易志坚：设想成现实，“沙改土”让荒漠变“良田”_风闻

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 科技日报实习记者 孙明源

“我们到现在还不知道青蛙是怎么在沙漠里出现的。”获得2021年“最美科技工作者”称号的重庆交通大学副校长易志坚教授谈起自己的科研经历时，兴致十分饱满，正如他描述自己获得荣誉时的心情是“很激动，很意外，又很珍惜”。

易志坚在沙漠试验场，身后是耐旱植被。受访者供图

1963年出生的易志坚在大学学习的是固体力学，研究方向是断裂力学。1988年，易志坚前往重庆交通大学任教，开始接触混凝土等材料。在多年的研究当中，易志坚发现，改变颗粒物质的力学状态是可能的，例如沙子就可能变成储存水分、空气和养分的“土壤”，为植物生长提供条件。

2008年提出沙漠土壤化的设想之后，易志坚团队在2009年正式启动研究。经过六七年的理论和实验室研究，易志坚团队在2016年前往沙漠地区开展实地研究，经过几年的不断尝试，“沙变土”的试验面积已经从最初的25亩拓展到了2021年的近两万亩，这些试验田分布在中国的内蒙古、新疆、西藏、四川、海南地区，以及中东、非洲的一些沙漠地带。

2017年，“沙变土”初见端于媒体时，这一设想在互联网上引发了热议，他也对网友的一些问题做出了回应。例如，面对“沙漠有水，植物就能生长，因此把沙漠土壤化成本过高，没有意义”的质疑，易志坚解释说，仅仅“有水”的话，非沙生植物依然很难生长，依靠大量人力物力也难以保障存活。但是在沙漠土壤化之后，植物生长的情况出乎意料的好，根系非常发达，与此同时用水用肥量还很节省，因为土壤本身可以保水保肥；如果种植耐旱植物，则可以在不灌溉情况下自然生长。对于“沙变土成本远高于防沙固沙”的说法，易志坚指出，这种比较是不合理的，因为“固沙”和“造田”本来就是不一样的目标，讨论实现成本高低并无意义。

在热议出现的2017年，由十几名专家组成的力学治沙专家座谈会得出意见认为“该研究是治沙领域的有益探索，需要开展进一步的深入研究”。易志坚向科技日报记者表示赞同这一结论，“继续试验，让科学事实说话”。网络讨论没有干扰到易志坚的步伐，4年多来，试验田不断出现喜人的结果。

在研究当中，易志坚团队面临的实际困难来自其他方面。易志坚把这些困难总结为三个方面，其一是没有经费支持，其二是需要深入沙漠，其三是对于易志坚来说，这是一项跨界研究。“面对许多现实问题，做研究是需要一定的兴趣和勇气的。”易志坚感慨说。

在易志坚团队的努力协作下，这些问题都得到了克服。每到植物播种和生长的季节，易志坚经常拿出周末休息时间，前往沙漠开展研究。作为高校教师，易志坚还把自己最大的“职业福利”暑假拿出来，在内蒙古的乌兰布和沙漠度过。

“寒假倒是不用去了，那里天寒地冻，不长植物。”易志坚说。

易志坚与收成的农作物合影。受访者供图

谈起自己的治沙感悟，易志坚直白地表达了自己的喜悦：“经过多年努力，当沙漠变成绿洲的时候，我的心里非常高兴，天天都挂念着这件事。我都不知道该怎么形容了，总之就是特别的高兴。”这一切的起点，就是易志坚团队的科研设想：通过颗粒约束改变沙子的力学状态，让它具有土壤的性能。易志坚在长达十余年的研究当中，见证到自己脑中的一个想法逐渐变成了沙漠中的一片片绿洲。他说，每位科技工作者都会为这样的见证感到无比欣慰。

从物理学的分支力学，到材料科学，再到生态科学，“由沙变土”不只是对易志坚团队研究内容的一种概括，也是对易志坚本人学术生涯的一份写照。在跨学科研究、实现成果转化这条道路上，易志坚已经走了许多年。“这绝对是一项利国利民的事业。”易志坚总结说。

专访重庆交通大学副校长易志坚：“沙变土”与碳中和

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内蒙古乌兰布和沙漠东缘紧邻黄河，在黄河阿拉善段82公里西岸，曾因水土流失严重，以每年8至10米的速度东侵。2013年，国家林业局公布《全国防沙治沙规划(2011—2020年)》，乌兰布和沙漠被列入重点治理区域。乌兰布和生态沙产业示范区应运而生。

2016年，来自重庆一所高校的教授带领科研团队找到阿拉善发改委，在乌兰布和生态沙产业示范区申请了20亩试验地。科研团队把这里的沙子变成土地，并种上了绿化草、乔木灌木、玉米、小麦以及瓜果蔬菜。2个月后，沙漠变绿洲，“沙子土壤化”生态治理之路由此开启。

这位把“沙子土壤化”技术带到乌兰布和的教授，正是重庆交通大学副校长易志坚——一位力学专家。在接受环球网记者采访时，易志坚坦言这项研究让他与沙漠结下不解之缘，“现在是种植季，几乎每周末我都要去沙漠种植基地去看看。”

如今，乌兰布和沙漠的试验地从20亩扩大到6000亩。同时，“沙子土壤化”项目在新疆塔克拉玛干沙漠、四川若尔盖沙化草地进行治理，完成生态恢复建设17000亩。

力学治沙

从力学跨界治沙，易志坚和团队用了8年的时间，把设想变为现实。他回忆道，“2000年以后，我把力学研究重点放到混凝土结构、材料上面。在研究一种新型聚合物水泥混凝土路面时，发现颗粒物质加了材料后，出现流变状态。于是在2008年，提出了沙变土的设想。”

易志坚进一步解释称，“土壤有两个生态力学属性，一是自修复，二是自调节。所谓自修复，就是固体状态下的土壤被破坏后，通过吸收足够的水分，变成流变状态，并恢复如初。而自调节属性，说明土壤能够自调节颗粒排列，意味着土壤的性质不会随着颗粒排列改变而改变，土壤可以调节自己的体积、形状让植物根系扎入自身，这是保证植物在土壤中生长的关键。”

在此基础上，易志坚想到通过颗粒物质的约束，实现沙子到土的转变。也就是后来他提出的，在沙子中加入一种约束材料，使沙漠具有土壤的力学状态。“这项技术对沙子没有特殊要求，比如沙漠里沙子有粗有细，我们做的试验显示，（沙变土）基本都没有问题。”易志坚表示，团队甚至用河流中的沙子进行试验，同样可以变成土壤。

到这里，沙变土只完成了第一步，接下来易志坚和团队需要进行最关键的一步——种植。

易志坚告诉记者，2017年8月在乌兰布和试验基地种植了耐旱的植被，比如柠条、沙打旺。“一个多月以后就停止浇水了，过了2017年冬天，到2018年春季，我们发现这些植被不仅存活下来，而且长势超出预期。而今已经4年，这些植物完全在无人为灌溉的自然环境中生长，郁郁葱葱。”

“沙变土”试验成功让力学治沙成为现实。

从荒漠化治理到生态修复

“荒漠化治理主要采用防沙固沙的手段，包括工程固沙、化学固沙、植物固沙，本质上不改变沙子的生态属性。”易志坚谈到，通过沙子土壤化，改变沙子的本质，能够达到修复的目的。

实际上，随着治沙技术的迭代，新的治沙模式围绕生态修复展开。从防沙固沙，到生态修复，治沙理念的变化，意味着荒漠化治理进入新阶段后，治沙目标的升级。

国家林业局公布的数据显示，“十三五”期间，我国累计完成防沙治沙任务1000多万公顷，完成石漠化治理面积130万公顷，四大沙地生态整体改善。

去年，各地大力推进沙地（沙漠）生态修复治理。以乌兰布和沙漠为例，截至2020年底，依托乌梁素海流域山水林田湖草生态保护修复工程，已完成乌兰布和沙漠综合治理面积4万余亩，有效遏制沙漠东侵，阻挡泥沙流入黄河侵蚀河套平原。

国家林业局发文指出，下一步，我国荒漠化防治将进入质量提升阶段，坚持科学防治、综合防治、依法防治，全面提升荒漠生态系统质量和稳定性。

在科学绿化方面，我国提出要科学推进荒漠化、石漠化、水土流失综合治理，开展大规模国土绿化行动；既要注重数量更要注重质量，坚持科学绿化、规划引领、因地制宜，走科学、生态、节俭的绿化发展之路，被外界广为关注。

增加生态碳汇助力碳中和

“沙漠综合治理对实现碳中和的意义特别大，生态治沙增汇，最简单的例子就是沙漠变成绿洲，固碳效益很高。”易志坚认为，治沙的目的不只在于治理，更深的一层在于如何用好沙。

国家林业和草原局副局长刘东生曾指出，生态碳汇在应对气候变化、碳达峰、碳中和过程中，扮演着十分重要的战略角色。陆地生态系统能大量吸收二氧化碳，其中，森林大概吸收8%，草原大约是1%，农用地不到1%，湿地大约0.5%。

“从林草系统角度来讲，增加生态碳汇。通过扩大森林面积，提升森林质量，增加碳汇总量，在未来碳达峰或者碳中和过程中发挥更加重要的作用。”刘东生表示。

对于未来治沙与碳中和的结合，业内认为，新出路在于科技创新，比如新材料、新方法、新工艺的研究。

在刚刚闭幕的2021年生态文明贵阳国际论坛上，生态环境部发布了以库布其治沙“双向碳中和模式”为代表的首批《“绿水青山就是金山银山”实践模式与典型案例》，为各地提供了经验。

“我们国家的沙化土地173万平方公里，治理1%，就是2600万亩可利用土地。”易志坚告诉记者，从碳中和的角度来看，生态治沙还有更大的发展空间。