“沙漠土壤化”，是由重庆交通大学易志坚教授研究团队，从力学角度出发，研究沙漠生态恢复理论与技术的新成果，具有防沙、固沙与生态恢复一体功能。

沙漠土壤化的理论基础源于力学。土壤的力学性质十分奇特：土壤具有两种力学状态，在干时为固体状态（生活中称为土疙瘩），湿时为流变状态（生活中称为稀泥巴），并且这两种状态能够往复循环。土壤的力学特性赋予了土壤重要的生态力学属性，即自修复和自调节，使得土壤能够承载植物生长并生生不息。

沙漠土壤化的前提是沙子的“土壤化”，即：采用力学手段，使沙子获得土壤的力学特性。使沙子转换为“土壤”的密码，就在于给沙子颗粒之间施加万向结合约束，从而改变沙子的力学属性，使其在湿时是流变状态（湿土），干时是固体状态（干土），且这两种状态之间能够随着干湿状况的改变而持续、稳定转换。土壤化后的沙子，具有自然土壤的力学特性，进而具有自修复和自调节的生态力学属性，并具有较强的存储水分、养分、空气和滋生微生物的能力，是植物生长的良好载体。

目前，项目研究成果已发表在Science China Physics, Mechanics & Astronomy和Engineering上，已获得中国、澳大利亚、摩洛哥等国发明专利授权。

 

2009年起，研究团队通过深入研究和室内室外试验，得到了大量验证和数据，形成了理论框架和方法。  

2013年开始，研究团队在重庆开始进行模拟沙漠环境的沙改“土”种植试验，试验效果良好。同时完成了具有ODI约束的植物纤维粘合剂研发，经国家权威机构检测，所研发的粘合剂无毒无副作用。

2016年，研究团队在中国内蒙古阿拉善乌兰布和沙漠进行了25亩沙改“土”种植试验，70多种植物争相斗艳，取得了良好的试验和示范效果。

2017年，研究采取“科技+产业”的模式，在乌兰布和沙漠建立了万亩实验基地，完成中试一期工程4000亩种植试验，各种植物长势喜人，除了防风固沙效果显著外，生态环境也明显改善。

2018年，研究团队在中国内蒙乌兰布和沙漠、新疆和田塔克拉玛干沙漠和若尔盖大面积沙化土地同时进行试验示范，面积达到10000亩，目前各个试验点均进展顺利。

 

图1 沙子土壤化的力学原理

 

图2. 2016年乌兰布和沙漠试验示范情况

 

图3. 2017年内蒙古乌兰布和沙漠万亩中试基地

 

图4. 2018年新疆和田3000亩基地植物生长状况

 

图5. 2018年 内蒙古乌兰布和沙漠万亩基地植物生长状况

 

图6. 若尔盖沙化土地植被恢复状况

 

沙漠土壤化具有如下特点和效果：

土壤化沙子保水保肥。在内蒙的试验表明，采用恰当的灌溉方式，各种植物的灌溉量都远低于当地节水灌溉定额（阿拉善目前在腰坝地区实施节水灌溉，限额为550吨/年）。沙蒿、沙打旺、柠条等荒漠植物可以在极低灌溉量甚至不灌溉情况下自然生长。若尔盖沙化土地改造后，植物在自然环境下生长，植被全覆盖。

植物生长旺盛。适宜各种植物生长，且生长旺盛，以2017年内蒙古中试基地为例，土壤化沙子中植物生物量普遍高于对比的农民地，植物根系非常发达，根部生物量普遍是是农民地的2倍以上。

土壤微生物群落和数量增长迅速。通过对改造后试验基地微生物持续取样和分析，种植后沙改土中微生物快速增加，1年后微生物种类和数量达到甚至超过农民地样品。

约束材料和土壤化沙子环保安全。对约束材料进行重金属、挥发性有机化合物、游离甲醛以及苯类化合物等有害物质检测表明，各项指标均完全合格，其中多项指标未检出。对土壤化后沙子按照自然土壤的检测标准进行，包括重金属、六六六、滴滴涕等11项指标均合格。

沙改土的成本不高。沙改土植物纤维约束材料的添加量小于千分之三，一次添加即长久有效（实验表明：第二年、第三年土壤特性更佳、植物生长更好），有潜在经济效益。

物理方法快速实施，可规模化施工。沙改“土”采用机械搅拌方法将约束材料施加到沙子颗粒之间，土壤化过程快速，具体实施采用先撒布约束材料然后就地旋耕搅拌工艺，施工简单、高效、有利于规模化施工。

生物多样性和生态效果显著。沙土的基地均快速形成了局部多样性的生态系统，除各种各样植物竞相生长而外，鸟类、老鼠、野兔、青蛙、昆虫等也安家其中。

经过环境评估和水资源评估允许的沙漠，可以通过沙漠土壤化方法治理沙害，恢复生态，改善土地利用条件。