作者:彭丽 来源:中国科学报 发布时间:2013-7-30 8:36:06
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为了沙漠上的一抹绿色
中科院成都化学所刘白玲团队生态固沙纪实

 
我国的荒漠化土地约占国土面积的27.5%,受到沙化影响的地区面积占国土面积的34.6%,而且每年还在扩展。因此,防止土地荒漠化对我国经济发展和民生具有极其重要的作用,对减弱沙尘暴对京津地区的侵袭也有积极作用。
 
■本报记者 彭丽
 
近日,在中国科学院成都有机化学研究所(以下简称成都化学所),《中国科学报》记者见到了该所博士生导师刘白玲研究员。她刚带领团队成员从内蒙古库布齐沙漠归来。
 
在那里,成都化学所正与中石化四川维尼纶厂(以下简称川维)、内蒙亿利资源集团联手实施2000亩生态固沙示范工程。他们播种了多种沙漠植物种子,并在小块试验田里种植了蓖麻。
 
“在使用固沙材料后的沙土上,各种植物不但出芽快,出芽率也很高。”刘白玲告诉记者,“在沙土上喷洒的新型固沙材料,不但能将沙粒胶结成保护层,而且可使水分渗入沙层,在固沙的同时促进植物生长,从而改善沙地的生态环境。这是从化学固沙过渡到生态固沙的新模式。”
 
近年来,刘白玲团队一直致力于从材料学入手研究生态固沙,目前已取得了不错的成绩。
 
生态固沙对材料要求高
 
2010年,刘白玲团队首次提出将阳离子型高分子用于防沙固沙,并与中科院其他院所及地方相关院所就化学防沙固沙问题进行了深入交流,明确了研究方向、确定了固沙的实施方式。次年,团队在前期探索基础上正式与川维合作开展防沙固沙研究。
 
“固沙对材料要求很高,但大多数人对此缺乏认识。”刘白玲认为,用材料进行固沙的首要任务,就是要通过系统性的研究,建立起固沙材料的结构与其固沙性能之间的内在关系,否则在固沙材料的选择上就会出现盲目性。“迄今化学固沙没有得以规模化实施的原因之一,就是缺乏对固沙材料系统的了解和认识。”
 
“固沙是在恶劣的环境条件下进行的,因而对固沙材料要求很高。”刘白玲告诉记者,生态固沙是化学固沙与生物固沙相结合的产物,因而对固沙材料的选择有着更高的标准。
 
然而,固沙对材料很多性能的要求又是相互矛盾的。如对使用的长期性、抗风蚀性与生物降解性的要求;对固沙的牢固性与促进植物生长的要求;对吸水性与防止水分蒸发的要求等等。
 
“在一种材料中,是很难同时兼具上述性能的。”刘白玲指出,固沙的地方是人类要利用的区域,完全的沙丘固定、硬化是不可取的。必须要在喷洒固沙材料后继续保持沙粒的通透性,让植物生长出来。“最关键就是要有适应生态固沙要求的新型固沙材料。”
 
近些年来,刘白玲团队基于新的思路,已经开发出多个结构新、效率高、成本低的绿色高分子固沙材料,系统研究并阐明了这些材料的结构与防沙固沙及促进植物生长的相互关系。“我们的主要工作就是通过分子设计和采用新的合成技术,制备出适合不同气候、不同水文地质条件的固沙材料,改变我国目前在防沙固沙材料使用上的盲目性。”
 
院企合作降低固沙成本
 
刘白玲表示,在我国难以实施用固沙材料进行治沙的另一重要原因是其高昂的成本。因而,必须在对防沙固沙使用材料进行系统、综合研究的基础上,降低材料的生产与推广成本。
 
刘白玲认为,与企业结合,形成“材料研发—性能评价—规模化的生产—推广应用”的大协作模式,是减少中间环节,较大幅度地降低材料成本的必由之路。
 
2012年7月以来,刘白玲团队首先对川维现有的水溶性高分子和乳液产品进行了全面的理化性能与固沙性能分析,对产品抗盐碱性、吸水性、对植物与沙土微生物生长的影响等也作了系统研究。
 
同年10月,在中科院寒区旱区环境与工程研究所的支持下,刘白玲团队在位于宁夏中卫沙坡头的中科院荒漠化实验站,对自主研发的新材料和川维的现有产品等40多个样品进行了风洞试验,对其抗风蚀性能进行了测试,初步获得了样品的筛选方案,并在宁夏界内的腾格里沙漠进行了小范围的野外固沙试验。
 
之后,成都化学所、川维与阿拉善SEE公益治沙组织配合,在位于内蒙古阿拉善左旗巴彦浩特镇,进行了多种水溶性高分子和乳液的固沙试验,经过多次沙尘暴洗礼,其中多种产品都在野外试验中表现出了优良的固沙性能。这次野外固沙试验,还配合南京农业大学进行了梭梭植物的种植研究。
 
今年5~6月,亿利资源集团动用了200台推沙机,在库布齐沙漠推平了2万亩沙地,其中2000亩专门用于与川维和刘白玲研究团队合作,建立生态固沙示范基地。在喷洒固沙剂一周后,田中沙生植物及小块试验田中的蓖麻均长势良好,其效果明显好于空白对照地。
 
刘白玲说,其主要原因是沙粒被喷洒的材料固定,强风下不再被吹起,避免了长出的植物嫩芽被风沙打死。该试验结果还引起了正在库布齐沙漠推广滴灌技术的以色列专家的重视,并表示了合作意向。
 
亿利资源集团则提出与川维、刘白玲团队共同成立“沙漠治理与生态修复工程公司”,专门从事荒漠化治理技术的推广工作,而且库布齐的万亩沙漠也在等待着来年的生态化治理。
 
终极目标是改良沙土
 
“沙漠化防治是我国新形势下经济与环境协调发展中亟待解决的问题。”刘白玲援引一组数据强调防沙固沙的重要意义。我国的沙漠化土地约占国土面积的27.5%,受到沙化影响的地区面积占国土面积的34.6%,而且每年还在扩展。“因此,防止土地荒漠化对我国经济发展和民生具有极其重要的作用,对减弱沙尘暴对京津地区的侵袭也有积极作用。”
 
“防沙固沙是一项长期而艰巨的任务,需要材料学、工程学、生物学、植物学等多学科共同努力,只有生态固沙才能真正在我国的荒漠化治理与工程建设中发挥其应有的作用。”刘白玲指出,生态固沙的最终目标是改良沙土结构,使其逐渐具有土壤特征和自我修复能力,从根本上解决土地的沙漠化问题。
 
未来,刘白玲希望,一是在成都化学所成立专门的生态固沙研究中心,逐步提升为中科院级乃至国家级中心,进一步加强对固沙材料的系统性研究并建立使用标准;二是对合作企业相关固沙产品性能作全面评价,与新开发的材料共同构建可用于我国荒漠化治理的材料库;三是形成材料选择与实地实施的成套固沙技术,适应我国不同地区、不同目的的防沙固沙要求;四是培养生态固沙的专门人才,有效推进我国荒漠化治理的实施步伐。
 
《中国科学报》 (2013-07-30 第5版 创新周刊)
 
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