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趙洋在觀測(cè)樣地。葉滿山/攝

天剛蒙蒙亮，試驗(yàn)田那邊已傳來咚咚聲，幾名研究人員正在攪拌車前拿著鐵鍬干活。這片地面積約50畝，地表鋪著一張張六邊形的模具，他們正在模具上面鋪一層“泥土”，做成特殊的土塊。

這是中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院寧夏沙坡頭沙漠生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站（以下簡(jiǎn)稱沙坡頭站）新研發(fā)的技術(shù)成果——人工生物土壤結(jié)皮的“種子”。研究人員將7種不同的荒漠藍(lán)藻，與基質(zhì)攪拌成為新的復(fù)合材料。

“這是一項(xiàng)新的技術(shù)，將這些土塊撒在沙漠上，遇到降水就能生長(zhǎng)出結(jié)皮?！鄙称骂^站副站長(zhǎng)趙洋解釋道。

15年前，這位從藥用植物專業(yè)畢業(yè)的青年或許未曾想到，自己會(huì)與沙漠中的“藍(lán)精靈”——藍(lán)藻結(jié)下如此深厚的緣分。從實(shí)驗(yàn)室到荒漠，從液態(tài)噴灑到固態(tài)接種體，科研團(tuán)隊(duì)在人工結(jié)皮技術(shù)上取得了突破性進(jìn)展，讓沙漠固沙從“百年之功”縮短至“三年可期”。

初遇：“根本活不下去”

“沙漠里有一種藍(lán)藻，能自己‘長(zhǎng)’出土壤，你要不要試試？”

2010年的夏天，趙洋站在沙坡頭站的門口。這位藥用植物學(xué)碩士生，原本計(jì)劃研究沙漠中的沙生藥用植物，卻因?qū)熇钚聵s的這句話改變了軌跡。

彼時(shí)，趙洋對(duì)藍(lán)藻的認(rèn)知還停留在課本上。當(dāng)他第一次走進(jìn)沙漠試驗(yàn)田，看到科研人員跪在沙地上，用鑷子夾起指甲蓋大小的藍(lán)藻結(jié)皮時(shí)，心里滿是疑惑：“這玩意兒能固沙？”

最初的探索并不順利。實(shí)驗(yàn)室里，藍(lán)藻在培養(yǎng)皿中長(zhǎng)勢(shì)喜人，可一旦移植到野外，不到一周便消失殆盡。

團(tuán)隊(duì)反復(fù)試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，關(guān)鍵在于地表穩(wěn)定性——流動(dòng)的沙粒會(huì)撕碎脆弱的藻膜。之后，他們先用草方格固定沙面，再小心翼翼地噴灑藻液。然而，新的問題接踵而至：人工補(bǔ)水成本高昂，一場(chǎng)大風(fēng)就能讓數(shù)周的努力化為烏有。

“那段時(shí)間特別焦慮。”趙洋說，嘗試了很多種方法，野外的人工結(jié)皮培養(yǎng)仍然沒有很好的效果。

2016年的一個(gè)深夜，他獨(dú)自坐在試驗(yàn)田邊，迷茫地望著試驗(yàn)區(qū)。突然，一陣急雨落下，雨水在沙面上砸出無數(shù)小坑，藍(lán)藻隨著泥漿滲入沙層。這個(gè)瞬間，他感覺大自然在給他上課，這場(chǎng)雨讓他萌生出一個(gè)想法：“藍(lán)藻能在沙地里扎根，是不是因?yàn)橛晁阉鼈兇蜻M(jìn)了小坑？如果自然降雨能讓藍(lán)藻扎根，那我們能不能模擬這個(gè)過程？”

破局：“人工結(jié)皮活了”

有了模擬自然降雨的想法之后，沒過幾天，一大早，趙洋就帶著改裝好的水泵來到試驗(yàn)田。隨著“呲”的一聲，混合著藍(lán)藻的水霧呈扇形射向沙地。

“我們發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)?shù)膲毫δ茏屗{(lán)藻溶液更好地滲透到沙子中，形成結(jié)皮?！壁w洋說。經(jīng)過反復(fù)測(cè)試，他們終于找到了最優(yōu)的壓力值，將噴灑次數(shù)從三四次減少到了一次。

這個(gè)發(fā)現(xiàn)，讓趙洋和團(tuán)隊(duì)興奮不已。加壓噴灑法的成功，不僅提高了效率，還大大降低了成本。

噴灑后的三天，趙洋每天都要來這片區(qū)域看一看。眼前的景象，讓他的心跳越來越快：跟以往沙面慢慢變黃不一樣，這次，沙面上覆蓋著一層墨綠色的薄膜，手指輕觸竟有彈性——人工結(jié)皮活了！

“就像發(fā)現(xiàn)了新大陸?！壁w洋興奮地描述當(dāng)時(shí)的場(chǎng)景。通過加壓噴灑，藍(lán)藻被“打”進(jìn)沙粒間隙，既避免了陽光直射導(dǎo)致的脫水，又利用了沙層本身的保水性。這項(xiàng)技術(shù)將結(jié)皮形成時(shí)間從自然狀態(tài)下的15年縮短至一兩年，成活率60%以上。

然而，他們并沒有滿足于此，因?yàn)檫€有一個(gè)更大的挑戰(zhàn)在等著他們——如何將這項(xiàng)技術(shù)推廣到更廣闊的沙漠地區(qū)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。

推廣：“成活率非常高”

2019—2021年，當(dāng)團(tuán)隊(duì)嘗試在500畝荒漠中推廣時(shí)，發(fā)現(xiàn)加壓設(shè)備依賴電力和道路，偏遠(yuǎn)地區(qū)根本無法實(shí)施?！氨热缬行┑胤?jīng)]有路，車進(jìn)不去，噴灑法就無法實(shí)施。”趙洋說。

為了解決這個(gè)問題，趙洋開始思考：“能不能將藍(lán)藻結(jié)皮制成一種固態(tài)的‘種子’，以便運(yùn)輸和撒播？”這個(gè)想法源于他對(duì)生物土壤結(jié)皮成分的深入理解。

“生物土壤結(jié)皮是由藍(lán)藻、苔蘚、地衣和土壤細(xì)顆粒物組成的復(fù)合體，我們能不能通過人工方法將這些成分組合在一起？”趙洋想。

一個(gè)午后，趙洋在田間巡視時(shí)，被一塊自然形成的結(jié)皮塊吸引。他撿起這塊硬邦邦的“土疙瘩”，感覺大自然又給他上了一課，他突然想到：“能否把藍(lán)藻和有機(jī)質(zhì)混合成‘種子’，直接撒播呢？”

于是，趙洋和團(tuán)隊(duì)開始了新的試驗(yàn)。他們嘗試將藍(lán)藻溶液與有機(jī)質(zhì)、細(xì)顆粒物按一定比例混合，制成一種糊狀的“接種體”?！斑@個(gè)過程就像拌水泥一樣，需要找到最優(yōu)的比例和攪拌方法?！壁w洋說。

經(jīng)過多次試驗(yàn)，他們終于成功制成了固態(tài)的藍(lán)藻接種體。“這種接種體不僅便于運(yùn)輸，而且成活率非常高?！壁w洋興奮地說。他們將接種體撒播在草方格中，經(jīng)過雨水的滋潤(rùn)，藍(lán)藻迅速生長(zhǎng)，形成了穩(wěn)定的生物土壤結(jié)皮。

這項(xiàng)創(chuàng)新性的成果，讓趙洋和團(tuán)隊(duì)在沙漠治理領(lǐng)域取得了重大突破。“固態(tài)接種體的成功，不僅克服了噴灑法的局限性，還大大提高了大面積推廣的可能性。”趙洋說。

堅(jiān)守：“它比我更懂生存之道”

如今，站在沙坡頭站遠(yuǎn)眺，趙洋的目光穿過一片片由藍(lán)藻結(jié)皮固定的沙地，最終落在遠(yuǎn)處正在施工的規(guī)模化培養(yǎng)池。這里每年可生產(chǎn)5噸干藻粉，能治理約0.5萬至0.7萬畝沙化土地。

更讓他驕傲的是，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的固態(tài)接種體技術(shù)已被納入新“三北”工程黃河“幾字彎”攻堅(jiān)戰(zhàn)（寧夏境內(nèi)）的核心方案，預(yù)計(jì)未來5年可治理沙漠8萬至10萬畝。

“科研就像種樹，得耐得住寂寞?！壁w洋撫摸著培養(yǎng)池邊的護(hù)欄說道。他的辦公室里，珍藏著三件“寶貝”：2010年第一份藍(lán)藻樣本的顯微鏡照片、2018年加壓噴灑成功的試驗(yàn)記錄、2023年固態(tài)接種體的專利證書。這些泛黃的紙張和照片，記錄著一個(gè)科研工作者從青澀到成熟的蛻變。

當(dāng)被問及與藍(lán)藻相伴15年的感受時(shí)，趙洋望向窗外：“它比我更懂生存之道。35億年前，藍(lán)藻創(chuàng)造了地球的氧氣；今天，我們借助它的力量修復(fù)生態(tài)。這種跨越時(shí)空的對(duì)話，讓我覺得自己在做一件特別有意義的事。”

清晨，培養(yǎng)池中的藍(lán)藻泛起粼粼波光。這位42歲的副站長(zhǎng)，15年來一直保持著每天巡視培養(yǎng)池的習(xí)慣。

在他的帶領(lǐng)下，沙坡頭站的科研團(tuán)隊(duì)正朝著更宏大的目標(biāo)邁進(jìn)——讓藍(lán)藻結(jié)皮技術(shù)走出寧夏，為全球沙漠化治理提供中國(guó)方案。

在趙洋看來，藍(lán)藻這個(gè)“藍(lán)精靈”不僅是科學(xué)研究的對(duì)象，更是他與沙漠之間的特殊情感紐帶?！?5年來，我每天都與藍(lán)藻打交道，它是我生命中不可或缺的一部分?！壁w洋感慨道。

（原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2025-12-25 第4版 專題）

來源： 中國(guó)科學(xué)報(bào) 葉滿山 倪思潔