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中國科學家發現沙漠變土壤“密碼”

  新華社重慶6月15日電(記者谷訓)6月的新疆和田地區天氣炎熱,重慶交通大學研究人員王祉翔走在位于和田縣城外的“沙漠土壤化”基地裏,眼前這片苜蓿在5月底收割了今年的第一茬,如今又長起來30多釐米,他期待著一個月以後收割第二茬。

  6月17日是世界防治荒漠化和幹旱日,沙漠生態修復是很多國家共同面臨的世界級難題。在中國的新疆塔克拉瑪幹沙漠、內蒙古烏蘭布和沙漠中,卻有萬畝連片的農田鬱鬱蔥蔥、瓜果飄香;在四川若爾蓋沙化草原、西藏拉薩市郊沙化帶、西沙島礁,不毛之地也長出植被甚至蔬菜——這是中國科學家研發的“沙漠土壤化”生態恢復技術造就的奇景。

  重慶交通大學教授易志堅是一位力學家,2009年,他在研究顆粒物質力學的過程中發現,顆粒物質從離散狀態向流變狀態、固體狀態轉換,依靠的是一種萬向結合約束關係。

  “當時我就聯想到,土壤和沙子之間的區別就是有沒有這種約束關係。”易志堅説,“當我想到這個發現可以把沙改造成土,就激動得睡不著覺!”

  易志堅團隊提出了一項原創力學原理,土壤顆粒間存在一種萬向結合約束關係。萬向結合約束下的土壤顆粒體,既有一定的柔性,保水、保肥和透氣,並為植物根系生長提供彈性空間,又有一定的剛性,使之能夠“抱住”植物根系,維持植物穩定。易志堅團隊首次在土壤的力學特性與生態屬性之間建立起聯繫。

  2013年,易志堅團隊研發出一種植物纖維素黏合劑。在沙子中混合適量的黏合劑和水,“一盤散沙”就能獲得與自然土壤一樣的“生態-力學”屬性:在濕潤時呈現稀泥般的流變狀態,水分蒸發後結成固體狀態,兩種狀態之間可自由轉換,並具有較強的存儲水分、養分和空氣的能力,成為適宜植物生長的載體。

  從2016年至今,“沙漠土壤化”技術在國內外10多個點、多種嚴酷自然條件下進行實地試驗,總面積超過3萬畝,驗證了技術上的科學性和有效性,及應用上的可行性和經濟性。

  在內蒙古烏蘭布和沙漠腹地,實驗基地中的耐旱植物可以在不灌溉的情況下自然生長,形成生態屏障;農作物所需灌溉量遠低于當地農牧業生産取用水限額。粘合劑和“土壤化”後的沙子經權威機構檢測,全部符合國家環保標準,10多種農産品獲得國家綠色食品認證。

  “沙漠土壤化”技術一次性改造成本2000元至3000元每畝,經改造的“土壤”特性持續變好,微生物種群豐富,生物多樣性和局地氣候改善效果逐漸形成。改造技術易操作、見效快,粘合劑僅需加入一次,宜大規模機械化施工,改造後即刻起到固沙作用,隨即可進行種植,具有防沙固沙與生態恢復一體功能。

  隨著近年來實地試驗連續開展,這一跨界創新的科技成果受到國內外關注。2022年12月,“沙漠土壤化”項目獲得英國威廉王子發起的“為地球奮鬥獎”中的“保護和恢復自然風貌”獎項,其授獎名稱為“沙漠農業轉化”。

  今年是中國提出人類命運共同體理念10周年,面對荒漠化這一人類共同難題,中國科學家正在努力攻關,中國新科技也正在走出國門,為需要的國家遞上“橄欖枝”。(完)

編輯: 陶玉蓮
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