“沙漠土壤化”生态恢复技术:破译“点沙成土”密码创造沙漠生态奇迹

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让沙漠充满鲜花,收获庄稼,这不是神话!这是重庆交通大学副校长、力学教授易志坚在其“沙漠土壤”生态修复技术中创造的奇迹。在半年多的时间里,这项技术在乌兰布和沙漠“种植”了数千亩茂盛的绿洲,绽放出生命之花,为全球沙漠治理打开了新的世界之门。

记者在乌兰布和一万亩“沙漠土壤”试点基地看到了令人惊讶的景象。在4000亩的“沙对土”中,高粱举着火把,黍稷低下了头。西瓜、西红柿、茄子、向日葵和土豆已经进入收获季节。紫花苜蓿、枸杞和去核种子生长良好,狼尾草丛生,密度高,个别杨树绿而有光泽.青蛙在草地上跳跃,蝴蝶在波斯菊花中飞舞,麻雀成群结队地飞来啄它们最喜欢的东西,老鼠偷偷潜入地下打洞.在专门为节水试验设计的“沙漠生态恢复区”,油蒿、骆驼篷、沙打旺、锦鸡儿等10余种旱生植物特别茂盛。很难想象六个多月前,这里只有长长的黄沙,就像周围无边无际的沙漠。在内蒙古自治区巴彦淖尔市和阿拉善盟乌兰布和沙漠的神奇绿洲中“长驱直入”。蒙古语中“流动沙漠”的意思是“红牛”,它迅速向东和向南移动,与吉林巴丹沙漠和阿拉善的腾格里沙漠形成“握手”。在过去的40年里,乌海市已成为“黄河明珠”,内蒙古自治区乃至中国荒漠化最严重的城市之一。

每年,它向黄河进口近1亿吨沙子。春天,它的沙粒会随风升起,越过内蒙古高原,漂浮在几千公里外的北京上空,变成一场黑黄相间的恶魔沙尘暴。

目前,沙漠化已经成为中国最严重的环境问题之一,也是全世界面临的严峻挑战。世界六分之一的人口受到荒漠化的困扰。荒漠化正以每年60,000平方公里的速度扩大。因此,世界上每年损失1000多万公顷可耕地,造成巨大的经济损失,并成为贫穷和移民的原因之一。乌兰布和沙漠“沙漠土壤”生态修复技术的成功试验,为人类沙漠治理展示了新的可能性,迈出了令人惊叹的一步。

“为什么万物都诞生在地球上”?,因为土壤颗粒之间存在普遍的约束关系。易志坚团队在研究中发现,“普遍约束”既是刚性的,也是柔性的。它的柔韧性能使土壤保持水分、肥料和空气,并为植物根系生长提供弹性空间。刚性使它能够“保持”植物根部并保持植物的稳定性。他们首次在土壤的力学性质和生态性质之间建立了联系,并从力学的角度解释了土壤“无限生长”的奥秘。沙粒之间没有普遍的约束。事实上,一旦找到了普遍约束,“化沙为土”的代码就被破解了。”易志坚说道。

因此,他们开发了一种改良的植物纤维粘合剂,并通过将这种粘合剂添加到沙子中引入了“通用约束”(universal restriction),使得“分散的沙子”可以获得与天然土壤相同的生态机械性能,湿时呈现泥状流变状态,干时呈现固态。这两种状态可以自由转换,实现自我修复和自我调节。它有很强的储存水、养分和空气的能力,成为适合植物生长的载体。易志坚说,这项技术最重要的意义在于它可以改良甚至人造土壤,逆转土壤沙漠化,并有望成为“土壤”沙漠。

经过7年的理论研究和技术实验,易志坚团队于2016年和2017年在内蒙古阿拉善盟国家沙漠生态管理示范区进行了初步和中试,并取得突破性成功。特别是在2017年,仅用6个月的时间就能使荒凉的乌兰布和沙漠产生4000亩茂密的绿洲,这不仅在固沙和生态恢复方面取得了显着的效果,而且还实现了农作物的丰收。与当地农民的传统耕作方式相比,试验区的农作物在

试验结果表明,“改沙土壤”改造种植一次后,土壤特性逐年增强,“土壤质量”更好,植物生长更加茂盛,微生物和有机质含量显着增加,生态效果更加显着。法定第三方检验机构今年4月和7月发布的两份报告显示,试验场地沙土中植物纤维粘结剂、有机化合物和重金属等18项指标均合格。易志坚介绍说,施工工艺简单快捷,改造成本约为每亩沙地2000-5000元,远远低于大多数地方每亩1万元以上的土地复垦成本。因此,如果推广,将产生巨大的环境和经济价值。

中国工程院院士钟志华表示,世界上还没有利用机械原理将沙子转化为土壤性质的先例,这项技术有望成为将沙漠变成绿洲的有效手段。

"这里已经建立了无数的实验区,并且已经用各种方法管理了20多年。这是第一次看到这样的景象。”来自乌海市乌达区乌兰镇56岁的薛飞斌(音译)一直在这个实验场地工作,他说,具有固沙和保种功能的藻结皮是判断防砂效果的重要参考。“在这里的自然条件下,花了10年的艰苦工作来种植草以形成藻类结皮。凭借他们带来的技术,我们在几个月内实现了10年工作的目标!”

乌兰布和生态沙产业示范区项目负责人王慧见证了许多治沙前沿的试点项目艰难前行。她感叹道:“几十年来,‘沙漠土壤’技术彻底更新了防砂的理念。”

传统的治沙方法通常是在种植沙植物之前用草方格和其他方法来固沙。减缓沙丘的移动速度需要两到三年的时间,固定沙丘需要更长的时间,形成沙子的持水能力需要更长的过程。

新疆生态地理研究所研究员李晓雨表示,这项技术与传统治沙方法的最大区别在于沙漠很快变成了种植植物的“土壤”,固沙和植被恢复的双重目标同时实现。

“‘沙漠土壤工程’的推广实施,对于阿拉善盟全面落实绿色发展理念,防止阿拉善三大沙漠握手言和,促进沙漠地区人民脱贫致富,实现高科技沙产业的新突破具有重要意义。”阿拉善盟发展和改革委员会主任罗志铁说。

在今年9月11日召开的缔约方大会第十三次高级别会议论坛上,重庆交通大学副教授、研究小组成员赵超华做了《联合国防治荒漠化公约》报告,引起了全世界的极大关注。澳大利亚媒体称:“这一突破可能结束世界和中国的荒漠化。“沙特阿拉伯、阿联酋和其他中东国家的政府代表已经向“沙漠土壤”项目小组发出邀请。澳大利亚、阿拉伯联合酋长国、沙特阿拉伯以及“一带一路”沿线许多国家的政府机构、社会组织和企业的代表都对该项目表现出极大的热情,并仍在关注该项目。他们希望进行深入合作。

诗人戴望舒说:“梦会开出娇艳的花朵。易志坚坚信,“沙漠土壤”生态修复的梦想必将在人类沙漠治理史上开出灿烂的花朵。