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乌海有没有卖旋耕机配件的得到改善。”
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乌海有没有卖旋耕机配件的边农牧民，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）
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