變沙漠為綠地的新方法：點沙成土

沈羨云

土地沙漠化的問題，在全世界都是一個不容忽視的難題。目前全世界陸地總面積大約有1.49億平方千米，而沙漠面積就占了20%，大約有3000萬平方千米。沙漠不斷地與人類搶奪生存空間，它不停地吞噬周圍的綠洲，并且以每年幾萬平方千米的速度擴大。如果任其蔓延，地球只會僅存海洋與沙漠，不再有綠洲。因此，如何有效治理沙漠化、將沙漠變綠洲一直是全球性的難題。

傳統的沙漠改造方法

傳統的沙漠改造主要有3種方法：第一種是工程方法，最著名和常用的是“草方格沙障”，也就是用正方形的麥草墻來固定沙土，通常用于沙漠公路兩旁，缺點是在風沙過大的地方收效甚微；第二種是化學方法，即在沙表面噴灑固沙劑，將沙體表面固化來防止沙子流動；第三種則是大家熟知的植物方法，例如種植沙生植物，并采用滴灌技術來保持土地水分，這對沙化治理有一定的效果，但由于沙體中植物難以生長，其成本極高，難以大規模推廣。

“點沙成土”的原理

于是，人們想如果能夠“點沙成土”就好了?，F在，這種幻想被重慶交通大學易志堅教授帶領的科研團隊實現了，他們找到了破解土壤的“力學密碼”。他們仔細地分析了土壤的力學特性，發現土壤具有兩種力學狀態：干時是固體狀態，濕時是流變狀態，并且這兩種狀態能夠相互轉化。由于土壤的這兩種特性，使得土壤有自修復和自調節兩種功能：自修復就是土壤在干時的固體狀態下開裂破壞，吸收水分后能夠變為流變狀態，從而可以修復破壞的土壤。它是穩定、持久的，是使土壤生生不息的前提。自調節即土壤顆粒排列的改變不會破壞土壤的性質，也就是土壤隨便怎么捏合，其性質不變，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。接著，他們探討了土壤出現這種形式的原因。他們認為這是因為土壤有“萬象結合約束”的特性，即土壤中任何兩個顆粒從任何方向都能夠結合，從而使得土壤擁有自修復和自調節的生態力學特性。正是這種約束使土壤施以溫和的力“抱住”植物根系，維持植物穩定，并且能夠保水、保肥和透氣。但是，沙粒間不具備這種約束，所以表現為一盤散沙。于是，他們想如果讓沙粒間有了這種“萬象結合約束”，沙漠土壤化就有可能實現。

在此理論基礎上，2009年易教授首次提出沙變土的原理。要想將沙變成土壤，就需要給沙子“萬象結合約束”。于是易志堅團隊集中力量尋找可以產生“萬象結合約束”的黏合劑。最終，經過反復實驗，他們從植物中提取了一種植物纖維黏合劑。將一桶水澆到普通沙地上后，水會迅速下滲；而將這種黏合劑混合到沙子中，再加入同樣規模的水，2分鐘左右，原先金黃色的沙子就變成了深褐色，摸上去很有黏性，手握住并不會散掉?；旌虾玫摹巴痢眹梢粋€凹坑倒入水后，水也不流失。

“點沙成土”的種植試驗

2010年，易志堅團隊初步實現“沙變土”。隨后在重慶交通大學實驗室開展為期3年的種植試驗。首先他們在陽臺、屋頂進行了小范圍的試驗。初見成效后，在交大校園附近開始了更大規模的試驗：找來一塊地，先在地面上鋪30厘米厚的碎石，再在碎石上鋪30厘米左右的建筑沙，然后覆蓋10～20厘米、加入不同黏合劑形成的土壤化沙子，在上面種植了玉米、紅薯、蘿卜、油菜。結果是成效顯著，植物長勢喜人。

經過幾年試驗，易志堅團隊覺得技術已經基本成熟，決定進行實地沙漠土壤化生態恢復試驗。2016年4月，他們在內蒙古阿拉善盟烏蘭布和沙漠進行了25畝田的試驗。這里因年均降雨量很少，而且風蝕嚴重，是我國最難治理的沙漠之一。易教授一開始就將目標定在最難治理的沙漠上。當他們將植物纖維黏合劑加入沙體中后，沙子當即固定，并表現出持久的抗風蝕能力。試驗地種植了玉米、小麥、向日葵、觀賞草等70多種植物，結果長勢旺盛，并開花結果。蛙類、鳥類和許多昆蟲在兩個足球場大的沙漠綠洲中安了家，狐貍、獾、野貓也不時光顧其中，沙漠實地試驗取得成功。

2017年開始，研究團隊在烏蘭布和沙漠開展4000畝的種植試驗。4月，當易志堅教授帶領他的科研團隊來到這里的時候，四周荒涼得連一株枯死的植物也沒有，除了沙還是沙?？蒲袌F隊在這里采用了大規模機械化的種植方法，將約束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，幾天后就開始種植。一個旋耕機一天大概可以耕作幾十畝。但是，工作不是一帆風順的。4～6月，他們進行了3次播種試驗，都以失敗告終，不是大風將剛出生的幼苗連腰吹斷，就是沙子把幼苗全部淹沒。后來，科研人員發明了一床“小被子”，用薄薄的一層谷草蓋在小苗上，既透氣又防風沙，小苗們才得以成長。8月下旬，試驗基地長成一片寬約800米、綿延近4千米的綠洲，約70多種植物長勢良好，高粱、苜蓿等作物豐收，西瓜、茄子、西紅柿等瓜果蔬菜產量高、口感好。由于植物長勢太好，結出很多瓜果，吸引了狐貍、兔子、老鼠來基地覓食，工作人員不得不想盡辦法滅鼠。更厲害的是，科研團隊專門留下了一塊無灌溉的試驗地。2017年8月種植的沙蒿、沙打旺，2018年都順利發芽存活，生長出來了。這意味著基地的生態得到了有效恢復，在沒有人工灌溉的條件下，耐旱的植物仍然能夠存活。如今的內蒙古烏蘭布和沙漠試驗地已綠意盎然，沙漠已變為綠色牧場，向日葵競相綻放、自由生長，這片美不勝收的花海，已成荒涼沙漠里最美的風景線。內蒙古烏蘭布和沙漠試驗基地成功后，治沙團隊又將目光瞄準了塔克拉瑪干沙漠，這個被稱為“死亡之海”的地方?？蒲袌F隊來到塔克拉瑪干沙漠，進行200畝沙田的試驗。短短兩個月，200畝寸草不生的沙漠變成了一片綠地，農作物和牧草茁壯生長，試驗成功了！

2018年，科研團隊在內蒙古、新疆、四川若爾蓋、廈門海島等地同時開展試驗示范。內蒙古試驗基地進行了產業探索，種植面積近3000畝，其中2000畝種植高粱，1000畝種植了西紅柿、西瓜、蘿卜、辣椒、土豆、茄子等果蔬?，F在，采集的果蔬產品進入超市，開始銷售。2018年，科研團隊在新疆和田塔克拉瑪干沙漠種出了3000畝高粱和牧草，喜獲豐收。種植的成功，也為當地帶來經濟效益。2019年，科研團隊在塔克拉瑪干沙漠將種植面積擴大到2萬畝。團隊計劃在前期試驗基礎上，再通過兩三年的擴大試驗和產業探索，為項目的產業化推廣打好堅實基礎。

通過試驗，試驗區的經濟性得到驗證，與常規沙漠治理方法相比，該技術具有成本低廉、節水明顯、環保安全、推廣快的特點，離水源較近或有充足地下水的沙漠都可以實現“沙變土”。土壤化成本在2000～5000元/畝，低于內地土壤復墾動輒數萬元的成本。而且，一次添加長久有效，這是因為黏合劑本身就有耐久性，且長出的植物根系腐爛了之后，又成為新的約束，形成生態的良性循環。

“點沙成土”能否把所有沙漠變成綠地

有了沙漠土壤化原理和方法，是不是就可以把所有的沙漠變成綠地？并不是這樣，要在改良的沙土上種植植物，還有兩個問題要解決。第一個問題是這項技術改變沙土的物理黏合力，無法改變土壤本身的肥力，所以在第一次耕作時需人工施加水肥。第二個問題是缺水。沙漠土壤化改造一定要用水，因為沙漠存不住水。不少沙漠本身也有水資源，就可以利用那里的水資源。試驗地點是否有水，的確已經成為其擴大種植面積的制約條件。易志堅也說：沙漠土壤化是一項復雜的社會經濟系統工程，需要充分的科學論證和滿足必要的條件，如滿足灌溉要求的水等。他還表示，該項技術的重點在于遏制沙漠化的趨勢，改善沙漠化的土壤，如果效果好，可以在經濟條件、水資源狀況、生態平衡等多方面考慮的基礎上進行推廣。但是，無論如何，此項技術是治沙思路的重大創新，有望成為沙漠變綠洲的一種重要手段。