重慶交通大學(xué)教授帶領(lǐng)科研團隊在內(nèi)蒙古烏蘭布和沙漠“點沙成土”，使沙子擁有涵養(yǎng)水分和營養(yǎng)能力
破解土壤“力學(xué)密碼” 4000畝沙漠變良田
內(nèi)蒙古烏蘭布和沙漠是我國八大沙漠之一，總面積約1萬平方公里，在蒙古語中，“烏蘭布和”意指“紅色的公?！?。從去年開始，重慶交通大學(xué)教授易志堅帶領(lǐng)科研團隊在這片土地開始播種“綠色”。他們研制出一種植物性纖維黏合材料，將其混入沙中，使沙子擁有和土壤類似的涵養(yǎng)水分和營養(yǎng)的能力，從而造出一片綠洲。
研究 破解土壤“力學(xué)密碼”
“點沙成土就是使沙子具有土壤的力學(xué)特性。土壤具有兩種力學(xué)狀態(tài)，在干的時候是固體狀態(tài)，在濕的時候是流變狀態(tài)，并且這兩種狀態(tài)能夠相互轉(zhuǎn)化?！蓖寥罏槭裁磿羞@樣的形式？因為土壤有“萬象結(jié)合約束”，即土壤中任何兩個顆粒從任何方向都能夠結(jié)合，從而使得土壤擁有自修復(fù)和自調(diào)節(jié)的生態(tài)力學(xué)特性。
易志堅的研究團隊發(fā)現(xiàn)了土壤的這一力學(xué)密碼，也就找到了沙變土的鑰匙。想要將沙變成土壤，就需要給沙子這種“萬象結(jié)合約束”。研究團隊從植物中提取出一種植物纖維黏合劑，將這種黏合劑倒入沙里，加入適量的水?dāng)嚢瑁涂梢宰屔匙酉裢寥酪粯泳哂屑s束力。
“嚴(yán)格意義上還是在研究階段，這一研究在書上找不到，我們就是用科學(xué)原理和科學(xué)事實來說話?！币字緢哉f。
這一研究已進行了8年時間。據(jù)了解，研究團隊2009年首次提出沙變土的原理；2010年，初步實現(xiàn)“沙變土”，隨后在重慶交通大學(xué)實驗室開展3年的種植試驗；2013年，在重慶再開辟兩塊試驗地，探索如何讓沙長久保持土壤的生態(tài)力學(xué)特性；2016年，他們首次來到烏蘭布和沙漠準(zhǔn)備沙漠“土壤化”生態(tài)恢復(fù)實地試驗。
進展 4000畝試驗田今年豐收
2016年，研究團隊在烏蘭布和開展了25畝沙漠地種植試驗。從今年開始，研究團隊已開展4000畝的種植試驗。
在烏蘭布和的4000畝改造試驗區(qū)，實現(xiàn)了機械化，將黏合材料撒布在沙漠表面，加入適量的水用旋耕機進行旋耕，多旋耕幾遍，使其均勻后，過幾天就開始種植。
據(jù)報道，試驗區(qū)的經(jīng)濟性得到驗證，采用該技術(shù)的“沙改土”成本在2000元/畝至5000元/畝之間，低于內(nèi)地土壤復(fù)墾動輒數(shù)萬元的成本。第三方檢測機構(gòu)——西安國聯(lián)質(zhì)量檢測技術(shù)股份有限公司出具的報告表明，約束材料和試驗地的沙土樣本中，苯、銅、鋅、鉛等18項指標(biāo)全部合格；微生物數(shù)量與日俱增，部分已接近正常土壤水平。
今年8月下旬，試驗基地長成一片寬約800米、綿延近4公里的綠洲，約70多種植物長勢良好，高粱、糜子、苜蓿等作物豐收，西瓜、茄子、西紅柿等瓜果蔬菜產(chǎn)量高、口感好。
展望 明年初開展萬畝種植試驗
研究團隊計劃明年初開展第三期種植試驗，屆時，種植總面積將破萬畝。
“整個過程目前還是試驗示范，4000畝也好，明年種上10000畝也好，和整個沙漠比起來都是小規(guī)模，我們希望通過兩三年或者三五年，把相關(guān)的技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)得出來之后，就可以在需要運用的地方運用了?！?/p>
據(jù)了解，截至2014年，全國沙化土地172.12萬平方公里，占國土面積的近1/5，有沙化土地分布的縣占全國總縣數(shù)的近1/3，超過4億人口受到影響。
阿拉善盟發(fā)改委主任羅志鐵此前接受采訪時表示，烏蘭布和沙漠是中國沙塵暴發(fā)源地之一。在最近二三十年間，烏蘭布和沙漠與巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠在阿拉善境內(nèi)幾成“握手”之勢。
■ 對話
對話人：重慶交通大學(xué)教授 易志堅
“點沙成土旨在改變沙漠生態(tài)屬性”
發(fā)現(xiàn)土壤的力學(xué)特性與植物生長關(guān)系
新京報：你是怎么想到把力學(xué)和治沙結(jié)合？
易志堅：是一個自然而然的過程。土壤的力學(xué)特性就是土壤的生態(tài)屬性，只不過過去人們沒有發(fā)現(xiàn)。土壤的兩種力學(xué)狀態(tài)——干時是固體、濕時是流變體的特性，賦予了土壤兩個生態(tài)屬性，也就是自修復(fù)和自調(diào)節(jié)。自修復(fù)就是土壤在干時的固體狀態(tài)下開裂破壞后，能在吸收水分后變?yōu)榱髯儬顟B(tài)，從而修復(fù)破壞，自修復(fù)是穩(wěn)定持久的，是土壤生生不息的前提；自調(diào)節(jié)就是土壤顆粒排列改變不破壞土壤的性質(zhì)，也就是土壤隨便怎么捏合，其性質(zhì)不變，只有這樣，土壤才能讓植物生長在其中，并以“溫柔”的力保住植物，成為植物的理想載體。作為力學(xué)工作者，把這個道理想清楚，“點沙成土”就可以實現(xiàn)。
當(dāng)然，沙改土在具備土壤力學(xué)特性的同時，還要具備土壤存儲水分、養(yǎng)分、空氣和滋生微生物的性質(zhì)。
一次性添加黏合劑就可“一勞永逸”
新京報：具體如何操作？
易志堅：現(xiàn)在的4000畝是大規(guī)模運用機械化，將約束材料撒布在沙漠表面，用旋耕機進行旋耕，多旋耕幾遍，攪拌均勻，過程中加入適量的水。一個旋耕機一天大概可以做幾十畝。
新京報：一次性添加黏合劑能保證多少年？
易志堅：加入黏合劑之后進行種植，第二年就不用再加了，而且會長得更好。
新京報：為什么加入一次就可以“一勞永逸”了？
易志堅：因為我們的約束材料本身就有耐久性，且長出的植物根系腐爛了之后，又成為新的約束，形成生態(tài)的良性循環(huán)。
為恢復(fù)自然生態(tài)構(gòu)造荒漠生態(tài)區(qū)
新京報：這項技術(shù)改變沙土的物理黏合力，無法改變土壤本身的肥力，后續(xù)有影響嗎？
易志堅：我們種植過程中，也會追加肥料，第一次會人工施加水肥。就跟農(nóng)民平常種植莊稼是一樣，該施肥就施肥。當(dāng)然，有的地方本身構(gòu)造的荒漠生態(tài)系統(tǒng)，長的荒漠草，就不施肥了。
新京報：沙漠的最大問題是缺水，這項研究怎么解決？
易志堅：沙漠土壤化改造一定要用水，因為沙漠存不住水。但不少沙漠本身也有水資源，我們做這件事就是為了讓沙漠的生態(tài)屬性改變，使其有保水保肥能力。如果沒有水資源限制，那什么植物都可以種；有限制的情況下，我們要研究優(yōu)先一批耗水量不大還能生長好的植物。我們還構(gòu)造了一個荒漠生態(tài)區(qū)，就是為了恢復(fù)一種自然生態(tài)，今后就是在很小的水量甚至不靠澆水的情況下能使沙漠的生態(tài)得到改變。
（責(zé)任編輯 石逸龍）
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