能否給沙子添加一種材料，改變顆粒物質之間的力學屬性，實現(xiàn)沙子向土壤的轉化

　　“專家認為沙漠土壤化技術是一項原創(chuàng)、突破性成果，對國家生態(tài)安全、糧食安全等具有重要的戰(zhàn)略意義。”

　　文 |《瞭望》新聞周刊記者 茍立鋒

　　從空中俯瞰新疆和田縣郊區(qū)，沙海之畔一個個綠色大圓圈緊緊挨在一起，連綿起伏的黃色沙丘旁，指針式噴灌機如同鐘表指針劃過表盤，在大地上澆灌出片片沃野。

　　這些綠地大多由沙漠改造而來，采用重慶交通大學力學教授易志堅團隊發(fā)明的沙漠土壤化技術。

　　相比于工程治沙、生物治沙、光伏治沙等傳統(tǒng)方式，沙漠土壤化技術通過改變沙子力學屬性，解決了沙粒移動、難以保水存水的難題，讓沙穩(wěn)定下來，更讓沙地“活起來”，實現(xiàn)從治沙到用沙的轉變，為沙漠治理開辟了新路徑，為中國農業(yè)提供更多可能。

易志堅（左二）帶領研究生在烏蘭布和沙漠做滲透試驗（2025 年 7 月攝） 受訪單位供圖

　　“一盤散沙”的蛻變

　　作為生態(tài)惡化難題、農業(yè)發(fā)展瓶頸，“土壤沙化”廣為人知，而沙漠土壤化是小眾詞匯。

　　“2008年梳理研究資料時，我接觸到了顆粒物質力學概念，該學科的研究對象是兼具固體與流體特性的有關物質，以及這些物質在不同狀態(tài)中的力學作用。比如像沙子、糧食，既有固體的穩(wěn)定性，又能自由流動。”當時的易志堅很興奮，提出一個大膽的想法，能否給沙子添加一種材料，改變顆粒物質之間的力學屬性，實現(xiàn)沙子向土壤的轉化？

　　帶著疑問，易志堅帶領研究團隊一頭“扎”進了沙子里。

　　為確保經(jīng)材料改造過的土地綠色安全，研究團隊將材料提取、合成方向瞄準了天然植物。從2009年到2012年，研究人員反復摸索試驗，在房前屋后、陽臺屋頂大量種植各類植物，實驗研發(fā)“鎖沙成土”的新型材料。

　　2013年，研究團隊從植物中提取出了合適材料，將其命名為植物纖維粘合劑，經(jīng)國家權威機構檢測無任何毒副作用。

　　“土壤的力學屬性特殊，干的時候是固體，加水之后變成流體。添加了植物纖維粘合劑后，沙子澆水后變得濕潤可塑，曬干后恢復堅固形態(tài)，實現(xiàn)在濕土與干土之間的持續(xù)、穩(wěn)定轉換?！币字緢越榻B，粘合劑的作用是在沙粒之間建立一個萬向結合約束，使沙粒在各個方向都具有約束力，形成類似自然土壤的質地、結構和孔隙，能夠存儲水分、養(yǎng)分、空氣，滋生微生物，為植物生長提供良好載體。

　　重慶交通大學橋梁工程專業(yè)博士研究生、沙漠土壤化科研團隊成員王祉翔表示，“沙變土”后，沙漠地面15至20厘米將形成土壤結構，往下仍是沙粒組成的環(huán)境，整體形成上緊下松的“倒裝結構”，植物在上層汲取充足養(yǎng)料和水分后，根系在下層疏松的沙子中充分發(fā)育生長。

　　“在離水源較近或有充足地下水的沙漠，都可以通過沙漠土壤化方法恢復生態(tài)，改善氣候、環(huán)境，優(yōu)化土地利用條件?！币字緢哉f。

　　紙上得來終覺淺。為更好模擬真實沙漠環(huán)境，科研團隊在模擬地塊上鋪墊了30到50厘米厚的碎石塊，再鋪上20到30厘米厚的沙子，繼續(xù)改進提升植物纖維粘合劑的穩(wěn)定性、安全性和持久性。

　　沙漠良田落地“生花”

　　2016年，沙漠土壤化技術首次從實驗室走向防沙治沙一線，研究團隊在內蒙古阿拉善盟烏蘭布和沙漠進行了25畝種植試驗。“我們種了70多種植物，有的長勢迅猛，高于預期。”易志堅說。

　　在驗證了沙子固定、保水保肥兩大難題得到有效解決后，沙漠土壤化技術操作簡便、具備長期效益的優(yōu)勢同時顯現(xiàn)。

　　王祉翔告訴記者：“該技術上手容易，將植物纖維粘合劑攪拌均勻后撒在沙漠表面，用旋耕機旋耕均勻，沙漠土壤化改良就基本完成了。”

　　成本效益上，研究團隊表示，沙漠土壤化改造成本與扎草方格基本相同，成本優(yōu)勢主要體現(xiàn)在，可實現(xiàn)當年改造當年播種；灌溉水量較低；粘合劑添加量小于沙子重量的千分之三，一次添加長久有效，使治沙目標實現(xiàn)從短期固沙到長期“沙變土”轉變，開拓農業(yè)種植空間。

　　2017年，團隊進一步擴大試驗面積，在烏蘭布和沙漠建立萬畝試驗基地，完成中試一期工程4000畝種植試驗。目前基地種植的高粱產(chǎn)量每畝達到了789公斤、大豆每畝產(chǎn)量280公斤，高于平均產(chǎn)量。

　　經(jīng)過多年發(fā)展，玉米、蘿卜、西瓜、土豆、向日葵、番茄等多種作物相繼在烏蘭布和沙漠基地種植成功，相較普通農田，作物品質高、產(chǎn)量大。

　　基地形成的綠洲還吸引了狐貍、野兔、獾等野生動物，沙漠小氣候環(huán)境明顯改變。在基地的荒漠生態(tài)恢復區(qū)，2017年首次播種、灌溉后，2018年起堅持不管護、不澆水，目前已經(jīng)形成了一個由沙蒿、檸條、花棒、沙鞭草等各類植物組成的生態(tài)屏障，提供沙漠治理新思路。

　　2018年，研究團隊將目光投向新疆沙漠，在塔克拉瑪干沙漠南緣建立了2500畝產(chǎn)業(yè)化試驗基地。此外，研究團隊還先后在四川若爾蓋沙化地、西沙島礁、西藏沙化地、廈門海灘、中東沙漠、非洲撒哈拉沙漠等國內外不同立地條件下推廣應用沙漠土壤化技術50000畝。

　　2021年9月，由力學、農業(yè)、生態(tài)、生物等領域院士專家組成的中國產(chǎn)學研合作促進會在內蒙古沙漠土壤化基地召開成果評價會，“專家認為沙漠土壤化技術是一項原創(chuàng)、突破性成果，對國家生態(tài)安全、糧食安全等具有重要的戰(zhàn)略意義?！币字緢越榻B。

　　不斷向前

　　在不斷的推廣中，沙漠土壤化的更多效益逐漸顯現(xiàn)。

　　緊扣沙漠實際，配套產(chǎn)業(yè)鏈，農業(yè)牧業(yè)雙提升。在新疆和田縣，王祉翔等科研人員立足當?shù)匦竽翗I(yè)，大面積種植狼尾草、苜蓿等飼草料作物。“我們苜蓿最高畝產(chǎn)2噸左右，每畝收益約3600元，有效緩解了基地周邊的牛羊養(yǎng)殖困境?！敝貞c交通大學土木工程專業(yè)博士研究生、沙漠土壤化研究團隊成員張珈銘表示。

　　創(chuàng)建特色地域品牌，影響力附加值雙增長。易志堅給團隊開通了視頻號，取名“沙漠有約”，寓意與沙漠有個約定、讓沙漠有力學的“約束”，分享日常，推廣技術、宣傳地方。還與白酒釀造專家攜手，在內蒙古打造“沙之約”高粱酒品牌，讓沙漠優(yōu)質糯高粱走向全國。

　　未來，研究團隊將進一步優(yōu)化材料配比，降低改造成本、提高農業(yè)效益、探索沙漠農業(yè)發(fā)展新方向，“不僅要向沙漠要良田，更要向沙漠要高產(chǎn)田、綠色田。”易志堅說?！?/p>