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科技日报记者 雍 黎 4000亩试验地，种植的植物达到了70多种，不仅种植的灌木、杂草全部存活，而且高粱、麻子、番茄、土豆、西瓜等蔬菜水果也长势良好，青蛙、蝴蝶等动物和昆虫也开始驻扎于此…… “变沙为土”，让沙拥有固水能力让植物生长，重庆交通大学教授易志坚团队的“沙漠土壤化生态恢复技术”，已让内蒙古阿拉善盟乌兰布和4000亩沙漠变为了绿洲。这是怎样的一种技术？近日，易志坚接受了科技日报记者的专访，揭秘这一治沙技术。 用黏合剂把“散沙”聚起来 今年54岁的易志坚在对断裂力学研究中，发现了“物质的颗粒约束决定物质的状态”这一原理，而对这一原理展示最神奇的就是土壤。 易志坚说，土壤在含水时处于流变状态，而干燥的时候处于固体状态，这两种力学状态之间能够相互、稳定转换。无论是在流变状态还是固体状态下，土壤颗粒之间都存在约束，能够结合成团，与离散沙子形成鲜明对比。土壤能够在两种状态之间转换的密码就是土壤颗粒之间存在万象结合约束（简称ODI约束）并能够转换为团结约束。 土壤沙化，根本原因就是失去了ODI约束，处于一种离散状态，丧失了自修复和自调节的能力，若要将沙子变成土壤，就需要重新赋予它ODI约束。他们团队就是从这个原理上来研究并实现“沙变土”的。 2009年开始易志坚团队就开始进行研究实验，并从植物中提取了一种纤维黏合剂，只要把这种黏合剂放到沙里，再添加适量的水，沙子就可以变成拥有生态—力学属性、具有“万向结合约束”的土壤。而沙变土中的约束和孔隙结构，保证“沙变土”具有能够存储水分、养分和空气的属性，同时能滋生微生物。 经济作物在沙漠安了“家” 2016年，易志坚团队在内蒙古乌兰布和生态沙产业示范区租下了25亩沙漠进行小试，成功地将试验地变成了绿洲。今年，乌兰布和生态沙产业示范区出让给易志坚团队14000亩沙漠进行试验，现在他们已经让4000亩沙漠变成了绿洲。 “在示范区里，易教授团队治沙的区域一眼就能看出，因为特别的绿，是南方那种郁郁葱葱的绿。”乌兰布和生态沙产业示范区产业发展局副局长张虎生介绍说， 其他企业采用的传统方法，其中工程固沙采用人工设置沙障等工程手段，如草方格、石方格来阻止沙子移动；化学固沙通过喷洒化学固沙剂，如乳化沥青、聚合物树脂等；植物固沙则是透过种植沙生植物的手段来稳定和阻绝沙体，以达到固沙目的。相比其他的治沙企业，易志坚团队的治沙方法改变了土壤的情况，科技含量高；而且能种植很多不适宜沙漠地区种植的经济作物，如玉米、高粱等，能产生经济效益。这正满足了他们希望通过对沙漠的生态治理，让沙漠变为“聚宝盆”的计划。 易志坚说：“今年我们新开了4000亩试验地，种植的植物达到了70多种，不仅种植的灌木、杂草全部存活，而且高粱、麻子、番茄、土豆、西瓜等蔬菜水果也长势良好，青蛙、蝴蝶等动物和昆虫也开始驻扎于此。” 每亩成本不到万元 “沙漠的沙其实也是土壤的一种，只是因为颗粒粗糙，渗水快，保水性能差，所以不容易种植植物，如果能够解决沙的固水问题，确实可以让植物生长。”重庆市农业技术推广总站博士董鹏说，不过这种黏合剂持久性如何，能否永久的改变沙的特性是关键。同时，还要解决水从哪里来的问题。 易志坚解释，目前已经解决了黏合剂的有效性问题，现在已经实现一次性加入，后续不再添加。去年小试的25亩试验地，今年就没有再加入黏合剂。 团队今年请来了第三方机构对黏合剂及“沙变土”土壤进行检测，检测结果显示，土壤里从微生物为零到出现了微生物，还有氮、磷、钾等微量元素，土壤里11种物质都达标，而且没有重金属污染。 对于沙漠中水从何来，易志坚解释，乌兰布和沙漠靠近黄河，地下水资源丰富，据当地测量有100米含水层，总储量为57亿立方米，除了打井抽取地下水，还可引黄河水解决灌溉问题。 与土地复垦和开垦费相比，此项技术成本低。易志坚表示，黏合剂与土壤的重量比只有不到千分之三，充分混合后加入水就行，今年他们还改进了技术，可以全部采用机械化操作。据测算，运用这种技术对沙漠进行大规模沙改土的一次性成本约为每亩2000元至5000元，加上其他基础设施，如场地平整、道路、管网等，建设费用不到1万元一亩。 将建万亩基地持续实验30年 “这项技术对于我国治理沙漠化土地有非常积极地作用。”重庆市农技站研究员、土肥专家李伟说，在传统沙土改良技术中，会通过把黏质土掺入沙土中改变沙土地的方法进行治理，这种方法叫客土。他认为，严格意义上讲，易志坚团队改良后的沙土不能算土壤，因为土壤有一个重要特征是有稳定的生产能力，在不施肥的情况下能有50%—70%的产量，这项技术更类似基质栽培。它能够在沙地中保水，减少水分流失，相当于生物水库。 李伟说，不过沙地上施肥会比一般土壤用肥多，而西北冬季气温低，如果植物腐烂不充分就不能变为有机质，堆肥过程会比较缓慢，所以在后续的过程中，还需要对这些问题进行研究。 “对于种植我们不是专家，但如何通过这项技术治理沙漠我们会继续研究下去。”易志坚表示，他们的目标是在乌兰布和建造万亩基地，实验要做30年，会从栽培用水、植物种植、土壤改良等多个方面进行实验。 据了解，易志坚团队的这项技术现已获得了16项发明专利授权，研究成果已分别以英文在中国科学院《中国科学》和中国工程院院刊《工程》上发表。 图为2017年8月18日，内蒙古乌兰布和沙漠，试验地里长出的大葱又白又嫩。万难摄 |
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