【原】“沙漠”变“土壤”？是的，你没看错！

土壤沙漠化，你可能听过，可沙漠“土壤化”这也是可以的吗？ 据第三次全国国土调查显示，中国的沙化面积达25.95亿余亩，占整个国土面积的18%。按照这样的比例计算，仅需要改造我国1%的沙化土地，便可获得2600万亩可利用土地，如果这些真的实现，将极大增加我国的可用耕地面积。 中国西北沙漠分布 图源 | 星球研究所 现行的治沙方法主要有三种——工程固沙（草方格、石方格等）、化学固沙（乳化沥青、聚合物树脂等）和植物固沙（栽种沙枣、胡杨等）。 左右滑动查看图片 从左往右依次为：工程治沙、化学固沙、植物固沙 上述方法的基本思路都是阻碍沙子移动、扩散，均没有改变沙子本身的性质，而且都存在治理周期长的缺点。 那有没有能够快速治理沙漠化的方法呢？ 2016年来自重庆交通大学的易志坚教授的团队提出新的思路——沙漠“土壤化”。 沙漠“土壤化”是通过力学手段首先实现沙子向“土壤”的转换，使沙子获得土壤的力学特征，并赋予沙子较强的储存水分、养分和空气等类似于土壤的能力，简单来说，就是加入某种物质，使得沙子变得像土壤。 土壤的功能 土壤作为一种自然材料，存在两种力学状态。湿的时候是流变状态（就像稀泥，此时颗粒间为万向结合约束，简称ODI约束），干的时候是固体状态（此时土壤颗粒存在固结约束），并且土壤能够在这两种状态之间持续、稳定的转换。 土壤的万向结合约束 图源 | Thelnnovation创新 也正是有了这两种状态的转变，土壤才能够改变自身的颗粒排列，适应植物根系的进入。根系发展壮大的同时，土壤还能始终以适当的约束力稳定植物。 土壤的生态力学属性 图源 | 重庆科技馆 如果能够让原先不存在这种性质的物体获得与土壤相似的修复和自调节属性，使其存储水分、养分能力提高，那么不就相当于“土壤”吗？ 可如何让“一盘散沙”具备凝聚力呢？ 经过易志坚教授团队的研究，发现在沙子颗粒中加入适当粘度的水溶性物质（ODI约束材料）并均匀混合后，沙子颗粒间几乎瞬间就能变得像土壤一般在流变状态和固体状态之间稳定转换，当这种 “土壤化”后的沙子拥有了储存水分、养分和空气的能力后，它们就能成为植物生长的载体。 “土壤化”后的沙子，保水性大大增强 左：加入ODI约束材料分子的沙子 | 右：普通的沙子 改变结构只是第一步，毕竟植物的生长还需要水和肥料。肥料好办，只需要从工厂运过来即可，那水怎么办呢？ 既然地表找不到，那就往地下看。虽然沙漠一片荒凉，但据探测乌兰布和沙漠（地下水储量约为57亿立方米）、塔克拉玛干沙漠（地下水储量约为110-148亿立方米）等地均有巨大的地下水资源。 2013年-2015年，科学家们先后在重庆实验基地多次开展种植试验，并取得了良好效果。特别是在需水量大的“沙变土”的表层（如种植水稻的地块），还结出了较厚的藻类结皮，这对其下土壤颗粒之间的约束起到了保护作用。随着反复的种植和收割，“土壤化”的沙子团粒结构越来越接近自然土壤，生态学属性也越来越稳定。 设想一下，随着有机质、水和矿物质经年累月的积累，或许“土壤化”的沙子在某一天真的能变成真正的土壤。 (a)“土壤化”的沙子中生长的各种植物； (b)“土壤化”的细粒径沙子中生长的稻谷； (c)“土壤化”的粗粒径沙子中生长的玉米； (d)“土壤化”的中粒径沙子中生长的红薯； (e)稻谷收割后，在“土壤”表面形成的藻类结皮； (f)“土壤化”的沙子中的昆虫幼虫 图源 | 易志坚：沙漠“土壤化”生态恢复理论与实践 当然光在实验基地试验可不行，这些方法都必须经过沙漠实地的检验。于是团队先后在乌兰布和沙漠、塔克拉玛干沙漠、四川诺尔盖沙化土地、中东沙漠、库布齐沙漠、西沙岛礁、撒哈拉沙漠等地进行沙漠“土壤化”改造的探索。 目前已共计改造的土地面积达近两万亩。 在乌兰布和沙漠、塔克拉玛干沙漠等地，完成试验后的示范区防风固沙效果显著，生态环境也明显得到改善，同时植物产量和生物量也高于附近农地。 左右滑动查看图片 土壤化项目基地种植的作物 “耕地是粮食生产的命根子”，随着人口的增加，粮食需求还会持续增大，再加上国际形势复杂严峻，沙漠“土壤化”无疑给我们提供了一个解决粮食安全的新思路，从经济效益的角度，沙漠土壤化拥有广阔的前景。 可是沙漠本身真的就没有存在的价值吗？ 如果地球上的沙漠都消失了，会发生什么事情呢？沙漠“土壤化”真的适合大规模的推广？对地下水又可能带来哪些负面影响？这些问题暂时都没有确切的答案。 沙漠“土壤化”未来会如何发展，还需要人类做更多的研究和探索，让我们一起拭目以待。 参考资料： [1]易志坚.沙漠“土壤化”生态恢复理论与实践[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2016,35(S1):27-32. [2]易志坚,赵朝华.沙漠“土壤化”:沙漠化的生态力学解决方法[J].Engineering,2016,2(03):21-29.