9月17日，宁夏沙漠高速公路综合设计关键技术学术研讨暨现场观摩会在中卫市举办。会议前一天，阴雨蒙蒙，腾格里沙漠（宁夏境内）没了往日的焦躁，平静安逸了许多，宁夏公路勘察设计院有限责任公司几位公路设计专家，在乌海至玛沁公路（宁夏境内）青铜峡至中卫段（简称乌玛公路）穿越沙漠腹地路段沿线步行了3个多小时，检验“生物矿化”固沙的试验效果。在专家眼里，若想在乌玛公路18公里长的穿沙漠段治理沙害，不能单纯依靠防护体系，“要一劳永逸，还得靠植物”。
用生物反应诱导碳酸钙固定沙子
9月16日11时许，宁夏公路勘察设计院有限责任公司的张继周博士刚下飞机，便立即动身前往乌玛公路，在车上，他向记者讲述了“生物矿化”的概念和意义。
“这段穿越腾格里沙漠东南缘腹地18公里的路段是乌玛公路工程的重要组成部分，也是国内首条穿越腾格里沙漠腹地的高等级公路，治理沙害尤为重要。”张继周说，目前国内主要通过“疏、导、阻、固”的方式来防沙治沙。除草方格能固沙外，宁夏公路勘察设计院有限责任公司与东南大学联合承担了一项科研项目——生物矿化防沙固沙的关键技术与高速公路应用示范（简称“生物矿化”），这项技术能把沙子牢牢固定下来。
据张继周介绍，“生物矿化”过程主要是通过培养一种菌种拌生脲酶，利用这种生物脲酶通过一系列的生物化学反应生成无机碳酸钙。碳酸钙作为一种胶凝材料，可以将沙粒胶结凝固在一起，但又不会像水泥那么硬，还能增加沙漠持水能力，有利于植物生长，改善生态，且不会对自然环境产生二次污染。
当日15时许，车辆从中卫北迎水桥互通式立交驶入乌玛高速，张继周下车后从正在修建的一段缓边坡一路小跑，找到了一块试验沙地，如同收获珍宝一般欣喜若狂，不时摸着沙子找着什么，还用手机多角度拍摄记录着……
“这是‘生物矿化’试验早期工艺还不成熟时的一片试验地，当时项目组技术总负责人东南大学的缪林昌教授带领项目组部分成员于2019年6月在此处完成了试验。试验选取了200平方米的试验区，试验区又分成4块，每一块小区域喷洒的生化溶液的剂量、参数都不一样，主要是用来观察在固化阶段会发生什么样的变化。”张继周表示，这是试验两年的“生物矿化”固沙技术第一次从实验室走向工程应用，“正因为那次试验我们看到‘生物矿化’固沙技术的潜力和应用前景。第一，它能把沙子固定住；第二，从现场植物生长情况看，这种固沙方法对植物生长有帮助作用，因为固化区的沙漠持水能力有所增加，项目组从中得到了不少启发。”张继周感慨地说。
记者注意到，这一片试验地的大部分已被沙子覆盖，偶有分离尼龙网格栅在沙漠里“崭露头角”，其周围稀稀拉拉地长着嫩绿的骆驼刺。该公司尹文华博士在几株植物附近拨开覆盖的沙子，露出如同石头外表模样的表皮，尹文华捡起几块表皮层对记者说，“这是‘生物矿化’后形成的矿化层，有0.5厘米至1厘米左右的厚度，能明显看到中间的孔隙是通的，这利于水的下渗，同时也能起到保水作用。”
首次应用到国内沙漠防沙治沙实践中
何为“六带一体”防护体系？带着疑问，记者同几位专家沿着沙脊线一路往西南方向行进，除了满眼的黄沙，便是依次错落排开的绿色栅栏和蓝色网格以及草方格，不时有风滚草来回滚动。尹文华向记者介绍，眼前的栅栏、网格等构成的就是“六带一体”防护体系。
他表示，腾格里沙漠主导移动方向是从西到东，设计团队便在距离高速公路250米开外的迎风侧从外到内，间隔25米设置了3道2米高的绿色前沿阻沙栅栏，紧接着设置了蓝色高立式大网格沙障，再依次是低立式尼龙网沙障、草方格、灌木林带和卵石压覆带。相对应地，在距离公路150米开外的背风侧也是如此设置。“因为沙丘在移动过程中有风，所以最外面的高立式沙障是为了降低风速，同时也阻挡一部分沙子进来，到草方格这一环节，就能把阻挡下来的最里侧沙子固定到原地，再到路边用鹅卵石压覆，这也是‘六带一体’防护体系的基本原理。”尹文华说。
经过两年时间的检验，“六带一体”防护体系确实起到了防沙固沙的作用。记者看到，沙子每经过一层沙障，堆积数量逐渐递减，到达灌木林带和草方格的沙子越来越少，绿色植物越来越多，生长情况良好。但由于在风沙移动过程中风吹沙丘提高了沙脊线，有部分阻沙栅栏被覆盖，还有部分草方格已经失效，不时有骆驼“串场”寻觅绿色植物，来回踩踏破坏了低立式沙障。不过，此处的“生物矿化”试验很成功，草方格和低立式沙障区域有较为完整的“生物矿化”固沙层，起到了很好的防沙治沙作用。
“去年8月我们扩大了‘生物矿化’试验规模，在‘六带一体’防护体系沿线选取了一段流沙非常严重的走廊区内，实施5万平方米的‘生物矿化’固沙作业，这次的‘生物矿化’固沙作业区借助高立障在外围阻沙，同时防止放牧的牧群进入固化区。”尹文华表示，“从现场的实地情况以及无人机测量的高程对比数据来看，5万平方米的‘生物矿化’固沙区的地形高程与一年前的情况基本没有变化，‘生物矿化’固沙克服了草方格或低立式沙障被流沙掩埋失效的缺陷，经历一年的风雨雪冻仍岿然不动，这是最好的检验。”张继周补充道，“‘生物矿化’固沙区的植物成活率达到60%，‘生物矿化’与原生植物，相当于形成一个有机的整体，更容易起到防沙固沙的效果。如此一来，打造新的沙漠生态走廊，让沙漠变绿也不是不可能。”
“这是‘生物矿化’固沙技术首次应用到国内沙漠防沙治沙工程实践中，已展现出其独特的魅力。”看着穿沙公路两侧的绿植，几位专家脸上露出了满意的笑容。■记者安小霞文/图
“六带一体”防护体系远景。
“生物矿化”后形成的矿化层。
