世界杯揭幕战草坪背后的中国技术：智能风光互补节水灌溉系统

◎科技日报记者王英霞撰稿

◎策划丨赵英姝、滕吉普、林利君

“踢球的感觉怎么样？”

北京时间11月22日晚，卡塔尔世界杯揭幕战刚刚结束，宁夏大学资源环境学院、环境工程研究所原院长孙兆军便匆忙打来电话。

“还不错，现场维护人员都说草皮质量很好，草比较低，球速很快。”电话那头的人说道。

绿茵场上，队员们顽强拼搏，不仅是技艺的比拼，更是智慧的展示。用中国科技改善人类福祉，是科技工作者应尽的责任。

2020年8月，在科技部和宁夏科技厅支持下，宁夏大学、卡塔尔NAAAS集团、华信国联（北京）企业管理有限公司签署价值12.64亿美元的协议，在卡塔尔开展智能化风光互补节水灌溉系统设备及相关技术成果转让，用于园林绿化、农业开发等项目建设。

在卡塔尔的草坪上，C罗和梅西依然是最耀眼的明星，面对两人荣誉榜上的最后一块拼图，宁夏科技人不禁高呼：“尽情踢球吧，别忘了为我们的草坪发声！”

草皮后面

卡塔尔位于波斯湾西南岸，周围海岸线长550公里，大部分为沙漠。

这里气候属热带沙漠气候，炎热干燥，年均降水量仅75.2毫米。4月至10月为夏季，最高温可达50摄氏度；冬季凉爽干燥，最低温为7摄氏度。这也是本届世界杯首次在北半球冬季举办的原因。

并非所有的草都适合足球场，更不用说卡塔尔了。

“与一般绿地不同，运动场草坪的养护管理比较特殊，赛前赛后都需要做好相关措施。”宁夏大学农学院讲师邓建强博士毕业于兰州大学草业农业科技学院，他认为，冬季运动场草坪养护除了除草、草坪修剪、施肥外，关键环节就是灌溉。

之所以很关键，是因为灌溉量一定要充足，渗透深度要达到40至50厘米，最浅的也要有30厘米以上，这样才能保证冬季草坪的正常使用。

本次世界杯足球场采用的暖季型草皮还面临另一个问题——在干旱缺水条件下，草皮的生长速度会减慢，部分区域会发黄，灌溉会变得更加困难。

据英国《卫报》报道，为确保球场质量达到赛事要求，卡塔尔每块球场在冬季每天需要消耗至少1万升淡水。矛盾的是，这里淡水资源严重匮乏，海水淡化技术高度依赖化石能源。其邻国沙特阿拉伯拥有约30座海水淡化厂，每天要消耗30万桶原油。

小小的一片草丛，却成了能源问题。

就在卡塔尔为草坪发愁时，远在千里之外的孙兆军却带领团队完成了智能化风光互补节水灌溉系统设备及相关技术的研发，并在中国西北地区及阿拉伯国家推广应用，改变了我国干旱贫困地区节水设备研发长期处于“跟随”、依赖进口的被动局面。

这与孙兆军的另外两个身份有关——教育部中阿干旱区特色资源与环境治理国际合作联合实验室主任、宁夏干旱区资源评估与环境调控重点实验室主任。

中国同阿拉伯国家的友谊源远流长、历久弥新。

2014年6月5日，习近平主席在中国—阿拉伯合作论坛第六届部长级会议上提出探讨建立中国—阿拉伯技术转移中心的重要倡议。

科技部积极响应，宁夏牵头争取中阿技术转移中心落户银川。2015年9月10日，中国—阿拉伯国家博览会隆重开幕，在科技部、宁夏回族自治区人民政府和8个阿拉伯国家科技部长的共同见证下，中阿技术转移中心揭牌成立，宁夏科技厅作为中方执行机构，承担银川总部建设和具体管理工作。

贺兰山脚下、黄河之畔，悠扬的驼铃声，2000多年回荡在古丝绸之路上，如今，它以另一种方式绽放光彩。

2016年，宁夏大学在阿曼卡布斯大学培育了脉冲灌溉草坪。

针对阿拉伯国家干旱地区对节水技术及智能装备的迫切需求，宁夏科技厅2016年设立中阿科技合作与技术转移专项，支持宁夏大学实施“中阿绿色智能节水装备与技术示范基地建设”等项目。

正是从这一年开始，孙兆军团队的心血开始走向了国外。

孙照军的家乡宁夏中卫市海原县是十年九旱之地，眼看“水土养不活人”，他从小就立志要帮助家乡解决灌溉难题。2010年，他成功研发出智能化风光互补节水灌溉系统，并取得国家专利。

两年后，孙兆军被选派到吴忠市同心县王疃镇大沟堰村开展科技扶贫工作，趁着这个机会，他提出了在村里建设100亩节水灌溉示范区的想法。

由于缺水，大沟岩村一直生活在贫困线上。在干旱的高原上，能实现节水灌溉吗？一时间，村民们都很怀疑。

次年早春，孙兆军、何军、韩蕾与几位医生冒着六七级大风，深入田间地头，安装节水管道和风光互补发电设备，用一个月时间完成了示范区建设。

随后几年，他们联合多家单位推广旱地节水技术成果10余项，在“一年两季瓜+芹菜”种植模式下，当地西瓜亩产2600多公斤，芹菜亩产2000多公斤，亩产值首次突破万元。

把荒废多年的农田变成了高产田，让孙兆军在节水灌溉领域名声大噪。

来自橡胶厂的灵感

“我们在阿拉伯国家推广三大技术：渗灌、智能控制、太阳能发电提水。”孙兆军告诉科技日报，卡塔尔足球场的草坪就采用了渗灌技术。

这项技术在宁夏并不新鲜，早在2009年底，孙兆军与科研团队在宁夏北部一个叫西大滩的地方开展盐碱地治理项目时，就考虑应用渗灌技术。

滴灌是通过管道将水滴到作物根区，为作物供水的灌溉方式，而渗灌是通过埋在地下的管道，让水均匀、可控地渗透到土壤中，为作物供水的灌溉方式。在治理盐碱地的过程中，孙兆军发现传统的滴灌技术容易导致盐分增加，于是他突然有了想法：能不能把管道埋在地下？

几年来，团队一直在寻找合适的材料，筛选了不少，但都不理想。2011年，从北京林业大学博士毕业的孙兆军正式投入了这个项目。

此前，国内一些知名高校也在研究渗灌技术，但采用的是复合材料，几年之后发现成本太高，而且没有推广前景，就不再做了。这激发了孙兆军的斗志：“宁夏沙化面积大，渗灌是一项非常适用的技术，我们本地的科研人员一定要搞出来！”

宁夏大学旁边有一家橡胶厂，孙兆军和同事董亮闲着没事就来这里找“灵感”，他用来移动节水灌溉的塞子就是用煮熟的橡胶做成的。

熟橡胶在生产过程中不易粘连，容易破碎成块，但透水性好。一天，看着成堆的废旧轮胎，孙兆军突然发现了一个“新世界”：这是一个可以用来渗灌的好东西！

随着汽车工业的蓬勃发展，废旧轮胎产生量急剧增加，利用其作为原料加工耐高温、耐老化管材成本低、来源广泛，符合现代循环经济发展趋势。

只需花10元钱买一个废旧轮胎，磨成粉，加上胶粘剂，做成管子铺在地上，五六个轮胎就能保证一亩地所需的橡胶管，一切后顾之忧都解决了。

从理论到实践，我们要摒弃空想，拿出实实在在的行动。此后两年，孙兆军和团队成员开始了密集的加工试验。据不完全统计，他们至少进行了300次试验。

2015年，科技部批准宁夏牵头整合全国科技创新要素和技术资源，建设高效务实的中国对阿拉伯国家技术转移和创新合作平台，很快这项工作便有序开展。

今年6月，宁夏科技厅组织有关专家赴阿联酋考察，作为节水灌溉领域的权威专家，孙兆军承担了这项重任。

2016年，孙兆军科研团队在阿联酋迪拜种植地下灌溉草坪。

他不确定宁夏成功的渗灌技术和设备是否同样适用于阿拉伯国家。

但科学研究的魅力就在于它能无限拓展人类认知的边界，从而获得精神上的愉悦，很多时候这种愉悦超越了对物质生活的向往。

孙兆军和博士生韩磊、齐拓野、焦秉忠等人把南方一家公司生产的用普通材料制成的渗透管，埋在迪拜某公园地下进行实验。

这时候，一个问题出现了。

高温条件下，试验区域几乎寸草不生，露在地面的渗灌管被太阳暴晒后被压成了碎片。如何让娇嫩的瓜苗享受到宁夏渗灌技术，孙兆军思考了好几天，终于想出了一个解决办法。

他和同事找来一个花盆，将其倒扣在瓜苗上，将背阴面剪开通风，向阳面留出遮挡阳光，再在花盆上套上保鲜袋，用重物压实。

经过四五天的焦急等待，一些瓜苗探出了头，又过了十天，不到两亩的实验田里，全部冒出了绿芽。

“你不知道我当时有多开心！”多年后，孙兆军回忆起这一幕，还是忍不住笑出声来。

后来的实践证明，这种微孔全渗管或出水不出水间隔渗灌管在解决草坪、果树持续灌溉过程中出现的生物堵塞、地面蒸发、漏水严重等问题上取得了重大突破，出水口间距和出水量可调，满足不同植物的灌溉需求。

特别是利用废旧轮胎经过破碎、脱硫、高温合成等工艺制成的管道，具有节水、环保、可回收、抗老化、抗生物堵塞等特点，使用寿命可达10年以上，非常适合阿拉伯国家高温干旱的沙漠环境。

连接“美丽的多哈”

中国的渗灌技术在阿联酋取得成功，让大家十分惊讶。

“迪拜人从来没有见过这么热的天有东西生长，他们甚至怀疑我用了什么特殊药剂。”孙兆军肯定地回答，“水源是你的，瓜苗是你的，我们靠的是技术！”

当时当地公园专门划出一大片土地给各国进行灌溉实验，比如西班牙的渗灌。中国旁边的这块土地也属于节水灌溉能力强的国家，但那块土地一直没动静，据说他们在看到中国技术成功后就悄悄撤走了。

阿联酋方面对中国技术的看法则有所不同，除了致信宁夏科技厅表示感谢外，还邀请宁夏大学科研团队再次来访。

2018年，阿曼卡布斯大学农学院教授来实验基地了解地下灌溉技术，孙兆军（左一）作了详细介绍。

次年5月，孙兆军及其团队成功试验园林和特色经济作物，双方签署了迪拜风光互补节水灌溉设备示范应用技术转让合作协议，协议总额为1530万元人民币。

宁夏农业节水技术成功走出国门、大显身手，不仅是渗灌技术取得良好效果，更是三方面的综合发明。

我国及阿拉伯国家农田灌溉方式粗放，人工成本高，水资源利用效率低，智能控制水平低。孙兆军团队牵头完成极旱地区灌溉系统智能化改造，并与企业联合研发了手机app智能控制系统。该设备具有成本低、抗干扰、精准灌溉、无人化作业等优势。

针对中亚、阿拉伯国家高温干旱地区缺乏室外电网支撑、化石能源提水成本高等问题，项目组提出了利用风光发电变频水泵提水的设想，并结合智能控制技术，研发出一套完整的耐高温风光互补提水灌溉技术与装备系统。

三管齐下优势明显，宁夏把节水灌溉做好了，消息很快传到了阿拉伯国家。

在阿曼，孙兆军、何军、李倩等人自主研发智能控制地下渗水管，与敌抗衡。据说，他们正在苏丹卡布斯大学与德国、意大利的专家竞争。阿曼把所有试验田都放在一起，谁的成果最好，就与谁合作。

宁夏大学的渗灌技术让夹竹桃长势喜人，阿曼卡布斯大学的教授们也来观摩。

宁夏大学原班团队成功种植了草坪、柠檬、美人蕉、西瓜、夹竹桃等，成活率和株高比当地滴灌种植的植物高出21%以上。其中，最让孙兆军印象深刻的是夹竹桃，“长得特别漂亮，开满了红红的花，当地人还来我们田里拍婚纱照。”他说。

在科技专项支持下，2017年7月，宁夏大学与阿曼卡布斯大学农业与海洋学院签署教学科研合作协议，联合开发干旱地区智能节水灌溉技术与装备、共建节水灌溉联合实验室、联合申请国际合作项目、联合培养本科生、研究生；9月，宁夏大学与阿曼卡布斯大学阿卜杜勒·伊斯梅尔教授签署了技术转让合作协议，协议总额为11069万元。

由于在阿曼、迪拜等地取得良好效果，孙兆军团队还申请到了埃及国家科技援助项目，而凭借前期大规模、多国示范推广的基础，卡塔尔相关部门向宁夏大学的节水灌溉技术伸出了“橄榄枝”。

2020年1月12日至14日，孙兆军、何军一行应邀前往卡塔尔多哈开展科技交流与合作。期间，相关人员陪同考察了2022世界杯绿化工程、当地土壤植被等情况并进行了座谈。卡塔尔自贸区CEO在听取孙兆军题为《干旱地区智能节水灌溉技术成果》的报告后，表示希望引进此项技术，参与“美丽多哈”重大项目建设。

当时卡塔尔使用的PE管老化很快，两三年就要更换一次，而且管壁很厚，埋在地下根本排不出去水，最重要的是要绿化的土地是盐碱地，他们很无奈，请了很多专家帮忙，也没用。

这正是宁夏大学科研团队的实力所在。

孙兆军与何军到卡塔尔看地、备料、选厂，对方还到宁夏大学对实验室进行了现场考察，双方产生了强烈的合作意愿。

在中阿技术转移中心的积极推动下，2020年6月23日，宁夏大学、华信国联（北京）企业管理有限公司、卡塔尔自由区管理局就支持“美丽多哈”节水绿化、粮食生产、生态保护项目相关技术转化应用进行了深入线上交流。

8月10日，价值高达12.64亿美元的三方协议正式签署；一个月后，中阿技术转移中心与卡塔尔自由区管理局就培育建设中阿（卡塔尔）技术转移中心达成合作意向。

“莎莎树”的精神

“美丽多哈”项目为期5年，但合同签订后的两年多时间里，新冠病毒疫情在全球肆虐。

怎么办？世界杯期间卡塔尔的绿化期不能耽误，必须全力以赴！

宁夏大学科研团队未能亲临现场，及时委托企业通过技术转让的方式赴卡塔尔建设，并昼夜不停地进行在线技术指导，使中国节水灌溉技术在卡塔尔世界杯期间首次亮相。

有条件就要上学，没有条件就要创造条件上学，这种动力，源自宁夏大学建校64年来始终倡导的“梭梭树”精神。

在西北，沙枣是生命力极强的落叶乔木，耐旱、耐风沙、耐盐碱、耐瘠薄，在它的感召下，宁波大学师生形成了“不畏困难、不惧风寒、根深叶茂、基固枝繁”的树作风。

最好的例子就是科研人员不远万里前往阿拉伯国家推广技术。

孙兆军团队涉及宁夏大学地理科学与规划学院、生态环境学院、外国语学院、阿拉伯研究院等多个院系；两个中阿重点实验室共52人，其中学校青年师生20余人。

“试验是在6月份进行的，那时气温最高，要观察灌溉管道在高温条件下的适应能力。”孙兆军回忆说，有一天室外温度接近50摄氏度，年轻医生齐拓野刚从出租车上下来，就被迎面扑来的热浪“打”了回来。

在这样的条件下，科研人员穿着单薄的防晒服，必须在户外呆上十几分钟，为了防止中暑，他们边工作边往头上浇矿泉水。上车时，他们浑身湿透，衣服紧紧贴在身上。等到回到家，大家皮肤都黑了，脸和胳膊都被晒伤了。

都说科研是苦的，但没有苦哪有甜？宁夏大学师生采集百花，终于酿成了蜂蜜。

该技术在宁夏建立了2个省部级重点实验室，在阿曼、埃及建立了2个共建实验室，联合建立了我国西北干旱区6个示范基地，与西北农林科技大学、宁夏水科学研究所等合作在阿曼、埃及、阿联酋、卡塔尔等国家建立了7个示范基地，形成了我国及阿拉伯国家干旱区绿色、智能、高效节水关键技术与装备规模化应用成果。研制的成套装备治理面积248.95万亩，总体节水21%以上。

目前，全套技术已申请国内外专利38项，其中发明专利19项、实用新型专利多项，并入选第三届中阿技术转移与创新合作大会十大主推技术之一。团队举办国际学术研讨会和培训班22次，培训来自23个国家的2764人次。

“宁夏节水灌溉技术能为‘一带一路’建设提供优质服务，得益于国家科技部和宁夏科技厅的大力支持，也得益于宁夏大学的共同努力。”中阿技术转移中心主任黄英说。

在履行促进中阿科技交流与合作的国家使命中，中心先后在阿盟、沙特、阿联酋（迪拜）、约旦、阿曼、埃及、摩洛哥、苏丹等国境外建设了8个中阿技术转移双边中心，搭建了综合信息服务平台，举办4届中阿技术转移与创新合作大会，促成合作协议88个，有效推动了高效节水灌溉、马铃薯良种繁育与标准化种植、卫星遥感监测等领域一批先进适用技术和设备走出国门。

12月初在沙特举行的首届中阿峰会将为中阿战略伙伴关系注入更多内涵。用黄英的话说，“我们坚信，中阿科技交流合作之路将更加宽广，前景将更加光明。”

在位于吴忠市同心县的宁夏多元信科技有限公司生产车间里，4条生产线正满负荷生产地埋灌溉管。两年前，《中卡协议》三方委托该公司投产，并与卡塔尔、阿联酋多家企业合作，在卡组织应用。

刚刚退休的孙兆军把大部分时间和精力都花在这里，为企业做技术设计和指导。

他认为，我国西部及阿拉伯地区节水产业将不断向前发展，绿色、低成本、无污染产品应用前景广阔，不仅将减少对传统能源的依赖，还将带动太阳能、风能、塑料管道材料等相关产业的崛起。

孙兆军的团队要让中国的先进技术惠及世界。

以梦想为马，银河系触手可及。

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