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            “點石成金”是妄念?在沙漠里就行!
            來源:科普中國
            發布時間:2022-11-18
            瀏覽次數:573

            版權歸原作者所有,如有侵權,請聯系我們

            出品:科普中國

            作者:何況

            監制:中國科普博覽

            荒蕪的沙漠占地面積龐大,站在那里大風一吹滿嘴沙,不僅無法被用來種地,還常常得寸進尺,貪婪地“吃掉”無數的良田綠地。

            在舉世聞名的古絲綢之路上,有一個叫樓蘭的國家。它曾經無比繁華,往來的使者、商人不絕于路。而在公元400年左右,樓蘭漸漸消失在了史書中。關于樓蘭消失的原因,其中一種說法就是它被埋葬于茫茫黃沙之中了。

            樓蘭古城現在的樣子

            (圖片來源:維基百科)

            看起來人畜無害的沙子為何如此殘暴,能在悄無聲息中抹殺一個盛極一時的國家?面對茫茫沙漠,人類只能步步退卻嗎?

            古國湮滅之謎

            樓蘭的消失過程,并不像意大利的龐貝古城,在一夜之間被火山灰封印,而是經歷了很多年的沙漠侵襲才逐漸衰亡,最終被人們廢棄的。這個過程主要與樓蘭古城的地理位置、地形地貌以及人類活動有關。

            樓蘭古城位于新疆的塔里木盆地中,四周都被高聳的山脈所環繞,而其南部的青藏高原更是如同一堵巨墻,阻隔了來自印度洋的水汽,使得這里降水稀少。同時,古代人類的活動大肆破壞了當地的植被和水域,導致湖泊和河流日漸消失,沙漠化加劇。在多方因素的影響下,樓蘭古城最終埋沒在了滿滿黃沙之下。

            樓蘭古城位于遠離各大洋的塔里木盆地邊緣,降雨稀少

            (圖片來源:谷歌地球截圖)

            防沙漠化招數三連

            沙漠一旦形成便難以恢復,同時它還會向外擴張,不斷吞噬周邊尚未沙漠化的土地,樓蘭古城的消失就是著名的例子。在古代社會,人們對沙漠化束手無策,即便到了當代,如何阻止沙漠化仍然是一個難題。

            中國是世界上沙漠化最嚴重的國家之一,沙漠化面積占國土面積的18%,比整個伊朗還要大。過去我們說中國地大物博,地大的背后則是大量的高原、山脈和沙漠化土地。山脈無法夷平,沙漠難復綠洲,但至少不能繼續任由沙漠擴張,那就得試著打一場防守戰役,再伺機反攻。

            (圖片來源:veer)

            傳統的沙漠改造主要有三種方法,簡單來說就是工程法、化學法和植物法。

            這三種方法里面,植物法最容易理解,也就是通過栽種抗旱植物,適當加以補水的方式來延緩沙漠化?;瘜W法,也就是用一種特制的“膠水”噴灑在沙漠表面,來把沙子固定住。

            工程法中最著名的是“麥草方格沙障”,也就是用正方形的麥草墻來固定沙土,來阻止沙子流動,遠看就像一大片華夫餅。著名的敦煌莫高窟附近,就用這種方式來固沙,專業人員用麥草扎在土里,形成1米見方的方格,四周高、中間低,就跟一個大鳥窩一樣,以防止沙漠吞噬這片偉大的世界遺產。

            草方格沙障

            (圖片來源:新華網)

            總的來說,防止沙漠化就是一個思路:把容易流動的沙子固定住,不讓它亂跑,這樣就不會禍害良田耕地了。

            但這些方法也各有各的問題,比如植物法成本較高,工程和化學法改變不了小氣候。而且,這三種方法都沒有改變沙子的特性。有沒有一種方法,既能夠降低成本,也能真正讓沙子很快變得跟土壤一樣,有一定的黏性,可以保水呢?

            加點黏合劑,“點石成金”!

            點石成金的故事想必大家都聽過,無非是不勞而獲的癡心妄想。但在沙漠化治理的科學探究過程中,學會妄想,往往能打開科學的新思路。

            最好的防守便是進攻。重慶交通大學易志堅教授團隊換了一個思考角度,如果不從如何固定沙子、適應沙漠去思考,而是從如何改變沙子的特性,讓沙漠為我所用出發,是不是可以出奇制勝呢?

            他們從植物中提取黏合劑,混到沙子里,再加入水進行攪拌,這樣,“一盤散沙”有了一個驚人的改變:可以存水,可以像土壤一樣在濕潤時被捏成一團,也可以在干燥的時候變成固態,更重要的是它可以在兩種狀態間切換。

            當然,實驗歸實驗,要想改造自然,就得去自然界中去接受“毒打”。他們把這個想法帶到了中國沙漠界“八大金剛”之一的烏蘭布和沙漠。

            在烏蘭布和沙漠荒漠生態區,耐旱植物在自然環境下(無人工灌溉)生長,形成生態屏障,與遠方的沙漠形成鮮明對比。

            (圖片來源:重慶交通大學)

            首先,對實驗地點進行一個小小的改造:在上層20~30厘米的沙子中混入黏合劑,攪拌均勻。這樣,這塊地就變成了上下兩層,上半部分是可以保水的沙漠土壤層,下半部分仍然是沙子。然后就可以在這片土地上開始種植,在含有水分的沙漠土壤層中,植物當然相對容易成活,而可以“抱團”在一起的沙子也不會輕易被風吹跑變成流沙。

            植物長大之后,根系又反過來抱住了沙漠土壤層和下面的沙子。隨著時間的推移,有些爛掉的根系和掉落的葉子,成為進一步鎖住沙漠土壤層的工具。在這種循環下,原先被沙漠化的土地,又“活”過來了。通過調節黏合劑的比例,還可以形成類似泥漿、具備防滲能力的土壤,也就能在沙漠中種起水生植物了。

            種下的向日葵迎風搖曳,玉米紅薯成了工作人員的餐食,越來越像土壤的地下,還有蚯蚓、螞蟻等,沙棗樹、草叢中的青蛙,甚至還有往來的小狐貍,仿佛讓人看到了那片生機盎然的烏蘭布和。只不過這一次,不是海市蜃樓。

            烏蘭布和沙漠土壤化基地郁郁蔥蔥,充滿生機。

            (圖片來源:重慶交通大學)

            百無一用的沙漠,變成蔬果成林的土壤,這不就是現實版的點石成金嗎?

            結語

            樓蘭早已消失于沙漠之中,一代又一代的科學家為治沙在沙海邊緣苦心研究?!耙字緢詡儭睅淼暮诳萍家膊皇撬蚺?,還有成本、大規模應用以及不同環境下的適應性問題需要深入研究,但他們至少吹響了號角,在沙漠里再造綠洲、復現西域絲綢之路商賈往來的勝景,可能并不遙遠。

            參考文獻:

            1.Desert “Soilization”: An Eco-Mechanical Solution to Desertification[J]. Zhijian Yi, Chaohua Zhao. Engineering.2016, 2(3): 270–273

            2.沙漠“土壤化”生態恢復理論與實踐[J]. 易志堅. 重慶交通大學學報(自然科學).2016.11(35):27-32

            3.試論青藏高原隆升對中國沙漠形成演化的影響[J]. 王躍,李森,王建華,閻滿存.干旱區研究.1996.6(13):20-24

            4.植物固沙技術研究進展及展望[J].張鈺佳,張克海,方橋.綠色科技.2020.3:123-127

            5.易志堅:沙之約[J]. 郭玲. 中國小康網.2022.3



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