从“沙漠吃土”变“中国粮仓”！新疆农业的大招，创造世界奇迹

满眼黄沙的沙漠，真的能长出庄稼吗？从“吃土”到“产粮”，中间究竟靠的是什么技术？

这些问题背后，是一场正在进行的科学试验。在许多人的印象里，沙漠意味着漫漫黄沙、稀疏枯白的植物和肆虐的风沙，很难和“种粮食”联系在一起。

重庆交通大学的一支科研团队，却在研究如何把沙漠改造成可以耕种的土地。他们已在乌兰布和沙漠、新疆塔克拉玛干沙漠、库布齐沙漠、四川若尔盖沙化土地、西藏沙化土地、西沙岛礁，以及中东沙漠和撒哈拉沙漠等地开展实践，累计改造面积近2万亩。

在全球粮食形势并不乐观的当下，这样的探索格外引人关注。联合国粮农组织去年发布的报告显示，全球仍有53个国家、近3亿人在为下一餐发愁，灾难性饥饿人数更是创下历史新高。

在“谁攥住粮食，谁就有主动权”的格局下，中国要让14亿人稳稳端住饭碗，就必须不断拓展耕地来源，降低被“卡脖子”的风险。

这支团队的试验基地位于内蒙古乌海市。乌海地处内蒙古西部，是一座典型的工业城市，煤炭资源十分丰富。

隔着黄河与它相望的，是面积约1万平方公里的乌兰布和沙漠。一边是工业重镇，一边是茫茫沙海，这样的地理格局，本身就让当地长期承受着风沙侵袭的压力，也让治沙成为绕不开的课题。

乌兰布和的自然条件相当恶劣。这里年均降水量只有102.9毫米，风沙严重，部分沙丘相对高度可达50米。

它被认为是我国沙漠化最严重、最难治理的沙漠之一，乌海也因此成为内蒙古乃至全国沙化最严重的城市之一。要在这样的地方种出庄稼，难度可想而知，几乎相当于在“不可能”上动手术。

然而，如今走进试验基地，很难想象几年前这里还是一片什么都没有的纯沙漠。眼前是一大片菜地，高粱、番茄、土豆、辣椒、茄子等作物长势喜人，绿意从脚下一直铺向远处。

与周围起伏的沙丘相比，这片田地显得格外醒目，仿佛有人在黄沙之上硬生生铺开了一块生机勃勃的绿毯。

为了展示作物的长势，基地老师建议参观者挑一棵小的拔起来看看根系，理由是这些作物根系发达，大的恐怕拔不动。结果确实如此，有人不服气地去拔一棵看起来并不大的作物，用尽力气也没能拔出来。

亲手拔草、挖土豆、摘辣椒之后，人们才真正确信，这片沙漠里的农田并非虚假宣传。

那么，沙漠究竟是怎样变成农田的？关键在于沙子和土壤之间的物理差异。

沙子主要由二氧化硅组成，物理性质相对简单：它始终处于离散状态，颗粒之间彼此松散，风一吹就散，甚至不用风吹也聚不到一起。正因为如此，沙子很难储存水分和养分，植物自然也就难以在其中扎根生长。

土壤则完全不同。它由各种矿物颗粒、有机质、水分、空气以及微生物等共同组成，这些成分相互作用、彼此影响，使土壤具有极其复杂的物理和化学性质，成为植物生长的理想载体。

可以说，土壤并不是简单的“细碎颗粒”，而是一个有结构、有活力的复杂系统，这正是沙子所欠缺的。

最直观的差别在于形态变化。土壤在潮湿时会呈现流变状态，也就是我们常说的“泥”；随着水分逐渐减少，它又会变成固态。

也就是说，土壤能够在流变态和固态之间稳定转换。而沙子无论干湿，始终是一盘散沙，加了水也很快渗走，干了依旧随风飘散，无法形成稳定的结构。

为什么二者会有如此大的差别？根据重庆交通大学副校长、力学家易志坚教授的研究，这是因为土壤颗粒之间存在一种“万向结合约束”关系，简称ODI约束。

它是土壤中各种成分综合作用的结果。在这种约束下，土壤颗粒之间既可以向多个方向移动，又保持着一定的约束关系，因而不会像沙子那样成为纯粹的离散态。

更重要的是，ODI约束具有可恢复性。土壤变成固态时，颗粒排列相对固定，因此容易开裂、破碎；但只要加一点水，土壤就会自我修复，重新形成ODI约束。

简单来说，干土加水变成泥，泥失去水分又变回干土，这一循环正是ODI约束在起作用，也是土壤能够长期承载植物的根本原因。

反过来，一旦这种力学属性消失，土壤就会退化。比如土壤板结，就是土壤很难再从固态回到流变态；再比如土地沙化，则是土壤变得像沙子一样，成了离散状态。

由此，一个大胆的设想随之出现：如果能让离散的沙子颗粒之间也产生ODI约束，那么沙子是不是也能拥有土壤的力学性质？

这正是沙漠土壤化团队的基本研究思路。2013年，易志坚带领的科研团队首次研发出一种植物纤维素黏合剂。

他们在沙子里混入适量黏合剂和水后，沙子颗粒之间也形成了ODI约束，变得像湿土一样；水分蒸发后，沙子凝结成固态块状，如同干土；重新加水，又会恢复成湿土的状态。

经过这样的处理，沙子还获得了很强的储存水分、养分和空气的能力，这恰恰是植物生长最需要的条件。把加入约束材料的沙子与普通沙子放在一起对比，差异一目了然：前者能够成团、保水，后者依旧松散流失。

正是这种看似微小的变化，让荒漠具备了被“改写”的可能。

这种把不可能变为可能的思路，在中国农业科研中并不陌生。40年前，袁隆平到访新疆时，看着大片盐碱地感叹，要是这里能种水稻就好了。

后来，科学家们沿着袁老的方向持续攻关，终于培育出耐盐碱水稻。从盐碱地种稻到沙漠里种菜，背后都是对边际土地潜力的不断挖掘。

回到具体操作，实际种植中除了ODI约束材料和水，还需要加入各种肥料，才能形成良好的生长环境。以乌海试验基地为例，ODI约束材料的添加量为沙子质量的0.1%至0.4%，磷钾复合肥的添加量为沙子质量的0.3%。

将它们与沙子搅拌均匀后，以10厘米的厚度平铺在沙漠表面即可。

土壤化和灌溉用水均取自地下水。乌兰布和沙漠地下水资源十分丰富，储量约57亿立方米，大约相当于1.3个洞庭湖。

研究者设想，未来当这些植物死亡、腐烂分解后，其有机质与沙子、约束材料充分混合，这些沙子或许真的能够逐渐演变成土壤。不过，这目前仍只是一种设想，有待时间检验。

人们最关心的，往往是成本和安全性。根据团队6年来的实际试验，如果要改造到能种粮食的程度，成本约为每亩1500至3000元；如果只需达到能长草的程度，成本则低得多。至于约束材料，由于它从植物中提取，甚至可以用作食品添加剂，安全性也相对有保障。

用水问题同样存在争议，有人担心耗水量过大。从内蒙古和新疆的试验结果来看，土壤化沙地每亩用水量在300至500立方米，比当地农业用地的灌溉定额少30%以上。

如果种植耐旱植物，或者在降雨量正常的地区，只需在播种时浇一次水，此后基本不必再精细管理。

新疆作为试验地之一，本身就是我国防沙治沙的重要战场。国家林草局去年的数据显示，新疆当年完成的三北工程任务面积，相当于3个上海那么大。

大规模的生态治理为新技术提供了广阔的应用空间，而沙漠土壤化若能与既有治沙工程相结合，有望在固沙之外进一步开拓农业用途。

传统治沙方式主要有三种：一是工程治沙，比如常见的草方格，用来阻止沙子移动；二是化学治沙，通过喷洒乳化沥青或聚合物乳胶等固化沙子表层；三是植物治沙，即种植耐旱植物修复沙漠，比如在蚂蚁森林里种梭梭树就属于这一类。三种方式各有所长，也各有局限。

沙漠土壤化技术则兼具多种优势：它既能像工程治沙和化学治沙那样阻止沙子移动、实现固沙，又能像植物治沙那样恢复生态环境，可谓一举两得。更进一步，它还能让沙地种出蔬菜和粮食，把原本只求“不扩张”的荒漠，转变为可以产生经济价值和粮食产出的土地。

当然，这项技术不能盲目推广。大规模推行沙漠土壤化，必须考虑地下水开采问题，绝不能过度开采；同时还要评估沙漠消失可能带来的区域性气候变化以及生态环境变化。因此，这项技术若要大规模应用，必然需要政府统筹规划，在生态安全与耕地扩展之间找到平衡点。

从潜力来看，我国沙化土地面积高达173万平方公里，约占国土面积的18%。即便只把其中1%改造成可耕种的土地，也有约2600万亩，相当于湖南省耕地面积的一半。

这样一笔“土地账”，足以说明沙漠土壤化的现实意义，也让人对荒漠变良田的前景多了几分期待。

国家统计局数据显示，我国三大主粮已实现100%自给，欧美粮商想靠粮食“卡中国脖子”，难度比以前大了许多。但在国际局势日趋紧张的背景下，粮食安全没有终点，耕地自然是越多越好。把沙漠变成后备耕地，正是在为未来的饭碗多加一道保险。