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赵朝华在新疆和田塔克拉玛干沙漠基地观察牧草的生长情况。(受访者供图) |
“2019年,团队到非洲撒哈拉沙漠进行‘沙变土’技术实地验证,整个过程需要克服重重困难,但对我们团队来说意义很大,这意味着我们的技术走出了国门。”近日,重庆交通大学土木工程学院教授赵朝华在接受采访时,回忆起了团队研究“沙变土”技术的难忘故事。
2003年,赵朝华本科毕业于郑州大学土木工程专业,之后考入重庆交通大学继续攻读硕士与博士学位。期间,赵朝华的导师就是易志坚教授(沙漠土壤化技术的带头人、重庆交通大学副校长)。
为什么会研究“沙变土”呢?原来,2008年,赵朝华本在参与研究一种新型聚合物透水降噪路面,此项目被列为交通部专项行动计划。一次偶然,在研究过程中,团队想通过研究降噪路面颗粒物质的特性,便将研究重点转移到沙漠。研究方向需要从力学转移到生态学,跨度很大,这对赵朝华团队来说面临着前所未有的考验。
“生态对社会乃至国家意义十分重大,我们愿意去尝试。”赵朝华说,沙漠土壤化技术研究是从2008年提出想法,2009年着手试验的。团队在做颗粒物质状态转换过程中发现,混凝土在凝固过程中的状态转化是:离散体-流变体-固态,加入水凝固后的固体非常坚硬,但土壤的转化形态却异常奇特,是在流变态和固态之间来回转换,即水蒸发之后,变成固体状态,加了水后又回到流变状态。赵朝华团队认为,土壤之所以能够在流变状态下修复得完好如初,基于两个力学属性,即土壤的自修复和自调节。
随着研究深入,团队开始思考,如何让沙子同样具备土壤的这些功能,从而实现“沙变土”、荒漠变绿洲的设想。
基于团队前期十多年研究基础,赵朝华团队发现,通过在沙子里加入一种植物性纤维粘合剂,让沙子之间产生约束力,将沙子“粘起来”,就能让沙子具有土壤的力学性质。
2009年以来,赵朝华团队一直在重庆做模拟实验,直到2016年,团队第一次前往内蒙古乌兰布和沙漠,进行试验田种植。
赵朝华介绍,团队2016年推广了25亩试验基地,2018年,试验田总面积扩大到1万亩。到2019年,试验基地已扩大到非洲尼日尔等地。在“沙变土”技术的推动下,新疆、内蒙常年干旱的沙漠,开出了花朵,结出了西瓜、西红柿等70多种作物,极大改善了沙漠环境。
如今,赵朝华的科研工作仍在继续。团队正着眼于石漠化地区的矿山修复研究。赵朝华告诉记者,重庆等西南地区仍有很多石漠化现象,团队期望将“沙变土”的科研成果进一步扩展应用,将废旧的颗粒物质就地变成土壤,进行修复。去年团队已经开始进行相关模拟实验与技术指标分析,下一步就是实地验证。
赵朝华表示,未来团队的研究方向仍将以力学为基础,尝试与土木工程、生态以及其他更多学科交叉,并将为行业、企业的突出问题与难题做针对性研究,力争让技术真正落到实处。