荷兰植物学家彼得霍夫：生命的水盒子

陈无诤

拉萨城北的拉鲁湿地，水盒子实验基地就建在拉萨北面山上。摄影 / 平措

彼得·霍夫在拉萨

彼得·霍夫（Pieter Hoff）下车时，头不小心撞在了后备厢门框上，额头顿时蹭掉大拇指指甲盖大小的一块皮。助理赶紧上前关切地询问，他摆摆手，在分明十分痛楚的表情中，勉强挤出一丝笑意：“OK，OK.LETS GO.”

这是2019年8月2日下午3点左右，西藏自治区拉萨拉鲁湿地旁的北山，远处布达拉宫的金顶，在阳光下隐约可见。这位来自荷兰的著名植物学家，已经年逾70岁，坚持要亲自爬上半山——那里有他研发的无灌溉植树装置Waterboxx（水盒子）实验基地——他必须上去自己看看。

同行的彼得的合作伙伴赵民忠，赶紧叫来藏族小伙子扎巴，搀扶着彼得“之”字爬行登山。此前的7月底，彼得和西藏俊富环境恢复有限公司董事长赵民忠的技术团队，已经踏遍了拉萨周边的诸多荒山。

9年前的2010年3月16日，获得荷兰绿色发明奖的彼得，在萨克拉门托Green California Summit（绿色加州峰会）上宣布进行全球无灌溉种植试验。他希望这项新科技，“能够成为对抗食物短缺，水土流失，气候变化和滥砍滥伐的有力武器。”

在中国，西藏并非水盒子实验的最后一站。“中國也是极端缺水的地方，水盒子可以最大程度提高用水的效率。与传统灌溉相比，能节省99%的水，而且成活率极高。”彼得的心愿，就是通过水盒子绿化全世界——种200亿棵树。

拉萨水盒子实验基地

尽管有些云层，拉萨午后的太阳依然炙热。在扎巴的搀扶下，彼得爬了不到10分钟，格子衬衣的后背上，已经有了汗水的印迹，坐下休息一会儿。赵民忠立刻递上山下采摘的新鲜李子，解释说，“彼得有些低血糖，得补充一下能量。”

40分钟左右，彼得终于爬到了水盒子海拔近四千米的实验基地。早先一步到达的赵民忠，欣喜地打开水盒子给彼得看，“成功了成功了。去年春节前种的松树，已经长到一尺高了。水盒子里的水，几乎没有蒸发。”

虽然有些疲惫，彼得仍像个孩子一样，眼睛眯眯的，脸上露出欣慰的笑。他立马掏出自己的卡片相机，像在巡视自己的庄园一般，一个一个水盒子看过去，认真观察树苗的生长状况、水量蒸发了多少、有没有病虫害，尤其关心根部是否扎到了土层中。

“水盒子的重要功能，就是以其简单而科学的构造旨在解决干旱地区种植的一大难题。”赵民忠的团队，一直和彼得深度合作。众所周知，在干旱的土地里植树，一直都是个大难题，一是植物成活率低，二是耗水。倘若幼苗或种子不需借助人工灌溉设施而能在干旱的环境下成活，沙化问题似乎就会有转机。

水盒子正是解决了这一世界性的难题。这位有着农学教育背景的荷兰老人，原本是荷兰AquaPro公司的CEO。过去他是一位花商，做着育种、生产和销售花卉的生意，常常从荷兰向外出口百合和郁金香。

2003年，50岁的他，毅然卖掉了自己的花卉公司，开始研究用最少的水种树，如何最大程度提高用水的效率。之后发明了专利水盒子——Waterboxx。作为一个专为干旱地区设计的种植装置，有了它，植物可以在各种干旱的环境下成活，并且不再需要任何灌溉设施。

“懂花的人，可以把花卖到全世界。可是不管哪个地方的客户，都使用灌溉，从而导致水位下降。”彼得特别担心自己的三个孩子还有孙子们，如何在没有水的情况下生存。“我要为我们的孩子们留下一个更加美好的世界。”

早在2015年6月，赵民忠的西藏俊富环境恢复有限公司，就在拉萨投资建立生产基地和“青藏高原生态恢复研究所”。核心理念和彼得不谋而合——如何在高原更为严峻的环境，节省每一滴水，让无灌溉种植成为现实——传统种树确实存在大量浪费水资源的情况。

拉萨北山上的水盒子实验基地，就是去年底建立的。实验基地的山底，是政府投资的灌溉育林项目。“可以毫不夸张地说，我们水盒子的拉萨实验基地，树苗成功率有99%，关键根都扎到了土层深处。即使不用水盒子，也可以活得很好了。”赵民忠说。

无灌溉种植成为现实

赵民忠口中的事实，正是水盒子的核心秘密——让无灌溉种植真正成为现实。彼得从花卉出口行业退休后，目前周游列国，正努力帮助人们在沙漠中种植树木和作物，以及节约用水。

在许多地方，大多数淡水供应都被用作灌溉，大部分水分却都蒸发到空气中流失。“我发明的水盒子并不算神奇，其实这个想法完全来自大自然。”彼得举例说，如果看一下萨拉内瓦达的落基山脉，会发现漫山遍野都是树木。树木可以在岩石上生长，有着非常强壮的根系。

实际上，大自然并没有像人类播种时在地上挖洞，而是通过鸟兽在土壤上播种——粪便形成一层保护膜，防止土壤中的水分流失。这位荷兰发明家只是模拟了这个体系——水盒子是一种圆形的设备，大约像摩托车的轮胎那么大，将它水平放置在地面上，底部向土壤开口，种子和幼苗从中间的小孔中长出。

这个“智能水源培养箱”，能在不使用能量的情况下通过冷凝和雨水从空气中“生产”出水，并将水长久地保存下来。该装置还能防止水分从土壤中蒸发出去，并保护植物根部免受太阳、风、杂草和啮齿动物的伤害。

一年以后，树木就会足够强壮，能够自己成长了，此时水盒子就能被轻易地移除并重新利用。“拉萨水盒子实验基地的树苗，也就是去年底种的，到现在才大半年，已经可以茁壮成长了。”彼得欣慰地说。

一些人形象地称水盒子为水电池——这种设备具有收集和储存水的功能。该覆盖物拥有很深的脊状结构，用来收集雨水。更神奇的是，即使在没有雨水的情况下，这种设备也可以收集水。夜间，这种设备会变冷使水蒸汽冷凝，水通过两个小孔收集，小孔中有一个虹吸管将水灌溉至土壤中。

彼得说这种虹吸管比较好的一点是，一旦收集了水，水将不再蒸发。植株的根系可以生长至地下几米的位置。一旦生长完成，这个箱子可以移除，用于另一棵植株的生长。

摩洛哥乌计达默罕默德第一大学的研究人员，在撒哈拉沙漠对水盒子进行了三年的测试。“用这种设备种植的接近90%的树木成活。如果没有这种设备，成活率只有10%。”

从2010年开始，彼得使用2万个水盒子在一些国家进行试验，包括巴基斯坦、厄瓜多尔和美国。之前彼得已经在摩洛哥的撒哈拉沙漠里完成了为期4年的植树试验，存活率达到了88.2%。“全球试验的监测结果证明，人类能在荒野、岩石、山脉以及沙漠里，或是在所有难以种植的地方种植树木，而不用灌溉。”

成功种树关键是种根

彼得在卖掉了自己的企业时，心中只有一个想法——那就是想办法在地球上再造森林和向世界提供粮食。他预计水盒子能在未来40年里，将20亿公顷由人类侵蚀造成的沙漠再变成森林。“我的终极使命就是绿化城市和减少污染。”

“在干旱地区成功种树的关键，还是要种根，单纯依靠灌溉无法解决这个问题，很容易枯死。”彼得经过反复的实验得出结论：干旱地区之所以无法让植物生长，是因为土壤里没有能持续供给的水源，胚根无法生长，从而导致种子或幼苗的枯死。

那水盒子又是如何避免植物枯死的呢？彼得观察到土壤里有一种水体——毛细水。干旱的地区在降雨后，会在细小的土壤间隙中形成毛细水，这些水体通过毛细现象抵抗重力的作用而停留在土壤表层。

但在干旱地区，太阳的酷晒使得毛细水很快被蒸发掉。若有一种方法能保证土壤表层持续地保有毛细水，种子便能发芽，随后长出胚根，形成主根。一旦植物在早期形成了健康的主根，它便具备了自己寻找土壤水源的能力。

然而彼得发现，苗圃里的树苗一般难以具备这种能力。由于容器尺寸的限制，主根在生长到一定程度后便停止生长，再长出来的则为次根。在室外土壤里生长的树苗，长到一定程度后根系便被清理移植到需要的地方，虽然植物在新的土壤里能继续生根，但主根已被破坏，新长的根也为次根。

钟惠城一直在跟踪关注水盒子的工作原理和实际效果。这位D+H洛杉矶事务所联合创始人、康奈尔大学风景园林硕士、风景园林新青年统筹协调人，特意写了篇《水盒子的畅想》，称赞水盒子以其简单而科学的构造旨在解决干旱地区种植的一大难题，发明者的社会责任感和创造力令人敬佩。

他通过研究水盒子，更愿意用数据说话——主根的生长力量为50千克/立方厘米，这样的力量足以让其穿破厚实的土壤寻找水源;比较之下，次根的生长力量只有5千克/立方厘米（是主根的1/10）。

简单来说，要培养出能够自己寻找水源的植物，必须具备两个条件：一是源源不断的毛细水，二是从种子开始生长，或是从还未长出次根的小苗开始生长。

水盒子的原理正如彼得所说，来源于对自然界种子生长的模拟：种子通过鸟类的粪便降落在大地上，此时，土壤表层供毛细水作用的通道是完整的。同时，粪便本身阻止了毛细水的蒸发并将水分保持在通道里。

水盒子就像是罩在種子之上的“粪便”——它是一个高25厘米、直径50厘米的圆筒形盒子，将种子或幼芽轻轻地放在中空的筒腔里让其生长。最后，置入15升的水，种子便开始生长了。

水盒子现实应用困境

尽管这个看似简单的水盒子，一劳永逸地解决了干旱地区树苗扎根生长的问题，然而在落地应用过程中，彼得还不得不面对诸多现实的困境。

没有复杂的机关，也没有附加的维护，这个看似简单的发明诞生后，水盒子又经历了4年的测试和原型的改进。彼得分别在斯滕贝亨（荷兰）、撒哈拉沙漠（摩洛哥）、萨拉戈萨（西班牙）、加利福尼亚（美国）等地进行了试验，并取得了不错的成效。

在建立拉萨的水盒子实验基地之前，其实在中国的甘肃地区，已经进行了数次为期不短的实验。2013年，沙漠治理专家张芝萍和甘肃省治沙研究所所长刘世增等，就开始了“荷兰Groasis保水节水造林技术引进”的实地研究（国家林业局948项目）。

2015年10月，《水土保持通报》刊发了张芝萍作为第一作者的研究成果：《荷兰Groasis保水节水造林技术在民勤荒漠区的应用》，得出的研究结论令人欣喜。

在退耕地、丘田间、引种圃3种典型的土壤类型中，利用水盒子的各种抗风沙树种和蔬菜的土壤含水率，明显高于普通栽培的，因此利用水盒子可以有效地提高抗风沙树种和蔬菜对水资源的利用率，在荒漠条件下除了可以节水造林，还可以利用水盒子种蔬菜。

张芝萍和刘世增非常满意实验的结果——在民勤荒漠区3种典型土壤类型中，利用水盒子抗风沙树种和蔬菜的成活率提高了40%～70%，可见在荒漠区利用水盒子，可以有效提高抗风沙树种和蔬菜的成活率，为实现大规模造林和新型农业的推广提供了一定的参考数据。

这也正是彼得想要的结果——他梦想水盒子能够解决系统性的社会问题。“全世界的贫困农民没钱买设备，脱贫不容易，农民进城很难发展。如果农民使用水盒子建立果园，成本很低又有收入，果树虽说需要2～3年生长周期，但可以先在果树中间种蔬菜，这样第一年就有收入。”

然而在现实推广中，彼得和赵民忠的团队，还是屡屡碰壁。“首先有人认为有那么大一条河，水足够用。再者接受新技术，也需要一个过程。但政府部门看到我们的实验成果，与传统灌溉相比可以节水99%，还是非常赞许的。”

“这其实是全世界的难题。尤其有关方面没有迫切意识到问题的严峻性。”彼得举墨西哥的例子说，目前24%的地下水已经盐化。发明滴灌技术的以色列，目前已经没有地下水了，水都是从地中海里抽的海水淡化的，而且滴灌80%的水还是会蒸发掉。

在赵民忠的故乡山东寿光，深挖100米以下才有地下水，整个华北地下成了一个漏斗。尽管现实困难重重，彼得依然还是笑呵呵的，他数年后再来拉萨，再从布达拉宫远眺北山，已经会有山林茂密、绿树成荫的风光了。