11月上旬，在初冬寒意的籠罩下，內(nèi)蒙古阿拉善盟的沙漠更顯荒涼，而與之形成鮮明對(duì)比的，是“沙改土”試驗(yàn)基地內(nèi)殘留的生機(jī)。

“如果你們夏天來(lái)，這里一大片都是綠油油的，對(duì)比會(huì)更加明顯?！敝貞c交通大學(xué)副校長(zhǎng)易志堅(jiān)向記者介紹。盡管少了顏色的映襯，但當(dāng)記者站在試驗(yàn)基地內(nèi)，腳下沙土與遠(yuǎn)處浩瀚沙漠的對(duì)比，差別仍然十分明顯。

      穿梭在試驗(yàn)基地中，記者看到了成片的、尚未收割的西瓜、番茄、辣椒、白蘿卜、花生，工作人員表示，10月份的一場(chǎng)霜降后，這些果實(shí)已經(jīng)不適宜采摘，而之所以沒有趁早收割，一方面是為了保留果實(shí)供人參觀，另一方面是這些果實(shí)爛在地里，更有助于改善沙土肥力。

種植這些農(nóng)作物，也是“沙改土”試驗(yàn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。有觀點(diǎn)認(rèn)為只要有水，沙漠就能生長(zhǎng)植物，并不需要對(duì)沙漠進(jìn)行改造，但易志堅(jiān)告訴記者，沙漠有水確實(shí)可以讓沙生植物生長(zhǎng)，但非沙生植物即便有水，它長(zhǎng)到一定程度也不會(huì)繼續(xù)生長(zhǎng)。

     而在試驗(yàn)基地內(nèi)，經(jīng)過(guò)土壤化改造后的沙地，可以種植各類植物。在用水量方面，易志堅(jiān)介紹，因?yàn)樯衬寥阑蟮谋Ｋ７市Ч黠@，所以平均灌溉量低于每畝400方，遠(yuǎn)低于當(dāng)?shù)孛慨€550方的節(jié)水灌溉定額。如果是種植耐旱植物，則僅在播種發(fā)芽階段需要灌溉，后續(xù)生長(zhǎng)則無(wú)需灌溉。

在種植農(nóng)作物的過(guò)程中，還有了一個(gè)驚喜的發(fā)現(xiàn)，即土壤化的沙地上種出的植物根系更加發(fā)達(dá)，產(chǎn)量更高，果實(shí)也更加好吃?！拔覀儽旧碇幌胫軌蛏L(zhǎng)植物就可以了，但沒想到植物的生長(zhǎng)會(huì)比普通田地還要好?！币字緢?jiān)說(shuō)。

導(dǎo)致這一現(xiàn)象出現(xiàn)的，是沙漠土壤化產(chǎn)生的獨(dú)特土壤結(jié)構(gòu)。一般而言，“沙改土”會(huì)對(duì)沙漠表面20-30厘米的沙子進(jìn)行土壤化改造，這使得這些地塊的剖面結(jié)構(gòu)分為了上下兩層，上面是可保水保肥、相對(duì)緊密的土壤化層，下面則是原有的離散沙子。

這種結(jié)構(gòu)下，植物的根系會(huì)非常發(fā)達(dá)，從而使其吸收水、肥的能力更強(qiáng)。去年，阿拉善盟農(nóng)牧局曾組織過(guò)一次高粱測(cè)產(chǎn)，試驗(yàn)基地的最高畝產(chǎn)是932公斤，平均畝產(chǎn)是789公斤，遠(yuǎn)高于全國(guó)2017年的最高平均畝產(chǎn)324公斤。

     2019年，試驗(yàn)基地將收獲的果實(shí)以“沙漠有約”品牌拿到超市售賣很受歡迎。這也讓易志堅(jiān)對(duì)“沙改土”更有信心，因?yàn)檫@證明了沙漠土壤化的實(shí)施，可以讓當(dāng)?shù)刂赂弧?/p>

     對(duì)于食品安全問(wèn)題，易志堅(jiān)稱，約束材料都是植物提取，無(wú)毒無(wú)害，也都通過(guò)了檢測(cè)，而且內(nèi)蒙古的試驗(yàn)基地已經(jīng)通過(guò)綠色食品產(chǎn)地環(huán)境檢測(cè)，今年種植的農(nóng)產(chǎn)品也通過(guò)了綠色食品認(rèn)證。

     至于“沙改土”的成本，易志堅(jiān)告訴記者，由于采用了機(jī)械化、規(guī)?；氖┕ぃ偌由闲枰尤氲募s束材料數(shù)量很少，整個(gè)改造過(guò)程只需加入一次材料，所以改造成本一般是在每畝2000-5000元。

神奇的“沙改土”

      在2008年之前，易志堅(jiān)對(duì)沙漠幾乎一無(wú)所知，一次偶然的想法，讓他與沙漠結(jié)下了不解之緣。

易志堅(jiān)從2003年起擔(dān)任重慶交通大學(xué)副校長(zhǎng)，長(zhǎng)期從事力學(xué)、道路、橋梁、材料等學(xué)科的教學(xué)、科研工作。2008年，其在進(jìn)行韌性聚合物骨架孔隙混凝土路面的研究時(shí)，忽然發(fā)現(xiàn)從顆粒物質(zhì)到混凝土實(shí)際上是一個(gè)狀態(tài)的改變，而改變的機(jī)理是約束（物理學(xué)名詞）決定了顆粒物質(zhì)的狀態(tài)。

     當(dāng)時(shí)，易志堅(jiān)腦海中第一時(shí)間想到的就是沙漠，如果能通過(guò)約束把離散的沙體團(tuán)聚在一起，那沙漠也就實(shí)現(xiàn)了向土壤狀態(tài)的改變。

一直以來(lái)，沙漠化的治理都是世界級(jí)難題，如今，全球荒漠化正以每年五萬(wàn)到七萬(wàn)平方公里的速度擴(kuò)張，中國(guó)的沙漠化土地面積也達(dá)到173萬(wàn)平方公里，每年造成的經(jīng)濟(jì)損失上千億元，近4億人直接或者間接受到沙漠化的影響。

作為土生土長(zhǎng)的重慶人，易志堅(jiān)此前從未見過(guò)真正的沙漠，但他覺得，如果沙漠土壤化的研究能成功，那對(duì)遏制沙漠化和增加土地利用，都有著重大意義。

      從2008年提出沙漠土壤化設(shè)想，到后面的材料研究，以及沙漠模擬實(shí)驗(yàn)、規(guī)模化實(shí)驗(yàn)，易志堅(jiān)在這個(gè)項(xiàng)目上一做就是12年。

對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，易志堅(jiān)并不愿意將它簡(jiǎn)單概括為“沙變土”，因?yàn)楸举|(zhì)上，沙子的化學(xué)成分沒有被改變，改變的是沙子之間的物理形態(tài)，所以稱其為“沙改土”更合適。

      易志堅(jiān)告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者，土壤天然具備兩個(gè)力學(xué)狀態(tài)，一個(gè)是干燥時(shí)的固體狀態(tài)，另外一個(gè)是含水時(shí)的流變體狀態(tài)，而這，也讓土壤擁有了自修復(fù)能力和自調(diào)節(jié)屬性。

     所謂自修復(fù)能力，是指一般的固體在損壞之后，很難修復(fù)，但土壤在固體狀態(tài)干裂后，通過(guò)吸收水分可以變?yōu)榱髯凅w，裂紋也隨之消失。同時(shí)，土壤的自調(diào)節(jié)屬性，保證了土壤顆粒排列的改變不會(huì)影響土壤的性質(zhì)，這也是植物根系能在土壤中生長(zhǎng)的原因。

而易志堅(jiān)要做的，就像利用水泥制作混凝土一樣，通過(guò)在沙漠中加入約束材料，使沙漠具有土壤的力學(xué)狀態(tài)。實(shí)際上，整個(gè)土壤化過(guò)程非常簡(jiǎn)單，記者看到的演示過(guò)程，其實(shí)就是在沙子中加入粉末狀的約束材料，然后再加水?dāng)嚢?，?dāng)沙子呈現(xiàn)出流變體狀態(tài)時(shí)，土壤化工作便已經(jīng)完成。

治沙11年

       在這個(gè)過(guò)程中，最核心的環(huán)節(jié)就是約束材料。從2008年提出想法、2009年開始做試驗(yàn)，易志堅(jiān)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在研究約束材料以及驗(yàn)證沙漠土壤化可行性上就花了4年時(shí)間。其間，整個(gè)研究團(tuán)隊(duì)不斷完善約束材料，并在院壩、陽(yáng)臺(tái)、屋頂?shù)鹊胤皆嚪N，到了2012年，“沙改土”的思路得到了初步驗(yàn)證。

2013年，研究團(tuán)隊(duì)開始在重慶進(jìn)行模擬沙漠試驗(yàn)，具體方法是在模擬地塊上墊30-50厘米的碎石，然后在碎石上再墊20-30厘米的沙子，最后在這層沙子上，墊上一層經(jīng)土壤化改造的沙子。在這層改造后的沙子上，研究團(tuán)隊(duì)種出了果實(shí)。

這個(gè)沙漠模擬試驗(yàn)，易志堅(jiān)連續(xù)做了三年，他告訴記者，從2009年到2015年，整個(gè)團(tuán)隊(duì)主要是通過(guò)小塊試驗(yàn)研究驗(yàn)證沙漠土壤化原理和實(shí)際效果，同時(shí)研發(fā)植物纖維粘合材料（即約束材料），正是在沙漠模擬試驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)逐漸克服了材料的穩(wěn)定性、安全性和耐久性問(wèn)題。

在沙漠模擬試驗(yàn)也得到驗(yàn)證后，易志堅(jiān)開始了規(guī)?；囼?yàn)。2016年，研究團(tuán)隊(duì)首次走進(jìn)真正的沙漠，他們?cè)趦?nèi)蒙古烏蘭布和沙漠開辟了一塊25畝的試驗(yàn)基地，經(jīng)過(guò)沙漠平整、土壤化改造等一系列操作后，5月份播下種子，兩個(gè)多月后，70多種植物便已經(jīng)郁郁蔥蔥。

“這給了我們非常大的鼓勵(lì)?！币字緢?jiān)說(shuō)。隨后2018年，研究團(tuán)隊(duì)將烏蘭布和的沙漠試驗(yàn)面積進(jìn)一步擴(kuò)大到6000畝，與此同時(shí)，“沙改土”項(xiàng)目也走出烏蘭布和沙漠，在新疆塔克拉瑪干沙漠、四川阿壩州若爾蓋沙化草地等地開展了試驗(yàn)，試驗(yàn)面積增至10000畝。

易志堅(jiān)說(shuō)，“2016年時(shí)，我們的試驗(yàn)還僅僅是驗(yàn)證植物在土壤化后的沙漠是否能夠生長(zhǎng)，到了2018年，我們?cè)谝?guī)?；囼?yàn)中，便已經(jīng)開始進(jìn)行優(yōu)勢(shì)植物的選擇和研究”。2019年，“沙改土”試驗(yàn)版圖進(jìn)一步擴(kuò)大，新增了西藏、撒哈拉沙漠、中東沙漠、西沙島礁等地，試驗(yàn)面積也達(dá)到了17000畝。

拒絕“靠天吃飯”

實(shí)際上，隨著整個(gè)項(xiàng)目的推進(jìn)，易志堅(jiān)團(tuán)隊(duì)也遇到過(guò)一些棘手的難題。重慶交通大學(xué)沙漠生態(tài)研究院副院長(zhǎng)趙朝華告訴記者，一開始，整個(gè)團(tuán)隊(duì)沒有人懂農(nóng)業(yè)，所以剛到沙漠的時(shí)候，就是找專業(yè)種植的人跟他們學(xué)習(xí)。

但隨著試驗(yàn)開始進(jìn)入規(guī)?；?，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)是靠天吃飯，一些決策都是靠經(jīng)驗(yàn)積累，而這會(huì)帶來(lái)很多風(fēng)險(xiǎn)和不可控因素。比如傳統(tǒng)的土地耕種，需要每年進(jìn)行翻地使土壤變得松軟，但在試驗(yàn)改造的沙漠中，30厘米的土層下面都是離散的沙子，不需要翻土根系也可以自由舒展。

而沙改土本身就是一個(gè)試驗(yàn)中的科研項(xiàng)目，如果還要對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行逐一驗(yàn)證，耗時(shí)長(zhǎng)不說(shuō)，對(duì)項(xiàng)目本身可能也會(huì)帶來(lái)影響。所以，為了更科學(xué)高效地對(duì)沙漠農(nóng)業(yè)和生態(tài)進(jìn)行研究，研究團(tuán)隊(duì)就需要采集分析農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

2018年加入團(tuán)隊(duì)的蔣學(xué)皎，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析相關(guān)工作。她告訴記者，研究過(guò)程中，需要采集非常多類型的數(shù)據(jù)，比如溫度、光照、水分等環(huán)境因素，還需要對(duì)果實(shí)進(jìn)行識(shí)別、病蟲害監(jiān)測(cè)，以及測(cè)量株高、計(jì)算出苗率、產(chǎn)量等等。

復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型也帶來(lái)了數(shù)據(jù)處理工作的激增，比如僅在作物產(chǎn)量方面，團(tuán)隊(duì)就需要使用環(huán)境采集系統(tǒng)、田間植物表型采集系統(tǒng)、高光譜采集系統(tǒng)、全時(shí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)等采集大量數(shù)據(jù)，每天至少會(huì)產(chǎn)生1T的數(shù)據(jù)量。

“數(shù)據(jù)采集回來(lái)后，如何分析成為了一個(gè)巨大挑戰(zhàn)?！笔Y學(xué)皎說(shuō)，“項(xiàng)目組的一位老師，曾在個(gè)人電腦上用深度學(xué)習(xí)框架做目標(biāo)檢測(cè)，800多兆的數(shù)據(jù)集跑了三天也沒算出結(jié)果，如果要處理1T的圖片，可能需要計(jì)算數(shù)月乃至一年。”

而處理這類大量數(shù)據(jù)，恰好是騰訊云所擅長(zhǎng)的。實(shí)際上，早在2018年，騰訊云副總裁、騰訊IDC平臺(tái)部總經(jīng)理鐘遠(yuǎn)河就注意到了易志堅(jiān)的“沙改土”項(xiàng)目，并主動(dòng)派人去聯(lián)系希望能提供一些技術(shù)支持。

騰訊云“入局”

經(jīng)過(guò)一年的接觸溝通，2019年10月，騰訊與重慶交通大學(xué)合作成立了沙漠生態(tài)研究聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室中，騰訊扮演的是科技助手的角色，為學(xué)校科研工作提供云計(jì)算、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)、AI、IoT等方面的先進(jìn)技術(shù)。

目前，一個(gè)由物聯(lián)網(wǎng)傳感器、邊緣網(wǎng)關(guān)以及一體柜組成的邊緣數(shù)據(jù)中心——騰訊云Nano T-block，已經(jīng)在內(nèi)蒙古烏蘭布和沙漠試驗(yàn)基地中部署完成。據(jù)騰訊云數(shù)據(jù)中心高級(jí)架構(gòu)師劉靈豐介紹，借助Nano T-block，科研團(tuán)隊(duì)所需的數(shù)據(jù)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備采集后，會(huì)經(jīng)由邊緣網(wǎng)關(guān)傳輸至柜內(nèi)服務(wù)器，經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的清洗和初篩，再把有效數(shù)據(jù)上傳到云端的智維平臺(tái)進(jìn)行分類和鑒別。同時(shí)，云端訓(xùn)練出來(lái)的AI模型也能下沉至Nano T-block邊緣數(shù)據(jù)中心，進(jìn)一步推動(dòng)數(shù)據(jù)的就近處理。

劉靈豐告訴記者，這樣一個(gè)柜子，算力最大可支持5120個(gè)虛擬核同時(shí)計(jì)算，這也意味著，原先科研團(tuán)隊(duì)用普通電腦需要計(jì)算4個(gè)月的數(shù)據(jù)，Nano T-block只需要一個(gè)小時(shí)就可以完成。

      實(shí)際上，為了讓Nano T-block可以在沙漠地區(qū)使用，騰訊團(tuán)隊(duì)還為它做了定制化處理。比如讓Nano T-block能適應(yīng)零下45度到55度的惡劣天氣，還擁有防風(fēng)沙組件，此外，運(yùn)維人員也能夠借助騰訊云數(shù)據(jù)中心智維平臺(tái)對(duì)Nano T-block實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控和運(yùn)維。

易志堅(jiān)告訴記者，一個(gè)科研項(xiàng)目想實(shí)現(xiàn)真正產(chǎn)業(yè)化，必須要做三年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中，犯錯(cuò)可以接受，但一旦產(chǎn)業(yè)化之后，犯錯(cuò)的成本就會(huì)非常高。所以，“沙改土”項(xiàng)目在未來(lái)至少三年，還都會(huì)處于試驗(yàn)推廣的階段，在這個(gè)階段，團(tuán)隊(duì)也會(huì)做進(jìn)一步的研究和數(shù)據(jù)積累。

      實(shí)際上，對(duì)于“沙改土”項(xiàng)目，易志堅(jiān)團(tuán)隊(duì)也在研究它對(duì)整個(gè)氣候是否會(huì)帶來(lái)改變。如果通過(guò)沙漠土壤化帶來(lái)的生態(tài)恢復(fù)，對(duì)氣候有正向的改變，哪怕是只增加了一點(diǎn)降水，那對(duì)整個(gè)沙漠地區(qū)都有著重要意義。而生態(tài)方面的研究，又涉及氣象數(shù)據(jù)等，僅靠易志堅(jiān)的團(tuán)隊(duì)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，需要與騰訊合作完成。

     1963年出生的易志堅(jiān)已經(jīng)接近花甲之年，他告訴記者，很多和他同齡的人都已經(jīng)開始思考如何養(yǎng)生了，而他還在不斷往沙漠跑。對(duì)他而言，沙改土項(xiàng)目已經(jīng)不僅僅是個(gè)科研項(xiàng)目，而是一個(gè)十分有意義的事業(yè)，他也樂(lè)在其中。

     前年，易志堅(jiān)把試驗(yàn)基地種植的高粱釀了酒，并取名為“沙之約”。他說(shuō)，這個(gè)名字有兩層含義，一個(gè)是約束，因?yàn)椤吧掣耐痢痹砭褪窃谏匙永锛尤爰s束材料，另外一個(gè)是約定，當(dāng)年他在研究力學(xué)的時(shí)候突然想到改造沙漠，這似乎是他與沙漠之間的一種約定。