將沙子變成土，中國獨創沙漠治理黑科技，全球多個國家請求合作

這些年來，中國實施了許多重要的生態環保工程來保護環境和擴大森林面積，例如三北防護林、天然林保護、太行山綠化等，有效地減少了土地沙漠化、降低空氣汙染以及應對氣候變化，

根據科學家的統計，全球從2000年到2017年新增的綠化面積中，25%以上來自中國，中國對全球綠化增量的貢獻比居全球首位。中國在植樹植樹的過程中，也創新研發了許多植樹治沙黑科技，比如說，沙漠土壤化技術。

什麼是沙漠土壤化技術

什麼是沙漠土壤化技術呢，沙漠“土壤化”就是使沙漠表層的沙子“土壤化”，重慶交通大學研究團隊在試驗中發現，土壤顆粒之間存在“萬向結合約束”。

萬向結合約束是什麼意思？重慶交通大學的易志堅教授發現，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，這樣就具備了兩種特性，“自修復”和“自調節”。自修復性，土壤在固體狀態下發生破壞、斷裂等任何破壞，均能在流變狀態下得到修復，才能生生不息、年復一年的長植物；因為有了自調節屬性，土壤顆粒排列無論怎麼改變，土壤顆粒之間的結合力始終存在。這樣才能讓植物根系進入自身讓其生長。如果土壤的自修復屬性喪失，往往就出現兩個極端的退化形式——土壤板結和土壤沙化。如果沒有自調節屬性，土壤就不能成為植物載體。

而土壤的這兩種狀態由土壤顆粒之間的約束決定，這就是“萬向結合約束”。易志堅教授的研究團隊為此發明了一種植物性纖維黏合材料，給沙子顆粒之間加入改性植物纖維素黏合劑，可以在顆粒之間形成與土壤一樣的萬向結合( ODI) 約束，使“土壤化”後的沙子具有與自然土壤相同的生態-力學屬性，同時具有很強的儲存水分、養分和空氣的能力，從而賦予沙子較強的儲存水分、養分和空氣的能力，使用的約束材料為由植物提取，該溶液可被用作食品新增劑，無毒、無害、成本低、摻量低(1%~5%的水溶液就非常黏稠)且適合大規模生產。從原理上講，沙漠“土壤化”是沙漠化的逆過程。

沙漠土壤化技術在烏蘭布和沙漠的運用

為了證明土壤沙漠化技術的有效性，重慶交通大學在中國內蒙古的烏蘭布和沙漠進行了大規模的種植試驗。烏蘭布和沙漠佔地面積約10 000 km^ 2，海拔約1100m，降雨量少(年均降雨量僅102.9 mm)且風蝕嚴重，是中國沙漠化最嚴重的地區和最難治理的沙漠之一。烏蘭布和沙漠每年有數千萬噸粗沙直接向黃河傾瀉，致使黃河巴彥淖爾市境內河床普遍抬高，給上下游的防凌防汛增加了壓力。每年春季，沙塵從內蒙古阿拉善盟的中蒙邊境、賀蘭山南乘風而起，途經毛烏素沙地、烏蘭布和沙漠、呼和浩特、大同、張家口，直入華北，是近年來華北和北京沙塵暴發生的主要策源地之一。

而重慶交通大學實驗團隊的沙漠實地種植試驗證實，“土壤化”的沙子非常適宜植物生長，並且具有很強的防止風蝕的能力。

眾所周知，烏蘭布和沙漠移動嚴重，而我們的試驗地恰恰位於兩個沙丘中間風力較大的風口地帶。在周圍未改造區域的沙子發生了明顯移動的同時，“土壤化”的沙子成功地抵禦住了風蝕沙害。“土壤化”的沙子能夠抵禦風蝕的原因在於，無論是在溼時的流變狀態下，還是在干時的固體狀態下，其顆粒之間如自然土壤一樣被約束成團，不存在散狀顆粒。在烏蘭布和沙漠的基地有3000畝，其中2000畝種植高粱釀造沙漠高粱酒，另外1000畝種了西紅柿、西瓜、蘿蔔、辣椒、土豆、茄子等10餘種果蔬。預計300多畝西紅柿的產量可達200萬斤以上，80畝西瓜可產50萬斤以上，

高產的秘密就在土層下面：底層土壤保持了沙子鬆散透氣的特徵，農作物根系因此超常發展，發達的根系成就了高產的奇蹟。

沙漠土壤化技術的意義

而這個技術最大的意義是可以改整個生態環境，沙漠土壤化能夠讓植物生長，植物會留下龐大的根莖系統，蔓延到沙漠地底。然後植物的茂盛生長，阻擋了惡劣的陽光大風，吸引來了動物、昆蟲，形成完整的生物鏈。當一大片地區被完全改造完成後，就會影響到天氣系統，降雨量就會逐漸增多，這一點隨著綠化面積增多，會逐步上升。

而這一切的源頭，僅僅建立在，讓植物在沙地上生長，這一簡單的要素上。

在經過了幾年的發展之後，烏蘭布和沙漠的試驗地充分說明了這一點，70多種植在試驗地中健康且旺盛地生長，其中20多種是由由風或鳥類帶來。除此之外，“土壤化”的沙子中還形成了藻類結皮，這就表明，一個新的不同於沙漠的生態系統正在形成。各種動物，如蝴蝶、蚊子、螞蟻、鳥、老鼠和青蛙等也生活在試驗地中，狐狸和獾等動物還會不時光顧其中。

未來，烏蘭布和試驗基地的面積將繼續增加，未來將超過5萬畝，種植農作物超過30種，除此之外，重慶交通大學還在在新疆和田地區塔克拉瑪干沙漠建立了“沙漠土壤化”實驗基地。

為此，大資料工程師專門為沙漠研究定製了T-block裝置，藉助T-block這種邊緣大資料中心的儲存和計算能力，與過去相比，資料採集範圍擴大20倍以上，而資料的精細程度則可以增加2-3個數量級。從而實現用大量感測器精確監控，獲取包括溫度、溼度、光照、風向風力、微生物群落、動植物群落等眾多資料，從而更加完善發展沙漠土壤化技術。