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，而與之形成鮮明對比的，是“沙改土”試驗基地內(nèi)殘留的生機。

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

      穿梭在試驗基地中，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月份的一場霜降后，這些果實已經(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供人參觀，另一方面是這些果實爛在地里，更有助于改善沙土肥力。

種植這些農(nóng)作物，也是“沙改土”試驗的一個重要環(huán)節(jié)。有觀點認(rèn)為只要有水，沙漠就能生長植物，并不需要對沙漠進行改造，但易志堅告訴記者，沙漠有水確實可以讓沙生植物生長，但非沙生植物即便有水，它長到一定程度也不會繼續(xù)生長。

     而在試驗基地內(nèi)，經(jīng)過土壤化改造后的沙地，可以種植各類植物。在用水量方面，易志堅介紹，因為沙漠土壤化后的保水保肥效果明顯，所以平均灌溉量低于每畝400方，遠低于當(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)生長則無需灌溉。

在種植農(nóng)作物的過程中，還有了一個驚喜的發(fā)現(xiàn)，即土壤化的沙地上種出的植物根系更加發(fā)達，產(chǎn)量更高，果實也更加好吃?！拔覀儽旧碇幌胫軌蛏L植物就可以了，但沒想到植物的生長會比普通田地還要好。”易志堅說。

導(dǎo)致這一現(xiàn)象出現(xiàn)的，是沙漠土壤化產(chǎn)生的獨特土壤結(jié)構(gòu)。一般而言，“沙改土”會對沙漠表面20-30厘米的沙子進行土壤化改造，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，植物的根系會非常發(fā)達，從而使其吸收水、肥的能力更強。去年，阿拉善盟農(nóng)牧局曾組織過一次高粱測產(chǎn)，試驗基地的最高畝產(chǎn)是932公斤，平均畝產(chǎn)是789公斤，遠高于全國2017年的最高平均畝產(chǎn)324公斤。

     2019年，試驗基地將收獲的果實以“沙漠有約”品牌拿到超市售賣很受歡迎。這也讓易志堅對“沙改土”更有信心，因為這證明了沙漠土壤化的實施，可以讓當(dāng)?shù)刂赂弧?/p>

     對于食品安全問題，易志堅稱，約束材料都是植物提取，無毒無害，也都通過了檢測，而且內(nèi)蒙古的試驗基地已經(jīng)通過綠色食品產(chǎn)地環(huán)境檢測，今年種植的農(nóng)產(chǎn)品也通過了綠色食品認(rèn)證。

     至于“沙改土”的成本，易志堅告訴記者，由于采用了機械化、規(guī)?；氖┕?，再加上需要加入的約束材料數(shù)量很少，整個改造過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，易志堅對沙漠幾乎一無所知，一次偶然的想法，讓他與沙漠結(jié)下了不解之緣。

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

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

一直以來，沙漠化的治理都是世界級難題，如今，全球荒漠化正以每年五萬到七萬平方公里的速度擴張，中國的沙漠化土地面積也達到173萬平方公里，每年造成的經(jīng)濟損失上千億元，近4億人直接或者間接受到沙漠化的影響。

作為土生土長的重慶人，易志堅此前從未見過真正的沙漠，但他覺得，如果沙漠土壤化的研究能成功，那對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，以及沙漠模擬實驗、規(guī)?；瘜嶒灒字緢栽谶@個項目上一做就是12年。

對于這個項目，易志堅并不愿意將它簡單概括為“沙變土”，因為本質(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。

      易志堅告訴21世紀(jì)經(jīng)濟報道記者，土壤天然具備兩個力學(xué)狀態(tài)，一個是干燥時的固體狀態(tài)，另外一個是含水時的流變體狀態(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，通過吸收水分可以變?yōu)榱髯凅w，裂紋也隨之消失。同時，土壤的自調(diào)節(jié)屬性，保證了土壤顆粒排列的改變不會影響土壤的性質(zhì)，這也是植物根系能在土壤中生長的原因。

而易志堅要做的，就像利用水泥制作混凝土一樣，通過在沙漠中加入約束材料，使沙漠具有土壤的力學(xué)狀態(tài)。實際上，整個土壤化過程非常簡單，記者看到的演示過程，其實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，土壤化工作便已經(jīng)完成。

治沙11年

       在這個過程中，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，易志堅帶領(lǐng)團隊在研究約束材料以及驗證沙漠土壤化可行性上就花了4年時間。其間，整個研究團隊不斷完善約束材料，并在院壩、陽臺、屋頂?shù)鹊胤皆嚪N，到了2012年，“沙改土”的思路得到了初步驗證。

2013年，研究團隊開始在重慶進行模擬沙漠試驗，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，研究團隊種出了果實。

這個沙漠模擬試驗，易志堅連續(xù)做了三年，他告訴記者，從2009年到2015年，整個團隊主要是通過小塊試驗研究驗證沙漠土壤化原理和實際效果，同時研發(fā)植物纖維粘合材料（即約束材料），正是在沙漠模擬試驗中，團隊逐漸克服了材料的穩(wěn)定性、安全性和耐久性問題。

在沙漠模擬試驗也得到驗證后，易志堅開始了規(guī)模化試驗。2016年，研究團隊首次走進真正的沙漠，他們在內(nèi)蒙古烏蘭布和沙漠開辟了一塊25畝的試驗基地，經(jīng)過沙漠平整、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?！币字緢哉f。隨后2018年，研究團隊將烏蘭布和的沙漠試驗面積進一步擴大到6000畝，與此同時，“沙改土”項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，試驗面積增至10000畝。

易志堅說，“2016年時，我們的試驗還僅僅是驗證植物在土壤化后的沙漠是否能夠生長，到了2018年，我們在規(guī)?；囼炛校阋呀?jīng)開始進行優(yōu)勢植物的選擇和研究”。2019年，“沙改土”試驗版圖進一步擴大，新增了西藏、撒哈拉沙漠、中東沙漠、西沙島礁等地，試驗面積也達到了17000畝。

拒絕“靠天吃飯”

實際上，隨著整個項目的推進，易志堅團隊也遇到過一些棘手的難題。重慶交通大學(xué)沙漠生態(tài)研究院副院長趙朝華告訴記者，一開始，整個團隊沒有人懂農(nóng)業(yè)，所以剛到沙漠的時候，就是找專業(yè)種植的人跟他們學(xué)習(xí)。

但隨著試驗開始進入規(guī)?；?，研究團隊發(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)驗積累，而這會帶來很多風(fēng)險和不可控因素。比如傳統(tǒng)的土地耕種，需要每年進行翻地使土壤變得松軟，但在試驗改造的沙漠中，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試驗中的科研項目，如果還要對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植經(jīng)驗進行逐一驗證，耗時長不說，對項目本身可能也會帶來影響。所以，為了更科學(xué)高效地對沙漠農(nóng)業(yè)和生態(tài)進行研究，研究團隊就需要采集分析農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

2018年加入團隊的蔣學(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，還需要對果實進行識別、病蟲害監(jiān)測，以及測量株高、計算出苗率、產(chǎn)量等等。

復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型也帶來了數(shù)據(jù)處理工作的激增，比如僅在作物產(chǎn)量方面，團隊就需要使用環(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)、全時視頻監(jiān)控系統(tǒng)等采集大量數(shù)據(jù)，每天至少會產(chǎn)生1T的數(shù)據(jù)量。

“數(shù)據(jù)采集回來后，如何分析成為了一個巨大挑戰(zhàn)?！笔Y學(xué)皎說，“項目組的一位老師，曾在個人電腦上用深度學(xué)習(xí)框架做目標(biāo)檢測，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，可能需要計算數(shù)月乃至一年?！?/p>

而處理這類大量數(shù)據(jù)，恰好是騰訊云所擅長的。實際上，早在2018年，騰訊云副總裁、騰訊IDC平臺部總經(jīng)理鐘遠河就注意到了易志堅的“沙改土”項目，并主動派人去聯(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)合實驗室。在這個實驗室中，騰訊扮演的是科技助手的角色，為學(xué)?？蒲泄ぷ魈峁┰朴嬎?、邊緣計算、大數(shù)據(jù)、AI、IoT等方面的先進技術(shù)。

目前，一個由物聯(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基地中部署完成。據(jù)騰訊云數(shù)據(jù)中心高級架構(gòu)師劉靈豐介紹，借助Nano T-block，科研團隊所需的數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備采集后，會經(jīng)由邊緣網(wǎng)關(guān)傳輸至柜內(nèi)服務(wù)器，經(jīng)過對數(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進行分類和鑒別。同時，云端訓(xùn)練出來的AI模型也能下沉至Nano T-block邊緣數(shù)據(jù)中心，進一步推動數(shù)據(jù)的就近處理。

劉靈豐告訴記者，這樣一個柜子，算力最大可支持5120個虛擬核同時計算，這也意味著，原先科研團隊用普通電腦需要計算4個月的數(shù)據(jù)，Nano T-block只需要一個小時就可以完成。

      實際上，為了讓Nano T-block可以在沙漠地區(qū)使用，騰訊團隊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，運維人員也能夠借助騰訊云數(shù)據(jù)中心智維平臺對Nano T-block實現(xiàn)遠程調(diào)控和運維。

易志堅告訴記者，一個科研項目想實現(xiàn)真正產(chǎn)業(yè)化，必須要做三年甚至更長時間的試驗，在試驗過程中，犯錯可以接受，但一旦產(chǎn)業(yè)化之后，犯錯的成本就會非常高。所以，“沙改土”項目在未來至少三年，還都會處于試驗推廣的階段，在這個階段，團隊也會做進一步的研究和數(shù)據(jù)積累。

      實際上，對于“沙改土”項目，易志堅團隊也在研究它對整個氣候是否會帶來改變。如果通過沙漠土壤化帶來的生態(tài)恢復(fù)，對氣候有正向的改變，哪怕是只增加了一點降水，那對整個沙漠地區(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，僅靠易志堅的團隊是無法實現(xiàn)的，需要與騰訊合作完成。

     1963年出生的易志堅已經(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。對他而言，沙改土項目已經(jīng)不僅僅是個科研項目，而是一個十分有意義的事業(yè)，他也樂在其中。

     前年，易志堅把試驗基地種植的高粱釀了酒，并取名為“沙之約”。他說，這個名字有兩層含義，一個是約束，因為“沙改土”原理就是在沙子里加入約束材料，另外一個是約定，當(dāng)年他在研究力學(xué)的時候突然想到改造沙漠，這似乎是他與沙漠之間的一種約定。