沙漠能够变成万亩良田么?这看起来匪夷所思,但是国内已经有科研团队能够实现了,只不过是针对部分沙漠地区,至于能否推广到所有的沙漠地区,这还有待考证。
传统的沙漠治理方法有“利用沙漠石英砂制备烧结砖”、“利用沙漠细砂生产泡沫混凝土”等,然而这些需要数十年,甚至更久的时间积累,治理以后的效果并不显著,能否在上面种植农作物也是未知数。
易志坚是力学方面的专家,并非农业专家,然而他带领的团队研制出的植物纤维素黏合剂却能够治理沙漠。只需要将植物纤维素黏合剂和沙子混合,原来松散的沙子就会凝聚成团,不仅拥有锁水能力,还能够提供微生物的生存环境。
植物纤维素黏合剂到底是什么?这种治理沙漠的方法到底靠谱不?
植物纤维素黏合剂的研制理论和过程
植物纤维素黏合剂的研发过程完全属于突发奇想,易志坚一直从事力学方面的研究,他并非农业专家,是土壤和沙漠吸收水分的能力差距引起了他的兴趣,而这也和他的研究领域息息相关。
物质形态分为离散状态、固体状态、流变状态,各个状态之间能够相互转换,土壤是最典型的例子。
肥沃的土壤属于固体状态,如果被大雨冲泡,它就会转变为流体状态,也就是“泥”,如果遇到干旱的天气,土壤中的水分会蒸发,它就会进一步固化,出现龟裂的情况。
恰当的固体状态能够锁住水分,不会造成水分、营养成分的流失,加上其本身就含有一些微量元素,能够满足微生物的生存,所以也就适合种植农作物。
如果将颗粒状态的沙漠转变成固体状态,是不是就能够成为良田?
2009年,易志坚在颗粒物质力学领域的研究过程中发现,离散状态的物质转变为固体状态、流变状态,需要一种万象约束关系,简称为ODI约束。怀着对物理学的热爱,易志坚带领着团队继续研究,直到2013年,植物纤维素黏合剂问世,而它的出现让农业学家眼前一亮。
神奇的植物纤维素黏合剂
人类在治理沙漠方面总结了很多经验,其中有一种名叫“草方格沙障”的治理方法,是将正方形的麦草墙来固定沙土,通常用于沙漠公路两旁,但是这种方法有个很大的弊端——不能够在其上面培育农作物。
将沙漠变为良田,在上面种植农作物,从而扩大人类的耕地面积,这是我们梦寐以求的事情,而植物纤维素黏合剂正在将人类的幻想变为现实。
最初,易志坚的研发团队将植物纤维素黏合剂和水混合以后倒入沙子中,原本分散的沙子逐渐凝聚,能够锁住水分和营养物质,微生物也能够在里面生存,这让团队的研究人员欣喜若狂,他们接下来则需要到实践中去验证。
他们征服的第一个沙漠就是乌兰布和沙漠,是中国八大沙漠之一,地处内蒙古自治区西部巴彦淖尔市和阿拉善盟境内,自然环境十分恶劣。
2016年,易志坚带领着科研团队在乌兰布和沙漠划定了25亩试验田的范围,他们先按照比例,将植物纤维素黏合剂和水混合,然后倒入实验田中,原本松散的沙子发生了改变,它的表面逐渐凝聚,直至看不到颗粒状的沙子。
随后,科研团队在试验田中耕地、施肥,营造出适应农作物生存的环境,最后再将农作物完整地种植下去,仅过去4个多月,25亩的沙漠试验田被绿油油的农作物覆盖。
虽然植物纤维素黏合剂能够改变乌兰布和沙漠的状态,但这并不意味着适用于所有的沙漠地区,因为不同的沙漠地区所面临的自然条件也不同。
沙漠变成良田后的优势
在沙漠上种植农作物会不会更加浪费水资源?这种改良沙漠的方法是不是特别费钱?亩产量会不会堪忧?
这些问题也是团队一直担心的事情,最初的25亩试验田的亩产量跟实际中的产量不相上下,由于实验数据太少,并不能够客观地反映实际情况。团队又用了三年的时间进一步改良植物纤维素黏合剂,在2019年再次进行大规模的沙漠农田实验。
这些沙漠试验田种植的农作物是高粱,等到第一轮丰收之际,平均亩产量达到了789公斤,是全国平均值的2倍多,为什么会有那么好的效果?
农作物的根系在土壤中生长的时候会受到一定的阻力,虽然这个客观的条件对其生长起到抑制作用,但是不可避免的因素。经过植物纤维素黏合剂改良的沙漠试验田却有着特性,它虽然失去了沙子的离散状态,但是内部的阻力却十分小,农作物的根系就会扎得越深、分布越广,能够更高效、更方便地吸收营养成分。
从内蒙古、新疆、四川若尔盖退化草原,再到非洲撒哈拉沙漠,中东地区的沙漠,易志坚的科研团队为了植物纤维素黏合剂能够在各种地形中适用,他们风餐露宿,来回奔波,直到2021年,用植物纤维素黏合剂改良过的沙漠试验田突破千余亩,甚至接近两千亩。
在大量的实验数据面前,该团队给出了沙漠试验田的用水情况,他们表示每亩沙漠试验田的灌溉用水量是正常土壤的70%,不仅不对水资源浪费,还能够起到节约水资源的作用。
在改造费用方面,每亩在3000元左右,倘若地理环境再恶劣些,费用会持续增加,但不会超过每亩5000元,这个成本跟治理沙漠地区花费的时间、人力、物力相比要小很多。
未来会被推广么?
既然这种植物纤维素黏合剂那么神奇,为何不将所有的沙漠地区变成良田呢?其实沙漠也是一种自然生态环境,后来由于人类活动的影响,大量沙漠地区逐渐沙漠化,致使全球沙漠面积逐渐增加,我们要做的就是把这些非自然形成的沙漠地区复原,至于自然沙漠地区则需要进行保护。
无论是改造沙漠试验田的技术手段,还是将植物纤维素黏合剂进行大批量的生产使用,这些都是研究团队所面临的问题,有时候一个好的科技从发明到广泛应用,也需要经历一个漫长的改良过程。