航拍鏡頭下，烏蘭布和沙漠一如其他沙漠一樣，遼闊而荒涼。這裡是中國八大沙漠之一，面積0.99萬平方公裡，年平均降水量僅102毫米。烏蘭布和，蒙語裡是紅色公牛的意思。
綠色是忽然間出現在鏡頭中的，沒有任何過渡。區別於遠處的沙丘，這裡的土地被平整、分割，種上不同的作物，噴灌系統揮灑著象徵著生命的水汽。「這是到了村莊邊嗎？」你心裡正疑惑著。航拍繼續前行，仍然沒有任何過渡地，沙漠再一次出現在眼前……
這是重慶交通大學一個項目組位於內蒙古自治區阿拉善盟的試驗基地，研究的方向是沙漠土壤化。人們的印象中，沙漠中少部分地方能長胡楊林、沙柳，更多的地方甚至只能長些雜草、灌木，可是這裡卻種著包括瓜果蔬菜在內七十多種作物。
項目成員大多是力學出身，這是一個「理工男改變世界」的故事。他們提出的治理方法很簡單：用一種粘合劑，對沙子施加約束力，把沙子「粘起來」。就是這種聽上去有些天方夜譚的想法，讓今年沙漠中多了這片4000畝的「綠洲」， 也讓他們把治沙的方法講到了聯合國防治荒漠化公約峰會的講臺上。
沙漠改造原理讓沙子像土壤一樣具有合適的力學結構
如果不是接觸到沙漠化這個課題，趙朝華應該在某個地方給橋梁或道路工程去做受力分析，他是重慶交通大學的副教授，一位橋梁與隧道工程專業的博士。但現在，包括他在內，一個三十多人的科研團隊，正待在烏蘭布和沙漠上。
▲基地位於烏蘭布和沙漠東側，距離烏海市區十多公裡。受訪者供圖
過去治沙，靠的是一個個「工程」，一次次「會戰」。方法上，要麼是大規模的植樹造林，要麼是建防沙牆、草方格沙障。在趙朝華看來，這些都是人們基於經驗發明的措施，而沙漠和土壤的根本性質差異，則是力學差異——「不管什麼土，土壤微粒之間都有作用力，能夠構成一個整體，而沙子之間是鬆散的，沒有這種力。」
「我們要做的，就是用一種粘合劑，賦予沙子顆粒這種力。」研究團隊將這種力稱為萬象結合約束，簡稱ODI約束，相關的粘合劑，被稱為約束劑。趙朝華告訴紅星新聞，雖然是他們團隊首次明確提出利用力學知識來治理沙漠化，但其實相關原理早已被無意識的經驗性的運用在許多治沙方法中，「比如沙子和黏土以及一般土壤按比例搭配改善土壤，實際上就是運用的力學知識。」
「我們首先是從認識土壤開始的，對土壤的生態力學屬性的認識和揭示是我們向沙變土轉變的原理支撐。」研究團隊把土壤的特性歸納為兩條，自修復和自調節，「比如說土壤變幹後，我們可以敲打他變成土塊，但後頭有水後，他又可以恢復到最初的狀態，這就叫自修復。同時，植物根系生長在土壤中，無論土壤顆粒排列怎麼改變，土壤的性質不改變，土壤顆粒之間能夠始終存在結合力，這就是自調節。」
傳統意義上認為優質的土壤能夠提供植物生長所需的水、空氣、微生物、有機質，但在趙朝華看來，從力學上講，不如就說土壤具有合適的力學結構。合適的力學結構，使得這些物質能夠留存下來。約束力越大，相應的保水保肥的能力越強，但同時透氣性就差，容易積水；反之，約束力越小，透水性越強，但同時保水性則變差。
在他看來，假如能擁有合適的力學結構，沙子便同樣可以擁有土壤的特性。趙朝華說，改造後的沙地上有些作物，比土地上產量更高，「就是因為改造後的沙地力學結構更好，而且是可控的。這就意味著有更合適作物的水、空氣和肥料比例。」
粘合劑研發是關鍵沙子加「淘米水」變「泥巴」，正嘗試零補水試驗田
合適的粘合劑是關鍵，趙朝華說，從2009年到今天，除了試驗規模不斷擴大，團隊最主要的精力都放在粘合劑的研發上，「要無毒環保、耐水性強，成本還不能太高。」
現在的粘合劑是幾種植物纖維的提取物，用趙朝華的話說「成本不高、極好獲得，而且一次改造，一勞永逸。」在他發給紅星新聞的視頻中，一堆沙子加入像淘米水一樣的粘合劑，攪拌幾下後，便獲得了類似泥巴的質感。
▲添加完約束劑之後，沙子獲得了泥土的質感，可以被塑形了。受訪者供圖
在與普通沙地的對比實驗中，一桶水澆到普通沙地上後迅速下滲；而同樣的水，澆到改造後的沙地上，則能形成一層積水，下滲緩慢。研究團隊表示，這表示土壤具有了水肥保持的能力。為了證明這一點，他們甚至專門搞了一塊水田，用來種水稻。
當時選擇在烏蘭布和開闢試驗基地，趙朝華說，是「挑了塊難啃的骨頭」，這裡的沙丘移動速度快，風也大。在育苗階段，剛長出來的秧苗一度遭到沙塵暴「血洗」，他說，這樣能更好地檢驗技術的普適性。
「目前適應更嚴苛自然條件的作物我們也在實驗，比如我們嘗試種一種牧草，就只靠自然降水，明年應該就能看到結果。」趙朝華說，目前基地所使用的水源包括地下水與不遠處的黃河水，在當前條件下，河流附近以及地下水充足的沙漠都滿足改造條件。
項目已申請專利每畝成本2000到5000元，下一步將考慮大規模推廣
根據專利審查網站的檢索結果，趙朝華的團隊已經為該項目申請了數個發明專利。
他告訴紅星新聞，下一步這項技術即將進行商業化的推廣。按照規劃，他們明年應該會繼續擴大種植到一萬畝，同時，為其他試驗田選點的工作也會提上日程。「用來改造土地和播種的農機具都已經研發好了，完全是配合商業化種植來的。」
▲作物生長狀況良好，以往沙漠中成片長這種大葉植物幾乎是不可能的。受訪者供圖
烏蘭布和沙產業示範區產業局局長張虎生曾數度造訪這個基地，提起它也是讚不絕口，「可以說這個團隊遠遠超出了我們的預期。」在他看來，未來治理沙漠，將越來越走向科技治沙、產業治沙的方向，在園區內，也還有利用藻類治沙等其他幾個技術團隊。
張虎生最關心的是未來大規模推廣時的成本問題，對此，趙朝華說，根據今年的統計結果，大概每畝2000到5000元，「一次改造，永久有效。」
某種意義上，我國沙漠化已經改變了過去 「治理速度趕不上沙漠化速度」的局面。根據中國荒漠化監測中心最新發布的統計數據，我國沙化土地面積由上世紀末年均擴展3436平方公裡變為目前的年均縮減1980平方公裡，沙化土地面積10年間「減少」了三個多上海的面積。
「這種改造對於土壤只是第一步，未來伴隨著植物根系越來越發達，有機質越來越多，整片土地就會像一隻大網，牢牢固定在大地上。」趙朝華暢想著未來發展的遠景，「看來老本行還要再放幾年。」
2017年7月24日0：09，幾乎夏天最熱的日子裡，他在朋友圈發了張機場的照片，寫著「回到火星。」
紅星新聞實習記者丨董冀寧
編輯丨馮玲玲