9月5日,内蒙古乌兰布和沙漠,沙漠中的试验地上鲜花盛开。记者 万难 摄
8月19日,内蒙古乌兰布和沙漠,易志坚教授(右二)与科研人员一起在试验地里记录分析树木的生长情况。记者 万难 摄
■乌兰布和之所以广受关注,是因为这里的沙粒会随风而起,从阿拉善出发,越过内蒙古高原,飘到千余公里外的北京上空,变成黑黄色的恶魔——沙尘暴。
■一群重庆的科学家用一种全新的技术手段,在半年时间里,让荒凉的乌兰布和沙漠生发出了数千亩茂密绿洲。
■“沙变土”试验,开创了人类在沙漠中快速、规模化种植和修复生态的先例,为全世界的沙漠治理展示了一种全新的可能。
链接>>
数读荒漠化
1/6
全球受荒漠化危害的人口占比
41.3%
全球荒漠化土地占比
50000 平方公里
全球每年荒漠化的土地面积
40亿美元
全球每年荒漠化带来的损失
4亿人
中国受荒漠化威胁人口
27.46%
中国荒漠化国土面积占比
541亿元
荒漠化每年给中国带来的直接经济损失
26亿亩
中国沙漠化土地面积
6亿亩
中国可修复的沙漠化土地面积
2017年8月,内蒙古自治区阿拉善盟环保局工作人员通过卫星遥感画面发现:在磴乌穿沙公路旁、阿左旗巴音树贵嘎查(嘎查,蒙语意为“村庄”。——笔者注)附近,出现一大片绿洲!
而在3个月乃至更早前,这里还是“沙漠漠而鸥寒,天苍苍而雁没”的景象。
工作人员驱车前往查看,眼前的一切让人惊诧:这是一片宽0.8公里、连绵近3公里的绿洲,长满沙漠中鲜见的高粱、麻子、葵花、糜子、苜蓿,还有西瓜、西红柿、茄子、荞麦,甚至还有青蛙,蹦跳着捕食地里的昆虫……
不可思议的是,“闯入”这片沙漠并创造生态奇迹的人,来自千里之外、山清水秀的重庆。他们原本从事的也不是与生态、农业相关的工作,他们是重庆交通大学的一群科研人员,是一群力学家。
“闯入者”们要做什么?他们将如何改写人类沙漠治理的经验?
8月17日,笔者来到乌兰布和,展开了调查。
巴音树贵的忧伤
如果不尽快治住沙漠,村庄恐怕都会被沙子埋没
张国富一辈子都和沙漠为邻。他黝黑的脸庞,刻有风吹日晒的痕迹,身上的衣服已经看不出原本的色泽。
张国富和全嘎查的人,都居住在政府集中安置的农民新村。农民新村有20多栋两层楼的小洋楼和几栋高楼。从外观上,几乎很难分辨这里和江南小镇的区别。
但如果在起风的时节,农民新村便是另一番景象。“沙子到处都是,我得一桶一桶地从院子里抬出去。如果不尽快治住沙漠,村庄恐怕都会被沙子埋没。”张国富说。
张国富的家乡——阿拉善盟阿左旗乌兰素海嘎查,“深陷”于乌兰布和沙漠之中。
乌兰布和位于阿拉善境内、黄河西岸,面积达1.4万平方公里。它曾是“人民炽盛、牛马布野”,“将军塞外游,杏花撒满头”的富庶草原。而今,草原早已不复存在。
每当夕阳西下,长河落日、大漠孤烟,便构成了一幅壮丽的塞上风景。到了夜里,这里便荒凉而凄黯,阴冷的风阵阵刮过。除了那叫不破的寂静之外,一无所有。
乌兰布和之所以广受关注,是因为这里的沙粒会随风而起,从阿拉善出发,越过内蒙古高原,飘到千余公里外的北京上空,变成黑黄色的恶魔——沙尘暴。更为可怖的是,在过去的几十年里,它还“拉帮结派”,和巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠在阿拉善境内形成“握手”之势。
荒漠化是中国目前最严重的环境问题之一,是全球共同面临的严峻挑战。
习近平总书记说过,荒漠化防治是人类功在当代、利在千秋的伟大事业。治理好沙漠,刻不容缓。
改革开放以来,党中央、国务院高度重视生态建设和荒漠化防治工作,相继实施了“三北”防护林体系建设、天然林资源保护、京津风沙源治理、退耕还林还草、石漠化综合治理、沙化土地封禁保护等一系列重大生态修复工程。
这些工程对重点地区和薄弱环节的集中治理及严格保护起到了关键的作用。最新数据显示,中国荒漠化土地面积由上世纪末每年扩展1.04万平方公里,转变为每年缩减2424平方公里;沙化土地面积由上世纪末每年扩展3436平方公里,转变为每年缩减1980平方公里,实现了从“沙进人退”到“绿进沙退”的历史性转变。
“中国计划到2020年,实现50%以上可治理沙化土地得到治理,到2050年使可治理的沙化土地得到全部治理。”6月17日,在世界防治荒漠化与干旱日全球纪念活动暨“一带一路”高级别对话上,国家林业局局长张建龙说。
“不速之客”闯入
罗志铁暗忖:“沙变土”,不就是“水变油”吗
要实现上述治沙目标,技术突破最为关键。
易志坚——重庆交通大学副校长,教授,博士生导师,国家有突出贡献中青年专家。易志坚和力学、道桥工程打了大半辈子交道。
“闯入”沙漠治理领域,纯属偶然。2009年,易志坚和研究团队在做力学研究时发现,干土壤是固体状态,湿土壤是流变状态。土壤在固体状态和流变状态之间是可以转换的,并拥有自修复和自调节的能力。
“大地像母亲,其实就是因为土壤拥有这些特性。”易志坚解释道,因为拥有自修复属性,土壤在固体状态下发生破坏,能在流变状态下得到修复,才能生生不息、年复一年地生长植物;因为有了自调节属性,才能让植物根系进入土壤并让其生长。如果土壤自修复属性丧失,就会出现退化——板结或沙化;如果失去自调节属性,土壤就不能成为植物生长的载体。
而土壤能够在固体状态和流变状态之间转换,其密码是——土壤颗粒之间存在万向结合约束(简称“ODI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,就需要重新赋予它ODI约束。”易志坚说。
那么,有没有一种物质,能够黏合沙粒,让沙粒之间获得万向结合约束,拥有土壤的“DNA”呢?
研究团队就此展开实验。易志坚回忆道:“我们用纯净的河沙,粗的、细的,各种各样的沙子,做了3年的实验,得到了大量验证和数据,形成了基础理论框架。”
2013年,研究团队发明了一种植物性纤维黏合材料,开始进行模拟沙漠环境的种植试验,取得良好效果;2016年,研究团队的前期理论成果、应用成果以英文先后在中国科学院权威刊物《中国科学》、中国工程院院刊《工程》上发表,引起了学界的关注。
但是,任何一项科学探索,都不能仅仅停留在实验室里。研究团队亟须一片广阔沙漠,真正干上一场。
2015年底,研究团队找到了内蒙古自治区发改委主任包满达。包满达随即致电阿拉善盟发改委主任罗志铁:“这个项目很好,你们关注关注。”
罗志铁将信将疑。他打小在沙漠中长大,见过各式各样的治沙模式,“沙变土”倒是第一次听说。
罗志铁暗忖:“沙变土”,不就是“水变油”吗?众所周知,“水变油”是20年前举国震动的一场科学闹剧。
罗志铁并没有直说,只是问了一句:“安全么?”
易志坚竟当着罗志铁的面,将植物性纤维黏合材料兑水喝了下去……
但易志坚的这一举动,反而让罗志铁觉得“不靠谱”。
罗志铁决定到重庆,到易志坚的试验地看个究竟。
当看到茂盛的植物从沙里长出,罗志铁动心了。他在黄河西边两公里处、乌兰布和沙漠的边缘,为易志坚团队圈了25亩沙漠。
这块沙漠没有名字,研究团队索性称它为“25亩”。
“25亩”地里的春天
薛飞斌说:“治理20多年了,这种景象还头一次见到。”
“25亩”并非一处孤立的所在。
它的周边紧挨着还有几片试验地,分别为北京、宁夏、新疆等地的科研团队或企业拥有。
56岁的薛飞斌,乌海市乌达区乌兰乡人,一直在这片试验地打工。他对周遭试验地的变化了如指掌——
“有种做法是,在沙漠中挖个坑,从别处运来土填上,然后又在土里种上树。这种做法养护成本高、死亡率也高。”
“有的用一种藻类植物,通过孵化培养并和水溶在一起,用高压水枪洒到沙漠上。但这个地方沙子流动速度快,可能一晚上,藻类植物连同沙子就被风给刮走了。这个试验已经失败。”
唯独“25亩”的植物活得很好。
2016年5月20日起,研究团队陆续在“25亩”种上了苜蓿、玉米、向日葵等40多种植物。第二年春天,这些植物不仅又长了出来,“队伍”还不断壮大,甚至超过70种,其中还有马齿苋等沙漠中从未见过的植物。此外,青蛙、老鼠、蚱蜢等小动物也不客气地在这里安了家。“这里治理20多年了,这种景象还头一次见到。”薛飞斌说。
随着周遭试验地相继失败,薛飞斌便成了“25亩”的“专职”农民顾问。如今,他隔三岔五地去一趟“25亩”,按试验计划给地里浇水、施肥,乐在其中。
这厢,“25亩”的成功,让易志坚团队信心倍增。“从原理上来讲,‘沙变土’没有问题了。但要规模应用,还有技术、工程、经济指标等问题要攻克。如果没有更大规模的试验,这些问题解决不了。”易志坚说。
那厢,罗志铁也密切关注着“沙变土”试验的进展。他怀揣着一个“小秘密”:“25亩”所在地,是乌兰布和沙漠的一个风口。乌兰布和沙漠每年大约有1亿吨沙子被刮进黄河。特别是冬天,黄河结冰后,沙子便从黄河上奔袭而过,直捣对岸。
“研究团队能把‘25亩’做好,在其他区域做更大的试验便轻而易举。”罗志铁说。
于是,罗志铁在乌兰布和生态沙产业示范区里,为研究团队找到了一块更大的地——长11.85公里、宽0.8公里,大约14000余亩。这块地也没有名字。于是,大家便约定俗成地称之为“一万亩”。
一场更加壮观、更加艰辛的试验,随即展开。
一群“野蛮人”
一切在南方不成问题的问题,在这里都成了大问题
2017年2月5日,农历大年初九。
到了晌午时分,乌兰布和沙漠的气温仅为零下19摄氏度。黄河冻住了,沙漠也被冻住了,周遭人们都猫着过冬,毫无生机。
这一天,巴音树贵嘎查附近的“一万亩”来了9个人。他们拿着各种测量工具,在这片沙海之中比划起来。
张国富在“工地”旁揣手伫立了许久,硬是没看明白,只甩下一句:“这群人有点意思。”
过了两天,数十辆汽车、挖土机、搅拌车,也陆续开到了这里。
张国富近前询问,才知这是一支来自重庆的施工队伍(下称“项目组”),他们要将这片沙漠平场,然后“沙变土”,种上庄稼。
听完,张国富止不住地乐:“还别说‘沙变土’,你最好‘沙变金’,我们就都不用干活了——尽瞎捣鼓事。”况且,在这种天寒地冻的时节施工,张国富一辈子没见过,“真是一群野蛮人”。
张国富的嘲笑,并非完全没有道理。一切在南方不成问题的问题,在这里都成了大问题。
首先是电的问题。这里没有电。为了解决住宿,项目组买来了类似于“集装箱”的工棚。这种“集装箱”为铁皮所制,保温功能弱,一到晚上,大伙儿冷得直哆嗦。于是,项目组又买来了烤火炉。但烤火炉生火会产生一氧化碳,为避免中毒,只得打开窗户。一旦开窗,风便裹着雪、刮着沙呼呼地往里灌。
其次是施工的问题。由于气温处于零度以下,由重庆运来的很多设备无法启动,成了摆设。
怎么办?
项目组负责人严官成找到一个厂房,把所有大型机械都拉进去加温。温度上升后,把原有的燃油放掉,重新加上-35号柴油;冷却液也全部放掉,加上当地能使用的专用防冻液。
即便如此,仍然有很多机械设备不能用,陷在沙漠中出不来是常事。不得已,严官成只得把众多施工车辆全部换掉。
在这个经常有风雪天气的时节,项目组工作人员“全副武装”,用衣物将耳朵、鼻子全部遮掩起来,带上防沙镜,操作着62台大型设备同时施工。两个多月后,他们硬是在一片沙漠里,建好了蓄水池、公路,平整出了一片沙地。