重庆交通大学乌兰布和“沙漠土壤化”生态修复项目中试基地农作物长势良好。新华网 彭博 摄

    新华网重庆9月13日电（邵以南）从银川河东机场到内蒙古自治区阿拉善盟，大约2个半小时车程。越接近目的地，荒漠戈壁，满眼黄沙。

    进入乌兰布和沙漠，第一个说上话的是薛飞斌。“沙就是沙，怎么可能变成土呢？”置身一片葵花田，茎秆足有一人多高，他用手贴着头顶来回比划。不远处，绿草丛生，鲜花盛开，阳光下，结满穗子的高粱杆迎风摆荡。

    目前播种面积4200亩，种植各类作物近百种，杂草全部存活，青蛙、蝴蝶、麻雀等鸟虫也在此落脚，深吸一口气，泥土清香窜入鼻孔——这是一片名副其实的“人工绿洲”。

    一路走，一路嚼，西瓜、番茄、大葱、苜蓿、红薯、荞麦、玉米……寸草不生的沙漠，一旦开长，便植被葳蕤，生机盎然。

    “现在正刮着5级风，但站在田地里，风小了，沙子也进不来。”他告诉新华网，“要不是亲眼见着这些苗子长大，说什么我也不会相信。”

乌兰布和沙漠沙丘流动活跃。新华网 彭博 摄

    治沙，大漠人受够了失望。

    乌兰布和沙漠位于内蒙古西部，总面积约1万平方公里，地处自治区巴彦淖尔市和阿拉善盟境内，是我国西北荒漠和半荒漠的前沿地带，也是京津冀地区风沙源头之一。黄河阿拉善段85公里西岸紧靠乌兰布和沙漠，水漠相连，水土流失严重，水蚀面积近1210平方公里。据统计，乌兰布和沙漠每年直接输入黄河的泥沙约有1亿吨，且近年每年以8-10米的速度东侵。薛飞斌居住的乌海市乌达区乌兰乡就深受其害。

    有效治理荒漠化一直是世界性难题。有鉴于沙的流动性，应对风害成为难中之难。在目前主要的固沙技术中，工程固沙采用人工设置沙障等工程手段，如草方格、石方格来阻止沙子移动；化学固沙通过喷洒化学固沙剂，如乳化沥青、聚合物树脂等；植物固沙则是透过种植沙生植物的手段来稳定和阻绝沙体，以达到固沙目的。

    2010年以来，黄河海勃湾水利枢纽及科布尔防汛分洪两大工程相继实施，让阿拉善盟嗅到了新一轮契机。2013年，该盟在黄河西岸巴彦木仁苏木（苏木：内蒙古自治区乡级行政单位）区域规划了1000平方公里生态沙产业示范区，占乌兰布和沙漠总面积十分之一，现已入驻各类企业及科研机构31家，在不同地段，依托自有技术推进沙漠生态治理。

    “我今年56岁，在这边住了20多年，传统的法子都见过，也用过。都没有改变沙子本身的属性，实施起来要么难度大，成本高，要么难以确保后续效果。”如此科学的判断出自一位农民之口，的确令人颇感讶异。薛飞斌如今每天都要驱车半小时来到田地，查看作物生长情况，防虫、防鼠、锄草、守田、提点子。事实上，他的身份，既是重庆交通大学乌兰布和“沙漠土壤化”生态修复项目中试基地工人，也是这里的“农业顾问”。

成熟的西瓜。新华网 彭博 摄

    “把项目落在这里也算机缘巧合。当初其实比较倾向腾格里沙漠，但几经考量，我们发现乌兰布和更加‘典型’：终年盛行西南风，主要风害是西北风，年均风速达4.1米每秒，沙丘漂移活跃。盟政府和示范区询问需要哪些方面支持，我说我什么都不要，只要一片地和水源，他们也半信半疑。”

    易志坚，54岁，重庆人，重庆交通大学副校长、博士生导师，长期从事力学、道路、桥梁、材料等学科的教学科研工作。“所以，如果能把这片‘典型’的沙漠治理下来，其它地方也就找到突破口，相对容易了。”易志坚告诉新华网，相较于公职，他更喜欢被人称呼“易教授”。

    从力学、桥隧工程，到荒漠化治理乃至生态农业，研究领域跨度之大，犹如沙漠变良田般难以逾越。

    土壤，是砸落易志坚头上的那颗“苹果”。

    在对断裂与损伤力学进行研究时，易志坚发现了“物质的颗粒约束决定物质的状态”这一原理，而对此最神奇的体现就是土壤。

    “在研究材料的过程中，我发现土壤是一种很特别的材料。”易志坚说，土壤在含水时处于流变状态，而干燥的时候处于固体状态，这两种力学状态之间能够相互稳定转换。无论是在流变状态还是固体状态下，土壤颗粒之间都存在约束，能够结合成团，与离散沙子形成鲜明对比。

    土壤的力学特性，赋予了土壤两大生态力学属性：“自修复”和“自调节”。“自修复”是指土壤在固体状态下发生破坏后，能够转换到流变状态下修复；“自调节”则指土壤颗粒排列无论怎么改变，土壤颗粒之间结合力始终存在。

    “我们都说大地像母亲，其实就是因为土壤拥有这两种特性。”易志坚进一步解释说，因为自修复性，土壤在固体状态下发生破坏、断裂等任何破坏，均能在流变状态下得到修复，才能生生不息、年复一年的长植物；因为有了自调节属性，才能让植物根系进入自身让其生长。如果土壤自修复属性丧失，往往就出现两个极端的退化形式——土壤板结和土壤沙化。如果没有自调节属性，土壤就不能成为植物载体。

    在易志坚看来，土壤能够在流变和固体两种状态之间转换的“密秘”就是：土壤颗粒之间存在万向结合约束（简称“ODI约束”）并能够转换为团结约束。土壤沙化，根本原因就是失去了ODI约束，处于一种离散状态，丧失了自修复和自调节的能力，若要将沙子变成土壤，就需要重新赋予其ODI约束。易志坚团队就是从这个原理上来研究并实现“沙变土”的。

农作物既是“试验品”，也是科研团队和工人的盘中餐。新华网 彭博 摄

    攻关从2009年开始。团队从植物中提取了一种纤维粘合剂，只要把这种粘合剂放到沙里，再添加适量的水，沙子就可以变成拥有生态力学属性、具有“万向结合约束”的土壤。而约束属性和孔隙结构，则保证了“沙变土”具有存储水分、养分和空气的功能，同时能滋生微生物。

    “沙漠的沙其实也是土壤的一种，只是因为颗粒粗糙，渗水快，流动性大，保水性能差，所以不容易种植植物，如果能够解决沙的固水问题，确实可以让植物生长。”团队技术骨干、重庆交通大学桥梁与隧道工程博士谷建义告诉新华网，“不过这种粘合剂持久性如何，能否永久的改变沙的特性，是这项技术的关键点。”

    对此，团队最初1年多的时间就研究出了粘合剂，不过为了能让效力达到持续性、耐久性，实际种植势在必行。“我们也就此变成‘农民’了。”谷建义笑道。2013年起，团队在重庆交通大学校园内辟出2亩地，栽种玉米、茄子等作物，为了模拟沙漠不保水的特点，他们又在10-20厘米厚、由沙改良成的土上，垫了20厘米石子和20厘米沙。

    “雨水一下来就渗走，看看还能否保水保肥。最初时效比较短，但随着持续研究改良，已经能够实现一次性加入粘合剂，后续不用再添加。”谷建义说，“2年下来，作物长势都很不错！青苔，虫鸟也开始生存繁衍，越来越接近普通耕地。但重庆相对湿润，雨水较多，也没有大风，针对沙漠生态条件，可行性还有待验证。是时候走出去了。”

在幼苗上覆盖草垫能有效地阻隔风沙。新华网 彭博 摄

    近年往来穿梭于示范区帮工的薛飞斌，结识易志坚团队是在2016年5月。项目选择距离中试基地10公里开外的25亩沙地率先开展初试，完成平场及管网铺设等前期工作已是月末。

    谈起这群远道而来的重庆人的治沙手段，薛飞斌第一印象是“伪科学、造典型”。

    经土壤化作业的沙地，摸上去又湿又粘。“开始播种时，我就发现他们种得不对，土层太浅，风一打就完蛋，苗子活不了。”

    对人生地不熟的易志坚团队来说，这是极其宝贵的意见。5-8月的乌兰布和沙漠风沙漫天，但较之其它月份，已是不可多得的“好时节”，9月一便过气温骤降，直至次年开春，熬不过严寒的作物都得冻死。这块25亩的初试沙地正处风口。“播三次种，三次都被沙埋了。”为了阻挡狂沙入侵，薛飞斌提议先在外围栽种长势快、近一人高的狼尾草。6月中旬，地里种子顽强发芽、生长，进入8月，40余种作物郁郁葱葱。

    而到今年春天，团队高兴地发现，那些多年生的植物又发芽生长了，植物腐烂在土地里变为了腐殖质，极好地改良了沙质土的成分，使其更具有肥力。照此反复，经过年年的生生不息，沙就能变成适合长期种植的熟土。

    早上7点上班，下午3点复工，晚上7点回家。薛飞斌想，跟着这帮人走，如果整个乌兰布和1万平方公里都铺开来，那可不得了！

机械化耕作是项目的一大特点。新华网 彭博 摄

    扩展试验面积，验证大规模机械化播种和管理可行性，的确是易志坚团队的下一个目标。2016年底，他们找到示范区管委会，一口气拿下了14500亩沙地作为项目中试基地。

    “沙漠土壤化生态修复，工程是基础。要抢在4、5月春耕时节播下种，动作就得快！”项目工程总指挥严官成也是地道重庆人。在同新华网交谈中，他承认，团队曾把一切都想得太过简单。

    2017年2月5日，乌兰布和沙漠天寒地冻，气温最低时降至零下25度。工程人员依照测量规划展开平场。“从阿拉善和乌海调来机器，机油、冷却液全都结成了冰。我们也冻坏了。”大家把机器开进厂房加温，再重新注油。有鉴于沙的外运成本，推沙丘必须考虑到填方、挖方平衡，最多时有80多台推土机开足马力同时作业。大漠袅袅，热火朝天。短短2个月，6000亩沙丘平整完成。

    4月20日，沙漠土壤化改造和旋耕作业启动，工程部门借由当地政府提供的6口深水井，一边蓄水、铺设管网和灌溉设备，一边向沙里加入土壤化粘合剂。事实上，粘合剂加入的量并不大，与土壤重量比只有不到千分之三，充分混合后加入水就行。今年，25亩初试地未再加入粘合剂，土壤已经实现了自然生长。据测算，运用这种技术对沙漠进行大规模沙改土的一次性成本约为每亩2000元至5000元，加上基础设施建设费用不到1万元一亩。如果经过水资源评估，在离水源比较近或有充足地下水的沙漠，都可以通过沙漠土壤化方法恢复生态，改善气候、环境，优化土地利用条件。

    5月22日，团队抢抓时间，开始小范围试播300亩。“最大的问题就是风和沙。刚来时考虑过，但没料到恶劣程度远超过想象。”严官成回忆说，初试基地小，外围种植狼尾草还能挡一挡，但换在如此大面积的空旷土地周围栽种防风乔灌木，根本来不及。“只需一夜，田地就被沙掩埋，最厚处有10厘米，苗苗全被打死，试验田又变回了沙地。团队里有好几个研究生娃儿，见这一幕他们着了急，跪在地上双手不停刨沙，弄得满嘴都是。”

    “这可是刚刚出芽的嫩绿啊！”大家都流了泪，心气也没当初那么高了。

    易志坚几晚都没合眼。一天夜里风沙大作，吹得板房宿舍哗哗作响。易志坚穿上冲锋衣，带着手电筒，决定独自前往试验田一探究竟。1米68的个头还算结实，行走在风里却也摇摇欲倒。

    “我发现风向是不定的，裹着从远处沙丘袭来的沙子并非四处飘扬，而是贴地席卷，劲道特别大。”他右掌垂直贴地，左手横放在右肘处，“吹沙大概有这么高，风吹过后，不远处堆起2、3米高的小沙丘。”

    基于这个判断，团队想到把稻草垫铺在幼苗上，并在试验田周围逐步搭建草垫围挡的做法，风沙越过围挡，不再于耕地堆积。一招制胜。6月29日，播种重新开始，草垫不仅阻绝了风沙对幼苗的打击，也起到了很好的保水保湿作用。如今，4200亩试验地纵深6.8公里，3200亩各类作物长势良好，另有1000亩沙地前不久完成改造，本月初秋播种下苜蓿，顺利完成年内目标。

刚刚完成秋播的1000亩苜蓿正在实施喷灌。新华网 彭博 摄

    “这种成就感，在内地耕作是找不到的。”在沙漠深处呆了大半年，易志坚嘴唇发干，皮肤黝黑。他告诉新华网，灌溉中，团队在不同区域，分别采用了卷盘式、平移式灌溉机，还有滴灌和小型喷灌，管网连接各灌溉区和灌溉设备。

    差异化作业，旨在验证了“沙变土”栽培农作物可行性后，对土壤力学性能展开持续研究。“不同作物，不同土壤厚度，用水量都不一样；‘沙变土’粘合剂在不同土壤厚度下的抗压性、流变性、保水性也有区别。”易志坚说，“我们把每一根水管都装上水表，以测定浇灌周期变化规律，最终总结出不同的水土生态不同的植物生长特点。特别是耗水量较少的植物，在明年、后年还能否在少水条件下生长，构筑起荒漠生态值得关注。”

    植物生长研究方面，透过观察发芽、出穗、结果全周期指标，研究“沙变土”和普通耕地的性能差异。

    种植作物亦为验证土壤安全性。易志坚说，种植成功的蔬果虽然没有上市，却已成了大家的盘中餐。“不知是不是心理作用，在沙漠中种出来的蔬果特别好吃。”他笑道。易志坚最不喜欢生吃番茄，但在乌兰布和沙漠中种出的番茄，他摘下直接当水果生吃，“说不上特别甜，但就是觉得美味。”

    据了解，团队还请来了第三方机构对粘合剂及“沙变土”土壤进行检测。易志坚拿出西安国联质量检测技术有限公司对粘合剂的检测报告。土壤检测显示，微生物从零到出现微生物，还有氮、磷、钾等微量元素，且11项检测指标全部达标，没有重金属污染。

中试基地吸引不少周边的农牧民在此务工。新华网 彭博 摄

    “沙变土”的科学新发现让易志坚深深着迷，他放弃了其它项目，专注研究于此。目前他的团队30多人，由重庆交通大学土木学院、河海学院的教授、博士、研究生组成，涵盖力学、环境生态、农业等多个学科。

    据悉，这项技术现已获得了16项发明专利授权，研究成果分别在中国科学院《中国科学》和中国工程院院刊《工程》发表。

    对于未来的研究，易志坚说，他们的目标是依托政府出让的14500亩沙地，打造万亩基地。“不能再沙进人退，我们要转守为攻！实验要做30年、40年。沙漠土壤化并不是说就要把沙漠全都变成田，该项技术只是目前众多治沙方法中的一种，重点在于遏制沙漠化的趋势，改善沙漠化的土壤，它的推广应用还要在经济条件、水资源状况、生态平衡等多方面进行实验，我们将继续研究下去，尽全力修复荒漠生态，让沙区群众的生产生活条件不断得到改善。”

    薛飞斌之于项目的贡献，除了时间、体力和经验，还有从家里带来的一只猫。“放进田里抓老鼠特别有用。”他告诉新华网，短短半年多，这里的变化非常大，重庆交通大学科研团队的新技术，在示范区周边许多嘎查（嘎查：内蒙古自治区村级行政单位）传得家喻户晓，沙漠变良田是件大好事，男女老幼都特别欢迎，巴不得速度更快一点，绿色更多一点。

    据不完全统计，在重庆交通大学乌兰布和“沙漠土壤化”生态修复项目中试基地务工的周边农牧民，高峰时有近80人。

    “你以为咱们只是为了这每月的工钱？”薛飞斌放开手里的麻布口袋，一只奶牛色的猫探出头来，片刻后飞快窜了出去。（完）