“以干旱半干旱荒漠地区特有的、自然形成的地毯式微型生物结皮为'模版’，通过现代生物技术予以'复制’，为流动的沙漠铺上微型生物结皮式的'地毯’，从而实现控制流沙、治理沙漠化的目标。”描绘这一治理沙漠化的全新宏伟蓝图时，74岁的魏江春院士神采奕奕。

    棘手的现状

    我国是世界上受荒漠化影响最严重的国家之一：荒漠化土地达264.42万平方公里，占国土面积的27.5%，每年直接经济损失达540亿元，而且沙漠化还在以每年数十米甚至数百米的速度向前推进。

    沙漠化不仅造成生态系统失衡，耕地面积缩小，还给人民的生产生活带来了严重影响——我国西北和内蒙古沙漠地区，已成为中国乃至亚太地区沙尘暴的主要灾源区之一。因此，沙漠治理已成为我国生态环境治理的首要任务。但要治理谈何容易，在年降雨量200毫米以下的沙漠地区，普通维管植物难以存活，因此既不能通过种草，更不能通过植树造林进行沙漠治理，除非采用引水灌溉，但代价十分高昂。另一方面，化学固沙因为固定剂老化、二次污染及土地无法再利用而没有被推广；机械固沙也因存在工程繁重、寿命短等问题，无法与现在的沙漠化速度相抗衡。

    魏江春介绍，目前被认为最有希望的途径是以生物学措施为主导，从根本上改变环境、治理沙漠，并获得可持续发展的综合治理。但目前该领域还仅限于高等耐旱树种的引种驯化、优化选择和防护林的合理配置等。由于这些树种幼苗生长缓慢，即使成活，植被也稀疏单薄，在相当长的时间内，沙面仍然是流动的。因此，探索符合沙漠原生环境的新型治沙途径迫在眉睫。

    一个意外的发现

    魏江春提出的上述沙漠化治理新思路，源自上世纪的一个意外发现。

    上世纪50年代，国家修建北京—兰州铁路时，为防止流沙掩埋铁轨，授命当时的中科院沈阳林业土壤所拿出固定住流沙的方案。林土所治沙队采用的是在草方格中种植灌木的方法，但没想到，种下的灌木几年后由于缺水渐渐都死了。然而，“有心栽花花不开，无心插柳柳成荫”——在死掉的灌木丛下面形成了一层灰黑、灰绿色，谁也不知道究竟为何物的结皮。

    2000年，魏江春经过实地考察后发现，这种结皮的成分中不仅包含藻类、苔藓，还含有地衣，而且在很多情况下，地衣还占着主要成分。据他统计，这种微型生物结皮中各种成分的含量分别为：地衣35.2%、蓝藻26.3%、维管植物21.3%、苔藓10.6%、裸露土壤6.6%。结皮的形成过程一般是：蓝、绿藻和真菌共生而形成地衣，然后在地衣的基础上再生长出苔藓，最后混合土壤等物形成微型生物结皮。

    这一发现令地衣研究专家魏江春兴奋不已。“能不能用这种地衣结皮来治理流动的沙漠呢？”——一个富有创意的想法在他的脑海闪现出来。2001年10月，魏江春在北师大主办的西部生态治理院士咨询会议上，率先提出了这一设想。2002年3月，他向国家自然科学基金委员会正式申请了“中国西部荒漠地衣及其固沙生物学研究”的课题。

    对于研究中发现的微型生物结皮有何重要作用，魏江春解释说，“在微型生物结皮中，地衣占着明显的优势地位。地衣可以通过其菌丝和假根在固沙过程中起到十分重要的作用——它发达的菌丝和结实的生物假根能够黏合沙粒，有效地束缚沙粒的流动，从而起到固沙的作用，进而减少荒漠地表的风蚀和水土流失。风洞实验也证明：微型生物结皮的存在大大提高了起沙风速，尤其地衣和苔藓在防止就地起沙上的作用十分明显。同时，微型生物结皮还能固定大气中的氮素，降低沙粒粒径，对土壤理化性质的改善和增加土壤有机质含量起着重要作用，可以为维管植物的定居创造有利条件，最终起到固定沙丘的作用。”

    魏江春介绍，目前已经从结皮地衣中分离、培养和储存了地衣型真菌、地衣型蓝细菌20多株，为人工培养、接种和促进结皮快速形成提供了大量菌种。而且从2003年开始通过对地衣体组织粉末悬浮液喷洒进行的样方试验证明，地衣结皮在一年内即可形成，从而排除了微型生物结皮形成和发育缓慢的疑虑。因此，完全可以在实验室对微型生物结皮进行育种培养，然后通过飞机播种等手段进行大面积的“复制”，最终实现快速有效控制流沙、治理荒漠化的目标。

    “沙漠生物地毯工程”

    奇特的微型生物结皮现象也引起了国内其他同行的注意，中科院寒旱所、新疆生地所、武汉水生所也分别从土壤水循环、苔藓、藻类等不同方向展开了相关研究。

    于是，在今年的一次春节联欢会上，魏江春提议整合各方的研究力量和成果，开展一个更大的、整合的“沙漠生物地毯工程”。这个提议当即得到了在场中科院生物局有关领导的肯定和支持。

    据悉，由魏江春领衔明年正式启动的“沙漠生物地毯工程”，将围绕微型生物结皮的主要类型和群落组成结构(包括结皮覆盖面积、物种多样性、类型及演替等)，微型生物结皮中各种生物的共生机理及协同作用机制，各主要类型结皮的固沙机理及生态功能，筛选适应于不同地区的结皮种类，防沙治沙生物化学复合基质的研发，通过转基因途径增强微型生物抗旱性能，在“沙漠生物地毯工程”产业化等7个方面开展进一步研究。“沙漠生物地毯工程”将是继我国植树造林工程、园林景观工程之后的又一大型生态环境工程。