沙子样本能够更好地保持形状，并且更长时间地锁住水分。
过度土地利用、森林砍伐以及气候变化正在导致世界许多地区的沙漠化现象日益严重。一旦这一过程开始，就会引发连锁反应：土壤中的养分流失会导致植被越来越稀少，进而使土壤容易受到风力和水力的侵蚀。
然而，要想用传统方法将沙漠重新变回肥沃的土壤，需要大量的资源——尤其是水，而在沙漠地区，水是一种极为宝贵的资源。
沙子中不含能够滋养微生物或植物的有机养分，而且沙粒之间不会黏合在一起，因此沙质土壤极易受到侵蚀。此外，水也能在沙子中快速渗透，这就使得沙质土壤需要大量的灌溉水。
然而，瑞士Empa研究所和阿布扎比哈利法大学的研究人员一直在研究通过向沙漠的沙子中引入微生物，使其适合农业种植。
细菌和真菌会分泌生物聚合物，这些聚合物能增强沙子的抗侵蚀能力，同时减缓水分的渗透速度，从而为更多微生物和植物的生长创造条件。
显微镜图像展示了生物纤维是如何将沙粒粘合在一起的
这些微生物会形成长链生物聚合物，并转化为渗透进沙子中的纤维。
“这就形成了一种天然的复合材料，”Empa纤维素与木材材料实验室负责人古斯塔夫·尼斯特伦说道。
为了验证这一方法，研究人员将阿布扎比的沙子样本与不同的微生物一起置于营养液中培养，随后检测了这些沙子的机械强度和透水性能。尤其是与细菌混合后的沙子，其强度明显高于纯沙子，且其透水速度降低了多达六倍。
除了让微生物在沙样内部直接发挥作用的实验之外，研究人员还采用了另一种方法。在这种方法中，他们利用能够分泌纳米纤维素的微生物来制造土工织物。
在实验室中，这些细菌会生成纤维素层，研究人员随后将这些纤维素层与沙子结合在一起，从而形成分层结构。这种需要更多劳动力的处理方式，在结构的稳定性以及透水性方面取得了最佳效果。而分层结构使得水的渗透速度降低了28倍。
增长的起点
即便加入了生物聚合物，沙子也并非极其稳定——但实际上也没必要如此稳定。
“这种方法能够将有机物和水分引入沙子中，从而使其更加稳定，”尼斯特伦说道。“理想情况下，这有助于更多微生物和植物的生长，进而提升土壤的肥力与抗逆性。”
“部署这些微生物并非科幻设想，”哈利法大学的布莱斯·塔迪教授补充道。“沙漠确实存在，而且阿联酋也有丰富的营养物质——比如来自食物废物的糖分，以及来自城市绿色垃圾中的各种复杂营养素。”
实验室中的沙土实验仅仅只是第一步而已。接下来，这些生物聚合物将被用于可控的田间试验或温室实验中，以此来了解它们对植物生长的影响，以及这项技术在农业领域的应用潜力有多大。Empa的材料科学家们则将这项任务交给了其他相关领域的研究人员去完成。
