經(jīng)過治理的沙地還能種植草莓等經(jīng)濟(jì)作物。受訪者供圖
在全球荒漠化以每年5萬至7萬平方公里的速度擴(kuò)展的今天，一場源自揚(yáng)州大學(xué)的“科技增綠”正悄然改變著“沙進(jìn)人退”的格局。日前，記者從揚(yáng)州大學(xué)電氣與能源動(dòng)力工程學(xué)院獲悉，該院一支青年科研團(tuán)隊(duì)化身“荒漠醫(yī)生”，獨(dú)辟蹊徑地利用在沙漠中頑強(qiáng)生存的藍(lán)藻，融合工業(yè)固廢，成功研發(fā)出全球首創(chuàng)的“全固廢基固碳緩釋肥”。這項(xiàng)技術(shù)猶如為流動(dòng)的沙丘編織了一層堅(jiān)韌的“皮膚”，為荒漠化治理開出“中國良方”。
藍(lán)藻為沙漠披上一層“皮膚”，改善土壤質(zhì)量
“荒漠化是地球的頑疾，傳統(tǒng)的治理方式如人工植被、機(jī)械固沙等，往往投入大、養(yǎng)護(hù)難，可持續(xù)性面臨挑戰(zhàn)。”該青年科研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人張孟輝博士介紹，面對這一嚴(yán)峻的全球性生態(tài)危機(jī)，尋求一種低成本、長效益、能“自我造血”的治理新模式，成為當(dāng)務(wù)之急。
如何為沙海“披綠”？團(tuán)隊(duì)將目光投向了自然本身。在一次次的野外考察與文獻(xiàn)鉆研中，他們從沙漠里極少數(shù)能頑強(qiáng)生存的先鋒生物——藍(lán)藻身上，獲得了關(guān)鍵靈感。“藍(lán)藻在極端干旱和貧瘠的環(huán)境中傲然挺立，它本身就是大自然賜予的治沙‘神奇藥材’。”張孟輝解釋道。
在實(shí)驗(yàn)室的微觀世界里，團(tuán)隊(duì)成員們驚嘆于藍(lán)藻展現(xiàn)出的強(qiáng)大生命力。它們以獨(dú)特的絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)匍匐于沙粒之間，如同無數(shù)只微小的手，將松散流動(dòng)的沙粒緊緊“抓”住。同時(shí)，藍(lán)藻分泌的胞外多糖等物質(zhì)，能在沙粒表面形成一層黏稠的膠結(jié)層，日積月累，便形成了一層暗色的、具有一定韌性的“生物結(jié)皮”。
“這層結(jié)皮，就是我們?yōu)樯衬系摹つw’。”團(tuán)隊(duì)骨干成員厲雨凡形象地比喻道，這層“皮膚”雖然薄，但能有效抵抗風(fēng)蝕、固定流沙，其形成的微環(huán)境還能像海綿一樣鎖住珍貴的水分。更令人驚喜的是，藍(lán)藻結(jié)皮能顯著提升土壤肥力，相關(guān)試驗(yàn)中，土壤生物量可達(dá)12.72mg·g，葉綠素a含量超過1mg·g，土壤有機(jī)質(zhì)和微量元素含量也得到明顯改善。“更難得的是，藍(lán)藻與固氮菌種協(xié)同作用，能持續(xù)改善土壤質(zhì)量。”張孟輝說。
新型肥料讓“一盤散沙”也能孕育生命
靈感源于自然，成果成于創(chuàng)新。該團(tuán)隊(duì)的核心突破在于，他們將目光投向了另一類環(huán)境負(fù)擔(dān)——工業(yè)固廢。通過科技攻關(guān)，他們成功將煤渣等廢棄物“變廢為寶”，轉(zhuǎn)化為制備固碳緩釋肥的基底材料。
“我們的肥料實(shí)現(xiàn)了固沙、保水、增肥與資源化利用的完美閉環(huán)。”團(tuán)隊(duì)成員詳細(xì)介紹其工作原理，肥料施用于沙地后，其中的藍(lán)藻作為先鋒，迅速形成生物結(jié)皮，穩(wěn)定沙丘表面；隨后，包裹在固廢載體中的營養(yǎng)元素開始緩慢釋放，為后續(xù)引入的沙生植物或作物提供持久養(yǎng)分；待植物根系逐漸發(fā)育，便能與藍(lán)藻結(jié)皮協(xié)同作用，進(jìn)一步促進(jìn)土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的形成，最終讓“一盤散沙”變成能夠孕育生命的“土壤”。
在團(tuán)隊(duì)的試驗(yàn)基地里，這項(xiàng)技術(shù)的“魔力”已肉眼可見。施用該肥料的沙化田地不僅固定了流沙，還能種植出草莓、多種蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物。令人振奮的是，這些作物的產(chǎn)量與品質(zhì)，已與普通耕地所產(chǎn)相當(dāng)。這標(biāo)志著，荒漠化治理不再僅僅是投入性的生態(tài)修復(fù)，更是一條能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益、助力農(nóng)民增收的可持續(xù)發(fā)展之路，真正實(shí)現(xiàn)了“點(diǎn)沙成金”。
2024年以來，這群“荒漠醫(yī)生”從實(shí)驗(yàn)室到無垠沙海，開展了一場“科技長征”。目前，該團(tuán)隊(duì)攻克了工業(yè)固廢制肥、緩釋肥固碳等關(guān)鍵技術(shù)難題，將煤渣廢料變廢為寶，研發(fā)出兼具土壤改良和固碳雙重功效的新型肥料。
“我們不僅要為荒漠化治理‘開方治病’，更要確保療效持久。未來將繼續(xù)優(yōu)化配方，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，讓更多荒漠重現(xiàn)綠意，在風(fēng)沙與綠洲的博弈中，書寫人與自然和諧共生的新篇章。”該團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)教師、揚(yáng)州大學(xué)副教授齊永鋒表示。
通訊員 金秀平 記者 喬云
