破譯“點沙成土”密碼創(chuàng)造沙漠生態(tài)奇跡

我國“沙漠土壤化”生態(tài)恢復(fù)技術(shù)獲得重大突破

讓沙漠開滿鮮花、收獲莊稼，這不是神話!——這是重慶交通大學(xué)副校長、力學(xué)教授易志堅“沙漠土壤化”生態(tài)恢復(fù)技術(shù)創(chuàng)造的奇跡。在半年多時間里，這項技術(shù)讓烏蘭布和沙漠“長”出數(shù)千畝郁郁蔥蔥的綠洲，綻放生命之花，為全球沙漠治理打開了新世界的大門。

圖為烏蘭布和萬畝“沙漠土壤化”中試基地旺盛生長的西瓜。

金秋十月，記者在烏蘭布和萬畝“沙漠土壤化”中試基地看到的景象令人驚喜。4000畝“沙改土”里，高粱舉著火把，糜子低下了頭;西瓜、西紅柿、茄子、葵花、土豆進入了收獲季;苜蓿、枸杞、麻子長勢喜人，一叢叢狼尾草又密又高，一棵棵新疆楊綠得發(fā)亮……青蛙在草地上蹦跳，蝴蝶在波斯菊花間飛舞，麻雀成群結(jié)隊飛來飛去啄食它們的最愛，老鼠則偷偷跑來地里打下了不少的洞……在一片專門進行節(jié)水試驗的“荒漠生態(tài)恢復(fù)區(qū)”里，沙蒿、駱駝篷、沙打旺、檸條等十多種旱生植物特別旺盛。很難想象，6個多月前，這里只有漫漫黃沙，與周遭的茫茫沙漠沒有兩樣。

“長”出這片神奇綠洲的烏蘭布和沙漠，在內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市和阿拉善盟境內(nèi)。這個蒙語意為“紅色公牛”的“移動沙漠”東進南移擴展迅速，與巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠在阿拉善形成“握手”之勢。過去40年里，它讓“黃河明珠”烏海市成為內(nèi)蒙古自治區(qū)乃至中國荒漠化、沙化最為嚴(yán)重的城市之一。每年，它輸入黃河的沙子近1億噸。春天，它的沙粒會隨風(fēng)而起，越過內(nèi)蒙古高原，飄到千余公里外的北京上空，變成黑黃色的惡魔——沙塵暴。

當(dāng)前，荒漠化已成為中國最嚴(yán)重的環(huán)境問題之一，也是全球共同面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。全球有1/6人口的生產(chǎn)生活為荒漠化困擾，全球荒漠化正以每年60000平方公里速度擴張，每年因此喪失耕地1000多萬公頃，經(jīng)濟損失巨大，并成為致貧和移民的原因之一。

習(xí)近平總書記指出，土地荒漠化是影響人類生存和發(fā)展的全球重大生態(tài)問題，防治荒漠化是人類面臨的共同挑戰(zhàn)，需要國際社會攜手應(yīng)對。治理沙漠、防治沙害，功在當(dāng)代、利在千秋。

“沙漠土壤化”生態(tài)恢復(fù)技術(shù)在烏蘭布和沙漠試驗成功，為人類治理沙漠展示了新的可能，邁出了不起的一步。

圖為烏蘭布和“沙漠綠洲”生機盎然。

“為什么‘萬物土中生’?——因為土壤顆粒間存在一種萬向結(jié)合約束(簡稱ODI)關(guān)系。”易志堅團隊在研究中發(fā)現(xiàn)，“萬向約束”剛?cè)峒婢?，它的柔性使土壤保水、保肥和透氣，并為植物根系生長提供彈性空間;剛性則使之能夠“抱住”植物根系，維持植物穩(wěn)定。他們首次在土壤的力學(xué)特性與生態(tài)屬性之間建立起聯(lián)系，從力學(xué)角度解釋了土壤能夠“生生不息”之謎。“沙粒間不具備萬向約束。實際上，找到了萬向約束，就破譯了‘點沙成土’的密碼。”易志堅說。

于是，他們研發(fā)出一種改性植物纖維黏合劑，并通過向沙中加入這種黏合劑而引入“萬向約束”，讓“一盤散沙”獲得與自然土壤一樣的生態(tài)-力學(xué)屬性，在濕潤時呈現(xiàn)稀泥般的流變狀態(tài)，干燥時結(jié)成固體狀態(tài)，兩種狀態(tài)之間可自由轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)自修復(fù)和自調(diào)節(jié)，具有較強的存儲水分、養(yǎng)分和空氣的能力，成為適宜植物生長的載體。易志堅介紹，這項技術(shù)最重要的意義在于可以改良甚至人造土壤，逆轉(zhuǎn)土壤沙化，有望將沙漠“土壤化”。

歷經(jīng)7年理論研究和技術(shù)實驗后，易志堅團隊于2016年、2017年在內(nèi)蒙古阿拉善盟國家沙漠生態(tài)治理示范區(qū)進行初試和中試，獲得突破性成功。尤其2017年僅用半年時間，便讓荒涼的烏蘭布和沙漠生發(fā)出4000畝茂密綠洲，不僅固沙和生態(tài)恢復(fù)效果顯著，莊稼也獲豐收。與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民傳統(tǒng)種植相比，試驗地農(nóng)作物普遍產(chǎn)量更高，卻更節(jié)水、省肥，其中西紅柿、高粱畝產(chǎn)量分別達(dá)7000-10000公斤、600-800公斤，御谷狼尾草畝產(chǎn)更是高達(dá)10噸以上。

試驗結(jié)果顯示，沙改“土”經(jīng)一次改造并種植后，土壤特性逐年加強：“土質(zhì)”更加優(yōu)良，植物生長更加茂盛，微生物、有機質(zhì)含量顯著增加，生態(tài)效果更為顯著。法定第三方檢測機構(gòu)今年4月和7月先后出具的兩份報告表明，植物纖維粘合劑和試驗地沙土有機化合物和重金屬等18項指標(biāo)全部合格。易志堅介紹，該技術(shù)施工工藝簡單，快捷，改造成本約為每畝沙地2000元至5000元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于多數(shù)地方每畝過萬元的土地復(fù)墾成本。因此，如果進行推廣，將產(chǎn)生很大的環(huán)境和經(jīng)濟價值。

中國工程院院士鐘志華表示，運用力學(xué)原理實現(xiàn)沙子向土壤性能的逆轉(zhuǎn)，目前國際上沒有公開報道的先例。此項技術(shù)有望成為沙漠變綠洲的有效手段。

“這里前前后后建了無數(shù)個試驗區(qū)，用了各種方法治理20多年了，這種景象還頭一次見到。”一直在這片試驗地打工的烏海市烏達(dá)區(qū)烏蘭鄉(xiāng)人、56歲的薛飛斌說，具有固沙和護種作用的藻類結(jié)皮是判斷治沙成效的一項重要參照。“在我們這兒的自然條件下，要辛辛苦苦種十年的草才能形成藻類結(jié)皮，用他們帶來的技術(shù)，幾個月就實現(xiàn)了我們干十年活兒的目標(biāo)!”薛飛斌激動地說。

烏蘭布和生態(tài)沙產(chǎn)業(yè)示范區(qū)項目負(fù)責(zé)人王慧，在治沙一線看到過很多試驗項目推進得舉步維艱。她感嘆：“‘沙漠土壤化’技術(shù)完全刷新了幾十年來的治沙思路。”

傳統(tǒng)的治沙方法通常是先用草方格之類的方法固沙，再種植沙生植物，兩三年才能起到減緩沙丘移動速度的效果，變成固定沙丘周期更長，且后續(xù)沙子保水能力的形成還需要更為漫長的過程。

圖為烏蘭布和萬畝“沙漠土壤化”中試基地旺盛生長的西紅柿。

新疆生態(tài)與地理研究所研究員李小玉表示，把沙漠快速變成種植植物的“土壤”，同步實現(xiàn)固沙和植被恢復(fù)雙重目標(biāo)，是該技術(shù)與傳統(tǒng)治沙方法的最大區(qū)別。

“‘沙漠土壤化’項目的推廣和實施，對于阿拉善盟全面落實綠色發(fā)展理念，阻止阿拉善三大沙漠‘握手’，推動沙區(qū)群眾脫貧致富，實現(xiàn)沙產(chǎn)業(yè)高新技術(shù)新突破，具有重要意義。”阿拉善盟發(fā)改委主任羅志鐵說。

在今年9月11日召開的《聯(lián)合國防治荒漠化公約》第十三次締約方大會高級別會議論壇上，研究團隊成員、重慶交通大學(xué)副教授趙朝華所作《沙漠土壤化快速生態(tài)恢復(fù)技術(shù)》的報告，引起了全球的高度關(guān)注。澳大利亞媒體稱：“這一突破有可能終止世界和中國國內(nèi)的沙漠化。”

來自沙特、阿聯(lián)酋等中東國家的政府代表，紛紛向“沙漠土壤化”項目組發(fā)出邀請。

澳大利亞、阿聯(lián)酋、沙特阿拉伯、以及“一帶一路”沿線多個國家政府機構(gòu)、社會組織、企業(yè)代表等對項目表現(xiàn)出極大熱情，目前仍在持續(xù)跟蹤，希望開展深入合作。

“夢會開出花來的。”詩人戴望舒說，“夢會開出嬌艷的花來的。”易志堅深信，“沙漠土壤化”生態(tài)恢復(fù)之夢，必將在人類治沙史上開出絢爛之花。

(鄧?yán)?圖)