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变沙漠为绿地的新方法:点沙成土(1)
http://www.100md.com 2019年11月1日 《百科知识》 2019年第21期
     土地沙漠化的问题,在全世界都是一个不容忽视的难题。目前全世界陆地总面积大约有1.49亿平方千米,而沙漠面积就占了20%,大约有3000万平方千米。沙漠不断地与人类抢夺生存空间,它不停地吞噬周围的绿洲,并且以每年几万平方千米的速度扩大。如果任其蔓延,地球只会仅存海洋与沙漠,不再有绿洲。因此,如何有效治理沙漠化、将沙漠变绿洲一直是全球性的难题。

    传统的沙漠改造方法

    传统的沙漠改造主要有3种方法:第一种是工程方法,最著名和常用的是“草方格沙障”,也就是用正方形的麦草墙来固定沙土,通常用于沙漠公路两旁,缺点是在风沙过大的地方收效甚微;第二种是化学方法,即在沙表面喷洒固沙剂,将沙体表面固化来防止沙子流动;第三种则是大家熟知的植物方法,例如种植沙生植物,并采用滴灌技术来保持土地水分,这对沙化治理有一定的效果,但由于沙体中植物难以生长,其成本极高,难以大规模推广。

    “点沙成土”的原理
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    于是,人们想如果能够“点沙成土”就好了。现在,这种幻想被重庆交通大学易志坚教授带领的科研团队实现了,他们找到了破解土壤的“力学密码”。他们仔细地分析了土壤的力学特性,发现土壤具有两种力学状态:干时是固体状态,湿时是流变状态,并且这两种状态能够相互转化。由于土壤的这两种特性,使得土壤有自修复和自调节两种功能:自修复就是土壤在干时的固体状态下开裂破坏,吸收水分后能够变为流变状态,从而可以修复破坏的土壤。它是稳定、持久的,是使土壤生生不息的前提。自调节即土壤颗粒排列的改变不会破坏土壤的性质,也就是土壤随便怎么捏合,其性质不变,只有这样,土壤才能让植物生长在其中,并以“温柔”的力保住植物,成為植物的理想载体。接着,他们探讨了土壤出现这种形式的原因。他们认为这是因为土壤有“万象结合约束”的特性,即土壤中任何两个颗粒从任何方向都能够结合,从而使得土壤拥有自修复和自调节的生态力学特性。正是这种约束使土壤施以温和的力“抱住”植物根系,维持植物稳定,并且能够保水、保肥和透气。但是,沙粒间不具备这种约束,所以表现为一盘散沙。于是,他们想如果让沙粒间有了这种“万象结合约束”,沙漠土壤化就有可能实现。
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    在此理论基础上,2009年易教授首次提出沙变土的原理。要想将沙变成土壤,就需要给沙子“万象结合约束”。于是易志坚团队集中力量寻找可以产生“万象结合约束”的黏合剂。最终,经过反复实验,他们从植物中提取了一种植物纤维黏合剂。将一桶水浇到普通沙地上后,水会迅速下渗;而将这种黏合剂混合到沙子中,再加入同样规模的水,2分钟左右,原先金黄色的沙子就变成了深褐色,摸上去很有黏性,手握住并不会散掉。混合好的“土”围成一个凹坑倒入水后,水也不流失。

    “点沙成土”的种植试验

    2010年,易志坚团队初步实现“沙变土”。随后在重庆交通大学实验室开展为期3年的种植试验。首先他们在阳台、屋顶进行了小范围的试验。初见成效后,在交大校园附近开始了更大规模的试验:找来一块地,先在地面上铺30厘米厚的碎石,再在碎石上铺30厘米左右的建筑沙,然后覆盖10~20厘米、加入不同黏合剂形成的土壤化沙子,在上面种植了玉米、红薯、萝卜、油菜。结果是成效显著,植物长势喜人。
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    经过几年试验,易志坚团队觉得技术已经基本成熟,决定进行实地沙漠土壤化生态恢复试验。2016年4月,他们在内蒙古阿拉善盟乌兰布和沙漠进行了25亩田的试验。这里因年均降雨量很少,而且风蚀严重,是我国最难治理的沙漠之一。易教授一开始就将目标定在最难治理的沙漠上。当他们将植物纤维黏合剂加入沙体中后,沙子当即固定,并表现出持久的抗风蚀能力。试验地种植了玉米、小麦、向日葵、观赏草等70多种植物,结果长势旺盛,并开花结果。蛙类、鸟类和许多昆虫在两个足球场大的沙漠绿洲中安了家,狐狸、獾、野猫也不时光顾其中,沙漠实地试验取得成功。

    2分钟后沙变土

    2017年开始,研究团队在乌兰布和沙漠开展4000亩的种植试验。4月,当易志坚教授带领他的科研团队来到这里的时候,四周荒凉得连一株枯死的植物也没有,除了沙还是沙。科研团队在这里采用了大规模机械化的种植方法,将约束材料撒布在沙漠表面,加入适量的水,用旋耕机进行旋耕,多旋耕几遍,使其均匀,几天后就开始种植。一个旋耕机一天大概可以耕作几十亩。但是,工作不是一帆风顺的。4~6月,他们进行了3次播种试验,都以失败告终,不是大风将刚出生的幼苗连腰吹断,就是沙子把幼苗全部淹没。后来,科研人员发明了一床“小被子”,用薄薄的一层谷草盖在小苗上,既透气又防风沙,小苗们才得以成长。8月下旬,试验基地长成一片宽约800米、绵延近4千米的绿洲,约70多种植物长势良好,高粱、苜蓿等作物丰收,西瓜、茄子、西红柿等瓜果蔬菜产量高、口感好。由于植物长势太好,结出很多瓜果,吸引了狐狸、兔子、老鼠来基地觅食,工作人员不得不想尽办法灭鼠。更厉害的是,科研团队专门留下了一块无灌溉的试验地。2017年8月种植的沙蒿、沙打旺,2018年都顺利发芽存活,生长出来了。这意味着基地的生态得到了有效恢复,在没有人工灌溉的条件下,耐旱的植物仍然能够存活。如今的内蒙古乌兰布和沙漠试验地已绿意盎然,沙漠已变为绿色牧场,向日葵竞相绽放、自由生长,这片美不胜收的花海,已成荒凉沙漠里最美的风景线。内蒙古乌兰布和沙漠试验基地成功后,治沙团队又将目光瞄准了塔克拉玛干沙漠,这个被称为“死亡之海”的地方。科研团队来到塔克拉玛干沙漠,进行200亩沙田的试验。短短两个月,200亩寸草不生的沙漠变成了一片绿地,农作物和牧草茁壮生长,试验成功了!, 百拇医药(沈羡云)
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