前言
此文成稿于两年前，没有发表。主要是考虑到其观点过于挑战传统观点。今天公布，拟听听大家的意见，然后修改。
中国的旱区（干旱半干旱地区-下同）占了国土的一大半。在这一广大地区能否通过发展森林植被逐步改善生态环境，一向存有争议。认为在旱区造林是违背自然规律并会导致当地更加干旱的意见，几十年来不绝于耳，却少有人置疑。
但是，旱区的绿化也一直没有停止过。而且，此类地区通过发展森林植被改善了环境的实例也已经俯拾皆是。在这个问题上，理论和实践日趋背离，流行的理论越来越无法解释实践，也从不对实践进行理论归纳。
鉴于近些年中国北方地区多地都在发生着杨树死亡现象，人们又一次地怪罪于干旱少雨，也怪罪杨树本身，甚至出现了让杨树退出绿化，以及宁可保持沙漠现状也不愿再栽杨树的说法。
我们缺少一个支持旱区生态建设的理论。就是说，究竟是旱区不能绿化，还是可以绿化？不能绿化的那些理由是否可靠，能绿化的道理又是什么？现在我们来系统辨析这个问题。
一、水分蒸发才是吸干旱区水源的恶魔，而非森林
土壤的水分蒸发（evaporation）是很可怕的。如果没有足够的降水或其它水源补充，它就会会彻底毁掉一个区域的整个生命系统。反之，要想维护一个地区的生命系统，也必须治理土壤水分蒸发。这个问题，清末主政西北的大员左宗棠当年就有所行动，西部旱区的群众也发明了一些办法。然而对这些经验，一些人似乎视而不见。其实，这里面蕴含着深刻而系统的生态学原理。
举例来讲，山东省东营市年降水量约mm左右，但全市多年平均实际蒸发量为mm；青岛全市多年平均降水量mm，而实际蒸发量是～mm。我国大部分地区都是这个情况。但这在水源较丰富地区，不会成为问题。
问题是旱区。如塔克拉玛干沙漠，平均年降水不超过毫米，最低只有4-5mm；而年理论蒸发量高达mm。罗布泊地区,年降水量在50mm以下，该地区的理论蒸发量达到mm以上。甘肃民勤县年平均降水量为mm，理论蒸发量高达mm；景泰县年降水量.4mm,年蒸发量mm。陕西延安地区的吴起、延川，原本年降水量mm(绿化前)，年蒸发量为～mm。我国三北地区大部分都是这种情况。
蒸发量分为理论蒸发量和实际蒸发量。理论蒸发量是指地面水分充足时的蒸发量。在旱区，本身水源缺乏、实际蒸发量很小。但蒸发有一个贪婪的特性，就是它不达到理论蒸发值是不会罢休的，它一定会抽走旱区土地的最后一滴水，就像要吸干人的最后一滴血。一个地区，在这样的情况下，如果无所作为，必定会走向终结。
那么，如何逆转旱区的生存环境呢？通过分析土壤水分散失的原理，就可以清楚地发现这一逆转之路。
除了流走的，土壤中水分散失的途径主要是“蒸散（evapotranspiration）”，即蒸发（evaporation）+蒸腾（traspiration）。蒸发是一个物理过程，就是土地受热或受风后，水分散失，不经过生物体。很显然，这个过程除了受热、风影响外，也受地被物的影响。如果地面上有覆盖物，蒸发就会被阻滞。西部旱区有一种耕作制度，叫砂田法，就是农民在农田排满石块，让作物在石缝里生长，他们叫“压砂保墒”。但这种阻止土壤水分蒸发的做法，只是单一地减少土壤水分蒸发。能够以综合作用的方式改善地区环境的，是林、灌、草这种大规模的地被物。林灌草还会降低风速，也有减少蒸发的作用。
旱区，包括沙区，必须通过发展植被，创建绿色环境，为自己开辟生路。消极地保存那点地下水，只能加剧生态恶化。
然而，用植被阻滞土壤水分蒸发，又会产生植物蒸腾。植物蒸腾是水分通过植物体的生理过程的散失，也是水源散失的一个途径。这正是一些人反对在旱区植树造林的理由。
我们没有找到旱区的裸地水分蒸发量与覆盖植被后的蒸腾量的比较研究数据。但一些零散的关于一些树种耗水量的研究数据都说明，树木蒸腾耗水实际是非常有限的，可能在-mm上下（不确定），这使我们断定用植被阻止土壤水分蒸发，是划算的。
还有，这个蒸腾与蒸发有着本质的不同——蒸腾作用完全把水分蒸发这个纯粹消耗水资源的作用，替代成了可产生多种对人类有益效用的过程。这些效用，其一是生产产品——木材、粮食和其他生物质；其二是植被固沙、保土、肥地；其三是产生正面气象效用，其原理我们归纳为“三增三降”，这个尤其重要，下面单独说明。
二、发展旱区防护林，逆转旱区生境颓势
（一）增雨机制
森林生态系统不能根本扭转大气环流，但可加大大气环流下垫面粗糙度，增加大气湿度，增加空气中的凝结核；还可降低地表温度、降低近地气温、降低近地风速。这里归纳为“三增三降”。这个“三增三降”的核心效果是增雨。
这一增雨效果是基于降水形成的以下三种机制。
一是湿气冷热交汇形成降水。森林植被可增强湿气的冷热交汇。
二是水汽阻隔降水。当水汽大量被阻，也会形成降水。森林增加下垫面粗糙度，会强化这种阻隔作用。
三是凝结核降水。人工降水就属于凝结核降水，这时的凝结核是人工释放的碘化银或干冰。森林因光合作用能释放大量的凝结核。只要有凝结核，空气湿度达到30%以上就有可能形成降水。这也是林区水多的根本原因。
通常认为沙漠种树会因蒸腾而消耗水资源，这只看到了事物的一个方面，忽视了森林植被规避土壤蒸发的一面，而后者的后果更严重。
如果沙漠地表裸露，温度非常高，湿度非常低，就不会形成降水。因此，种植植物，提升沙漠地区的空气湿度，为增雨创造前提条件。沙区有植被蒸腾，空气中的水汽增加，降水就会增加。假设森林每天留住1mm水，天就是mm降水。
一个反证是：印度热带大沙漠（塔尔沙漠）周边地区雨量都很大，但就是不在沙漠地带降下来，原因就是沙漠热浪上升，空气干燥，不会凝聚成雨。
需要说明，森林的增雨效应，要求森林植被的规模足够大。如果规模很小，干燥气流深入森林，不但增雨的效果难以产生，树木本身的生存也会受到威胁。
（二）涵水机制
一片土地的水资源，分为地上部分（地上水体、径流）和地下部分（土壤水和地下水体）。地上径流会部分渗入地下，部分流走。径流流得越快，渗入地下的机会就越小，流失越多。因此，特别是在旱区，要设法留住降水。
森林植被可以通过其诸多功能，使得降水更多地留下来。这就是森林的涵养水源作用。其原理是：
森林减少地表径流：林地土壤疏松，还有枯枝落叶层，利于水分下渗。这样的林地径流很少形成，通常一场小到中雨，是不会形成径流的。森林消减洪峰：通过林灌层和枯枝落叶层截持、涵蓄、延缓等作用，消减和延迟洪峰。沙区和黄土高原区土层深厚，渗透性很高，削洪作用更为明显。森林减少径流泥沙和减少土壤有机质流失。
依据上述原理，可以这样认为，在旱区，森林植被产生蒸腾，这会消耗水资源。但这一作用以其规避土地蒸发量获得代偿，就是森林盘踞的土地范围内，可规避土壤水分蒸发。更何况蒸腾散失水分的代价，会以另外多种效用（经济产出、增雨机制、减缓径流、防风固沙、增加土壤肥力、消减洪峰、生态效应、碳汇效益等）加以补偿。
以上的分析，说明在旱区建设森林环境，是对地区水资源的理性保护和有效扩充，这才是旱区逆转颓势、走向繁荣的希望。
现在世界上已没有人反对沙区绿化。在现代社会，此类地区通过植树造林恢复良好生态环境的例子，已经比比皆是。
(三)通过绿化改善环境的实例已俯拾皆是
甘肃省小陇山地区有八百万亩森林，增雨效果是每年mm。陕西省吴起县年森林覆盖率为19.2%，年均降水量为.3mm，到7年森林覆盖率上升到62.9%，年均降水量提高到mm，增加了21.7%。青海省都兰县从20世纪70年代开始大力度造林，年降水量为.6mm，到年为mm，降水量10年增加了一倍多。这种例子很多。
毛乌素沙地早已全面绿化，虽然植被还不算茂盛。但这里早期营造的林分已经巍然屹立在沙地上，不可能死亡了。毛乌素绿化了的沙地低洼地带，在干旱天气仍可见到湿润甚至水洼，很多沙地被重新垦为农田。
西宁市区有南北30万亩黄土山。自20世纪八十年代开始造林，迄今已绿化了23万亩。这种地方的绿化，一定的时期内要依靠管网灌溉。但部分早期营造的林分，已经脱离灌溉而“自食其力”了。如湟水林场，已经停止浇水20年了，林内可见到天然长出的树苗。如果植树造林会吸干土壤水分，那对此现象又如何解释呢？
左图：西宁市湟水林场，原为黄土山；
右图：西宁市刚绿化的黄土山
国外成功的典型案例就是以色列。以色列沙漠约占整个国土面积的一半，年降水量仅mm，淡水资源极为匮乏。以色列没有旱区栽树会更加干旱的理论。几十年来，他们种植了2.4亿棵树木，改善了国土环境。
以色列的荒漠变良田
迄今为止，我国一些专家总在说旱区造林会更加干旱。
这个观点是基于树木生长耗水这个生态侧面得出的结论，没有看到森林植被会规避土壤水分蒸发这个更加重要的功能，忽视了森林生态系统的增雨、涵水等作用，总之没有考察此类地区发展森林植被对水分散失和吸纳的整体生态过程。
这样的观点是非常有害的。按照这样的观点，我国广大旱区就只能坐以待毙。这样的观点，也不能解释众多的成功的生态治理实践。
旱区因为缺水，发展植被是困难的，这是事实。但大自然同样为人类遵循自然机制改善旱区环境敞开着大门。例如，基于时代的进步，现在人们已可以对一座座大山铺网滴灌，等待森林郁闭之后，森林生态系统自己潴留的水就够自己利用了。这样的成功案例已经不少了。
当然，我们也不认为广袤的沙漠都应通过绿化加以改造，很多沙漠本身也是自然生态系统，应予维持。最优先考虑的应当是地下水分条件较好的沙地。
中国有四大沙地，即浑善达克沙地、科尔沁沙地、毛乌素沙地、呼伦贝尔沙地，总面积16.61万平方公里。这些沙地在已无植被防护的情况下，降水量仍然在mm以上，那里原本就是水草丰美之地，还是应当大力治理的。四大沙地的蒸发量都在0mm以上，如果没有植被防护，只能是进一步荒废下去。
事实上，四大沙地的生态治理，已卓有成效。从国家复兴的前景考虑，应配合供给测改革，把这一相当于5个台湾省面积的国土，治理成我国新的生态经济高速增长点。
在这里，需要补充的是，通过绿化治理旱区土壤水分蒸发的道理，人们都是知道的。在国外也是一样。如在阿尔及利亚、摩洛哥、突尼斯等国家，都在系统地种植棕榈树，为的是保存土壤水分（参见下图）。
利用森林增雨和空中调水，在我国西南地区，早已固化在了梯田文明中，学界叫作“四素同构”（森林、村寨、梯田、河流，参见下图）。菲律宾也有保存山顶森林为梯田供水的做法。这些例子虽然不是旱区，但都是利用森林的增雨作用。
旱区往往伴随着土地的盐碱化。通过森林生态系统规避土壤水分蒸发、增雨和涵水的同时，也会阻滞地下盐分随水分蒸发上升地面。而森林的蒸腾则不会抽出土壤盐分。
三、迄今大多数人对北方的杨树死亡都没有看到本质原因
三北地区营造的杨树林在大规模死亡，到处都发现了这个问题。这件事又一次使得一些人诅咒干旱，有的则怪罪杨树本身短命。
如果说杨树因干旱死亡了，那同一片林内的其他树种和地被植物为何没有死亡？
说北方地区的杨树是因干旱而死亡，上面两幅照片足以说明这个说法是不经不起推敲的。从该两图可以看出，如果说杨树是因干旱死亡的，那林内的其他树种和地被植物为何青枝绿叶？
下图是北京的行道树，杨树也已经成排枯死，这显然不能归因于干旱。各地都反映杨树死亡，有的反映，杨树栽上十几年就死了。
北京地区的杨树也开始死亡。
北京虽然缺水，也不至于树木会旱死。
说杨树的寿命只有三四十年也是一个误解。实生杨树寿命可以达到八百年不心腐。柳树也是这样。人们不难见到二三十年就老化、枯死的杨树、柳树，但也不难见到几百年仍然枝叶繁茂的杨、柳。其原因在于它们是实生的，还是扦插的。
扦插（bouturage）繁殖的苗木（不管什么树种），都会继承母体的年龄，如果一代代扦插繁殖的树木积累的年龄信息接近了树木的自然寿命末期，那么我们营造的林木本身的寿命就很短了。北方地区的一些杨树，就属于这个情况。人们怪罪的干旱、管理等，都是非本质的原因。今后不是不能发展杨树了，而是不能再用未经幼化（rajeunissement）的造林材料了。
朱之悌院士（已去世）和他的学生，知道上述幼化原理。我国南方的桉树，亦曾在近20年内因不懂、不信幼化理论而一直在培育小老头树，致使桉树木材生长量长期不能突破每亩每年1立方米，而如果注意幼化处理繁殖材料，起步就可以达到每亩每年2个立方米。所幸，南方的造林商在教训中明白了这个道理。
在我国造林学上，这个幼化理论没有被提及。这导致中国林业育苗和造林实践存在很大的技术漏洞。看北京市道路两旁的法桐，刚栽一两年就满树球果，小区里的柳树、杨树十来年就空心断裂。更何况广大的三北地区几十年来发展的杨树林！据我们考察，河北、吉林和辽宁西部、内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、青海，甚至北京、天津、山东，都有杨树死亡的现象。这是一种无形的、巨大的损失，是我国三北地区生态建设的一个全局性技术漏洞。
对于经营周期只有十来年的速生丰产林，杨树还来不及死亡就被砍伐了。但隐性的损失仍然存在。含有老化病毒的繁殖材料（今天，无性繁殖的树木材料老化被认为是DAN端粒变短,但林业上没有人研究），会降低树木的生长活力，影响材积生长和生态功能。因此，速生丰产林造林材料同样要幼化处理。
以上是谈及干旱治理而引起的一个技术话题。我们只是想告知社会，北方地区的杨树死亡，本质原因不是干旱，首先是一个技术问题。在此类地区科学地发展杨树造林，仍然应当是当地生态治理的一个好办法，也是最易吸引群众参与的好办法。
四、旱区绿化采用滴灌技术可节水70%以上
旱区绿化造林，一个成功的前提条件是滴灌，至少要一直滴灌到林分郁闭，通常都可以节水70%以上。
中国已经高度