中國治沙江湖:教授點沙成土,騰訊突然入局

深圳的實驗室裡，騰訊雲數據中心高級工程師劉靈豐，在做一個種植實驗。

她往兩個紙杯裡裝了沙子，種下兩顆蒜苗，這兩棵蒜苗被放在同一個落地窗前，接受同樣的光照和水分。

這是一個明確的對照實驗，唯一的變量，是裝進杯子裡的沙。

劉靈豐還記得，把沙子帶回來的時候，號稱自己實現了「沙改土」技術的重慶交通大學教授易志堅，告訴過她「改變很明顯」。為了安全起見，她要親自驗證這個改變究竟是怎麼發生的。

2600公裡外，內蒙古烏蘭布和沙漠，易志堅的試驗基地裡闖進一群人，瘋狂地挖著腳下的沙土。

每挖開一個坑，他們就會舀一勺水澆下去，盯著水緩慢下滲。看到滲水速度明顯比正常沙漠要慢很多，幾個人的臉上露出驚奇。

半天過去，胳膊已酸，一群人還是沒有挖到能以正常速度滲水的沙子，這意味著腳下這片沙漠已不再是普通的沙漠。

沙子真的能變土嗎？

對抗「紅色公牛」近半個世紀

近四十年，來內蒙古烏海的淘金的人只有兩個目的：挖煤、或者治沙，

重慶交通大學教授易志堅是2016年來到烏蘭布和沙漠的，他在緊鄰烏海市的地方，拿到了一塊沙漠試驗田，易志堅這次要把沙約束起來。

烏海市別名「烏金之海」，地處內蒙與寧夏交界。三四十年前，烏海遍地煤窯，煤煙和風沙交替，天色只有灰黑和沙黃兩種。

烏海的工業區

城外的烏蘭布和沙漠，在蒙語裡譯作紅色公牛，狂烈難馴。周邊的城鎮，都是它衝撞的目標，烏海旁邊曾經有不少村鎮，比如巴彥樹貴嘎查村，原本有百來戶人，如今只剩下十來戶人家。

僅有50萬人口的烏海，堪稱富饒。

託煤礦業發達的福，這裡遍地路虎和普拉多，人均收入早早達到小康線。

貧瘠和富豪產生強烈對比，整座城市唯一能算作景的，除了甘德爾山上那座成吉思汗雕像，就只有望不盡的萬裡黃沙。

易志堅算不上第一個吃螃蟹的人。治沙這件事，一代代烏海人都在做，或者說像在「鬥」。

1957年，包蘭鐵路修到海勃灣，要保證鐵路沿線的安全，就要建起防沙固沙帶，那時中蘇還關係親密，蘇聯土庫曼科學院院士、專家彼得洛夫把草方格技術帶了過來，教給當地居民們。

整個烏金之海都動員了起來，男女老少，沒日沒夜，頂著風沙把一捆捆麥草運到鐵路沿線，用鐵鍬軋進沙地。

烏海城外，公路沿途都是沙漠

沙漠酷烈，烈日下水氣蒸發極快，中暑是常有的事，更可怕的是狂風一起，漫天沙塵裡人就只看得到個模糊的影子，一旦走失，在蒼茫黃沙之中，幾難倖存。

一年後，包蘭鐵路通車，修路時建立的治沙站成建制保留了下來，開始對著紅色公牛發起反攻。

反攻的步伐很緩慢，人與沙漠之間的「鬥局」各有輸贏。

烏蘭布和是全國八大沙漠之一，影響的生態範圍遠不止鄰近的阿拉善盟和烏海市，北京的沙塵暴發源於這裡，每年湧進黃河的泥沙裡，也有上億噸來自這裡。

上億噸黃沙，鋪10公分厚，足夠覆蓋700平方公裡的地表，蓋滿北京整個五環內的城區。

在自然的偉力面前，人類實在渺小。而那時，人們所掌握的技術也太有限，除了草方格，要治沙，幾乎就只有種樹這麼一個方式。

在「向沙漠進軍」的口號下，無數樹苗被運送到沙漠邊緣，治沙人們滿懷希冀，把樹苗成批栽下，又看著樹苗成批死去。

缺少降水，是任何治沙手段都繞不開的難題，在平均年降水量不足300毫米的地區，天然分布的是草原或灌叢，樹木生長所需的雨量和有效積溫不能滿足，成活率無法保證。

舉步維艱的天人治沙史

張三爺在烏海治沙站呆了18年，是治沙歷史的見證者。

他還記得，為了讓種下去的樹苗多活一些，站裡不得不實行大水漫灌。結果卻是，每年栽下的上千畝樹苗，最後能成活的不過百餘畝。

怎麼栽都活不了，有的工人絕望了，索性不再澆水，只管把樹苗插進地裡，聽天由命，像極了賭桌上絕望的「梭哈」。

幾十年過去，烏海治沙站也只在站點周邊栽出一片上萬畝的綠蔭，僅此而已。

實際上，單純栽樹對沙漠治理的幫助有限，甚至還可能形成反作用。

地理學家黃秉維院士，曾經在《地理知識》第一期上發表文章，將乾旱、半乾旱地區的樹比喻成「抽水機」。

乾旱、半乾旱地區蒸發力強烈，一般是降水量的7-10倍以上，沒有草本層的有效覆蓋，將會造成更嚴重的乾旱，但樹木的生態耗水遠大於灌木和草本，反而會導致草本層衰退。

可以說，在缺乏水資源供給的情況下，單純植樹造林很可能加重旱情。

另一方面，在乾旱少雨、沙化嚴重的地區，降水和土壤肥力都不適合樹木生長，治理難度大，成本也大，需要大量資金、人力投入進行後續管護，還要遏制當地盲目開墾土地、亂砍濫伐的風氣，避免人為破壞與工程建設效果相抵消。

綠色長龍阻絕黃沙的故事，好聽，也動人。

治沙要講科學，不是講故事；治沙的鬥局，想贏絕不靠運氣。

2003年治沙站改制，被要求離開的時候，張三爺還沒反應過來。他和妻子被莫名其妙塞了一塊地，買斷工齡下崗，從工人變成群眾，自從張三爺便在烏金之海四處奔波，騎著三輪車跑生活。

治沙站改制，有一種治沙策略改朝換代的意味。

與此同時，烏金之海開始變了，小煤窯大面積關停，天空偶爾除了沙黃色以外，也能看見些藍。

防沙造林，是場人定勝天的持久戰，這裡從不缺乏感天動地的英雄故事。但同時，商業也聞聲而來，越來越多的企業湧進烏海，以每畝每年0.5元至1元不等的價格，承包下數十萬畝期限長達70年的沙漠土地。

那時，《新京報》等媒體把這場奇景，稱為「沙漠圈地運動」。

這中間，少不了純粹的生意人。他們無利不起早，每畝價格再便宜，花出去也是幾十萬真金白銀，好在這錢很好賺回來。

最保險的套路，是租了土地以後做自己的生意，比如化工原料生產或城市綠化繁種育苗，沙是一點沒治，反而帶來環境汙染和大量抽用地下水導致的乾旱加劇。

更有人選擇有風險，但收益更多的模式：就是是戴著「沙草產業」的帽子，取得政府項目支持以後從銀行大量貸款，再轉手投資房地產、礦產開發。

為了套補貼，這類「治沙企業」常拿大面積的自然綠化和政府封育草地、林地，掛上自家「標籤」表功。

2004年冬天，內蒙古有數百萬畝造林地空置下來，沙堆和枯草綿延起伏。這裡曾經都是「沙漠圈地運動「參與者們的後院，在發現政府補貼越來越難套以後，這些人決定鋌而走險。

幾乎是同時，北京的街頭小報裡，湧現一大批打著「地產開發及綠色產業建設」旗號的企業，開始大搞「中老年直聘」、「聘項目經理、商務代表」。

防沙造林，從人定勝天的戰場，被一部分人開了小差。

據公開媒體報導，甚至有人創辦了「內蒙古萬裡大造林」集團公司，喊著「五年造林百萬公頃，染綠國土千分之一」的豪言壯語。

北京某造林公司在鄂爾多斯所營造的林地

幾乎一夜之間，在全國十二個省市區拉起一百多家分公司，銷售人員近萬，治沙成了一種名正言順的生意。

塞北荒原，在這些企業的規劃下，堪比綠樹天堂。

後來者們，膽子比前輩大，路子也野得多——自稱「中央社會管理創新研究中心」巡視員，用莫須有的「內蒙古治沙」「青島填海」等百億元大項目，到處忽悠人繳納定金和保證金。

萬裡黃沙，在這些人眼裡，就是萬噸金礦。

可沙子終究是沙子，鬧劇散場，留給當地人的，還是那片荒涼貧瘠的無邊大漠。

烏海來了力學堂吉柯德

中國人還是有期待，大多數人第一次知道治沙標兵以色列，明白到科技才是治沙第一生產力。

以色列國土面積狹小，土地資源貧瘠，沙漠佔國土面積的 60%以上，不僅耕地少, 而且是一個半乾旱地區，降雨量少，季節性強且區域分布不均，淡水資源缺乏的問題極為突出。

但以色列是怎麼沙漠立國的？

等到重慶交通大學教授易志堅出現在沙漠時，不少人都等著看他笑話。

他帶著團隊走出實驗室，從重慶交通大學校園來到烏海，在邊上的阿拉善盟沙漠中買下一大片沙漠，準備搞生態實驗。實驗的成本也不高，這裡的沙漠一畝只需幾百塊。

央視對易志堅團隊的報導

點沙成土——這是力學路橋專家易志堅，在治沙業界引發話題海嘯的「新技術」。

有「水變油」在前，「沙改土」這個技術，稱呼上讓人不得不多加懷疑——把瓷磚膠往沙裡一摻，加水攪合以後就能作為耕地使用，對於那些幾十年撲在治沙研究上的專家學者來說，幾乎輕巧得接近一種羞辱。

面對如潮質疑，易志堅聲稱，他的項目靈感來源於水泥混凝土。

這個重慶大學的副校長，是研究力學的。他主攻橋梁、道路工程材料，有一天，他忽然想到，既然水泥可以讓沙子有可塑性，那會不會存在一種對環境無害的材料，可以讓沙漠的沙子能夠蓄水，也具備可塑性？

他堅信突破口在材料上，他研究出一種植物纖維材料，毒害作用小，早已大規模作為瓷磚膠被運用於普通裝修過程裡。

也就是在沙子裡摻膠水，把沙粘合成類似水泥的狀態，邏輯確實簡單，簡單得匪夷所思。

在一場學術會上，易志堅播放了一段視頻，演示自己試驗田裡那些改造過的沙粒可以儲水，視頻中，水下滲得很慢。多數觀眾不以為然。

易志堅辦公室裡的實驗計劃

水泥當然可以儲水，但水泥的結構過於緊密，水分、肥料、氧氣儲存進去，幾乎是被固化地裝在封閉的盒子裡，無法有效流動，更別說還要給植物根系留下生長空間。

如果所謂的沙改土，只是簡單延續這個把沙子凝成一團的思路，充其量算是改良出更好的固沙材料，和治沙根本搭不上界。

植物生長，需要一個完整的微觀系統。

能支持植物生長的土壤，必須要具備兩重力學特徵：柔性特徵是保水、保肥和透氣，為植物根系生長提供彈性空間；剛性特徵則要能夠「抱住」植物根系，維持植物穩定。

有了合適的土壤，還要有微生物參與進循環當中，分解營養物質，不斷加強土壤肥力，為植物根系提供基礎的養分。

在一些持不同意見的教授和院士們眼裡，易志堅不可能解決這些問題，毋庸置疑他就是狂妄的人。

此時，易志堅和他的團隊卻在沙漠種植基地的菜地裡，第一次聽到了蛙鳴，在沙漠種植基地裡來幫忙的少數原住民們，開始學著烹調沙漠裡種出來的瓜果蔬菜。

這更加堅定了「沙變土」這個烏託邦式的理想，無論是否看起來有點堂吉柯德。

誰有勇氣證實沙漠不缺水

關於外界對土壤力學特徵的問題，在易志堅的熟悉領域內，他很快做出了回應：他拿出照片和樣本，展示試驗田裡生長出的高粱，展示一片綠色和周圍萬裡黃沙的對比，在座的專家們依然不信，說「沙漠裡面有水就能長植物」。

意思是，用一個盆子將沙子儲存起來，沙子只要不散，也可以種出東西來。

有網友順著這個假設，在家拿花瓶做了實驗，發現澆上水以後，沙子還真能種植物，不止沙子，顆粒更大的石頭、塑料球，都可以。實際上，這個實驗還可以再進一步，把沙子、石頭、塑料球都拿掉，只裝一瓶水，植物也能長。

水培嘛。

但沙漠裡的生態環境，遠不是一個幾十釐米深的花瓶能模擬的。動輒幾十上百米深度的沙層，水分每分每秒都在飛速下滲、蒸發。

保水，是沙漠治理最大的痛點，只要可以減緩沙地水分流失的速度，形成適合植物生長的溼潤土層，在自然環境下，配套的微觀生態很快就會產生。

改造過的沙地，改變肉眼可見。到處都是明顯的微小皺褶，用手指可以輕易在沙地表層上接起一片薄薄的皮狀結片，這是生物結皮，微生物活躍作用下才會出現的產物。

易志堅的試驗田，與周邊沙漠涇渭分明

泥土和微生物的問題是解決了，但專家們對易志堅提出了一個致命的指控。

在乾旱少雨的沙漠上，用水才是最大的黑洞。

沙漠，雖然地下水系豐富，但生態狀況十分脆弱，而農耕用地和林地一樣，都是吃水大戶，大量灌溉，如果運用地下水，一樣會造成局部生態惡化，加劇乾旱。

眼見都不為實，只能靠數據自證清白了。

根據易志堅團隊2017年公布的數據，他發現自己的沙漠「土壤」比起當地普通的農業、林業用地節水得多——每畝地只需要400方的灌溉用水量，比當地每畝550方的節水線都低。

試驗田裡的平移噴灌機

數據背後的沙子結構改弦更張，直接讓植物的生長情況發生改變，根系有了更寬鬆的生長空間，變得十分發達，能更好地利用下滲的水分，反過來進一步加強耕種區域的儲水能力，灌溉用水也因此大幅減少。

在蒸發量巨大的沙漠上，這6000多畝試驗田，不需要大水漫灌保證泥土的溼潤程度，只需要不斷在表層土壤快曬乾得時候，用平移噴灌機少量補灌六毫米的水量，保證表層土壤溼潤。

一般來說，平移機每次低於25毫米的灌溉都被認為是無效降水，但在實際運用裡，這每次六毫米足以讓生長在改造沙土上的植物繁盛起來。

在這場「沙漠改造探險」實驗場，大數據就像一條光束，伸向深不見底的未知洞穴，也通向未來世界。

網際網路第一次沙漠種瓜果

騰訊云為易志堅團隊提供了雲計算技術支持，他們之間的紅娘是一篇報導。

騰訊雲副總裁鍾遠河，一直在尋覓和雲結算結合、同時又能造福社會的項目，看到關於易志堅團隊沙漠改土的項目報導以後，他好奇心啪地一下就起來了。

報導裡，易志堅改造後的沙漠瓜果飄香，蛙鳴不斷。鍾遠河決定眼見為實，他派人在試驗田裡安裝不間斷攝像頭，劃出地塊做對照實驗，還取走了約束治沙材料到深圳驗證有效性。

易志堅團隊演示沙改土儲水性

劉靈豐此時被派去重慶，與易志堅團隊碰面，最後帶了一部分約束材料回深圳。

她把這種約束材料放入沙中，對比沒有改造過的沙，她在深圳竟然種出了生長情況明顯更好的大蒜。

工程師種蒜背後的故事很少人了解，騰訊作為一家眾所周知的網際網路公司，早已入局「種植行業」。

2018年3月，荷蘭瓦赫寧根大學發起國際人工智慧溫室種植大賽（Autonomous Greenhouse Challenge），比賽的挑戰目標，是在4個月內生產出高產量、高資源利用率的黃瓜作物。

騰訊種出的黃瓜

參賽團隊被要求利用傳感器和攝像頭，獲取溫室氣候、作物發育情況等數據，加入自己的模型或機器學習算法，遠程控制作物生長。

同樣瞄準農業機會的微軟（Sonoma隊）、英特爾（Deep_greens隊）等來自15個國家的14支團隊參與了這次大賽。

比賽中，騰訊科研團隊根據植物學、生物學和物理學等相關學科知識進行建模，建立起模擬氣候環境和作物生長的仿真器。

隨後開創性地搭建出一個農業人工智慧系統，通過創新的強化學習方法，將iGrow農業專家的知識和經驗自然地嵌入仿真器中，使人類專家能夠在種植密度、灌溉施肥、打頂剪枝等方面，實現最大程度地提升作物產量。

今年6月10日，騰訊再次宣布了農業領域進展。

騰訊 AI Lab 藉助在國際人工智慧溫室種植大賽中自研的AI算法和技術經驗打造的種植方案面世，今年落地中國農業大省遼寧，在遼寧試點的第一期小番茄試點迎來「小豐收」，每畝每季淨利潤增加數千元。

「種番茄」、「種黃瓜」的方法經驗，持續影響騰訊、易志堅在阿拉善沙漠的農業種植實驗。

騰訊雲方面希望通過傳感器技術，高頻密度採集空氣/沙土溫溼度、二氧化碳濃度和光合有效值等多種環境數據，加上強大數據計算能力做大量種植模擬，印證易志堅團隊對沙漠進行「土壤化改造」後的最佳種植決策。

目標很簡單，他們想在不同沙漠環境下，大規模複製改造種植的可能性。

騰訊意圖給全球沙漠插U盤

科技巨頭和治沙新貴，攜手的契機是規模化智慧農業，在沙漠裡種植農作品，不再是他們的「小目標」。

目前為止，易志堅的沙漠實驗已經有了被複製的可能。在烏蘭布和沙漠之外，新疆和田、四川阿爾蓋、海南三沙，甚至遙遠的阿聯阿布達比，他們已經開墾了17000多畝實驗用地。

問題也接踵而來，天南海北的試驗田，加上規模龐大，要實現有效管理，必須依靠數據化手段。

包括風速、溼度、降水、攝像頭等模塊的

比如不同實驗區域的土壤酸鹼性，土壤乾濕度，氣候變化，風力變化，植株生長情況，灌溉水量等，需要根據具體情況隨時應對與調整。

但這些數據，如果還像過去一樣，靠研究者們帶著帶著尺子、試劑、儀器，走到哪測到哪，需要耗費的人力、物力和時間都十分巨大。

騰訊的技術隊伍入駐以後，提出了一個更便捷的解決方案，通過往烏蘭布和6000多畝的沙改土試驗基地裡，安裝數千個傳感器，組成一張精密的巨網，高效、實時地完成試驗田數據收集。

就像在漫天黃沙裡插了一個巨大的U盤。

有了數據，存儲、處理、使用也需要配套解決。

易志堅團隊使用的高光譜成像儀，一張照片的大小就在350M左右，幾天就能塞滿一臺普通雙核筆記本電腦的內存，至於基地使用田間植物表型採集系統、高光譜採集系統、全時視頻監控系統，這些環境感知系統數據規模，保守估計每天至少在1T以上。

要移動這些數據，靠網絡是不現實的，在騰訊搭建邊緣計算中之前，他們只能用硬碟拷貝，要麼寄快遞，要麼親自坐飛機帶回實驗室裡。

更耗費時間的是運算，800MB左右規模的上述數據，用個人電腦處理，就算應用深度學習的框架，也要在迭代計算這一環上跑整整三天，等數據跑完，田地裡的情況很可能已經發生了變化。

騰訊雲數據中心為易志堅團隊設計了專用的邊緣一體櫃，搭載上適應沙漠地區的散熱、防塵模塊。通過邊緣計算，解決數據接收、清洗、篩選以及計算和存儲等難題。

實驗團隊迎來邊緣計算中心

這個比普通人家衣櫃還小的柜子裡，塞進了五千多虛擬核的算力，1個小時可以完成以前一臺普通電腦數月才能完成的計算工作，存儲的數據需要塞滿數百平的房間。

處理過的數據被上傳到騰訊雲，供團隊成員隨時調取和使用，易志堅團隊能夠在全世界任何一個有網的地方，通過雲端及時了解、幹預試驗田，隨時連線農業專家，對田地裡作物的生長問題進行會診。

從2019年開始，騰訊和重慶交大團隊正在著手開發全球性的沙漠區域環境數據公共平臺，目標是為全球科研人員提供公共數據集，為研究沙漠對全球生態系統的影響提供有價值的研究資料。在合作中，騰訊為項目提供了包括數據接口、開源組件在內的技術支持服務。

萬裡黃沙裡淘金，如夸父追日，艱難跋涉的易志堅們還是日復一日地與天地纏鬥。

四十年來，距離北京1028公裡的烏蘭布和沙漠，最大的變化是沙子開花、荒漠有網際網路信號了。

易志堅實驗基地的工人收穫瓜子

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