新闻中心-> 科技教育
破解土壤“力学密码” 4000亩沙漠变良田
发布:2017-11-12 14:42     来源:新京报   编辑:邴璞

  重庆交通大学教授带领科研团队在内蒙古乌兰布和沙漠“点沙成土”,使沙子拥有涵养水分和营养能力

  破解土壤“力学密码” 4000亩沙漠变良田

  内蒙古乌兰布和沙漠是我国八大沙漠之一,总面积约1万平方公里,在蒙古语中,“乌兰布和”意指“红色的公牛”。从去年开始,重庆交通大学教授易志坚带领科研团队在这片土地开始播种“绿色”。他们研制出一种植物性纤维黏合材料,将其混入沙中,使沙子拥有和土壤类似的涵养水分和营养的能力,从而造出一片绿洲。

  研究 破解土壤“力学密码”

  “点沙成土就是使沙子具有土壤的力学特性。土壤具有两种力学状态,在干的时候是固体状态,在湿的时候是流变状态,并且这两种状态能够相互转化。”土壤为什么会有这样的形式?因为土壤有“万象结合约束”,即土壤中任何两个颗粒从任何方向都能够结合,从而使得土壤拥有自修复和自调节的生态力学特性。

  易志坚的研究团队发现了土壤的这一力学密码,也就找到了沙变土的钥匙。想要将沙变成土壤,就需要给沙子这种“万象结合约束”。研究团队从植物中提取出一种植物纤维黏合剂,将这种黏合剂倒入沙里,加入适量的水搅拌,就可以让沙子像土壤一样具有约束力。

  “严格意义上还是在研究阶段,这一研究在书上找不到,我们就是用科学原理和科学事实来说话。”易志坚说。

  这一研究已进行了8年时间。据了解,研究团队2009年首次提出沙变土的原理;2010年,初步实现“沙变土”,随后在重庆交通大学实验室开展3年的种植试验;2013年,在重庆再开辟两块试验地,探索如何让沙长久保持土壤的生态力学特性;2016年,他们首次来到乌兰布和沙漠准备沙漠“土壤化”生态恢复实地试验。

  进展 4000亩试验田今年丰收

  2016年,研究团队在乌兰布和开展了25亩沙漠地种植试验。从今年开始,研究团队已开展4000亩的种植试验。

  在乌兰布和的4000亩改造试验区,实现了机械化,将黏合材料撒布在沙漠表面,加入适量的水用旋耕机进行旋耕,多旋耕几遍,使其均匀后,过几天就开始种植。

  据报道,试验区的经济性得到验证,采用该技术的“沙改土”成本在2000元/亩至5000元/亩之间,低于内地土壤复垦动辄数万元的成本。第三方检测机构——西安国联质量检测技术股份有限公司出具的报告表明,约束材料和试验地的沙土样本中,苯、铜、锌、铅等18项指标全部合格;微生物数量与日俱增,部分已接近正常土壤水平。

  今年8月下旬,试验基地长成一片宽约800米、绵延近4公里的绿洲,约70多种植物长势良好,高粱、糜子、苜蓿等作物丰收,西瓜、茄子、西红柿等瓜果蔬菜产量高、口感好。

  展望 明年初开展万亩种植试验

  研究团队计划明年初开展第三期种植试验,届时,种植总面积将破万亩。

  “整个过程目前还是试验示范,4000亩也好,明年种上10000亩也好,和整个沙漠比起来都是小规模,我们希望通过两三年或者三五年,把相关的技术、经济指标得出来之后,就可以在需要运用的地方运用了。”

  据了解,截至2014年,全国沙化土地172.12万平方公里,占国土面积的近1/5,有沙化土地分布的县占全国总县数的近1/3,超过4亿人口受到影响。

  阿拉善盟发改委主任罗志铁此前接受采访时表示,乌兰布和沙漠是中国沙尘暴发源地之一。在最近二三十年间,乌兰布和沙漠与巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠在阿拉善境内几成“握手”之势。

  ■ 对话

  对话人:重庆交通大学教授 易志坚

  “点沙成土旨在改变沙漠生态属性”

  发现土壤的力学特性与植物生长关系

  新京报:你是怎么想到把力学和治沙结合?

  易志坚:是一个自然而然的过程。土壤的力学特性就是土壤的生态属性,只不过过去人们没有发现。土壤的两种力学状态——干时是固体、湿时是流变体的特性,赋予了土壤两个生态属性,也就是自修复和自调节。自修复就是土壤在干时的固体状态下开裂破坏后,能在吸收水分后变为流变状态,从而修复破坏,自修复是稳定持久的,是土壤生生不息的前提;自调节就是土壤颗粒排列改变不破坏土壤的性质,也就是土壤随便怎么捏合,其性质不变,只有这样,土壤才能让植物生长在其中,并以“温柔”的力保住植物,成为植物的理想载体。作为力学工作者,把这个道理想清楚,“点沙成土”就可以实现。

  当然,沙改土在具备土壤力学特性的同时,还要具备土壤存储水分、养分、空气和滋生微生物的性质。

  一次性添加黏合剂就可“一劳永逸”

  新京报:具体如何操作?

  易志坚:现在的4000亩是大规模运用机械化,将约束材料撒布在沙漠表面,用旋耕机进行旋耕,多旋耕几遍,搅拌均匀,过程中加入适量的水。一个旋耕机一天大概可以做几十亩。

  新京报:一次性添加黏合剂能保证多少年?

  易志坚:加入黏合剂之后进行种植,第二年就不用再加了,而且会长得更好。

  新京报:为什么加入一次就可以“一劳永逸”了?

  易志坚:因为我们的约束材料本身就有耐久性,且长出的植物根系腐烂了之后,又成为新的约束,形成生态的良性循环。

  为恢复自然生态构造荒漠生态区

  新京报:这项技术改变沙土的物理黏合力,无法改变土壤本身的肥力,后续有影响吗?

  易志坚:我们种植过程中,也会追加肥料,第一次会人工施加水肥。就跟农民平常种植庄稼是一样,该施肥就施肥。当然,有的地方本身构造的荒漠生态系统,长的荒漠草,就不施肥了。

  新京报:沙漠的最大问题是缺水,这项研究怎么解决?

  易志坚:沙漠土壤化改造一定要用水,因为沙漠存不住水。但不少沙漠本身也有水资源,我们做这件事就是为了让沙漠的生态属性改变,使其有保水保肥能力。如果没有水资源限制,那什么植物都可以种;有限制的情况下,我们要研究优先一批耗水量不大还能生长好的植物。我们还构造了一个荒漠生态区,就是为了恢复一种自然生态,今后就是在很小的水量甚至不靠浇水的情况下能使沙漠的生态得到改变。

  本版采写/新京报记者 王俊

来源:新京报   编辑:邴璞
分享到:
【西安日报社声明】西安新闻网刊载西安日报、西安晚报文章已经西安日报社独家授权。自2009年1月1日起,其他商业网站(新闻单位主办的网站除外)未经西安日报社授权,不得转载西安新闻网上刊载的西安日报、西安晚报文章。欢迎新闻单位主办的网站在对等合作的基础上转载西安日报、西安晚报的新闻,转载时务必注明来源"西安新闻网-西安日报"、"西安新闻网-西安晚报"。其他商业网站如有合作意向请与西安新闻网联系,网站联系电话:029-88215931