航拍鏡頭下，烏蘭布和沙漠一如其他沙漠一樣，遼闊而荒涼。這里是中國(guó)八大沙漠之一，面積0.99萬(wàn)平方公里，年平均降水量?jī)H102毫米。烏蘭布和，蒙語(yǔ)里是紅色公牛的意思。

綠色是忽然間出現(xiàn)在鏡頭中的，沒(méi)有任何過(guò)渡。區(qū)別于遠(yuǎn)處的沙丘，這里的土地被平整、分割，種上不同的作物，噴灌系統(tǒng)揮灑著象征著生命的水汽?！斑@是到了村莊邊嗎?”你心里正疑惑著。航拍繼續(xù)前行，仍然沒(méi)有任何過(guò)渡地，沙漠再一次出現(xiàn)在眼前……

這是重慶交通大學(xué)一個(gè)項(xiàng)目組位于內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟的試驗(yàn)基地，研究的方向是沙漠土壤化。人們的印象中，沙漠中少部分地方能長(zhǎng)胡楊林、沙柳，更多的地方甚至只能長(zhǎng)些雜草、灌木，可是這里卻種著包括瓜果蔬菜在內(nèi)七十多種作物。

項(xiàng)目成員大多是力學(xué)出身，這是一個(gè)“理工男改變世界”的故事。他們提出的治理方法很簡(jiǎn)單：用一種粘合劑，對(duì)沙子施加約束力，把沙子“粘起來(lái)”。就是這種聽(tīng)上去有些天方夜譚的想法，讓今年沙漠中多了這片4000畝的“綠洲”， 也讓他們把治沙的方法講到了聯(lián)合國(guó)防治荒漠化公約峰會(huì)的講臺(tái)上。

沙漠改造原理

讓沙子像土壤一樣具有合適的力學(xué)結(jié)構(gòu)

如果不是接觸到沙漠化這個(gè)課題，趙朝華應(yīng)該在某個(gè)地方給橋梁或道路工程去做受力分析，他是重慶交通大學(xué)的副教授，一位橋梁與隧道工程專(zhuān)業(yè)的博士。但現(xiàn)在，包括他在內(nèi)，一個(gè)三十多人的科研團(tuán)隊(duì)，正待在烏蘭布和沙漠上。

基地位于烏蘭布和沙漠東側(cè)，距離烏海市區(qū)十多公里。受訪者供圖

過(guò)去治沙，靠的是一個(gè)個(gè)“工程”，一次次“會(huì)戰(zhàn)”。方法上，要么是大規(guī)模的植樹(shù)造林，要么是建防沙墻、草方格沙障。在趙朝華看來(lái)，這些都是人們基于經(jīng)驗(yàn)發(fā)明的措施，而沙漠和土壤的根本性質(zhì)差異，則是力學(xué)差異——“不管什么土，土壤微粒之間都有作用力，能夠構(gòu)成一個(gè)整體，而沙子之間是松散的，沒(méi)有這種力。”

“我們要做的，就是用一種粘合劑，賦予沙子顆粒這種力。”研究團(tuán)隊(duì)將這種力稱(chēng)為萬(wàn)象結(jié)合約束，簡(jiǎn)稱(chēng)ODI約束，相關(guān)的粘合劑，被稱(chēng)為約束劑。趙朝華告訴紅星新聞，雖然是他們團(tuán)隊(duì)首次明確提出利用力學(xué)知識(shí)來(lái)治理沙漠化，但其實(shí)相關(guān)原理早已被無(wú)意識(shí)的經(jīng)驗(yàn)性的運(yùn)用在許多治沙方法中，“比如沙子和黏土以及一般土壤按比例搭配改善土壤，實(shí)際上就是運(yùn)用的力學(xué)知識(shí)?！?/p>

“我們首先是從認(rèn)識(shí)土壤開(kāi)始的，對(duì)土壤的生態(tài)力學(xué)屬性的認(rèn)識(shí)和揭示是我們向沙變土轉(zhuǎn)變的原理支撐?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)把土壤的特性歸納為兩條，自修復(fù)和自調(diào)節(jié)，“比如說(shuō)土壤變干后，我們可以敲打他變成土塊，但后頭有水后，他又可以恢復(fù)到最初的狀態(tài)，這就叫自修復(fù)。同時(shí)，植物根系生長(zhǎng)在土壤中，無(wú)論土壤顆粒排列怎么改變，土壤的性質(zhì)不改變，土壤顆粒之間能夠始終存在結(jié)合力，這就是自調(diào)節(jié)?！?/p>

傳統(tǒng)意義上認(rèn)為優(yōu)質(zhì)的土壤能夠提供植物生長(zhǎng)所需的水、空氣、微生物、有機(jī)質(zhì)，但在趙朝華看來(lái)，從力學(xué)上講，不如就說(shuō)土壤具有合適的力學(xué)結(jié)構(gòu)。合適的力學(xué)結(jié)構(gòu)，使得這些物質(zhì)能夠留存下來(lái)。約束力越大，相應(yīng)的保水保肥的能力越強(qiáng)，但同時(shí)透氣性就差，容易積水;反之，約束力越小，透水性越強(qiáng)，但同時(shí)保水性則變差。

在他看來(lái)，假如能擁有合適的力學(xué)結(jié)構(gòu)，沙子便同樣可以擁有土壤的特性。趙朝華說(shuō)，改造后的沙地上有些作物，比土地上產(chǎn)量更高，“就是因?yàn)楦脑旌蟮纳车亓W(xué)結(jié)構(gòu)更好，而且是可控的。這就意味著有更合適作物的水、空氣和肥料比例?！?/p>

粘合劑研發(fā)是關(guān)鍵

沙子加“淘米水”變“泥巴”，正嘗試零補(bǔ)水試驗(yàn)田

合適的粘合劑是關(guān)鍵，趙朝華說(shuō)，從2009年到今天，除了試驗(yàn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，團(tuán)隊(duì)最主要的精力都放在粘合劑的研發(fā)上，“要無(wú)毒環(huán)保、耐水性強(qiáng)，成本還不能太高?！?/p>

現(xiàn)在的粘合劑是幾種植物纖維的提取物，用趙朝華的話(huà)說(shuō)“成本不高、極好獲得，而且一次改造，一勞永逸?！痹谒l(fā)給紅星新聞的視頻中，一堆沙子加入像淘米水一樣的粘合劑，攪拌幾下后，便獲得了類(lèi)似泥巴的質(zhì)感。

添加完約束劑之后，沙子獲得了泥土的質(zhì)感，可以被塑形了。受訪者供圖

在與普通沙地的對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，一桶水澆到普通沙地上后迅速下滲;而同樣的水，澆到改造后的沙地上，則能形成一層積水，下滲緩慢。研究團(tuán)隊(duì)表示，這表示土壤具有了水肥保持的能力。為了證明這一點(diǎn)，他們甚至專(zhuān)門(mén)搞了一塊水田，用來(lái)種水稻。

當(dāng)時(shí)選擇在烏蘭布和開(kāi)辟試驗(yàn)基地，趙朝華說(shuō)，是“挑了塊難啃的骨頭”，這里的沙丘移動(dòng)速度快，風(fēng)也大。在育苗階段，剛長(zhǎng)出來(lái)的秧苗一度遭到沙塵暴“血洗”，他說(shuō)，這樣能更好地檢驗(yàn)技術(shù)的普適性。

“目前適應(yīng)更嚴(yán)苛自然條件的作物我們也在實(shí)驗(yàn)，比如我們嘗試種一種牧草，就只靠自然降水，明年應(yīng)該就能看到結(jié)果。”趙朝華說(shuō)，目前基地所使用的水源包括地下水與不遠(yuǎn)處的黃河水，在當(dāng)前條件下，河流附近以及地下水充足的沙漠都滿(mǎn)足改造條件。

項(xiàng)目已申請(qǐng)專(zhuān)利

每畝成本2000到5000元，下一步將考慮大規(guī)模推廣

根據(jù)專(zhuān)利審查網(wǎng)站的檢索結(jié)果，趙朝華的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)為該項(xiàng)目申請(qǐng)了數(shù)個(gè)發(fā)明專(zhuān)利。

他告訴紅星新聞，下一步這項(xiàng)技術(shù)即將進(jìn)行商業(yè)化的推廣。按照規(guī)劃，他們明年應(yīng)該會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大種植到一萬(wàn)畝，同時(shí)，為其他試驗(yàn)田選點(diǎn)的工作也會(huì)提上日程?！坝脕?lái)改造土地和播種的農(nóng)機(jī)具都已經(jīng)研發(fā)好了，完全是配合商業(yè)化種植來(lái)的。”

作物生長(zhǎng)狀況良好，以往沙漠中成片長(zhǎng)這種大葉植物幾乎是不可能的。受訪者供圖

烏蘭布和沙產(chǎn)業(yè)示范區(qū)產(chǎn)業(yè)局局長(zhǎng)張虎生曾數(shù)度造訪這個(gè)基地，提起它也是贊不絕口，“可以說(shuō)這個(gè)團(tuán)隊(duì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們的預(yù)期。”在他看來(lái)，未來(lái)治理沙漠，將越來(lái)越走向科技治沙、產(chǎn)業(yè)治沙的方向，在園區(qū)內(nèi)，也還有利用藻類(lèi)治沙等其他幾個(gè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)。

張虎生最關(guān)心的是未來(lái)大規(guī)模推廣時(shí)的成本問(wèn)題，對(duì)此，趙朝華說(shuō)，根據(jù)今年的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，大概每畝2000到5000元，“一次改造，永久有效。”

某種意義上，我國(guó)沙漠化已經(jīng)改變了過(guò)去 “治理速度趕不上沙漠化速度”的局面。根據(jù)中國(guó)荒漠化監(jiān)測(cè)中心最新發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)沙化土地面積由上世紀(jì)末年均擴(kuò)展3436平方公里變?yōu)槟壳暗哪昃s減1980平方公里，沙化土地面積10年間“減少”了三個(gè)多上海的面積。

“這種改造對(duì)于土壤只是第一步，未來(lái)伴隨著植物根系越來(lái)越發(fā)達(dá)，有機(jī)質(zhì)越來(lái)越多，整片土地就會(huì)像一只大網(wǎng)，牢牢固定在大地上?！壁w朝華暢想著未來(lái)發(fā)展的遠(yuǎn)景，“看來(lái)老本行還要再放幾年。”

2017年7月24日0：09，幾乎夏天最熱的日子里，他在朋友圈發(fā)了張機(jī)場(chǎng)的照片，寫(xiě)著“回到火星。

來(lái)源:紅星新聞  作者:董冀寧 

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