看力学理论如何让沙漠变绿洲今年秋季,在内蒙古乌兰布和沙漠,重庆交

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据新华社重庆11月9日电(记者谷训、何宗渝)今年秋季,在内蒙古乌兰布和沙漠,重庆交通大学科研团队进行的沙漠生态恢复试验取得中试成功。这一试验项目以该科研团队原创力学理论为依据,改造沙颗粒间力学关系,从而使沙漠具备土壤的生态-力学属性,实现固沙和种植的目标。

今年2月,重庆交通大学教授易志坚,带领科研团队来到阿拉善乌兰布和沙产业示范区,展开沙漠改造和种植试验。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。连片的向日葵、格桑花和前来觅食的野生动物,让试验地成为一个大花园,吸引了不少游客。

今年的种植季,科研团队在一共完成4000亩种植。与当地土壤中传统种植相比,大多数植物根系更加发达,生物量更大。比如,试验地里的高粱地上部分(茎叶)生物量是普通地里的1.5倍以上,地下部分(根系)的生物量是普通地里的6倍以上。试验地里,番茄亩产达到7000公斤以上,当地露天种植的番茄亩产一般低于5000公斤。另外,当地自然条件下长势欠佳的牧草——御谷狼尾草,在试验地亩产超过10吨。试验地采用喷灌,绝大多数植物生长在400吨/亩的灌溉限额下。而当地农田主要采用漫灌,用水量通常超过800吨/亩。

同时,科研团队还试验了几类荒漠生态恢复区,面积800多亩,用来种植耗水量极低的荒漠植物,如扬柴、沙蒿、柠条、冰草等。科研人员表示,其试验目标,是在极低灌溉量(小于100吨/亩)甚至不灌溉条件下,让荒漠植物良好生长,实现生态恢复。

从春天到秋季仅几个月,沙漠中就生长出一片绿洲。这源自于易志坚及其团队研究的力学理论。他们发现并定义了土壤颗粒间存在“万向约束关系”(简称ODI)。这种约束使土壤施以温和的力“抱住”植物根系,维持植物稳定,并且保水、保肥和透气,而沙颗粒间不具备这种约束。找到了“万向约束”,就找到了沙子向土壤转换的密码。

通过技术实验,科研团队研发出一种改性植物纤维素黏合剂。它能够有效引入“万向约束”,让沙子在干的时候呈固体状态,湿的时候呈流变状态,并且可在两个状态之间转换。改造后的沙还具备存储水分、养分、空气的能力,成为植物生长的载体。研究团队将该技术定名为“沙漠土壤化”生态修复技术。

法定的第三方检测机构对植物纤维素黏合剂、改造后的沙及其中微生物,进行了检测,结果显示有机化合物和重金属等18项指标全部合格。纯沙样品未检出微生物,今年改造的沙漠样品中微生物持续增长；去年初试试验地经过了一年的种植,其中微生物的种群和数量已超过当地农田样品中的微生物状况。

这项研究自去年初试成功并在权威刊物发表成果以来,受到相关领域专家和沙漠地区国家广泛关注。今年9月召开的《联合国防治荒漠化公约》第十三次缔约方大会高级别会议论坛上,该团队核心成员做了相关报告。澳大利亚、阿联酋、沙特阿拉伯、巴基斯坦等多个国家代表表示希望开展合作。对于“沙漠土壤化”研究的目标,易志坚说,并不是要把沙漠全都改造成良田,而只是作为众多治沙方法中的一种新思路,努力遏制沙漠化趋势,实现生态和社会价值。