我国工程界大乌龙事件!2009年,重庆大学教授易志坚在研究物质力学时,意外发现了沙漠土壤的独特性质,巧合之下,他解决了一个世界性难题。 说出来你可能不信,困扰人类千百年的沙漠治理难题,其破局的关键密码,并不在植物学或水利工程里,而是藏在一堆枯燥的力学公式中。更让人意想不到的是,揭开这个秘密的,是一位研究道路混凝土的力学家。 2009年,重庆大学实验室里,易志坚教授正对着一摊“泥”出神——那不是普通的泥,而是掺了特殊材料的沙子,它竟然像面团一样,能捏成团、能保持形状。 一个近乎天方夜谭的想法,在他脑子里“砰”地一声炸开了:如果能让沙子拥有土壤的力学特性,沙漠是不是就能被“锁”住,进而变成良田? 这个想法,在当时听起来就像要把石头变成面包一样离谱。传统的治沙思路,无外乎是“防”和“补”:种防护林挡风,辅以草方格固沙,再艰难地引水植树。核心逻辑是“适应自然”,过程缓慢,且极度依赖水源。 而易志坚的思维,来了一个近乎野蛮的跳转:为什么要一味地适应沙漠?我们能不能从根本上,改变沙漠本身的“体质”?他的目标,不是寻找更耐旱的植物,而是制造能生长植物的“土”。 转折就藏在那摊“泥”的力学特性里。易志坚团队在研究一种工程材料时,触碰到了物质状态的奥秘。他们发现,土壤和沙子的根本区别,不是一个有有机质一个没有那么简单,而在于一种叫做“万向结合约束 的力学状态。 通俗点讲,土壤颗粒之间像有无数双微小的手,紧紧拉在一起,形成一种稳定又柔韧的网络。这个网络让土壤能干湿自如:湿润时,它变成可塑的“泥”,锁住水分子;干燥时,它变硬结块,保护水分和养分不流失。这就是土壤“活”着的力学灵魂。 而沙子呢?它们就像一盘散沙,颗粒之间是松散的“点接触”,毫无约束力。水一浇就渗走,风一吹就跑掉,没有任何保水、固形的能力。 看清了这一点,那个疯狂的想法就有了坚实的科学支点:如果我们能赋予沙子颗粒这种“万向结合约束”,不就等于赋予了沙子“土壤的力学生命”吗?问题的性质彻底变了,从一个生态学难题,变成了一个材料学和力学的复合题。 思路清晰了,但路径依然迷雾重重。用什么材料,才能给沙子“注入灵魂”?团队开始了漫长的试错。他们尝试过各种化学黏合剂,但效果不佳,要么板结如水泥,要么破坏环境。直到他们从植物本身汲取灵感——植物纤维素的衍生物。 这是一种天然、环保的高分子材料。经过无数次改性实验,他们终于找到了一种神奇的“黏合剂”:只需要在沙子里加入微量的这种材料,再加水搅拌,奇迹就发生了。 松散的金色沙粒,开始黏结、团聚。用手一握,能形成有塑性的一团;放下后,不再散开,而是保持形状。加水,它变得柔韧泥泞;干燥后,它结成硬块,但内部仍保有孔隙。它的力学行为,已经和天然土壤高度相似。 易志坚给它起了一个直白又充满革命性的名字:“沙漠‘土壤化’”。这不是把沙子变成了真正的土壤,而是让它“学会”了像土壤一样工作——成为一个适宜植物生存的力学载体。 然而,实验室里的成功,只是“玩具级”的。真正的审判,在风沙咆哮的荒漠。2016年春天,团队怀着忐忑的心情,将这项技术带到了内蒙古乌兰布和沙漠的腹地。 起初并不顺利,第一批种子因播种太早,毫无动静。质疑声,如同沙漠的热风一样扑面而来。但调整策略后,生命回应了这场力学的召唤。嫩绿的芽,竟真的从这片“人造土壤”中钻了出来。 接着,是疯狂的生长。玉米、高粱、萝卜、向日葵……七十多种植物在这里野蛮生长。更让人震惊的是数据:改造后的“土壤”,其储存水分和养分的能力与天然土壤相当;种植的糜子亩产远超当地旱地,萝卜单个重达十几斤。 一片微型绿洲,在死寂的沙海中诞生了。昆虫来了,鸟儿来了,甚至野兔和狐狸也开始在此出没。一个自我强化的微型生态系统,因为底层力学状态的改变,被意外地激活了。 故事到这里,已经足够传奇。但易志坚团队很快发现,这项技术的“副作用”,比预想的更惊人。传统农业土壤因为常年耕作碾压,会板结,需要定期松土。而他们“土壤化”的沙地,居然表现出强大的“自修复”和“抗板结”能力。 作物收割后,翻动一次,来年种植时,它依然保持松软状态。这背后,还是力学。人工添加的约束网络非常稳定,外力破坏后,一旦重新给予扰动,颗粒很容易再次进入约束状态。这解决了一个连天然农田都头疼的顽疾。 参考信息: 新华网|《中国科学家发现沙漠变土壤“密码”》 文|没有 编辑|史叔
