变沙漠为绿地的新方法:点沙成土
①土地沙漠化的问题,在全世界都是一个不容忽视的难题。目前全世界陆地总面积大约有149亿平方千米,而沙漠面积就占了20%,大约有3000万平方千米。沙漠不断地与人类抢夺生存空间,它不停地吞噬周围的绿洲,并且以每年几万平方千米的速度扩大。如果任其蔓延,地球只会仅存海洋与沙漠,不再有绿洲。因此,如何有效治理沙漠化、将沙漠变绿洲一直是全球性的难题。
②传统的沙漠改造主要有3种方法:第一种是工程方法,最著名和常用的是“草方格沙障”,也就是用正方形的麦草墙来固定沙土,通常用于沙漠公路两旁,缺点是在风沙过大的地方收效甚微;第二种是化学方法,即在沙表面喷洒固沙剂,将沙体表面固化来防止沙子流动;第三种则是大家熟知的植物方法,例如种植沙生植物,并采用滴灌技术来保持土地水分,这对沙化治理有一定的效果,但由于沙体中植物难以生长,其成本极高,难以大规模推广。
③于是,人们想如果能够“点沙成土”就好了。现在,这种幻想被重庆交通大学易志坚教授带领的科研团队实现了,他们找到了破解土壤的“力学密码”。他们仔细地分析了土壤的力学特性,发现土壤具有两种力学状态:干时是固体状态,湿时是流变状态,并且这两种状态能够相互转化。由于土壤的这两种特性,使得土壤有自修复和自调节两种功能:自修复就是土壤在干时的固体状态下开裂破坏,吸收水分后能够变为流变状态,从而可以修复破坏的土壤。它是稳定、持久的,是使土壤生生不息的前提。自调节即土壤颗粒排列的改变不会破坏土壤的性质,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。接着,他们探讨了土壤出现这种形式的原因。他们认为这是因为土壤有“万象结合约束”的特性,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。正是这种约束使土壤以温和的力“抱住”植物根系,维持植物稳定,并且能够保水、保肥和透气。但是,沙粒间不具备这种约束,所以表现为一盘散沙。于是,他们想如果让沙粒间有了这种“万象结合约束”,沙漠土壤化就有可能实现。
④在此理论基础上,2009年易教授首次提出沙变土的原理。要想将沙变成土壤,就需要给沙子“万象结合约束”。于是易志坚团队集中力量寻找可以产生“万象结合约束”的黏合剂。最终,经过反复实验,他们从植物中提取了一种植物纤维黏合剂。将一桶水浇到普通沙地上后,水会迅速下渗;而将这种黏合剂混合到沙子中,再加入同样规模的水,2分钟左右 , 原先金黄色的沙子就变成了深褐色,摸上去很有黏性,手握住并不会散掉。混合好的“土”圈成一个凹坑倒入水后,水也不流失。
⑤有了沙漠土壤化原理和方法,是不是就可以把所有的沙漠变成绿地?并不是这样,要在改良的沙土上种植植物,还有两个问题要解决。第一个问题是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,所以在第一次耕作时需人工施加水肥。第二个问题是缺水。沙漠土壤化改造一定要用水,因为沙漠存不住水。不少沙漠本身也有水资源,就可以利用那里的水资源。试验地点是否有水,的确已经成为其扩大种植面积的制约条件。但是,无论如何,此项技术是治沙思路的重大创新,有望成为沙漠变绿洲的一种重要手段。