米兰官网-给夯土长城穿上 “活体铠甲”，他们为全球土遗址提供中国方案—新闻—科学网

千年夯土，风雨侵蚀；万里长城，亟待守护。于中国西北广袤年夜地上，漫衍着年夜量战国秦长城、明长城等贵重夯土遗迹，它们是中汉文明的主要标识，也是世界文化遗产的卓异代表。然而，持久以来，表层风化剥落、根部酥碱掏蚀、墙体裂隙发育甚至坍塌等病害，连续威逼着夯土长城的安全。

于传统化学加固技能遭受瓶颈之际，中国科学院西北生态情况资源研究院干旱区生态安全与可连续成长天下重点试验室，结合敦煌研究院中国—吉尔吉斯斯坦文化遗产掩护“一带一起”结合试验室，历经多年野外查询拜访与室内试验，于土遗迹生物掩护范畴取患上庞大冲破。

研究结果体系展现了生物结皮对于夯土长城的掩护机制与两重属性，提出了基在天然的绿色掩护方案，为夯土长城和全世界土遗迹掩护斥地了全新路径。相干论文发表在《立异》。

千年长城遇“风化之殇”，传统掩护遇瓶颈

夯土长城是中国古代修建的卓异成绩，以黄土为重要原料，经分层夯筑而成，历经数百年以致上千年事月浸礼，成为见证汗青、传承文明的活化石。于全世界规模内，土遗迹漫衍广泛，但其材质特征决议了它们极易受天然营力粉碎。风蚀、水蚀、冻融、盐害，是悬于夯土长城头顶的“四年夜威逼”。

研究团队于持久野外查询拜访中发明，甘肃、宁夏、陕西等长城沿线的夯土墙体，遍及存于表层风化剥落征象，墙体外貌不停“失土”，厚度逐年减薄；墙体根部因雨水冲洗、盐分堆积，呈现严峻的酥碱掏蚀，犹如被“啃噬”一般；部门墙体因干湿轮回、冻融轮回，孕育发生年夜量裂隙，甚至发生局部坍塌。这些病害不仅粉碎了长城的汗青风貌，更威逼着其布局不变性，部门段落已经濒临消散。

“面临严重的病害形势，传统掩护技能阐扬了主要作用，但也袒露出较着局限。”敦煌研究院研究员武发思暗示，今朝经常使用的化学加固质料虽然能于短时间内提高墙体强度、减缓风化问题，但存于与夯土本体兼容性差、成本昂扬、有用期短、易孕育发生二次粉碎等问题。部门化学质料固化后会转变墙体透气性，致使内部水份没法排出，反而加重冻融与盐害；还有有的质料老化后会呈现开裂、脱落，与原生夯土形成光鲜反差，粉碎文物原貌。

最近几年来，“基在天然的解决方案”成为全世界文化遗产掩护的主流趋向。牛津年夜学使用植物软笼罩技能掩护城墙遗迹，敦煌研究院、中国科学院西北研究院团队测验考试用生态手腕掩护三星堆、甘肃通渭战国秦长城等土遗迹，绿色、环保、生态、可连续的掩护理念，逐渐代替传统化学加固思绪。恰是于如许的配景下，研究团队将眼光投向了一种持久被轻忽的“自然质料”——生物结皮。

生物结皮，是由蓝藻、地衣等微生物，苔藓等低等植物，与泥土颗粒胶结形成的地表复合体，被誉为“生态体系工程师”。团队于野外查询拜访中欣喜地发明，生物结皮是夯土长城本体上广泛存于的笼罩物，部门区域盖度高达60%以上。它们紧贴墙体外貌，与夯土基质自然交融，形成一层薄薄的“皮肤”，默默阐扬着固土防风、减蚀保墙的作用。

“于已往的掩护修复中，生物结皮常被看成有害生物断根，这是对于它功效的严峻误读。”西北研究院副研究员段育龙先容，生物结皮是可以或许自我维持、自我修复的生态体系，与夯土材质彻底兼容，无化学污染，是抱负的“绿色掩护质料”。从“断根”到“守护”，研究团队开启了一场认知革命，刻意揭开生物结皮掩护长城的科学暗码。

一把“双刃剑”护长城，六年夜机制显威力

颠末体系试验与阐发，研究团队初次梳理出生物结皮掩护夯土长城的六年夜焦点机制：降低近地表吹蚀风速、缓冲夯土温度颠簸、减少雨滴击溅动能、降低径流冲洗速率、制止雨水渗透墙体、提高夯土力学不变性及抗蚀性。这些机制协同作用，为夯土长城修筑起一道全方位的生态防护樊篱。

段育龙用通俗的比方，解读了此中最要害的三年夜掩护作用：第一，消减雨滴溅蚀，给墙体撑起“防护伞”。雨滴的打击是水蚀肇始，生物结皮的藻丝与微布局能缓激动能，从源头制止土体颗粒剥离；第二，限定雨水入渗，给墙体穿上“透气雨衣”。水是夯土“头号仇敌”，结皮的菌丝与胶结物资可封堵表层孔隙，削减水份渗透，防止墙体软化、冻融和酥碱病害；第三，晋升力学不变性，给墙体加装“韧性外骨骼”。丝状蓝藻、菌丝与苔藓假根环绕纠缠胶结土体，形成网状布局，显著提高夯土的抗压、抗剪和抗蚀能力，加强抵御风蚀水蚀的效果。然而，研究团队也苏醒地熟悉到，生物结皮并不是“完善掩护层”，而是一把掩护与侵害并存的“双刃剑”，这也是本次研究最主要的结论之一。

“生物结皮的现实效果，取决在掩护作用与侵害危害的动态均衡，受天气情况、墙体材质、自身演替阶段三年夜因素配合制约。”西北研究院研究员贾荣亮指出，于干旱半干旱区，生物结皮的净掩护作用盘踞主导：年降水量少、蒸发强烈，限定水份入渗的掩护效应弘远在水份滞留危害；风蚀强烈区域，结皮能显著提高起沙风速，加强墙体抗风蚀能力；墙体顶部、迎风面等侵蚀最严峻部位，结皮的防护价值尤为凸起。

但于半潮湿区，如甘肃渭源秦长城段，危害最先闪现。苔藓结皮吸水能力强、孔隙连通性好，会为雨水入渗提供优先通道，冬日水份滞留可能加重冻融粉碎；同时，生物结皮可能吸引蚂蚁、鼠类等小型动物筑巢寻食，间接造成墙体机械毁伤与化学毁伤。此外，藻结皮与藓结皮危害差异较着，藻结皮生物量小、吸水量低，侵害危害远低在藓结皮，是夯土长城掩护的首选质料。

研究团队经由过程对于比阐发证明，天气情况是影响掩护效果的最显著因素。于干旱半干旱区，以蓝藻—地衣结皮为主，净掩护效应凸起；于半潮湿区藓结皮比例上升，入渗速度晋升，利弊效应需谨慎评估。“生物结皮掩护毫不能‘一刀切’，必需随机应变、精准施策。”武发思夸大，这一结论为后续靶向掩护提供了焦点依据。

人工接种破“时间壁垒”，本土物种筑“掩护框架”

天然状况下，生物结皮的形成与演替需要数年至数十年，漫长的周期没法满意长城急救性掩护的火急需求。怎样快速培育人工生物结皮，成为技能落地的焦点难题。

团队今朝正构建人工结皮繁育—接种技能系统，力争将天然形成周期缩短至1—5年。但贾荣亮研究员坦言，人工接种仍面对三年夜焦点瓶颈：一是接种体存活率低，试验室培育的结皮生物移植到野外墙体，易受温度骤变、强紫外线、水份亏缺等勒迫灭亡；二是垂直墙体附着难，夯土长城多为垂直墙面，接种体易脱落，难以不变定殖；三是持久不变性待验证，人工结皮可否连续阐扬掩护作用，仍需持久跟踪监测。

针对于物种选择，团队指出：蓝藻结皮是人工接种的“前锋物种”。丝状蓝藻抗旱、抗寒、抗热能力极强，能于低水份前提下保存，可快速环绕纠缠胶结土体，率先于贫瘠墙体外貌定殖，为后续群出家育奠基基础；苔藓结皮对于湿度要求高，更合适半潮湿区、墙体阴面等潮湿微情况；地衣结皮生长极慢、培育难度年夜，今朝暂不合适野外接种。

借助宏基因组学技能，团队已经完发展城沿线生物结皮物种精准鉴定：于干旱半干旱区，上风物种为微鞘藻、细鞘丝藻、内果衣菌等；于半潮湿区，上风种则为土生对于齿藓。这些本土物种颠末持久天然筛选，适配本地天气与土体情况，是人工接种的抱负“种源”。

于野外事情中，团队始终苦守“掩护优先” 原则，采用原位无损测定、微量取样阐发，所有查询拜访均于本地长城治理机构监视下完成。作为敦煌研究院文保研究职员武发思对于技能运用远景有着清楚判定：“该技能暂不合适敦煌极度干旱区（年降水量仅 40妹妹），但于‘一带一起’沿线土遗迹掩护中，具有广漠跨区域运用潜力。” 生物结皮是全世界陆地生态体系遍及存于的地被物，只要遵照 “随机应变” 原则，筛选本土上风物种，定制化掩护方案，就能为吉尔吉斯斯坦等沿线国度土遗迹提供中国技能支撑。

与化学固沙剂、草方格等传统手腕比拟，生物结皮的生态兼容性上风无可替换：它是自我维持、自我修复的“活体掩护层”，无需重复投入；100%自然材质，无化学污染、无质料冲突；兼具固碳、固氮、抑尘等生态效益，是真实的“绿色掩护方案”。今朝，团队已经摸索出“沙障+乔灌草+生物结皮”一体化修复模式，于三寒风沙区乐成运用，实现文物掩护与生态修复协同增效。

关在技能落地时间表，段育龙暗示，今朝技能仍处在科学研究与实验树模阶段，年夜范围工程运用还有需完成三年夜要害使命：一是优化人工繁育与接种技能，降低成本、提高效率；二是定量确定掩护—侵害临界阈值，为工程决议计划提供科学依据；三是结合文物掩护治理部分，制订技能尺度、施工规范与验收准则。

相干论文链接：https://doi.org/10.1016/j.xinn.2026.101395