变沙漠为绿地的新方法：点沙成土

沈羡云

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

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。

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。

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。

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！

2018年，科研团队在内蒙古、新疆、四川若尔盖、厦门海岛等地同时开展试验示范。内蒙古试验基地进行了产业探索，种植面积近3000亩，其中2000亩种植高粱，1000亩种植了西红柿、西瓜、萝卜、辣椒、土豆、茄子等果蔬。现在，采集的果蔬产品进入超市，开始销售。2018年，科研团队在新疆和田塔克拉玛干沙漠种出了3000亩高粱和牧草，喜获丰收。种植的成功，也为当地带来经济效益。2019年，科研团队在塔克拉玛干沙漠将种植面积扩大到2万亩。团队计划在前期试验基础上，再通过两三年的扩大试验和产业探索，为项目的产业化推广打好坚实基础。

通过试验，试验区的经济性得到验证，与常规沙漠治理方法相比，该技术具有成本低廉、节水明显、环保安全、推广快的特点，离水源较近或有充足地下水的沙漠都可以实现“沙变土”。土壤化成本在2000～5000元/亩，低于内地土壤复垦动辄数万元的成本。而且，一次添加长久有效，这是因为黏合剂本身就有耐久性，且长出的植物根系腐烂了之后，又成为新的约束，形成生态的良性循环。

“点沙成土”能否把所有沙漠变成绿地

有了沙漠土壤化原理和方法，是不是就可以把所有的沙漠变成绿地？并不是这样，要在改良的沙土上种植植物，还有两个问题要解决。第一个问题是这项技术改变沙土的物理黏合力，无法改变土壤本身的肥力，所以在第一次耕作时需人工施加水肥。第二个问题是缺水。沙漠土壤化改造一定要用水，因为沙漠存不住水。不少沙漠本身也有水资源，就可以利用那里的水资源。试验地点是否有水，的确已经成为其扩大种植面积的制约条件。易志坚也说：沙漠土壤化是一项复杂的社会经济系统工程，需要充分的科学论证和满足必要的条件，如满足灌溉要求的水等。他还表示，该项技术的重点在于遏制沙漠化的趋势，改善沙漠化的土壤，如果效果好，可以在经济条件、水资源状况、生态平衡等多方面考虑的基础上进行推广。但是，无论如何，此项技术是治沙思路的重大创新，有望成为沙漠变绿洲的一种重要手段。