荷蘭植物學(xué)家彼得霍夫：生命的水盒子

陳無(wú)諍

拉薩城北的拉魯濕地，水盒子實(shí)驗(yàn)基地就建在拉薩北面山上。攝影 / 平措

彼得·霍夫在拉薩

彼得·霍夫（Pieter Hoff）下車(chē)時(shí)，頭不小心撞在了后備廂門(mén)框上，額頭頓時(shí)蹭掉大拇指指甲蓋大小的一塊皮。助理趕緊上前關(guān)切地詢問(wèn)，他擺擺手，在分明十分痛楚的表情中，勉強(qiáng)擠出一絲笑意：“OK，OK.LETS GO.”

這是2019年8月2日下午3點(diǎn)左右，西藏自治區(qū)拉薩拉魯濕地旁的北山，遠(yuǎn)處布達(dá)拉宮的金頂，在陽(yáng)光下隱約可見(jiàn)。這位來(lái)自荷蘭的著名植物學(xué)家，已經(jīng)年逾70歲，堅(jiān)持要親自爬上半山——那里有他研發(fā)的無(wú)灌溉植樹(shù)裝置Waterboxx（水盒子）實(shí)驗(yàn)基地——他必須上去自己看看。

同行的彼得的合作伙伴趙民忠，趕緊叫來(lái)藏族小伙子扎巴，攙扶著彼得“之”字爬行登山。此前的7月底，彼得和西藏俊富環(huán)境恢復(fù)有限公司董事長(zhǎng)趙民忠的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)踏遍了拉薩周邊的諸多荒山。

9年前的2010年3月16日，獲得荷蘭綠色發(fā)明獎(jiǎng)的彼得，在薩克拉門(mén)托Green California Summit（綠色加州峰會(huì)）上宣布進(jìn)行全球無(wú)灌溉種植試驗(yàn)。他希望這項(xiàng)新科技，“能夠成為對(duì)抗食物短缺，水土流失，氣候變化和濫砍濫伐的有力武器。”

在中國(guó)，西藏并非水盒子實(shí)驗(yàn)的最后一站?！爸袊?guó)也是極端缺水的地方，水盒子可以最大程度提高用水的效率。與傳統(tǒng)灌溉相比，能節(jié)省99%的水，而且成活率極高。”彼得的心愿，就是通過(guò)水盒子綠化全世界——種200億棵樹(shù)。

拉薩水盒子實(shí)驗(yàn)基地

盡管有些云層，拉薩午后的太陽(yáng)依然炙熱。在扎巴的攙扶下，彼得爬了不到10分鐘，格子襯衣的后背上，已經(jīng)有了汗水的印跡，坐下休息一會(huì)兒。趙民忠立刻遞上山下采摘的新鮮李子，解釋說(shuō)，“彼得有些低血糖，得補(bǔ)充一下能量?！?/p>

40分鐘左右，彼得終于爬到了水盒子海拔近四千米的實(shí)驗(yàn)基地。早先一步到達(dá)的趙民忠，欣喜地打開(kāi)水盒子給彼得看，“成功了成功了。去年春節(jié)前種的松樹(shù)，已經(jīng)長(zhǎng)到一尺高了。水盒子里的水，幾乎沒(méi)有蒸發(fā)?！?/p>

雖然有些疲憊，彼得仍像個(gè)孩子一樣，眼睛瞇瞇的，臉上露出欣慰的笑。他立馬掏出自己的卡片相機(jī)，像在巡視自己的莊園一般，一個(gè)一個(gè)水盒子看過(guò)去，認(rèn)真觀察樹(shù)苗的生長(zhǎng)狀況、水量蒸發(fā)了多少、有沒(méi)有病蟲(chóng)害，尤其關(guān)心根部是否扎到了土層中。

“水盒子的重要功能，就是以其簡(jiǎn)單而科學(xué)的構(gòu)造旨在解決干旱地區(qū)種植的一大難題。”趙民忠的團(tuán)隊(duì)，一直和彼得深度合作。眾所周知，在干旱的土地里植樹(shù)，一直都是個(gè)大難題，一是植物成活率低，二是耗水。倘若幼苗或種子不需借助人工灌溉設(shè)施而能在干旱的環(huán)境下成活，沙化問(wèn)題似乎就會(huì)有轉(zhuǎn)機(jī)。

水盒子正是解決了這一世界性的難題。這位有著農(nóng)學(xué)教育背景的荷蘭老人，原本是荷蘭AquaPro公司的CEO。過(guò)去他是一位花商，做著育種、生產(chǎn)和銷(xiāo)售花卉的生意，常常從荷蘭向外出口百合和郁金香。

2003年，50歲的他，毅然賣(mài)掉了自己的花卉公司，開(kāi)始研究用最少的水種樹(shù)，如何最大程度提高用水的效率。之后發(fā)明了專利水盒子——Waterboxx。作為一個(gè)專為干旱地區(qū)設(shè)計(jì)的種植裝置，有了它，植物可以在各種干旱的環(huán)境下成活，并且不再需要任何灌溉設(shè)施。

“懂花的人，可以把花賣(mài)到全世界?？墒遣还苣膫€(gè)地方的客戶，都使用灌溉，從而導(dǎo)致水位下降?！北说锰貏e擔(dān)心自己的三個(gè)孩子還有孫子們，如何在沒(méi)有水的情況下生存?！拔乙獮槲覀兊暮⒆觽兞粝乱粋€(gè)更加美好的世界?！?/p>

早在2015年6月，趙民忠的西藏俊富環(huán)境恢復(fù)有限公司，就在拉薩投資建立生產(chǎn)基地和“青藏高原生態(tài)恢復(fù)研究所”。核心理念和彼得不謀而合——如何在高原更為嚴(yán)峻的環(huán)境，節(jié)省每一滴水，讓無(wú)灌溉種植成為現(xiàn)實(shí)——傳統(tǒng)種樹(shù)確實(shí)存在大量浪費(fèi)水資源的情況。

拉薩北山上的水盒子實(shí)驗(yàn)基地，就是去年底建立的。實(shí)驗(yàn)基地的山底，是政府投資的灌溉育林項(xiàng)目?！翱梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，我們水盒子的拉薩實(shí)驗(yàn)基地，樹(shù)苗成功率有99%，關(guān)鍵根都扎到了土層深處。即使不用水盒子，也可以活得很好了?！壁w民忠說(shuō)。

無(wú)灌溉種植成為現(xiàn)實(shí)

趙民忠口中的事實(shí)，正是水盒子的核心秘密——讓無(wú)灌溉種植真正成為現(xiàn)實(shí)。彼得從花卉出口行業(yè)退休后，目前周游列國(guó)，正努力幫助人們?cè)谏衬蟹N植樹(shù)木和作物，以及節(jié)約用水。

在許多地方，大多數(shù)淡水供應(yīng)都被用作灌溉，大部分水分卻都蒸發(fā)到空氣中流失?！拔野l(fā)明的水盒子并不算神奇，其實(shí)這個(gè)想法完全來(lái)自大自然。”彼得舉例說(shuō)，如果看一下薩拉內(nèi)瓦達(dá)的落基山脈，會(huì)發(fā)現(xiàn)漫山遍野都是樹(shù)木。樹(shù)木可以在巖石上生長(zhǎng)，有著非常強(qiáng)壯的根系。

實(shí)際上，大自然并沒(méi)有像人類播種時(shí)在地上挖洞，而是通過(guò)鳥(niǎo)獸在土壤上播種——糞便形成一層保護(hù)膜，防止土壤中的水分流失。這位荷蘭發(fā)明家只是模擬了這個(gè)體系——水盒子是一種圓形的設(shè)備，大約像摩托車(chē)的輪胎那么大，將它水平放置在地面上，底部向土壤開(kāi)口，種子和幼苗從中間的小孔中長(zhǎng)出。

這個(gè)“智能水源培養(yǎng)箱”，能在不使用能量的情況下通過(guò)冷凝和雨水從空氣中“生產(chǎn)”出水，并將水長(zhǎng)久地保存下來(lái)。該裝置還能防止水分從土壤中蒸發(fā)出去，并保護(hù)植物根部免受太陽(yáng)、風(fēng)、雜草和嚙齒動(dòng)物的傷害。

一年以后，樹(shù)木就會(huì)足夠強(qiáng)壯，能夠自己成長(zhǎng)了，此時(shí)水盒子就能被輕易地移除并重新利用。“拉薩水盒子實(shí)驗(yàn)基地的樹(shù)苗，也就是去年底種的，到現(xiàn)在才大半年，已經(jīng)可以茁壯成長(zhǎng)了。”彼得欣慰地說(shuō)。

一些人形象地稱水盒子為水電池——這種設(shè)備具有收集和儲(chǔ)存水的功能。該覆蓋物擁有很深的脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，用來(lái)收集雨水。更神奇的是，即使在沒(méi)有雨水的情況下，這種設(shè)備也可以收集水。夜間，這種設(shè)備會(huì)變冷使水蒸汽冷凝，水通過(guò)兩個(gè)小孔收集，小孔中有一個(gè)虹吸管將水灌溉至土壤中。

彼得說(shuō)這種虹吸管比較好的一點(diǎn)是，一旦收集了水，水將不再蒸發(fā)。植株的根系可以生長(zhǎng)至地下幾米的位置。一旦生長(zhǎng)完成，這個(gè)箱子可以移除，用于另一棵植株的生長(zhǎng)。

摩洛哥烏計(jì)達(dá)默罕默德第一大學(xué)的研究人員，在撒哈拉沙漠對(duì)水盒子進(jìn)行了三年的測(cè)試?！坝眠@種設(shè)備種植的接近90%的樹(shù)木成活。如果沒(méi)有這種設(shè)備，成活率只有10%?！?/p>

從2010年開(kāi)始，彼得使用2萬(wàn)個(gè)水盒子在一些國(guó)家進(jìn)行試驗(yàn)，包括巴基斯坦、厄瓜多爾和美國(guó)。之前彼得已經(jīng)在摩洛哥的撒哈拉沙漠里完成了為期4年的植樹(shù)試驗(yàn)，存活率達(dá)到了88.2%。“全球試驗(yàn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果證明，人類能在荒野、巖石、山脈以及沙漠里，或是在所有難以種植的地方種植樹(shù)木，而不用灌溉。”

成功種樹(shù)關(guān)鍵是種根

彼得在賣(mài)掉了自己的企業(yè)時(shí)，心中只有一個(gè)想法——那就是想辦法在地球上再造森林和向世界提供糧食。他預(yù)計(jì)水盒子能在未來(lái)40年里，將20億公頃由人類侵蝕造成的沙漠再變成森林?！拔业慕K極使命就是綠化城市和減少污染?！?/p>

“在干旱地區(qū)成功種樹(shù)的關(guān)鍵，還是要種根，單純依靠灌溉無(wú)法解決這個(gè)問(wèn)題，很容易枯死。”彼得經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：干旱地區(qū)之所以無(wú)法讓植物生長(zhǎng)，是因?yàn)橥寥览餂](méi)有能持續(xù)供給的水源，胚根無(wú)法生長(zhǎng)，從而導(dǎo)致種子或幼苗的枯死。

那水盒子又是如何避免植物枯死的呢？彼得觀察到土壤里有一種水體——毛細(xì)水。干旱的地區(qū)在降雨后，會(huì)在細(xì)小的土壤間隙中形成毛細(xì)水，這些水體通過(guò)毛細(xì)現(xiàn)象抵抗重力的作用而停留在土壤表層。

但在干旱地區(qū)，太陽(yáng)的酷曬使得毛細(xì)水很快被蒸發(fā)掉。若有一種方法能保證土壤表層持續(xù)地保有毛細(xì)水，種子便能發(fā)芽，隨后長(zhǎng)出胚根，形成主根。一旦植物在早期形成了健康的主根，它便具備了自己尋找土壤水源的能力。

然而彼得發(fā)現(xiàn)，苗圃里的樹(shù)苗一般難以具備這種能力。由于容器尺寸的限制，主根在生長(zhǎng)到一定程度后便停止生長(zhǎng)，再長(zhǎng)出來(lái)的則為次根。在室外土壤里生長(zhǎng)的樹(shù)苗，長(zhǎng)到一定程度后根系便被清理移植到需要的地方，雖然植物在新的土壤里能繼續(xù)生根，但主根已被破壞，新長(zhǎng)的根也為次根。

鐘惠城一直在跟蹤關(guān)注水盒子的工作原理和實(shí)際效果。這位D+H洛杉磯事務(wù)所聯(lián)合創(chuàng)始人、康奈爾大學(xué)風(fēng)景園林碩士、風(fēng)景園林新青年統(tǒng)籌協(xié)調(diào)人，特意寫(xiě)了篇《水盒子的暢想》，稱贊水盒子以其簡(jiǎn)單而科學(xué)的構(gòu)造旨在解決干旱地區(qū)種植的一大難題，發(fā)明者的社會(huì)責(zé)任感和創(chuàng)造力令人敬佩。

他通過(guò)研究水盒子，更愿意用數(shù)據(jù)說(shuō)話——主根的生長(zhǎng)力量為50千克/立方厘米，這樣的力量足以讓其穿破厚實(shí)的土壤尋找水源;比較之下，次根的生長(zhǎng)力量只有5千克/立方厘米（是主根的1/10）。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，要培養(yǎng)出能夠自己尋找水源的植物，必須具備兩個(gè)條件：一是源源不斷的毛細(xì)水，二是從種子開(kāi)始生長(zhǎng)，或是從還未長(zhǎng)出次根的小苗開(kāi)始生長(zhǎng)。

水盒子的原理正如彼得所說(shuō)，來(lái)源于對(duì)自然界種子生長(zhǎng)的模擬：種子通過(guò)鳥(niǎo)類的糞便降落在大地上，此時(shí)，土壤表層供毛細(xì)水作用的通道是完整的。同時(shí)，糞便本身阻止了毛細(xì)水的蒸發(fā)并將水分保持在通道里。

水盒子就像是罩在種子之上的“糞便”——它是一個(gè)高25厘米、直徑50厘米的圓筒形盒子，將種子或幼芽輕輕地放在中空的筒腔里讓其生長(zhǎng)。最后，置入15升的水，種子便開(kāi)始生長(zhǎng)了。

水盒子現(xiàn)實(shí)應(yīng)用困境

盡管這個(gè)看似簡(jiǎn)單的水盒子，一勞永逸地解決了干旱地區(qū)樹(shù)苗扎根生長(zhǎng)的問(wèn)題，然而在落地應(yīng)用過(guò)程中，彼得還不得不面對(duì)諸多現(xiàn)實(shí)的困境。

沒(méi)有復(fù)雜的機(jī)關(guān)，也沒(méi)有附加的維護(hù)，這個(gè)看似簡(jiǎn)單的發(fā)明誕生后，水盒子又經(jīng)歷了4年的測(cè)試和原型的改進(jìn)。彼得分別在斯滕貝亨（荷蘭）、撒哈拉沙漠（摩洛哥）、薩拉戈薩（西班牙）、加利福尼亞（美國(guó)）等地進(jìn)行了試驗(yàn)，并取得了不錯(cuò)的成效。

在建立拉薩的水盒子實(shí)驗(yàn)基地之前，其實(shí)在中國(guó)的甘肅地區(qū)，已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)次為期不短的實(shí)驗(yàn)。2013年，沙漠治理專家張芝萍和甘肅省治沙研究所所長(zhǎng)劉世增等，就開(kāi)始了“荷蘭Groasis保水節(jié)水造林技術(shù)引進(jìn)”的實(shí)地研究（國(guó)家林業(yè)局948項(xiàng)目）。

2015年10月，《水土保持通報(bào)》刊發(fā)了張芝萍作為第一作者的研究成果：《荷蘭Groasis保水節(jié)水造林技術(shù)在民勤荒漠區(qū)的應(yīng)用》，得出的研究結(jié)論令人欣喜。

在退耕地、丘田間、引種圃3種典型的土壤類型中，利用水盒子的各種抗風(fēng)沙樹(shù)種和蔬菜的土壤含水率，明顯高于普通栽培的，因此利用水盒子可以有效地提高抗風(fēng)沙樹(shù)種和蔬菜對(duì)水資源的利用率，在荒漠條件下除了可以節(jié)水造林，還可以利用水盒子種蔬菜。

張芝萍和劉世增非常滿意實(shí)驗(yàn)的結(jié)果——在民勤荒漠區(qū)3種典型土壤類型中，利用水盒子抗風(fēng)沙樹(shù)種和蔬菜的成活率提高了40%～70%，可見(jiàn)在荒漠區(qū)利用水盒子，可以有效提高抗風(fēng)沙樹(shù)種和蔬菜的成活率，為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模造林和新型農(nóng)業(yè)的推廣提供了一定的參考數(shù)據(jù)。

這也正是彼得想要的結(jié)果——他夢(mèng)想水盒子能夠解決系統(tǒng)性的社會(huì)問(wèn)題?！叭澜绲呢毨мr(nóng)民沒(méi)錢(qián)買(mǎi)設(shè)備，脫貧不容易，農(nóng)民進(jìn)城很難發(fā)展。如果農(nóng)民使用水盒子建立果園，成本很低又有收入，果樹(shù)雖說(shuō)需要2～3年生長(zhǎng)周期，但可以先在果樹(shù)中間種蔬菜，這樣第一年就有收入?！?/p>

然而在現(xiàn)實(shí)推廣中，彼得和趙民忠的團(tuán)隊(duì)，還是屢屢碰壁?！笆紫扔腥苏J(rèn)為有那么大一條河，水足夠用。再者接受新技術(shù)，也需要一個(gè)過(guò)程。但政府部門(mén)看到我們的實(shí)驗(yàn)成果，與傳統(tǒng)灌溉相比可以節(jié)水99%，還是非常贊許的?！?/p>

“這其實(shí)是全世界的難題。尤其有關(guān)方面沒(méi)有迫切意識(shí)到問(wèn)題的嚴(yán)峻性?！北说门e墨西哥的例子說(shuō)，目前24%的地下水已經(jīng)鹽化。發(fā)明滴灌技術(shù)的以色列，目前已經(jīng)沒(méi)有地下水了，水都是從地中海里抽的海水淡化的，而且滴灌80%的水還是會(huì)蒸發(fā)掉。

在趙民忠的故鄉(xiāng)山東壽光，深挖100米以下才有地下水，整個(gè)華北地下成了一個(gè)漏斗。盡管現(xiàn)實(shí)困難重重，彼得依然還是笑呵呵的，他數(shù)年后再來(lái)拉薩，再?gòu)牟歼_(dá)拉宮遠(yuǎn)眺北山，已經(jīng)會(huì)有山林茂密、綠樹(shù)成蔭的風(fēng)光了。