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全球荒漠化正以每年五万到七万平方公里的速度扩张。
根据中国第五次荒漠化和沙化监测结果，我国沙漠化土地面积达173万平方公里，每年造成的经济损失上千亿元，近4亿人直接或者间接受到沙漠化的影响。
重庆交通大学沙漠土壤化科研团队，通过“约束材料”的加入，让沙子具备土壤保水保肥的特性，在沙漠中开辟出一片壮观的绿洲。
▲一边是沙漠，一边是绿洲
沙子为什么能够土壤化？
据领衔沙漠土壤化科研项目的重庆交通大学副校长易志坚解释，土壤天然有两个力学状态：它在干的时候是干土团，是一个固体；它在湿的时候是稀泥巴，是流变体。土壤的力学特征赋予了土壤自修复和自调节生态力学属性。
变土的过程是颗粒约束改变颗粒物质力学状态的过程，也就是把沙子从离散状态通过约束转化为固体（也就是干土团）和流变体（也就是稀泥巴）的过程。
“一盘散沙，加上约束材料，然后加水拌合，稀泥就出来了，它存储水分的能力强，具有自修复和自调节的生态力学属性，同时保水保肥能力强，所以土壤化的沙子能够成为植物的载体。”易志坚讲述“点沙成土”的原理，也就是通过黏合剂与沙粒共同变成一张“网”，像土壤一样实现保水和保肥，能够存储水分、养分、空气和滋生微生物，具备植物生长的基本条件，进而通过植物种植，形成生态系统正循环。
2017年，研究团队在乌兰布和用新材料改造了4000亩沙漠，栽上非常耐旱的植被，没想到两个多月时间就长得郁郁葱葱。
当高粱、辣椒、番茄、萝卜，甚至西瓜被种下去之后，奇迹出现了。所有种植的粮食和蔬菜，不但全部存活，而且产量也不错。
▲位于内蒙古乌兰布和沙漠的试验基地里长出的西瓜
高产的秘密就在土层下面：底层土壤保持了沙子松散透气的特征，农作物根系因此超常发展，发达的根系成就了高产的奇迹。
变土如何操作？成本如何？
据了解，“变土”的过程是机械化作业。把材料撒在沙子表面，通过旋耕机旋耕，一台旋耕机一天可以耕80亩地，效率非常高。而约束材料是植物提取的，无毒无害。
易志坚介绍，运用这种技术对沙漠进行大规模改造的成本每亩1500元至2700元，施工方便。
腾讯云边缘计算提升科研效能
面对我国超过170万平方公里的沙漠化土地，如果能用这种技术改造其中的百分之一，就可以获得170万公顷的农田。
但是这个美好的设想在这里遭遇到了一个巨大的障碍。虽然可以用大量传感器精确监控一万亩土地，获取包括温度、湿度、光照、风向风力、微生物群落、动植物群落等众多数据，但是在这个远离城市的沙漠，海量数据的存储和运算难题该如何解决？
2019年10月，重庆交通大学与腾讯签署“腾讯-重庆交大沙漠生态研究联合实验室”框架合作协议，借助腾讯云的先进技术解决科研瓶颈，推动项目成果加速落地。
目前，一个由物联网传感器、边缘网关以及一体柜组成的边缘数据中心腾讯云Nano T-block，已经在内蒙古乌兰布和沙漠试验基地中部署完成，并能与云端实现协同。
目前，腾讯云Nano T-block正在给科研项目带来效能上的明显提升。
比如在作物产量方面，团队需要使用环境采集系统、田间植物表型征采集系统、高光谱采集系统、全时视频监控系统等采集大量数据，进而分析品种适应性、环境变化、栽培管理等，每天至少会产生1T的数据量。借助腾讯云边缘数据中心的算力支持，原来4个月科研计算量，现在最快1个小时就能完成。
变土治沙面临哪些困难？
尽管通过取得阶段性成效，但不少治理项目却在争议中前行，面临质疑和困难。在今年3月份的一篇报道中，易志坚曾提到，“我们的技术是力学跨学科范畴，有些土壤专家、治沙专家不认同，至今没有任何一项国家科研项目立项，科研经费也只能全部从社会上筹集。”
投入成本较高也是个问题。此外，还有业内人士担心，这项技术里的土壤黏合剂成分会逐渐分解，三四年后土壤可能会恢复沙化。前来考察的不少企业由于较高的投资成本，打消了投资念头，目前“沙漠土壤化”技术还处在产业化推广前期。
参考新闻：
乌兰布和治沙背后有隐忧：有企业8年一直投资没见回报
沙漠变绿洲背后：力学的价值和边缘计算的助攻
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发表于 2021-7-5 15:31:28
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