The Innovation | 沙漠土壤化：让科学原理和事实说话

编者按 关于“沙漠土壤化”(或称“沙变土”)的学术争鸣，The Innovation 先后发表了3篇文章(表1)。本次推送是第3篇文章的中文解读(第1篇和第2篇的中文解读详见下方的“往期推荐”)。真理越辩越明！希望我们(作者/编者/读者等)都能在这些辩驳中窥见科学求真的本质。

表1 文章列表

Video1 乌兰布和沙漠土壤化试验地 

导 读

郑永春等人在The Innovation上发表评论“A misleading way to transform the natural desert into farmland”（以下简称“该文”），质疑沙漠土壤化成果；我们特此作出回应。需要指出，郑永春等人在The Innovation公众号上发表“‘沙变土’有待商榷”的微信推文，与其英文评论文章不符：在微信推文中，将沙漠土壤化为“a misleading way”的学术质疑转变为“沙漠该不该治理”等一些不同观点。我们在这里的回应，是针对英文评论文章中对沙漠土壤化的质疑。

该文将沙漠土壤化的成功，集中归结为试验地具有“浅层地下水”，进而质疑沙漠土壤化是“a misleading way”。我们在此指出，该文证据失实失真，所作“推断”与客观事实完全背离，可能存在其他“杜撰”行为：

第一，该文开篇即通过提供图片，断言乌兰布和沙漠土壤化基地的地下水埋深大约只有0.2米或者小于1米，将沙漠土壤化的成功集中归结为“浅层地下水”。然而，我们发现，该文提供的3张关于“浅层地下水”的图片，失实失真。图1为该文提供的“芦苇良好生长”“地下水埋深小于1米”的模糊图片，并称其摄于乌兰布和沙漠土壤化基地附近。但实际情况是，在其标注的基地位置周边至少1000米范围内，均无芦苇生长。我们想知道图片摄于何时何地？图2为该文提供的我们在民勤的一个“失败”例证。但我们团队成员立即到实地调查发现：图2地块不是土壤化地块。我们对此提出质疑，为何要用纯沙地充当土壤化地块？

图1 该文声称的乌兰布和沙漠“试验地附近的芦苇图”

图2 该文提供的民勤沙漠“土壤化失败”的地块

图3 该文声称来自Google Earth Pro的卫星影像

图3是该文提供的乌兰布和沙漠土壤化基地周边2021年6-8月“Google Earth Pro的mosaic图片”，并声称“自然植被生长良好”。但事实是，在Google Earth Pro公开影像中，查不到这一时段基地的任何影像。我们得到的卫星影像（图4、5）、航拍的照片（图6）和视频（Video 1）均显示基地周边的沙漠荒凉，与图3完全不同。我们希望该文作者公开原始影像和来源。

图4 高分二号卫星采集于2021年8月7日的影像

图5 Google Earth Pro乌兰布和沙漠基地土壤化前的卫星影像（2015年7月）

图6 乌兰布和沙漠中的土壤化基地“绿洲”

（2021年9月11日）

第二，该文关于土壤化基地处于“浅层地下水”区域的结论，与实际情况不符。事实上，判断浅层地下水是否存在，不是通过“卫星影像”，而是通过地质勘探。实际情况是，当地政府提供的地下水埋深图（图7）表明：基地整体地下水埋深大于10米，我们实际地勘表明基地最低位置地下水埋深大于15米，与该文“浅层地下水位约0.2米”或“小于1米”、基地位于低洼地、水塘抬高地下水位等描述相去甚远。

图7 乌兰布和沙漠土壤化基地及周边地下水埋深图

该文基于“浅层地下水”质疑沙漠土壤化时，只针对乌兰布和沙漠，只字未提我们在其他沙漠的土壤化试验，有失公允。我们指出，其他几个沙漠试验场地，如塔克拉玛干沙漠（包括若羌戈壁）、中东沙漠、撒哈拉沙漠等均无“浅层地下水”。其中，若羌戈壁地下水埋深大于50米，土壤化后植物生长茂盛（图8）。即使在乌兰布和沙漠，在该文提及的湖边，植物也是在覆土并灌溉的方式下生长（图9），湖边纯沙地（“浅层地下水”丰富）难见植物；在地下水埋深大于50米的一处试验地，土壤化后耐旱植物自然茂盛生长，与远处荒寂的沙漠形成鲜明对比（图10）。

图8 新疆若羌戈壁（沙石混合）土壤化试验地植物

（2021年7月16日）

图9 该文提及的沙漠湖边，植物只能在覆土和灌溉下生长，并非地下水位高就郁郁葱葱（2022年4月5日）

图10 乌兰布和沙漠地下水埋深大于50米的地方，土壤化后耐旱植物自然生长，与荒寂的沙漠形成对比（2021年5月29日）

第三，除照片失实失真外，该文还涉嫌其他杜撰行为，且相关认知背离相关科技领域常识。该文声称我们的约束材料是CMC-Na，为一种“普通工业聚合物”，并引用参考文献[2]（程道远，国外化学固沙简介，世界沙漠研究，1980(1): 33-37）证明“这一材料从上世纪30年代以来早已当保水剂使用应用于农业”。然而，我们查阅该文献发现，文章通篇没有提及“CMC-Na”，“保水剂”或“应用于农业”。事实上，保水剂的工业合成在上世纪60年代才开始。显然，相关证据没有事实依据。实际上，我们的约束材料是自行研发的改性CMC材料。

该文还将约束材料与保水剂、化学固沙剂等混为一谈，得出约束材料“对干的松散沙子没有效果”的论断，与实际情况不符（图11）。由于缺乏相关的理论知识、实践认知和实际调查，该文得出的其他论断（包括对造价的精确计算、“沙子还是沙子”等），均背离常识和事实。

图11 乌兰布和沙漠土壤化基地：拔出根系带出“泥”

（2021年8月28日）

第四，该文还套用传统成土理论，并基于“有水就长植物”的断言，全面否定沙漠土壤化研究。我们认为，不能以传统成土理论、土壤成分等书本知识框定新事物；不能以“有水就长植物”等断言来否认新的探索。

实践表明，土壤化不仅适用于普通沙子，对其他颗粒物质如珊瑚沙、破碎石子、木屑等也同样适用。这些颗粒物质土壤化后立即播种，也可发芽生长。不同场景条件下沙漠土壤化的重复试验表明，植物生长状况与未土壤化地块形成鲜明对比（图12、13）。沙漠土壤化后，“上紧下松”的力学结构更利于植物生长，植物生物量更大（图14），更节水保肥，土壤特性持续保持，无毒无害（经过第三方权威机构检测）。这一切均建立在持续多年的17000亩试验地的研究和验证基础上。

图12 乌兰布和沙漠土壤化地块（左，土壤化团队的试验）与未土壤化地块（右，另一团队的试验）植物生长状况对比（2016年8月12日）

图13 乌兰布和沙漠土壤化后，撂荒的地块在自然条件下长出耐旱植物，与远处沙漠形成对比（2022年4月9日）

图14 “上紧下松”的力学剖面结构下，植物根系发达、生物量大（2018年9月10日）

总结与展望

沙漠化是影响人类生存和发展的全球重大生态问题。全球沙漠化每年以5-7万平方公里扩展，我国沙化土地面积达到173万平方公里。国际上有荒漠化防治公约，我国有治沙办、三北林防护局和《防沙治沙法》。沙漠土壤化的试验示范均基于当地防沙治沙和生态恢复的迫切需求，也经过严格的生态环境和水资源评估，用水量也完全控制在当地限额。沙漠土壤化技术是一个集防沙治沙和生态恢复功能一体的跨学科研究，而不是该文声称的“a misleading way”。通过土壤化来解决全球沙漠化生态环境问题是好事而不是坏事。我们认为，科学研究应该提倡开放包容；科研工作者应该身体力行而不能仅坐而论道；应该研究真问题，真研究问题，解决实际问题；创新总是伴随着质疑并在质疑声中成长，但一切质疑都必须建立在可靠的原理和事实基础上。

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原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(22)00041-8

本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第三卷第三期以Commentary发表的“Desert soilization: Let scientific principles and facts speak” (投稿: 2022-03-31；接收: 2022-04-01；在线刊出: 2022-04-20)。

DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2022.100245

引用格式：Yi Z., Wang M., Zhao C. (2022). Desert soilization: Let scientific principles and facts speak. The Innovation. 3(3),100245.

作者简介

易志坚，二级教授、博士、博导，重庆交通大学副校长，国家“百千万人才工程”第一、二层次人选，国家有突出贡献的中青年专家，享受国务院政府特殊津贴。长期从事力学及其相关领域的研究，在断裂力学、钢筋混凝土结构、路面材料和结构、生态力学和沙漠化防治方面取得了系列成果，发表论文100余篇，授权发明专利40多项。

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