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重磅丨我校科学家试验"沙变土",万亩沙漠变良田种出大西瓜

交大人微城市 2018-10-01 14:20:53

日前,重庆市委宣传部组织重庆日报、晨报、晚报,重庆电视台等媒体,前往我校易志坚教授团队内蒙古阿拉善盟乌兰布和沙漠生态恢复试验基地,进行了深度采访。



8月28日,重庆日报以头版新闻的形式和整版专题的形式进行了全方位报道






8月26日,重庆电视台新闻联播头条播出了新闻



(新闻视频详情点击文末“阅读原文”)


8月27日,重庆晨报(上游新闻)进行了深度报道,并在今日头条中获得广泛关注



重庆科学家试验“沙变土”  万亩沙漠变良田种出大西瓜

25亩试验田经过沙变土后,植物长势喜人,围栏外是茫茫的沙漠。

内蒙古乌海市乌达区距离著名的乌兰布和沙漠只有10公里。近年来,56岁的农民薛飞斌看着身边的年轻人纷纷背井离乡外出打工——他们都在逃离乌兰布和,确切的是在逃离沙漠。

薛飞斌有两个愿望:作为一个父亲,他要将自己的孩子送到没有沙漠的城市;作为一名农民,他想在自己的家门口种上庄稼。

人沙争地的“攻防战”在这里持续上演了多年。实际上,“沙进人退”仍是这场“攻防战”的常态。

“在一般人的观念中,沙漠就是缺水造成的。其实这只是其中一个原因”,重庆交大副校长易志坚说,另外的一个主要原因是沙子不能保水保养料,非沙生植物难以存活。

经过一年的试验,易志坚和他的团队在乌兰布和沙漠“沙变土”的研究项目进入中试阶段,万亩良田正在黄澄澄的沙漠里逐步铺开,有望改变长期以来的“沙进人退”局面,让当地农民在家门口的沙漠上种庄稼。

试验现场:黄色沙漠嵌上“绿翡翠”

8月16日,上游新闻—重庆晨报记者来到距离内蒙古乌海市乌达区10公里外的乌兰布和沙漠东原。去年,易志坚在这里开辟了25亩沙地进行试验。

进入乌兰布和沙漠,目之所及多是黄沙大漠,新月沙丘如同波浪,高低起伏一眼望不到边,稀稀拉拉的沙生植物在风沙吹刮中已是萧瑟。25亩试验基地,就像一颗镶嵌在大地的绿翡翠,在一片黄色的景象中格外显眼。

绿色的围栏把25亩试验田团团围住,形成了一道屏障,围栏内外泾渭分明:围栏内玉米、糜子、荞麦、波斯菊、向日葵等植物茁壮生长;围栏外,依旧是一眼望不到头的沙漠。

“去年,这里是栽什么长什么,现在是很多植物莫名其妙地乱长。”易志坚蹲下身扯断一株植物说,“这是马齿苋,去年专门清理过的,现在却长得遍地都是。”

尽管植物的生长已经超出了易志坚团队最初的“安排”,但易志坚乐见其成——这体现了“沙变土”后生土变成了熟土,生物的多样性、竞争关系陆续出现。

早在2008年,易志坚就开始思考“沙变土”的可行性。易志坚告诉上游新闻—重庆晨报记者,当时他和团队在研究力学的时候,发现了“物质的颗粒约束决定物质的状态”这一原理。易志坚猜想认为,沙子和土壤作为颗粒物,理应也符合这一原理。

在此后的实验中,易志坚发现土壤颗粒间存在一种“万向结合约束”的性质:自我修复和自我调节。

易志坚通俗地解释,自我修复性质是指土壤加水后变成泥浆,这是流变状态;干了之后变成泥块,这是固体状态。土壤可以在这两种状态中随意转换,但沙子就不行。自我调节性质则指土壤可以“随便怎么和,随便变形”,“像大地一样拥抱植物根茎”。“这是土壤储存水分、养分和滋生微生物的根本属性,但沙子不具备。”易志坚说。

重庆交大副校长易志坚教授

试验目的:缓解黄河河床抬升和沙尘暴困局

如果让沙子也具备土壤的属性,那么就能在力学和生态学之间找到一种关系,使沙子变成土壤。这意味着沙子也能栽种非沙生植物,甚至作物。

这个发现让易志坚自然而然想到沙漠的治理。

2009年,易志坚团队对这项发现进行试验,并从植物中提取出了一种纤维黏合剂,让沙子变成拥有生态—力学属性、具有“万向结合约束”的土壤。

打个比方,这种黏合剂和沙子加水搅拌后,黏合剂就会在沙粒之间形成有弹性的纽带,和沙粒共同变成一张“网”。这张“网”能像土壤一样,实现自我修复和自我调节,也就能如土壤一样可以栽种植物。

上游新闻—重庆晨报记者分别在试验田内外地上抓了一把沙子,试验田外的沙子快速从指缝间流失,试验田内的沙子挖出就是一团土块。随后,记者在地上分别挖了两个坑,再往坑内倒上少许水,试验田外的沙坑眨眼间将水吸收殆尽,试验田内的土坑的水停留了大概4秒左右。

“前几年我们在阳台、屋顶都进行过小范围的试验。”易志坚说,有效果后,他们在重庆交大校园附近开始了更大规模的试验,在加入黏合剂形成的土壤化沙子上面种植了玉米、红薯、萝卜、油菜,没想到成效显著,长势喜人。

在重庆交大校园附近做了4年试验,易志坚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。去年4月,易志坚团队计划到宁夏腾格里沙漠进行试验,但最终还是选择了内蒙古的乌兰布和沙漠。

易志坚介绍,腾格里沙漠有麦草方格固定沙丘,但乌兰布和沙漠风沙太大,是“会移动的沙丘”。因此,乌兰布和沙漠每年有数千万吨粗沙直接向黄河倾泻,致使黄河巴彦淖尔市境内河床普遍抬高,给上下游的防凌防汛增加了压力。每年春季,沙尘从内蒙古阿拉善盟的中蒙边境、贺兰山南乘风而起,途经毛乌素沙地、乌兰布和沙漠、呼和浩特、大同、张家口,直入华北,是近年来华北和北京沙尘暴发生的主要策源地之一。

“在乌兰布和沙漠试验的治理意义更具现实意义,”易志坚表示,在极端条件下的试验,也能考察技术的适应性。

万亩中试基地沙变土后种出了硕大的西瓜

试验时间:沙漠变良田只在半年间

同行的司机张师傅是宁夏银川人。一路上,他向上游新闻—重庆晨报记者讲述着他足至腾格里沙漠、毛乌素沙漠、乌兰布和沙漠以及库布其沙漠的经历见闻。他尤为推崇腾格里沙漠麦草方格沙障治沙法,认为这是卓有成效的固沙办法。

时隔4个月,张师傅再临易志坚团队的实验基地,直呼“这真是奇迹”。25亩试验田已经是去年的成果。目前,易志坚团队在距离黄河5公里外的乌兰布和沙漠东原开辟了中试试验基地,基地占地面积达上万亩,其中春播的3000多亩作物大多已经没膝,在田间蹲下身子,难以想象这是在一片西北沙漠的腹地。

张师傅回忆,今年4月他搭载易志坚团队来到中试基地,看到很多推土机正紧锣密鼓地将一个个高耸的沙丘推平,“我走南闯北真没见过,更从来没有想象过在沙漠还真能看到绿洲、良田。”

易志坚告诉上游新闻—重庆晨报记者,中试基地的试验一开始并不顺利,“由于风沙太大,种子一发芽就会被风沙打死”。后来,易志坚团队找到了搭草栏栅、铺草甸的方法,把苗围挡起来,让苗能顺利成长到20厘米左右,能自我抵御风沙。

万亩中试基地

当地老农民薛飞斌

经济成本:每亩治理成本不到3000

薛飞斌的第一个愿望已经实现,他的两个女儿外嫁到大城市去了。因为易志坚团队的项目,薛飞斌有预感第二个愿望很有可能也会实现。

2016年4月,薛飞斌到易志坚团队的25亩试验田打工。尽管希望治沙能够成功,但他内心不抱太大希望,因为这些年来他看到太多治沙失败的例子。

薛飞斌告诉上游新闻—重庆晨报记者,作为一名有着25年沙漠种植经验的农民,看到易志坚团队把沙子结成团状,就知道试验成功了一半——“在沙漠种庄稼最关键的还是把沙子固定住”。

之后半年,薛飞斌亲眼目睹自己购买的种子发芽,逐渐长得和他一般高,他更加肯定这个方法的可行性:“能长庄稼,说明这个方法至少没有太大的害处”。

现在,薛飞斌经常介绍村里的人到基地帮忙打理农田。看着茁壮成长的糜子、茄子、荞麦等经济作物,农民们希望这项技术能尽快推广,期盼在家门口的沙地种上庄稼。

易志坚介绍,运用这种技术对沙漠进行大规模改造的成本每亩1500元至2700元,成本低、易施工,在离水源比较近或有充足地下水的沙漠,都可以实现沙漠的土壤化。

易志坚还表示,他们研发的黏合剂虽然不敢说能实现一劳永逸,但却能促进土地变好的正向循环:只要首次混入黏合剂使沙变成土壤后,土地就能使植物正常生长。第一年,植物的根须长到地里去,土壤里的微生物就会不断滋长;第二年,植物的根须腐烂在地里,又会形成腐殖质,不断增加土地的肥力。

End


来源|重庆交通大学


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