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技术|点沙成土！力学家勇闯“无人之地”跨界治沙创奇迹

本报采访人员谷训
2021年底 ， 58岁的力学家易志坚获得了一个新的荣誉——“2021最美科技工作者” 。 一向看淡荣誉的他十分看重这个奖项 ， 他说 ， 这是对他和科研团队勇闯“无人之地”13年难得的一次公开肯定 ， 是对这一路走来所有质疑和否定的回应 ， 更是对科学家们敢于跨界、勇于创新的鼓励 。
一切 ， 要从2016年悄然诞生的一片沙漠绿洲说起 。
“门外汉”跨界治沙创奇迹
“乌兰布和” ， 在蒙语里是“红色公牛”的意思 。 这里在西汉还是沃野千里 ， 唐宋时期明显沙化 ， “沙深三尺、马不能行” ， 而今已是一片寸草不生的流动沙漠 。 2016年4月 ， 重庆交通大学教授易志坚带领科研团队走进内蒙古阿拉善盟乌兰布和沙漠 ， 8月 ， 浩瀚黄沙中出现了一个有两个足球场大的绿洲 ， 分外耀眼 。 在一片郁郁葱葱、瓜果飘香中 ， 千年来桀骜的“红色公牛”第一次在人类面前表现出驯服 。
然而没有人想得到 ， 让沙漠在短时间内变绿洲的 ， 是一群与生态、植物、土壤、治沙等专业毫不沾边的力学家 。
2009年 ， 易志坚在研究颗粒物质力学的过程中发现 ， 颗粒物质从离散状态向流变状态、固体状态转换 ， 依靠的是一种万向约束关系 。 “当时我就联想到 ， 土壤和沙子之间的区别就是有没有这种约束关系 。 ”易志坚说 ， “当我想到这个发现可以把沙改造成土 ， 就激动得睡不着觉！”
在进一步的研究中 ， 易志坚团队提出了一项原创力学原理 ， 土壤颗粒间存在一种万向结合约束关系(Omni-directional Integrative约束 ， 简称ODI约束) 。 万向结合约束下的土壤颗粒体 ， 既有一定的柔性 ， 保水、保肥和透气 ， 并为植物根系生长提供弹性空间 ， 又有一定的刚性 ， 使之能够“抱住”植物根系 ， 维持植物稳定 。 易志坚团队首次在土壤的力学特性与生态属性之间建立起联系 ， 从力学角度解释了土壤能够“生生不息”之谜 。
手握“点沙成土”的科学理论“密码” ， 易志坚放下了他所有的力学研究 ， 一心扑到“沙漠土壤化”试验上 。 2013年 ， 科研团队研发出一种植物纤维素黏合剂 。 在沙子中混合适量的黏合剂和水 ， “一盘散沙”就能获得与自然土壤一样的生态-力学属性：在湿润时呈现稀泥般的流变状态 ， 水分蒸发后结成固体状态 ， 两种状态之间可自由转换 ， 并具有较强的存储水分、养分和空气的能力 ， 成为适宜植物生长的载体 。 该技术现已获得7项国际发明专利和18项国内发明专利 。
从2016年起至今 ， “沙漠土壤化”技术在多种严酷自然条件下进行实地试验 。 内蒙古阿拉善盟乌兰布和沙漠、新疆和田塔克拉玛干沙漠、四川若尔盖修复沙化草原、西沙岛礁、西藏拉萨市郊沙化带、撒哈拉沙漠中石油尼日尔油田基地 ， 在总面积达17000亩的沙漠沙地上 ， “沙漠土壤化”技术生态恢复和农业种植试验都取得了成功 。

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