中国是世界上受土地沙漠化威胁最严重的国家之一，第六次全国荒漠化和沙漠化调查结果显示，截至2019年全国沙漠化土地面积达到168.78万km²，每年因沙漠化问题造成的生态和经济损失高达650亿元，近4亿人受到沙漠化问题的影响，严重制约着中国的生态安全和经济发展^［1-3］。1949年后，中国的防沙治沙工作已有70多年的历史^［4］，沙漠化防治处于世界领先地位。在防治的基础上，20世纪80年代提出了沙漠化土地的利用，即沙产业^［5-6］。迄今为止，几十年的发展积累了丰富的沙漠化土地生态修复技术和沙产业的模式和经验。如今，生态文明建设和绿色发展必然对沙漠化土地的修复和利用提出新的要求。因此，集成以往的沙漠化土地生态修复技术和沙产业模式，并评估其在当前背景下的潜在适用范围变得迫切而重要。

沙漠化土地生态修复技术和沙产业的潜在适用范围评估首先要制定适用性评价标准。当前对沙漠化土地生态修复技术的研究多从资源环境^［2，7］、植物生态学特征^［8］、沙漠化情况^［9］、地形地貌^［10］等方面制定人工生物结皮技术^［7］、生物屏障固沙技术^［8］、机械沙障固沙技术^［10］、草方格沙障技术^［11］、生态垫^［12］等单项生态修复技术的适用性评价标准。如赵洋等^［2］从气候条件、土壤的化学性质等方面提出了生物土壤结皮固沙技术的适用标准。以往的适用性评价，一方面多从生物环境要素考虑，较少考虑如治理的紧迫性、交通的便利性等人为因素^［13-14］；另一方面，以往的研究多针对某种生态修复技术的适用性条件，未评价其在沙漠化土地的适用范围，尤其是同一地区可能适用多种生态修复技术，需要决策者根据不同生态修复技术的优劣以及当地的经济能力、基础设施等多方面制定沙漠化土地修复和利用策略。因此，需要在集成以往的沙漠化土地生态修复技术和沙产业模式的基础上全方位考虑多种要素，并评价其适用范围。

本研究以西北干旱区沙漠化土地和沙漠边缘带为研究区域，在遥感产品、气象观测、地面调查等多源数据的支持下，总结以往的沙漠化土地生态修复技术和沙产业发展模式，从气候条件、交通设施、沙漠化程度、治理紧迫性等自然和人文因素两个方面制定适用性评价标准，在此基础上集成性地评估这些生态修复技术和沙产业在不同自然单元（自然沙地和退化型沙地）及行政县的潜在适用范围，并统计和比较各项技术模式在不同自然和行政单元的潜在适用面积。

中国风沙危害区分布在35°—50°N、75°—125°E，形成了一条西起塔里木盆地西段，东至松嫩平原西部，横贯西北、华北和东北地区，东西长4 500 km、南北宽600 km的断续弧形沙漠带（包括沙地），横跨干旱、半干旱和半湿润气候带，涵盖中国八大沙漠和四大沙地^［15］。为了沙漠化土地更好地被防护治理或以沙产业等绿色方式发展，本研究选择沙漠边缘带和沙漠化土地为研究区。研究区包括准噶尔盆地及天山、新疆南部、锡林郭勒草原、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠、内蒙古中部、毛乌素沙地、库姆塔格沙漠、库布齐沙漠、科尔沁沙地、浑善达克沙地、呼伦贝尔草地、河套平原、柴达木盆地和巴丹吉林沙漠等15个自然单元，涵盖了绝大多数自然沙漠沙地和退化沙地，主要分布于新疆、内蒙古、青海、甘肃、西藏等17个省（市、自治区），包括了四子王旗、苏尼特左旗、苏尼特右旗、瓜州县、肃北蒙古族自治县等399个行政县。

本研究的土地利用数据为2015年中国遥感土地监测数据，土地类型分类包括耕地、林地、城乡建设用地等九大类用地，空间分辨率为1 km，来源于中国科学院资源环境科学与数据中心（https：//www.resdc.cn/DataSearch.aspx）。沙漠化和沙漠数据为2015年中国北方土地沙漠化和沙漠沙地分布数据集，该数据集来源于国家科技基础条件平台-国家地球系统科学数据中心（http：//www.geodata.cn），空间分辨率为1 km。15个自然地理单元边界数据来自于中国北方沙漠与沙漠化图集^［16］。气象数据来源于国家气象中心，通过在全国750余个定位气象观测台站的观测数据，利用Anusplin软件包基于局部薄盘光滑样条法原理插补得到年降水量、年均气温、年均风速等气象数据。交通道路数据来源于公开地图OSM（https：//www.openstreetmap.org/）电子地图数据。行政区域数据来源于自然资源部标准地图服务网站（http：//bzdt.ch.mnr.gov.cn/）审图号为GS（2020）4619的标准地图，底图无修改。

本研究基于文献和实地调研，集成了过去几十年沙漠化土地修复技术和沙产业模式，包括工程治沙和生物治沙两类沙漠化土地修复技术和沙产业沙漠化土地利用方式，涉及9种生态修复技术和沙产业发展模式。工程治沙包括半隐蔽式草方格沙障、高立式阻沙栅栏、刷状绳形草方格沙障、可降解聚乳酸网沙障等4种技术；生物治沙包括高效固沙植物栽植、生物结皮沙化土地治理、环保复合型生物活体模块固沙等3种技术；沙产业选取新型枸杞苗圃栽培模式和固沙灌木生态产业提升绿色发展模式2种。每种技术下可包括多种生态修复技术，如生物结皮沙化土地治理技术包括了蓝藻规模化快速扩繁技术、液态型人工结皮沙化土地治理技术、固态型人工结皮沙化土地治理技术、蓝藻复配纳米材料固沙技术、高产多聚糖芽孢杆菌固沙技术等5种。选取的原则是尽量包括所有的生态修复技术，为了满足美丽中国建设和绿色发展要求的加速、提质和增效，尽可能地选取了包含传统方法、材料创新、方法创新等多方面的技术和模式，各技术模式的简介如表1所列。

本研究的沙漠化土地依据为2015年中国北方土地沙漠化分布数据集，该数据集基于已进行几何校正和波段合成的Landsat MSS和TM/ETM遥感数据，采用一系列解译原则和标准制定而成，如判读成图的最小图斑、屏幕解译线划描迹精度、定性准确率要求等，定位精度达95%。依据遥感手段提取信息，如沙漠化土地地表形态、植被及自然景观特征等，结合已有的研究成果和成熟方法，将沙漠化土地按沙漠化程度分为轻度、中度、重度和严重四级。沙漠边缘带数据依据2015年中国北方土地沙漠分布数据集，将沙漠外缘5 km视为沙漠边缘带。沙漠边缘带是沙漠化风沙的主要来源，相邻区域更容易发生沙漠化，因此也是防护治理的重要区域。所有沙漠化土地和沙漠边缘带合并确立为本研究区域。

本研究中的气象条件包括降水、风速和温度，分别用1982—2015年的平均降水量、平均风速和平均气温表示。降水量的适用范围（如100~250、≤300、30~200 mm）和温度的适用范围（如2~11 ℃）使用ArcGIS中的条件函数工具提取。风速分为中高风速和中低风速，本研究利用栅格统计工具获取整个研究区的风速中位数为2.84 m·s^-1，将年平均风速大于等于中位数的区域视为中高风速区域，反之视为中低风速区域。根据制定的适用性评价标准计算生态修复技术或沙产业的适用范围，分别统计并比较每一项技术在各个自然单元和行政县的潜在适用面积，以及同一自然或行政单元不同技术的潜在适用面积。

本研究的评价体系和指标从气象条件、治理紧迫性、交通便利性、沙漠化程度等方面建立沙漠化土地生态修复技术和沙产业的适用性评价体系。气象条件主要包括降水、风速和温度，其中温度和降水用于固沙植被和沙产业农作物的分布范围评估，风速主要用于工程治沙中不同类型的沙障使用和部分生物治沙对沙面稳定性要求等情况。各气象条件的划分见表2和图1。

治理紧迫性或利用的便利性从3个方面考虑，首先，距人类居住区的距离，本研究将距离人类居住地（城乡、工矿、居民用地）10 km视为治理紧迫区域，将距离人类居住地20 km视为利用便利区域。其次，距道路的距离，本研究将距离道路（省道、县道、高速、铁路）500 m视为治理紧迫区域；最后，沙漠边缘带和重度及严重等沙漠化区域为治理紧迫区域，2015年轻度、中度、重度及严重沙漠化和沙漠边缘带的面积分别为134 425.00、128 496.00、132 637.00、77 745.00 km²和548 541.02 km²。治理紧迫标准适用于可快速固定流沙但成本较高，或者效果好但生产、运输等成本较高的部分工程和生物治沙技术或者模式。利用便利性则主要考虑沙产业的发展。治理紧迫区域的范围见图1。

由于不能收集所有的气候环境数据，尤其是缺乏土壤理化性质数据，部分生态修复技术和沙产业还需参考实地调查和经验。例如，固沙灌木生态产业提升绿色发展模式中肉苁蓉目前主要分布在准噶尔盆地、塔里木盆地、河西走廊、阿拉善高原和柴达木盆地。由于本研究相关的生态修复技术和沙产业的特点，如与植被或生物结皮相关的生态修复技术中植被和微生物包括了适宜不同温湿度条件的多个植物种而无法根据气象条件精确地赋予权重，再如治理紧迫性区域多由严重或重度沙漠化程度决定，无法区分紧迫程度的高低，因此本研究只逐一评价了各个生态修复技术和沙产业在研究区的适用与否，未通过赋予权重的方法评价适宜程度的高低。

从7种沙漠化土地生态修复技术的潜在适用面积来看（图2A，表3），半隐蔽式草方格沙障技术在浑善达克沙地的潜在适用面积最大，其次是科尔沁沙地和柴达木盆地。尽管半隐蔽式草方格沙障技术在巴丹吉林沙漠和库姆塔格沙漠潜在适用面积较小，但其占该自然单元各类技术总面积的比例高于60%。高效固沙植物栽植技术和环保复合型生物活体模块固沙技术均在准噶尔盆地及天山地区的潜在适用面积最大，其次是内蒙古中部。生物结皮沙化土地治理技术在毛乌素沙地的潜在适用面积最大，其次是新疆南部。刷状绳形草方格沙障技术在新疆南部的潜在适用面积最大，其次是毛乌素沙地。可降解聚乳酸网沙障技术和高立式阻沙栅栏技术均在科尔沁沙地的潜在适用面积最大，其次是内蒙古中部和浑善达克沙地。

两种沙产业模式中（图2B），新型枸杞苗圃栽培模式在毛乌素沙地的潜在适用面积最大，其次是新疆南部。除此之外，呼伦贝尔草原、锡林郭勒草原、库布齐沙漠、浑善达克沙地虽然潜在适用面积不大，但该沙产业模式占比高于65%。固沙灌木生态产业提升绿色发展模式在准噶尔盆地及天山地区潜在适用面积最大，其次是内蒙古中部。与此同时，该模式在乌兰布和沙漠、柴达木盆地、库姆塔格沙漠、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠占比均高于60%，表明该模式适用于以上地区。

7种沙漠化土地生态修复技术中（图3A，表4），半隐蔽式草方格沙障技术潜在适用范围和面积最广并呈聚集性分布，主要适用于内蒙古自治区中部和西南部（苏尼特左旗、阿拉善左旗、乌拉特后旗）、青海省中西部（茫崖市、格尔木市、曲麻莱县）以及西藏自治区中部（双湖县、尼玛县、安多县）。其次是高效固沙植物栽植技术，主要适用于内蒙古自治区中部和西南部（苏尼特左旗、阿拉善左旗、乌拉特后旗）和西藏自治区西北部（改则县、日土县、革吉县）。生物结皮沙化土地治理技术与刷状绳形草方格沙障技术潜在适用面积相近，主要适用于内蒙古自治区北部和南部（达拉特旗、乌审旗、巴林右旗）和新疆维吾尔自治区中西部（巴楚县、伽师县、库车市）。可降解聚乳酸网沙障技术与高立式阻沙栅栏技术潜在适用范围和面积相同，主要适用于内蒙古自治区中部和东部（乌拉特中旗、科尔沁左翼后旗、库伦旗）。最后是潜在适用范围和面积最小的环保复合型生物活体模块固沙技术，主要适用于内蒙古自治区中部（乌拉特前旗、五原县、鄂托克旗）。

两种沙产业模式潜在适用面积整体相当（图3B，表4），但大部分行政县仅适用于单种沙产业模式。固沙灌木生态产业提升绿色发展模式潜在适用范围主要分布在甘肃省西北部（肃北蒙古族自治县、瓜州县、敦煌市）、青海省北部（茫崖市、都兰县、格尔木市）、新疆维吾尔自治区东部（奇台县、伊州区、福海县）以及内蒙古自治区西南部（阿拉善左旗、额济纳旗、乌拉特后旗）。新型枸杞苗圃栽培模式主要分布在青海省南部（共和县、曲麻莱县、治多县）、新疆维吾尔自治区中西部（皮山县、尉犁县、伽师县）、内蒙古自治区中部（阿巴嘎旗、四子王旗、苏尼特左旗）以及西藏自治区西北部（改则县、噶尔县、仲巴县）。两种模式均适用的区域主要分布在内蒙古自治区西南部（阿拉善左旗、乌拉特中旗、磴口县）。

本研究在前人研究的基础上，集成了工程治沙^{［19，21］}、生物治沙^［15］和沙产业^［22］的多种技术和模式，并从实施成效、材料成本、技术方法等方面简要介绍了每种技术的特点，根据这些特点从气象条件、治理紧迫性、交通便利性、沙漠化程度^［23］等方面建立了沙漠化土地生态修复技术和沙产业的适用性评价体系。如道路沿线、严重沙漠化区域、沙漠边缘带和人类聚集区周围等区域一般治理紧迫性高，在成本可接受的情况下可使用材料能规模化生产、能够加速固沙的工程治沙和生物治沙措施。本研究涵盖了过去大多数沙化土地的生态修复技术，可为决策者开展沙漠化土地生态修复和沙产业提供全面的技术体系。此外，适用性评价标准不仅综合了以往文献的评价体系和指标，同时增加了以往研究中较少考虑的因素（如治理的紧迫性）或使用更加专业和精确的数据（如不同程度的沙漠化数据）。尽管如此，技术集成和标准制定仍存在一些缺点和不足。首先，尽管已经尽可能地总结了以往的生态修复技术和沙产业，但仍不能包括所有的生态修复技术和沙产业模式，如工程治沙中诸多的凝结剂、除稻草之外其他材料的工程治沙^［24］等；其次，标准制定过程中仍有考虑不到的因素以及难以获取的数据，如土壤质地^［12］、理化性质^［18］、生理参数^［25］和微气象因子^［22］等，由于数据的缺乏和技术本身要求不明确，未来仍需进一步修改完善，但总体上本研究考虑到了影响沙漠化土地生态修复技术和沙产业潜在适用范围的主要因素，因此潜在适用范围的评估结果仍然是可靠的。

根据沙漠化土地生态修复技术和沙产业的适用性评价体系，本研究评估了沙漠化土地生态修复技术和沙产业共计9种技术或模式的潜在适用范围，并从自然单元和行政单元两个维度统计和分析了相关技术或模式潜在适用的面积和比例，方便决策者从自然系统的完整性和行政执行的有效性两个方面制定沙漠化土地的修复和利用措施。在统计各自然单元和行政单元生态修复技术和沙产业潜在适用范围的过程中，不仅突出了适用面积比较，还综合分析了各单元内生态修复技术和沙产业潜在适用的面积比例，避免单纯依据潜在适用面积而忽略了潜在适用面积小但对某一自然单元相对重要的技术或模式。例如工程治沙体系中，由于半隐蔽式草方格沙障技术简便和经济实用的特点，这项治理技术在研究区的潜在适用范围是最广的，与之相似但制作较复杂的刷状绳形草方格沙障技术，虽然整体潜在适用面积较小，但基于风速条件，特定自然单元如库布齐沙漠和毛乌素沙地更适用这类工程治沙技术。再如生物治沙体系中，高效固沙植物栽植技术的潜在适用范围最大，而生产成本较高的生物结皮沙化土地治理技术潜在适用面积相对较小，但由于受气候条件限制或治理紧迫的需要，科尔沁沙地和库姆塔格沙漠更适用生物结皮沙化土地治理技术。沙产业体系中，新型枸杞苗圃栽培模式和固沙灌木生态产业提升绿色发展模式潜在适用的范围和面积大体相同，但由于降水和温度等气象条件，新型枸杞苗圃栽培模式的潜在适用区域偏向东部，比如呼伦贝尔草地和锡林郭勒草原只适用新型枸杞苗圃栽培模式，但科尔沁沙地两种沙产业模式均不适用。

综合运用多种治沙技术是沙漠化治理的关键和未来的发展趋势^［2，26］，本研究中同一区域对应多种生态修复技术和沙产业模式，便于多种模式综合运用，为一些自然单元或县域制定综合治理或利用措施提供科学支持。本研究的适用性评价并未考虑不同行政区域的经济能力，随着绿色发展的不断推进，有条件的区域可尝试相对环保且固沙速度较快的生态修复措施，如可降解聚乳酸网沙障技术和生物结皮沙化土地治理技术等^［27-28］。此外，随着技术的不断进步，如蓝藻规模化生产的推进，本研究中很多因为成本较高只适用于治理紧迫区域的生态修复技术未来将会有更大的适用范围。

本研究在集成多种生态修复技术和沙产业模式的基础上，从气象条件、治理紧迫性、交通便利性、沙漠化程度等方面制定了生态修复技术和沙产业模式的适用性评价标准。基于遥感、气象观测、地面调查等多源数据，评估了7类生态修复技术和2类沙产业模式在西北干旱区沙漠化土地和沙漠边缘带的潜在适用范围。本研究统计分析了生态修复技术和沙产业在不同自然单元（自然沙地和退化型沙地）和行政县的潜在适用范围，方便决策者从自然系统的完整性和行政执行的有效性两个方面制定沙漠化土地的修复和利用措施。潜在适用范围的统计不仅突出了各项技术潜在适用面积的比较，还综合分析了各单元内生态修复技术和沙产业潜在适用的面积比例，避免了单纯比较潜在适用面积而忽略了一些技术在特定自然单元和行政县的重要性。本研究虽尽可能全面地基于多源数据和多维标准评估生态修复技术和沙产业模式的潜在适用性，但仍存在一些不完善之处。另外，随着经济和技术的发展，本研究中各技术和模式的潜在适用范围结果仍需根据新的标准修改完善。