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融入科技因子的“沙漠土壤化”演變

2020-12-11 10:13:56   

在一盤散沙中加入約束材料,然后加入適量的水,兩三分鐘后散沙變成了一團“泥巴”……近日,在內(nèi)蒙古烏蘭布和沙漠里,重慶交通大學沙漠生態(tài)研究院副院長趙朝華為記者演示了“沙漠土壤化”的過程。

沙子為什么能夠土壤化?重慶交通大學副校長易志堅解釋,“沙漠土壤化”的本質(zhì)是“變土”。土壤天然有兩個力學狀態(tài),干的時候是固體,濕的時候是流變體,土壤的力學特征賦予了土壤自修復和自調(diào)節(jié)生態(tài)力學屬性。土壤一定是顆粒物質(zhì),其顆粒之間通過約束凝聚成團,能夠存儲水分、養(yǎng)分、空氣并滋生微生物。因此,“變土”的過程就是顆粒約束改變顆粒物質(zhì)力學狀態(tài)的過程,也就是把沙子從離散狀態(tài)通過約束轉(zhuǎn)化為固體和流變體的過程。“土”具有自修復和自調(diào)節(jié)的生態(tài)力學屬性,同時保水保肥能力強,所以土壤化的沙子能夠成為植物生長的載體。

2008年,易志堅萌發(fā)了沙子可以變?yōu)橥寥赖南敕ㄖ?,他帶著團隊在實驗室里反復模擬實驗,終于從植物里提取了約束材料。從2016年開始,易志堅團隊在內(nèi)蒙古烏蘭布和沙漠建立了25畝的試驗基地,并在新疆、四川等地的沙漠或沙地進行田間試驗,最終形成了沙漠土壤化生態(tài)快速恢復一體化技術(shù)體系。

如今,烏蘭布和沙漠的試驗基地已經(jīng)擴展到6000畝,在“沙漠土壤化”之后的“土”種上了西瓜、高粱、蘿卜、白菜等作物。經(jīng)過“沙漠土壤化”后的地塊,“土”結(jié)構(gòu)也改變了。“土”層相對緊密,二三十厘米下面是離散沙子。

2019年,內(nèi)蒙古阿拉善盟農(nóng)牧局組織高粱測產(chǎn),測產(chǎn)結(jié)果最高畝產(chǎn)達932公斤,平均畝產(chǎn)達789公斤,遠超高粱的全國平均畝產(chǎn)。記者了解到,“變土”的過程是機械化作業(yè)。把材料撒在沙子表面,通過旋耕機旋耕,一臺旋耕機一天可以耕80畝地,效率非常高。因為約束材料是植物提取的,無毒無害,導致‘變土’后種植的作物不僅產(chǎn)量高,而且品質(zhì)好。

在基地里,記者看到了騰訊公司和“沙漠土壤化”團隊合作,為基地定制的騰訊云nanoT-block一體柜數(shù)據(jù)中心。整個邊緣數(shù)據(jù)中心由物聯(lián)網(wǎng)采集器、邊緣網(wǎng)關(guān)以及一體柜組成。這套系統(tǒng)在兼容性和安全穩(wěn)定性上都實現(xiàn)了創(chuàng)新,為了適應(yīng)沙漠的特殊環(huán)境,制冷系統(tǒng)能耗最大可降低69%;算力最大可支持數(shù)千虛擬核同時計算,1小時即可完成一臺普通電腦4個月的科研計算量,效率提升2000多倍;相對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲和使用,采集的數(shù)據(jù)通過在線實時采集,并在邊緣網(wǎng)關(guān)里進行數(shù)據(jù)清洗和篩選,上傳到騰訊云供團隊成員隨時調(diào)取和使用,大大提高了數(shù)據(jù)的存儲和使用速度。

“沙漠土壤化生態(tài)快速恢復一體化技術(shù)是一項中國獨有的技術(shù)。在生態(tài)和水資源允許的情況下應(yīng)用技術(shù)將有害的、擴張的沙漠改變?yōu)榭衫猛恋?,這對中國遏制沙漠化和土地利用意義重大。”易志堅說。

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