农民工正扎设草方格。 （中铁兰州局集团公司中卫工务段党委办供图/图）
年降水量只有180mm的宁夏中卫市，因毗邻黄河，孕育了一片绿洲。但在绿洲以西、黄河以北，以流动沙丘闻名于世的腾格里沙漠在虎视眈眈。在中卫市民的记忆里，沙漠曾一度逼近中卫城区，风沙吹进农田、街道乃至居民的家中。人们面对沙害侵袭，似乎只能“沙进人退”，没有还手之力。
由于黄河的阻拦，腾格里沙漠南缘在黄河北岸耸起一片高达百米的沙丘，当地人把此地叫做“沙坡头”。1950年代，国家规划修建联通西北与华北的大干线——包兰（包头-兰州）铁路时，恰恰选择经过沙坡头。这是我国第一条穿越沙漠的铁路，为阻止黄沙掩埋铁轨，保障交通安全，原铁道部、原林业部和中国科学院联手研究治沙方案。
在此之后，沙坡头的名字与一个治沙措施紧密相连——草方格。用最常见的麦秆扎出1m×1m的方格，再于其上种植沙生植物，这种廉价、便捷的固沙模式，保障包兰铁路六十多年来顺畅通行。如今，扎设草方格已经成为治沙的经验，被应用到甘肃、内蒙古、新疆等地区的沙漠治理中，甚至走出国门，被称为“中国魔方”。
“沙坡头的意义不仅仅是草方格的成功，这里也是新中国沙漠科学研究的起点。”中国科学院沙坡头沙漠实验研究站（以下简称中科院沙坡头站）站长李新荣告诉南方周末记者。继草方格后，治沙技术在这里更新，新的治沙思路也在此迭代。
沙坡头治沙者的耐心和创新阻拦了黄沙，也成为了中国治沙的品格。2004年以来，我国荒漠化和沙化土地面积连续3个监测期均保持缩减态势，提前实现了联合国提出的到2030年实现土地退化零增长目标。
火车穿过今日的沙坡头。中铁兰州局集团公司中卫工务段党委办供图
草方格往事
如今站在包兰铁路沙坡头段向两侧眺望，草方格好似围棋棋盘纵横排布，更远处是灌木、乔木组成的防护林带。如果从高空俯瞰，沿铁路种植的植被像一条绿色飘带，在沙海中蜿蜒前行。这是六十多年积淀而来的治沙成就。
包兰铁路是我国国民经济建设第一个五年计划规划修建的一级铁路干线。沿着黄河冲积平原前行的铁路，想要躲开沙坡头很难——沙坡头不仅是黄河与沙漠的交汇处，也是自古以来甘肃、宁夏与内蒙古间商旅往来的必经之路。
线路设计之初，除了穿过沙坡头的黄河北岸方案，还有南岸方案。走南岸的兰州—靖远—海原—中宁—银川线可以避开沙坡头，但需要分别在甘肃靖远县和宁夏中宁县境内两次跨越黄河，还要越过中卫市海原县境内的地震断裂带。权衡成本和安全因素，北线被最终确定下来。
如何防范铁路两侧的流动沙丘，当时世界上尚无太多先例可循。事实上虽然科学家们于1955年就开始了相关研究，但直到1958年包兰铁路正式通车，流沙掩埋铁轨问题都没有得到解决。中卫固沙林场的高级工程师郜永贵曾听老职工说起，当时包兰线时不时就会受流沙影响而中断，铁路部门为此组建了三十余人的清沙队，“夜里抢险是常有的事”。
人们尝试过种种方法：在铁路两侧竖立高大的沙障，以及在沙子上铺一层麦草，减少沙丘随风移动的频率。但腾格里的风太大了，头天用树枝构筑的沙障，有时第二天就会被风沙掩埋，那些侥幸没有被掩埋的，沙子会堆积在沙障一侧，逐渐形成更靠近铁轨的新沙丘，更加危险。“更不用说简单铺在沙子上的麦草，风一吹就被卷走了。”李新荣说。
草方格的出现，改变了沙坡头的治沙困局。
草方格究竟是本土发明还是舶来品，各方说法不一。有的专家认为直接引进自苏联，首先在沙坡头得到应用；有的认为是中国科学家在苏联经验上的改进；还有说法是来自一名当地的治沙民工偶然尝试。
不过没有争议的是，草方格在沙坡头的成效最为瞩目。1977年的联合国防治荒漠化会议上，中国代表被请上讲坛介绍“草方格”固沙法。至少从那时起，中国已成为草方格在全球推广的代言者。
甘肃民勤的全民节水、库布齐的社会力量参与治沙……得到世界认同的中国治沙模式，已不只一个沙坡头。“中国防沙治沙取得的成果令人瞩目，为世界荒漠化防治提供了中国经验、中国技术、中国模式。”在2017年于鄂尔多斯召开的联合国防治荒漠化公约第十三次缔约方大会上，联合国防治荒漠化公约秘书处执行秘书莫妮卡·巴布赞叹道。
沙障、草方格形成的沙坡头铁路防沙体系。南方周末记者杨凯奇图
“扎格子”
1955年、1956年，中科院沙坡头站和中卫固沙林场相继成立，各有分工。中科院沙坡头站是沙漠的研究者，监测沙漠里的水、风、沙及生物。中卫固沙林场则是防沙固沙措施的执行者。每年，兰州铁路局集团会给林场拨付专项资金，由林场组织沙坡头周边的村民扎草方格、种植植被，林场提供技术指导和负责最终验收。
一位中卫市民向南方周末记者推荐，迎水桥镇的黑林村在那个年代是出了名的“扎得快，手艺好”，并且至今仍有村民以扎草方格为生。
在客厅，黑林村主任刘兴柱用手势比划着扎草方格的过程：首先把麦秆或稻秆在沙漠上铺成一米见方的方格，用铁锹扎向麦秆，麦秆的一部分就会扎入沙子、另一部分支棱起来，高出地面。反复操作，一个草方格就扎好了。手速快的工人，一天能扎上百个草方格。时值6月，村子里的一些壮劳力已经被雇用到内蒙古去扎草方格了。
草方格看似简单，其实究竟选择哪种形状，耗费了科研人员和中卫固沙林场职工的不少心血。条状、圆形、菱形……最后验证，用麦草扎出1m×1m的方格，每根麦草露出地面15cm、陷入沙中15cm，格子里的沙不容易被风吹走，是草方格的最佳模式。
草方格开疆拓土的高潮是1957年-1977年，平均每年扎草方格2万—3万亩。在那个物质基础尚匮乏的年代，每年7-10月的草方格施工季，每天都有400人以上在治沙前线工作。
“扎格子”是件异常辛苦的事儿。六十多年前，还没有拖拉机把麦草运进“扎格子”的施工区。当时，麦草用火车运输到沙坡头站后，需要村民们一背篓、一背篓地把麦草运进沙漠，装满的背篓有上百斤重。“普通人不负重在沙漠里行走就很艰难了，他们当年要背着麦草要走两步、退一步地翻越一座座沙丘，可想而知吃了多少苦。”刘兴柱说。
夏季，村民们只能躲着高温施工，从每天凌晨4点干到中午11点，下午4点继续干到太阳落山。在大漠里，施工的村民们搭设简易的帐篷，在帐篷外煮水、烧饭。风沙一来，有可能吹垮帐篷，村民们吃的馍馍也掺着沙子。当时的治沙者中流行一句口号：“男女吃着沙拌面，披风戴雨战沙魔”。
当时，参与治沙的村民可以领取铁路部门发放的工资，一个草方格一分钱。郜永贵也认为，这份工资与劳动强度不相匹配。支撑一代代人为治沙付出汗水的，是“对保障国家交通命脉的朴素责任感”。
1950年代的治沙队伍。南方周末记者杨凯奇翻拍
草方格的科技支撑
1955年，来自原铁道部、原林业部和中国科学院的科研与建设力量在沙坡头集结，成立中国科学院最早建立的长期野外综合观察研究站，也就是中科院沙坡头站。在该站的展厅中，可以看到现在已是著名景区的沙坡头，最初的模样——一个叫“童家园子”的沙漠小村，共20户、50个村民。
因陋就简，从中山大学、南京大学等知名高校来到宁夏的高材生们就在童家园子安顿下来，喝着简单沉淀过的黄河水，住在当地老乡的牛棚里。缺少实验和测量器材，他们自己动手制作。用简陋的仪器，测量出当地的降雨量、沙层厚度、沙丘随风移动的规律。这些初步的研究不仅为草方格的设计提供了支撑，也推动了新中国的沙漠科学研究从无到有。
草方格定型后，中科院沙坡头站潜心研究草方格防沙固沙的机制。“草方格治沙的简单有效已经成为公论，但还需要科学地解释它为什么有效。”李新荣称，当年科学家研究草方格如何降低风沙流速，这需要做风洞实验，但当时的西北重镇兰州都还没有风洞实验室。“国家后来动用了给飞机做实验的风洞实验室，体现了国家对防沙治沙的高度重视。”
给草方格做风洞试验，是中国风沙物理研究的先声。之后，沙漠生态学、风沙地貌学也纷纷从沙坡头起步。现在的中科院沙坡头站已经拥有了自己的风洞实验室，并建有动物标本室、沙生植物园区，宛若一个小型的沙漠博物馆。
沙坡头的治沙模式已经为多个“一带一路”沿线国家借鉴。乌兹别克斯坦的咸海日渐萎缩，干涸的湖盆正面临沙化的威胁。李新荣团队在当地建立了一个治沙示范区，应用了草方格、种植沙生植物等沙坡头经验。“一些国家的科学家并非想不到这些办法，但他们缺少做大量基础研究的经济条件，我们就去协助他们做基础研究。”李新荣表示。
在乌兹别克斯坦的治沙示范区，李新荣团队还应用了一种新版“草方格”实验——不需要民工在阳光下挥舞铁锹，科研人员将生活在水里的蓝藻晒干、碾碎，和水混合，用卡车喷洒在沙地上。“藻类是随水植物，有水就能活，没有水则进入休眠状态。”李新荣介绍，遇到水分“复活”的藻类会渐渐钻入沙土里，一年多时间后就能形成结皮——松散的沙子在微生物和有机质作用下聚拢在一起，像被胶水黏住一样。有了结皮，沙子就能被固定住，保水性也更好，适宜沙生植物生长。在草方格上种植沙生植物，同样可能形成结皮，但形成时间会远比这种藻类结皮漫长。
中国北方不同气候带沙区水量平衡自动模拟监测系统。 （南方周末记者 杨凯奇/图）
沙漠也是一个生态系统
在中卫火车站西侧有一条人工沟渠，唤作“沙渠”。如今这里深处中卫城区，周围被住宅、办公楼环绕。很少有年轻人知道，1950年代，沙渠之外，就是滚滚黄沙。
郜永贵称，那时沙漠离中卫城只有300米，城外的农村更饱受风沙之苦，农田被侵袭，灌渠被填埋，一些农民不得不背井离乡。现在，有了沙坡头防护体系的庇佑，中卫人在沙漠中开垦了三千多亩农田，原来存不住水的沙子在黄河水的持续灌溉下，已经与普通土壤无异。
作为沙漠生态研究者，李新荣并不像前人那样将沙漠视为“沙魔”，反而对沙漠带有一丝温情。“沙漠也是一个生态系统，固沙是为了保障我们的生命财产安全，而非一定要在沙漠里植树造林。”
从1950年代开始，中科院沙坡头站就在研究如何根据不同区域沙漠的水分条件，确定种植哪些种类的沙生植物。“沙坡头适合种花棒、柠条。在更干旱一些的民勤就可以种梭梭。内蒙古东部的科尔沁沙地较为湿润，原来是草原，只是因为过度放牧才导致土地沙化，所以要做的是退牧还草，让沙地自然恢复。”李新荣解释。
最初，这种对比研究相对简单。中卫固沙林场曾引种了三十多种沙生植物以及乔木，首先要试验这些植物哪些能在中卫活下来，其次才看它们的固沙能力优劣。郜永贵回忆，“就是一个一个试种，但成活率很低，尤其是乔木，十株里才能成活一株。”
随着科技进步，试验植物的“待遇”得以改善。
在中科院沙坡头站的试验场地，有一座特殊的“舞厅”。“舞池”里的“舞者”是来自毛乌素、库布齐、乌兰布和等中国大沙漠的沙生植物。“舞厅”的天花板可以来回移动，为这些植物浇水；“舞厅”的地下更暗藏玄机，每株植物下都有一个巨大的罐，罐里填充着从植物原生沙漠取来的沙子，并可以自动模拟那里的地下水位。
“舞厅”的学名叫“中国北方不同气候带沙区水量平衡自动模拟监测系统”，是中国沙漠研究领域最先进的一套设备。中科院沙坡头站副研究员黄磊在向南方周末记者介绍时，掩饰不住自豪感。“我们说它可以上管天、下管地，从降水到地下水，全方位模拟不同种类沙生植物的原生环境，来做集成式的对比研究。”那些看似笨重的罐体，装置着许多传感器，可以实时监测植物生长和植物的水分利用情况。
“通过这套设备，我们可以更精细地了解沙漠生态，并回答不同水分条件的沙漠，能够承载多少植被。这是我国防沙治沙实践所面临的核心科学问题。”黄磊表示。
南方周末记者 杨凯奇
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