荒漠蓝藻“织网”锁黄沙。
播撒接种体3个月后的沙地,实现了生物土壤结皮固定沙面。
科研人员观察蓝藻菌株的生长特性。
荒漠蓝藻规模化培养基地。
蓝藻液体里发现了很多小虫子。
蓝藻和沙、土、水,按一定配比组成复合体,即“接种体”。
地处腾格里沙漠东南缘的中卫市沙坡头,是沙漠与黄河“握手”的地方,一侧黄河奔涌,一侧黄沙高卧。在沙坡头防沙固沙科技示范区,展示了至少五种治沙方式,从最早的麦草方格到人工生物土壤结皮固沙技术,浓缩了宁夏人螺旋式上升的治沙智慧。
作为国内外新兴的绿色、环保沙化土地治理技术,人工生物土壤结皮高效固沙技术在宁夏取得了突破。7月8日,我们走进沙坡头,领略“荒漠蓝藻”应用于这项技术的独特魅力。
“癞呱呱屎”能固沙?
荒漠蓝藻像种子一样在沙漠中繁殖
“我们都叫它‘癞呱呱屎’,咋就成了固沙黑科技?”50多岁的申银霞说完,不禁哈哈大笑起来。在宁夏环保集团在沙坡头打造的荒漠蓝藻规模化培养基地,她费劲地拉起紧紧扒在地上的晒网,用力敲打着上面的小土块。土块从正六边形的网孔跌落,腾起的尘土瞬间随风而去。
“其实它们的学名叫蓝藻。”宁夏环保集团项目负责人高伟华纠正道,“小时候,我经常在村子附近的鱼塘里看到它,也没想到这种绿色、黏腻、带着腥味儿的东西能用来治沙!”30岁出头的他,大学学的土木工程专业,现在在“跨界”治沙。
当然,荒漠蓝藻生物体也不是一般的蓝藻。它们是中国科学院西北生态环境资源研究院沙坡头沙漠研究试验站研究团队,经过大量实验精挑细选的7种固沙蓝藻。这些蓝藻可在降水量少于200毫米的干旱沙区拓殖生长。
此刻,培养基地的两座温棚内,荒漠蓝藻正在盛夏的高温里,沉没于32个圆形培养水池的底部,寂静又茂盛地生长着。
日光温棚内悬挂的温度计显示为38摄氏度,其内部培养池温度也达到了28摄氏度,走进去,汗液很快从毛孔中渗出。“这是荒漠蓝藻最喜欢的温度。”高伟华把手探向水里,细看,蓝藻已铺满整个池底。
“蓝藻培养系统由蓝藻培养池、给排水设施、供电系统、温控系统、自动化监测、扰动设施和蓝藻收集存储池七部分组成。”扰动设施是水池周边冒出的一根根水管,源源不断地向池内喷水。“水里加了营养物质,再加上扰动富养,蓝藻长得很快,基本培养7天就能收获了。”
申银霞工作的地方是人工蓝藻结皮接种体培育基地,面积约30亩,在这块露天区域里,荒漠蓝藻被收集、搅拌,与土壤和沙子结合,成为一种复合“接种体”,也就是晒网上的那些小土块。
32座培养池生产能力惊人,每个培养池平均产量为5公斤/批,每个月近4批次,每月可产接种体约48吨,每年可生产治理3000亩至3500亩沙化土地的接种体。这些携带着荒漠蓝藻的小土块,被源源不断地送往需要治理的沙区。不久,它们会像种子一样繁殖,最终形成沙漠中最珍贵的生物结皮。
高效固沙有多快?
土壤结皮时间缩短了15年左右
长云铺卷的天空下,车辆翻过一个个沙丘,于温柔的黄色间上上下下,稀疏的沙漠绿植渐次浮现,又缓缓地隐没不见。
这是沙坡头景区一个普通的午后,但治沙人高伟华却满眼惊喜。“你看这片柠条长得多好啊!”他走下车,直奔一块沙漠洼地而去。这里每一株柠条原本占据一个草方格,后来草方格风化消失了,可柠条却把根扎了下来,细弱又倔强地挺立着。
这块珍贵的绿色之地,一年前曾洒过接种体。如今,“小土块”依然在原地驻守,不同的是,它们似乎进行了“自我繁殖”,由零散的块状变成了片状的生物结皮。
高伟华走在前面,不断提醒:千万别踩到结皮上。虽然人工蓝藻结皮高效固沙技术比天然土壤结皮时间缩短了15年左右,但同样生成不易,需要精心呵护。
他在一株柠条前停下来,蹲下身子用手轻轻剥离柠条根部的沙子,很快,一块品相极好的结皮就露了出来。“业界经过20年的系统研究,证明生物土壤结皮是沙区地表稳定的重要标志。这块人工土壤生物结皮约0.2厘米厚,用时1年多才长成。”
“人工生物土壤结皮高效固沙技术是目前国内外新兴的绿色、环保沙化土地治理技术,成为国内外沙区生态恢复的前沿技术和研究热点,规模化培育是我们应用和推广这项技术的前提和保障。”高伟华介绍,“目前该技术已应用到沙坡头区迎水桥镇、镇罗镇3025亩沙漠治理和平罗县陶乐镇、盐池县花马池镇约1600亩治沙固沙工程中。”
在沙坡头防沙固沙科技示范区,翻越一座沙丘,就会看到一块人工结皮实验沙地,一块块结皮散落在沙丘之上,像极了鱼鳞片,将阳光硬生生地反射开去。
“先锋物种”有多强?
精选7种蓝藻解锁治沙多场景
然而,蓝藻用于治沙,故事才刚刚开始。
“赵站长,蓝藻液体内发现了很多寄生虫,怎么办?”说这话时,高伟华的鼻尖距离蓝藻不到5厘米,密密麻麻的红色细弱虫体在他的注视下微弱地蠕动着。
“那不是寄生虫,是蚊子幼虫,属于正常现象。”
放下手机,高伟华悬着的心终于放下了。
赵站长是中国科学院西北生态环境资源研究院沙坡头沙漠研究试验站副站长赵洋,他和科研团队从30年前开始研究野外条件下如何成功培养出人工结皮。
“在长期的野外观测和试验中,我们发现,麦草方格沙障里出现的灰黑色、绿色的像壳状的生物体能够将流沙牢牢‘锁住’,固沙效果非常神奇,这些壳状的生物体学名叫做生物土壤结皮。它的形成和发育是沙区地表稳定和荒漠生态系统恢复健康的重要标志。”赵洋说,治沙的“终极目标”,就是形成珍贵的生物土壤结皮。
“蓝藻是生物土壤结皮形成的‘先锋物种’,能够在高温、干旱、紫外线辐射强、营养贫瘠等恶劣条件下生长和繁殖。目前我们团队筛选出的7种优势蓝藻,都取之于沙又用之于沙,对沙漠环境的适应性较好。”
经过数年的研究,沙坡头站科研人员陆续解锁了该技术的多场景应用。
“机械固沙措施+混合藻液喷洒+旱生灌木”的人工蓝藻沙面固定模式,通过人工生物土壤结皮与草方格机械沙障相结合,10至16个月后即可形成稳定的固沙层,风蚀量减少95%以上,固沙灌木成活率提高了10%至15%,补苗率降低了近40%,降低了固沙成本;“遮阳网+无纺布+蓝藻藻液+旱生灌木”人工生物土壤结皮固沙技术显著缩短了人工生物土壤结皮实现固沙效果的时间,沙面稳定时间显著缩短至6个月以内,解决了沙漠公路边坡固定周期长的问题。
此外,针对沙化土地斑块分布分散和已治理沙化土地沙面反复沙化等问题,特别是液态材料运输困难和施工不便的区域,研究团队研发了“固态生物土壤结皮接种体撒播+旱生灌木”的节水型人工生物土壤结皮快速地表稳定技术,生物土壤结皮接种体撒播的方法提高了人工蓝藻和蓝藻-地衣结皮拓殖速率。
被当地人叫做“癞呱呱屎”的蓝藻,在实验室显微镜的光晕里,似乎变成了凝固的星河——那些螺旋的、团簇的、丝缕状的蓝,带着远古的呼吸轻轻搏动,像被缩小了亿倍的海,在玻璃载片上悄悄铺展着地球最初的密码。
未来,这小小的蓝藻又将破解出怎样的治沙密码呢?(记者 倪会智 实习生 林婧/文 韩胜利/图)