別重視造林技術的研究。其中以美國、加拿大、俄羅斯、日本、英國領先。對於林業栽培技術，包括育種技術、整地技術、施肥技術、造林方法等方面，美國、加拿大等國已有50~60年的經驗，並取得相當成績。

然而，我們應該清楚地意識到，我國荒漠化土地目前依然是年均淨增長的。而且如何在種植1.2 萬億棵樹，以現在的方式和技術來看，完全是天方夜譚。

在此，我們可以對當前植樹造林面臨的幾個關鍵問題總結如下：

·現在大部分地區都是人工植樹，勞動強度大、工作效率低、人工費用高。

·防護植被的存活率極低的問題，其中關鍵又是「水」的問題。現實中，經常面對的是植樹容易，存活不易。在荒漠地區，即使水源有保證，存活也相當不容易，外來樹種，更難存活。

·重植樹，不重維護，缺乏有效監控；

這個過程急需高新技術和可行方案進行支撐，尤其是需要重視將自動化、機器人技術引入到全球氣候變化，防治荒漠化的國家戰略中。

3　現狀及發展動態

人工傳統穴狀植樹：這種方法最為常見，通過人工挖坑、放苗、填土、澆水完成植樹。該方法易於操作，適合於小批量植樹造林，缺點是人工效率低，且要反覆灌溉，才能保證樹木的成活率。

機械化挖坑機（如圖1所示）：近幾年出現的，以拖拉機、挖掘機為動力源，配以液壓系統來實現土坑挖掘的機械設備。該設備一般由動力系統（拖拉機或挖掘機）、液壓系統、機械鑽挖系統三部分組成。這種設備需要對現有土地進行大面積翻動，這種方式不適合生態脆弱的荒漠地區。

沙丘低壓水沖植樹：利用有壓水流在流動沙丘上打孔扦插的造林技術，在造林過程中，以硬質管作為水槍，利用有壓水流衝擊在沙丘上形成栽植孔，插入沙柳插條，一次性完成造林及灌溉工作。這種技術較人工植樹的效率提高十幾倍。這種技術主要適用於鬆軟的沙丘。

人工澆水：水分是影響植物成活的關鍵因素，在降水量低、水資源缺乏的地區種樹需人工大量澆水。由於土壤滲漏和地表蒸發，漫灌溝灌等方法對水源利用率低；滴管、微噴等方法提高了水資游的利用率，但其應用受地形、供水、維護等外在條件的限制，難以在無供水條件、立地困難的地區應用。

透氣防滲砂技術：沙漠里的水分大部分被下滲和蒸發掉，在樹根底部鋪設透氣防滲砂，就可以保住下滲的水分保存在下來，節水75%，提高成活率。這種技術防水、防滲性能顯著，但往往也會影響植被的根系發展。