沙漠治理不可盲目樂觀,仍需採取科學的態度

中國沙漠面積約70萬平方公里。加上超過50萬平方公里的戈壁灘面積,則總面積為128萬平方公里,佔全國面積的13%。目前全世界沙漠面積約有3140平方公里,約佔全球陸地面積的21%。

目前我國荒漠化土地面積有261。16萬平方公里,沙化土地面積172。12萬平方公里。我國總耕地面積是120萬平方公里,如果能將這些沙漠變成良田,那麼中國農業的未來則必將大有可為。

然而,防沙、治沙一直以來都是世界難題,多年來,儘管採用多種方法,但全球無數科學家仍然對沙漠治理問題一籌莫展。如今,中國科學家在治理沙漠方面又推出了一項研究成果。

黏合劑的研發成功,成功治沙的新發現

重慶交通大學的易志堅教授帶領研究團隊,經過7年的反覆試驗,終於研發出一種可以讓沙漠變成土壤的黏合劑,使用這種黏合劑後,沙漠立馬變成土壤。

沙漠治理不可盲目樂觀,仍需採取科學的態度

其實這種黏合劑運用的是一種力學原理,因為土壤之間都存在著“萬向結合約束”,可以讓土壤顆粒從任何方向結合,於是土壤具備了自修復和自調節的特性。但是沙漠的沙子並不存在這種約束,握在手裡就會鬆垮掉,根本抓不住。

如果使用黏合劑就不一樣了,沙漠沙子就會經過黏合變成土壤。難道世上真有這麼神奇的事嗎?然而,易志堅教授和他的團隊已經用事實證明了這一點。

2016年,易志堅團隊在內蒙古烏蘭布和生態沙產業示範區租下了25畝沙漠進行小試,成功地將試驗地變成了綠洲。2020年,烏蘭布和生態沙產業示範區出讓給易志堅團隊14000畝沙漠進行試驗,現在他們已經讓沙漠變成了綠洲。

4000畝試驗地,種植的植物達到了70種,不僅種植的灌木、雜草全部成活,而且高粱、麻子、番茄、土豆、西瓜等蔬菜水果也長勢良好,青蛙、蝴蝶等動物和昆蟲也開始駐紮於此……

那麼,易志堅教授究竟是如何研究出這種神奇的治沙黏合劑的呢?2020年5月,易教授在接受科技日報記者專訪時,揭秘了這一治沙技術。

沙漠治理不可盲目樂觀,仍需採取科學的態度

物質的顆粒約束決定物質的狀態原理的發現,為成功治理沙漠提供了理論依據

易教授在對斷裂力學的研究中,發現了物質的顆粒約束決定物質的狀態這一原理,而對這一原理展示最神奇的就是土壤。

他說,土壤在含水時處於流變狀態,而乾燥的時候處於固體狀態,這兩種力學狀態之間能夠相互、穩定轉換。無論是在流變狀態還是固體狀態下,土壤顆粒之間都存在約束,能夠結合成團,與離散的沙子形成鮮明對比。

土壤能夠在兩種狀態之間轉換的密碼就是土壤顆粒之間存在萬向結合約束(簡稱ODI約束)並能夠轉換為團結約束。土壤沙化,根本原因就是失去了ODI約束,處於一種離散狀態,喪失了自修復和自調節的能力,若要將沙子變成土壤,就需要重新賦予它ODI約束。

他們團隊就是從這個原理上來研究並實現“沙變土”的。從2009年開始,易志堅團隊進行了研究試驗,從植物中提取了一種纖維黏合劑,只要把這種黏合劑放到沙子裡,再新增適量的水,沙子就可以變成擁有生態——力學屬性、具有“萬向結合約束”的土壤。

而沙變土中的約束和孔隙結構,保證了“沙變土”具有能夠儲存水分、養分和空氣的屬性,同時能滋生微生物。

沙漠治理不可盲目樂觀,仍需採取科學的態度

黏合劑有效性和水的來源問題

沙漠的沙其實也是土壤的一種,只不過是因為顆粒粗糙,滲水快,保水效能差,所以不容易種植植物,如果能夠解決沙固水的問題,其實可以讓植物生長。不過這種黏合劑永續性如何,能否永久改變沙的特性是關鍵。另外,還需要解決水從哪裡來的問題。

易教授表示,目前已經解決了黏合劑的有效性問題,現在已經一次性加入,後續不再新增。去年小試的25畝試驗田,今年就沒有再加入黏合劑。經第三方機構對黏合劑及“沙變土”土壤進行了檢測,檢測結果表明,土壤裡從微生物為零到出現了微生物,還有氮、磷、鉀等微量元素,土壤裡11種物質都達標,而且沒有重金屬汙染。

關於治理沙漠水從何來的問題,易教授說,烏蘭布和沙漠靠近黃河,地下水資源豐富,據當地測量有100米含水層,總儲量為57億立方米,除了打井抽取地下水,還可引黃河水解決灌溉問題。

據測算,運用這種技術對沙漠進行大規模沙改土的一次性成本約為2000-5000元/畝,加上其他基礎設施,如場地平整、道路、管網等,建設費用不到1萬元1畝。

沙漠治理不可盲目樂觀,仍需採取科學的態度

治沙專家們的觀點

對於易志堅教授團隊的研究成果,中國林業科學院荒漠化研究所研究員、中國治沙暨沙業學會的秘書長楊文斌則認為,這項研究還處於非常初級的階段,對於這項成果的宣傳存在很大問題,自然形成的沙漠是不可能變成綠洲的。

沙漠是自然狀態下存在的一種自然形式,人類應該尊重自然、順應自然,想要把天然的沙漠改成良田是一種可笑的想法。

對於一項研究來說,需要有實驗室的結果,還要有基礎性成果,還需要實地的實驗結果,也就是大面積的區域實驗,區域實驗完成之後才能開始推廣,即使區域實驗有了初步成果,也不能說這是一項可以推廣的技術。

易教授團隊所做的4000畝實驗在普通人看來面積廣闊,但是對於荒漠化研究來說,4000畝的面積太小了,根本算不了什麼,這項研究成果也到不了大面積推廣的階段。

楊文斌說:“我們的一個實驗專案累計412萬公頃,相當於6180萬畝,這才是一個初步的實驗成果。即使隨著科學技術的發展,人類也不可能把大面積的沙漠變成良田,如果真的讓我國大部分沙漠都變成良田和植被,會導致大氣環流發生變化,這會造成很大的問題。“

沙漠治理不可盲目樂觀,仍需採取科學的態度

我國目前的沙漠形成有的是自然條件,而有的是人為因素,特別是在靠近河套地區的一些沙漠地帶確實是人類破壞植被造成的,所以可以分門別類地對沙丘和沙地進行改造,對於人類過度開採造成的荒漠化地區可以優先修復,這些地區曾經也有過植被生長的基礎。所以說,沙漠改造的關鍵在於應該分類分割槽,不能違背自然規律。

中國科學院國家天文臺研究員鄭詠春認為,沙漠治理最關鍵的因素是水,在沙子里加入水,其他什麼都不用加就一定會長出作物,因此,研發者在沙子中加入纖維、有機質、水是一定能夠長出東西的,這並不稀奇。

正因為有水在其中,才能長出作物,並不是因為有其他物質,如果沒有水,就算沙子變成土壤也沒有用。沒有水,其中的植物纖維很可能幾年之後被風化,被改造的沙漠可能還會再次退化。

總之,我們提倡科學治沙,不是要去消滅沙漠、沙塵暴,實際上也不可能消滅。而是要恢復被人為破壞的植被,治理人為造成的沙化土地,儘量減少人為因素的影響。為防止沙漠擴充套件,有必要對沙漠邊緣採取以植物鎖邊為主的生物措施,這些都是積極的人工干預,不能無為而治。