媒体报道

鹅眼:沙漠“加料”变沃土,中国科学家新技术让不毛之地现生机

2019年06月06日 10:18  点击:[]

20181024日,新疆和田地区塔克拉玛干沙漠,重庆交通大学沙漠土壤化中试基地,从空中俯瞰,试验田里待收获的狼尾草和茫茫沙漠形成鲜明的对比。【鹅眼:第209期,摄影:重庆日报万难,编辑:谷水】面移动  

千百年来,位于新疆塔里木盆地的塔克拉玛干沙漠有着死亡之海之称,面积达33万平方公里,也是我国最大的沙漠,分布在新疆巴音郭楞、阿克苏、喀什、和田四个地区界内。这里平均年降水不超过100毫米,而平均蒸发量却高达25003400毫米,土地覆盖着厚厚的沙丘,受风的影响,沙丘时常移动。

然而,采用独特的力学治沙方式,在沙子中加入一种特殊的植物性纤维黏合材料,重庆交通大学的治沙团队在这里开辟出3000绿洲。这是除内蒙古乌兰布和、四川若尔盖之外,重庆交通大学建立的又一个试验基地。

201812月底,这片绿洲完成了最后的收获,工人正在收割沙漠中种植的糯高粱。

工人正在搬运收割打捆后的狼尾草,如果不是远处沙丘作为参照,几乎看不出来,这里原本是沙漠。

除了庄稼、牧草,这里还种植了蔬菜,大白菜生长情况也非常喜人。

白萝卜个大体圆,捧在手里很有份量,刚刚测产完白萝卜的科研人员王祉翔兴奋不已。

与试验基地相隔两三公里的凯子羊业科技有限公司,是和田地区规模最大的脱贫攻坚项目。公司现有20栋羊舍,7000多头种羊,主要饲养体壮多肉的黑头杜泊羊、一胎多仔的小尾寒羊。饲养这些羊所需的饲料,正是试验基地送来的一垛垛草料。

基地生长出的牧草喂肥了小羊羔,科研人员张嘉铭怀抱着它露出了笑容。

该项目通过代养分红的方式,对周围英阿瓦提乡、拉斯奎镇等11个贫困乡镇的1.2万余户贫困户进行扶贫帮扶。凯子羊业董事长祁炜宏介绍,自己在20187月竞标接下这个种羊厂,毗邻的重庆交通大学沙漠土壤化试验基地可生产大量牧草,是他接下这个项目的定心丸

沙漠土壤化项目走进新疆

土生土长的新疆女孩米热班·艾海提手捧沙漠里种出的牧草。

和田地区位于塔克拉玛干沙漠南缘,总面积约24万平方公里,其中沙漠化面积约占60%,一年的浮尘天气达260多天,重度沙尘天气有60多天,每年3月至8月,风沙量很大。由于渺无人烟、难以种植农作物,多年来,饱受风沙之害的和田人民采用了多种方式防沙、治沙。但要么植物成活率低,要么经济成本较高,效果不太理想。

20175月,重庆交通大学治沙团队来到和田。这个在内蒙古乌兰布和沙漠取得阶段性成功的团队,希望在塔克拉玛干沙漠进一步证明试验效果。他们租赁下和谐新村附近农业科技园区的土地,治沙团队试种下200亩农作物。

用团队研发的植物粘合剂对沙漠进行变土,接着旋耕、播种、浇水、施肥……201778月份,200亩试验基地里的牧草、高粱等农作物开始茁壮生长。

200亩试验基地的成功,让当地政府眼睛一亮。很快,和田把这一项目列为脱贫攻坚一号种子工程,优惠提供土地,优先保证用水定额,当地政府计划以此大力发展畜牧业。

当地人爱吃羊,一年会消耗掉约300万头羊,却苦于沙漠里无法种植牧草。和田地委副秘书长王立中说,目前和田地区每年只能产60万头羊,其余均需从外地采购。

结束一天的劳作完成,科研人员和工人们收工了。

于是,20185月,在当地政府的大力支持下,重庆交通大学在塔克拉玛干沙漠上将试验基地扩大到3000亩。其中500亩种植经济附加值较高的高粱,少部分种植萝卜、菠菜等蔬菜,其余2000多亩种植牧草品种御谷狼尾草。

割草工人吴德华刚刚打包完沙漠里种植的狼尾草,坐在草垛上休憩。

按照测产数据分析,种植牧草的每亩地一年可收割23茬,总共可收获610吨牧草,其数量一年可喂养610头羊。重庆交通大学沙漠土态恢复研究所副教授赵朝华表示,目前试验基地种植有2000多亩牧草,不仅可满足凯子羊业科技有限公司的草料供给,还可供给周围一些羊厂。今后扩大种植规模,可进一步带动当地畜牧业的发展。

如果没有试验基地的牧草,公司只能从2000多公里外的伊犁购买牧草,干草价格为1800/吨。而试验基地每吨干草只售1200元。祁炜宏算了一笔账,公司规划养殖1.2万头种羊,大约每天会消耗草料20吨。如果使用试验基地供给的牧草,公司每天可节约1万余元草料成本。今后试验基地大规模扩展,将非常有利于当地发展畜牧业。

基地生长出的牧草喂肥了小羊羔,科研人员们正在为小羊定期测量体重。

扩大种植面积,带动当地畜牧业,试验基地用工还可直接帮助当地居民增收。挖水井、浇水、施肥……截至目前,试验基地用工达上千人次,每人每天的工钱约100元。和田项目组负责人之一严官成介绍。

工人邱明礼怀抱着收割成熟的高粱。

12月底,工人们收割完试验基地最后的牧草。如今,部分里已种下冬小麦,一簇簇新栽的麦苗,在沙地里泛着喜人的新绿,等待明年春天的蓬勃生长。

在我们目前接触的治沙技术中,重庆交通大学的力学治沙是一种全新的方式,很独特。和田县委常委、副县长陈立峰表示,县里计划明年将试验基地面积扩大到2万亩,后年扩大到10万亩,我们对这个项目很有信心,希望能以此带动和田畜牧业的发展,帮助改善和田生态和促进和田经济发展。

内蒙古乌兰布和沙漠

同样的试验也在内蒙古乌兰布和沙漠进行,乌兰布和沙漠是我国八大沙漠之一,总面积约1万平方公里。2016年,易志坚教授带领重庆交通大学的科研团队开始在这片土地播种绿色

2018910日,内蒙古乌兰布和沙漠,长满作物的试验地里绿意盎然,空中俯瞰试验地犹如绿丝带将沙漠一点点吞噬。

目前国内主要的治沙方法有物理工程、化学、生物植物治沙等方式。物理工程治沙,即利用工程手段建设栅栏、挡沙墙等;化学治沙即利用化学材料与工艺,在沙丘或沙质地表喷洒沥青化合物等将沙漠表皮固化;生物植物治沙即通过播种一些耐干旱的沙生植物,如种植沙枣、沙柳、胡杨等,封沙育草。

重庆交通大学力学治沙的创新点在于——使用植物粘合剂给沙子之间施加某种约束关系,可以让沙子在湿时是流变状态(湿土稀泥巴)、干时是固体状态(干土团),并在两种状态中持续、稳定地进行转换,从而让沙子获得土壤一样的力学特性,拥有存储水分、养分和滋生微生物的能力,成为生生不息的植物载体。因此,沙漠土壤化的关键在于改变沙子间的力学属性。

易志坚与科研人员在察看试验地里高粱的生长情况。

易志坚教授的研究已进行近10年时间,他的科研团队2009年首次提出沙变土的原理;2010年,初步实现沙变土,随后在重庆交通大学实验室开展3年的种植试验;2013年,在重庆再开辟两块试验地,探索如何让沙长久保持土壤的生态力学特性;2016年,他们首次来到乌兰布和沙漠准备沙漠土壤化生态恢复实地试验。

研究团队从最开始的25亩沙漠地种植试验,到2018年,研究团队已开展了6000亩的种植试验。在乌兰布和的6000亩改造试验区,实现了机械化,工人将黏合材料撒布在沙漠表面,加入适量的水用旋耕机进行旋耕,多旋耕几遍,使其均匀后,过几天就开始种植。

由于沙漠试验地种植的玉米根系太长,重庆交大的科研人员收集相关数据时,只能沿着根系生长的方向小心翼翼的挖崛。

科研人员测量刚刚从试验地里挖出的植物根系长度。

沙漠里生长的玉米,拥有非常庞大的根系。

沙漠土壤化后灌溉量比当地节水灌溉定额低10%25%,试验区的经济性也得到验证,采用该技术的沙改土成本在2000/亩至5000/亩之间,低于内地土壤复垦动辄数万元的成本。第三方检测机构——西安国联质量检测技术股份有限公司出具的报告表明,约束材料和试验地的沙土样本中,苯、铜、锌、铅等18项指标全部合格;微生物数量与日俱增,部分已接近正常土壤水平。

在这6000亩土地上,约70多种植物长势良好,高粱、糜子、苜蓿等作物丰收,西瓜、茄子、西红柿等瓜果蔬菜产量高、口感好,吸引了不少自驾游的市民前来体验采摘。

沙漠里种出甘甜水果,让游客们大开眼界,喜上眉梢。

乌兰布和沙漠是中国沙尘暴发源地之一,在最近二三十年间,乌兰布和沙漠与巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠在阿拉善境内几成握手之势。易志坚教授在内蒙古的试验,未来种植总面积将破万亩,虽然上万亩和整个沙漠比起来都是小规模,但研究团队希望通过两三年或者三五年,把相关的技术、经济指标得出来之后,就可以在需要运用的地方运用了。

四川若尔盖草原

若尔盖草原位于青藏高原东部,海拔高度在3300米至3600米之间,素有有中国最美的高寒湿地草原之称。近些年,随着全球气温变暖,若尔盖年平均温度上升0.016度,年降雨量300~600毫米,自然蒸发量大于1300毫米。若尔盖气候变暖呈绝对上升趋势,造成雪线、地下水位严重下降,草原出现大面积沙化。同时,因过度放牧、开沟排水等自然和历史因素影响,加快了草原退化、土地沙化速度,沙化面积达8万多公顷。

若尔盖县对沙化问题也采取过措施。比如,对流动沙地,主要用高山柳沙障+补施有机肥+灌草复合种植+围栏封禁+连续管护方式阻风固沙、恢复植被;而对固定沙地,则主要采取围栏封禁+灌草复合种植+综合管护方式逐步恢复为自然草地。但这些,有一定效果,却没能阻止草原沙化程度的扩大。

2018年初,重庆交大与阿坝州政府达成一致,选择了若尔盖草原龙女湖附近一块区域进行治沙试验,项目名为若尔盖草原沙化区快速固沙与生态恢复应用研究与示范。这块区域共800亩,其中500亩已完全沙化,其余部分也在逐步沙化。

重庆交大的谷建义博士被任命为该项目的负责人。2018年年3月,谷建义带团队来到若尔盖进行前期协调等工作;58日,治沙工作正式启动。

201869日,若尔盖草原龙女湖,旋耕改造后的沙地上,工人们正在撒播草种。

以前治沙,重庆交大方面几乎不用考虑周边情况,植物种类由自己决定,还能使用大型机械成片化作业,就是甩开膀子干。此次治沙则要小心翼翼,不能使用大型机械不说,治理区域恢复后,需与周边草原生态一致,可种植物从上百种减至十几种,从生态多样性角度来说,则降低了该区域植物存活几率。此外,水也是问题。在沙漠,治沙团队前期便会搭建运输水的设施,后期供应充足;而在若尔盖,考虑环境等原因,水源都来自自然降雨,是典型的靠天吃饭

重庆交大治沙团队车辆在察看试验地途中遭遇沼泽地无法动弹,在治沙过程中,他们克服了许多难以想象的困难。

经过近半年修复后,若尔盖草原龙女湖沙化区域已经披上了绿装,与周边的草场融为一体。

谷建义博士在试验田测量牧草的长势。

在若尔盖这样的高寒地区的进行沙漠改土试验,给重庆交大团队提供了非常重要的经验和数据,对后期技术研究方向提供了指引,综合各类环境经验,他们的技术将更有针对性。目前,阿坝州政府希望若尔盖项目的试验面积未来能扩大到至少5000亩。重庆交大团队在也计划将项目与农业结合起来:如果条件允许,可以尝试在试验区种植高原土豆等农作物,还能实现经济价值。

《全国防沙治沙规划(2011-2020年)》公布的数据显示,我国173.11万平方公里的沙化土地中,可治理的占30%。如果在水资源、生态评估允许的情况下,即使仅治理1%的沙漠,就有约1.73万平方公里,也就是2600万亩左右面积的土地。

改造后的沙漠可采用大型节水灌溉设备、拖拉机等进行机械化、规模化种植。这比一家一户的分散式、小规模种植管养成本要低得多,从而开创一种快速、规模化修复生态的模式。

重庆交通大学的沙漠土壤化治沙项目仍在有条不紊的试验中,需要进一步检验。该项目引起了一带一路沿线国家关注,纷纷与研究团队接洽合作事宜。团队与阿联酋、沙特等国家达成合作意向,未来陆续在中东、北非等荒漠化国家开展沙漠土壤化种植试验,试种各种草类、蔬菜和灌木。如果试验成功,将探索出一条服务一带一路绿色发展之路,共同推进全球生态文明建设。

 

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