能否给沙子添加一种材料安信，改变颗粒物质之间的力学属性，实现沙子向土壤的转化
“专家认为沙漠土壤化技术是一项原创、突破性成果，对国家生态安全、粮食安全等具有重要的战略意义。”
文 |《瞭望》新闻周刊记者 苟立锋
从空中俯瞰新疆和田县郊区，沙海之畔一个个绿色大圆圈紧紧挨在一起，连绵起伏的黄色沙丘旁，指针式喷灌机如同钟表指针划过表盘，在大地上浇灌出片片沃野。
这些绿地大多由沙漠改造而来，采用重庆交通大学力学教授易志坚团队发明的沙漠土壤化技术。
相比于工程治沙、生物治沙、光伏治沙等传统方式，沙漠土壤化技术通过改变沙子力学属性，解决了沙粒移动、难以保水存水的难题，让沙稳定下来，更让沙地“活起来”，实现从治沙到用沙的转变，为沙漠治理开辟了新路径，为中国农业提供更多可能。
易志坚（左二）带领研究生在乌兰布和沙漠做渗透试验（2025 年 7 月摄） 受访单位供图
“一盘散沙”的蜕变安信
作为生态恶化难题、农业发展瓶颈，“土壤沙化”广为人知，而沙漠土壤化是小众词汇。
“2008年梳理研究资料时，我接触到了颗粒物质力学概念，该学科的研究对象是兼具固体与流体特性的有关物质，以及这些物质在不同状态中的力学作用。比如像沙子、粮食，既有固体的稳定性，又能自由流动。”当时的易志坚很兴奋，提出一个大胆的想法，能否给沙子添加一种材料，改变颗粒物质之间的力学属性，实现沙子向土壤的转化？
带着疑问，易志坚带领研究团队一头“扎”进了沙子里。
为确保经材料改造过的土地绿色安全，研究团队将材料提取、合成方向瞄准了天然植物。从2009年到2012年，研究人员反复摸索试验，在房前屋后、阳台屋顶大量种植各类植物，实验研发“锁沙成土”的新型材料。
2013年，研究团队从植物中提取出了合适材料，将其命名为植物纤维粘合剂，经国家权威机构检测无任何毒副作用。
“土壤的力学属性特殊，干的时候是固体，加水之后变成流体。添加了植物纤维粘合剂后，沙子浇水后变得湿润可塑，晒干后恢复坚固形态，实现在湿土与干土之间的持续、稳定转换。”易志坚介绍，粘合剂的作用是在沙粒之间建立一个万向结合约束，使沙粒在各个方向都具有约束力，形成类似自然土壤的质地、结构和孔隙，能够存储水分、养分、空气，滋生微生物，为植物生长提供良好载体。
重庆交通大学桥梁工程专业博士研究生、沙漠土壤化科研团队成员王祉翔表示，“沙变土”后，沙漠地面15至20厘米将形成土壤结构，往下仍是沙粒组成的环境，整体形成上紧下松的“倒装结构”，植物在上层汲取充足养料和水分后，根系在下层疏松的沙子中充分发育生长。
“在离水源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、环境安信，优化土地利用条件。”易志坚说。
纸上得来终觉浅。为更好模拟真实沙漠环境，科研团队在模拟地块上铺垫了30到50厘米厚的碎石块，再铺上20到30厘米厚的沙子，继续改进提升植物纤维粘合剂的稳定性、安全性和持久性。
沙漠良田落地“生花”
2016年，沙漠土壤化技术首次从实验室走向防沙治沙一线，研究团队在内蒙古阿拉善盟乌兰布和沙漠进行了25亩种植试验。“我们种了70多种植物，有的长势迅猛，高于预期。”易志坚说。
在验证了沙子固定、保水保肥两大难题得到有效解决后，沙漠土壤化技术操作简便、具备长期效益的优势同时显现。
王祉翔告诉记者：“该技术上手容易，将植物纤维粘合剂搅拌均匀后撒在沙漠表面，用旋耕机旋耕均匀，沙漠土壤化改良就基本完成了。”
成本效益上，研究团队表示，沙漠土壤化改造成本与扎草方格基本相同，成本优势主要体现在，可实现当年改造当年播种；灌溉水量较低；粘合剂添加量小于沙子重量的千分之三，一次添加长久有效，使治沙目标实现从短期固沙到长期“沙变土”转变，开拓农业种植空间。
2017年，团队进一步扩大试验面积，在乌兰布和沙漠建立万亩试验基地，完成中试一期工程4000亩种植试验。目前基地种植的高粱产量每亩达到了789公斤、大豆每亩产量280公斤，高于平均产量。
经过多年发展，玉米、萝卜、西瓜、土豆、向日葵、番茄等多种作物相继在乌兰布和沙漠基地种植成功，相较普通农田，作物品质高、产量大。
基地形成的绿洲还吸引了狐狸、野兔、獾等野生动物，沙漠小气候环境明显改变。在基地的荒漠生态恢复区，2017年首次播种、灌溉后，2018年起坚持不管护、不浇水，目前已经形成了一个由沙蒿、柠条、花棒、沙鞭草等各类植物组成的生态屏障，提供沙漠治理新思路。
2018年，研究团队将目光投向新疆沙漠，在塔克拉玛干沙漠南缘建立了2500亩产业化试验基地。此外，研究团队还先后在四川若尔盖沙化地、西沙岛礁、西藏沙化地、厦门海滩、中东沙漠、非洲撒哈拉沙漠等国内外不同立地条件下推广应用沙漠土壤化技术50000亩。
2021年9月，由力学、农业、生态、生物等领域院士专家组成的中国产学研合作促进会在内蒙古沙漠土壤化基地召开成果评价会，“专家认为沙漠土壤化技术是一项原创、突破性成果，对国家生态安全、粮食安全等具有重要的战略意义。”易志坚介绍。
不断向前
在不断的推广中，沙漠土壤化的更多效益逐渐显现。
紧扣沙漠实际，配套产业链，农业牧业双提升。在新疆和田县，王祉翔等科研人员立足当地畜牧业，大面积种植狼尾草、苜蓿等饲草料作物。“我们苜蓿最高亩产2吨左右，每亩收益约3600元，有效缓解了基地周边的牛羊养殖困境。”重庆交通大学土木工程专业博士研究生、沙漠土壤化研究团队成员张珈铭表示。
创建特色地域品牌，影响力附加值双增长。易志坚给团队开通了视频号，取名“沙漠有约”，寓意与沙漠有个约定、让沙漠有力学的“约束”，分享日常，推广技术、宣传地方。还与白酒酿造专家携手，在内蒙古打造“沙之约”高粱酒品牌，让沙漠优质糯高粱走向全国。
未来，研究团队将进一步优化材料配比安信，降低改造成本、提高农业效益、探索沙漠农业发展新方向，“不仅要向沙漠要良田，更要向沙漠要高产田、绿色田。”易志坚说。■
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