【“以草治鹼”&“以稻治鹼”,科技助力鹼地變良田】十年九旱、鹽鹼地廣、寸草不生、鹼塵飛揚……這是白城過去留給人們的深刻印象。白城地處吉林省西部,是世界三大蘇打鹽鹼地集中分布區之一。現在的白城已經發生了天翻地覆的變化,而變化始於2001年吉林省政府啟動實施的“西部治鹼”工程。

2003年6月,中國科學院東北地理與農業生態研究所(以下簡稱東北地理所)與吉林省白城市下轄大安市共建了我國第一家鹼地生態試驗站——中國科學院大安鹼地生態試驗站。該試驗站2020年晉升為國家站,並被命名為吉林大安農田生態系統國家野外科學觀測研究站(以下簡稱大安站)。

“建站以來,大安站科研人員突破蘇打鹽鹼地(鹼地)‘以草治鹼’和‘以稻治鹼’兩大關鍵核心技術難題,不僅為我國鹽鹼地治理與高效利用提供了兩套系統解決方案,也為國家實施‘藏糧於地、藏糧於技’戰略提供了重要科技支撐。”大安站站長、東北地理所研究員梁正偉告訴《中國科學報》。

△ 落戶大安

白城曆史上是北方遊牧民族的天然牧場,草原和濕地是白城主要的原始生態類型。“天蒼蒼,野茫茫。風吹草低見牛羊”的景象曾在白城隨處可見。

然而,由於地貌、水文、氣候影響和人為因素,白城的草場沙化、鹼化、退化嚴重。1996年土地普查數據顯示,白城鹽鹼地面積達1453.5萬畝。

由於長期不合理利用,松嫩平原昔日大面積的天然草原多已嚴重退化,而退化後的重度鹽鹼地也喪失了原有草地的生態功能和經濟利用價值,成為東北土地鹽鹼荒漠化重災區。同時,白城鹽鹼地位於東北黑土區西部,東北糧食主產區的生態安全屏障也面臨嚴重威脅。

一直以來,東北地理所致力於松嫩平原西部資源調查、鹽鹼地綜合治理和農業綜合開發。早在1990年,東北地理所就開始在白城下轄的大安市建立了國家級中低產田和農業綜合發展試驗示范區,裘善文、孫廣友等老一代科學家在此開展松嫩平原低窪易澇鹽鹼地農業綜合發展技術研究。

2003年6月大安站的建立標志著我國科技人員再次打響了東北生態環境治理的攻堅戰。為什麼選擇大安建站?“重度鹽鹼地堪稱土壤的癌症,大安是中重度蘇打鹽鹼地典型代表區域。這里有老一代科學家的工作基礎,交通便利,科技示范顯示度高。”梁正偉介紹。

△ 以草治鹼

“蘇打鹽鹼地治理需要幾代人的不懈努力,絕非一朝一夕之功所能完成。”這是梁正偉多年在一線工作的切身體會。

“這些年來,由於過度放牧造成分布於我國松嫩平原及內蒙古東部等地的羊草退化嚴重,優質草地變成了重度鹽鹼地,羊草恢復極為困難。”梁正偉表示,在缺乏灌溉配套設施的條件下,挖掘植物自身的抗逆潛力、快速恢復鹽鹼地植被是生物改良鹽鹼地的有效途徑,簡稱為“以草治鹼”。

如何讓不毛的鹽鹼地長草變綠?這不是一個簡單的問題。梁正偉解釋道,單純讓鹽鹼地變綠是遠遠不夠的。要恢復原始頂級植被,讓鹽鹼地長出優質牧草,如優質的羊草,為畜牧業發展提供優質飼草,意義重大,但是難度更大。

破解鹽鹼地頂級植被的快速恢復技術難題,是梁正偉團隊追求的目標。經過多年反複研究和試驗驗證,團隊提出了重度鹽鹼地頂級植被跨越式恢復演替理論,即不經過先鋒植物的漸進式恢復階段,利用人工生態設計的方法,直接恢復羊草等頂級植被。團隊還發明了羊草抗鹽鹼移栽克隆恢復技術,在不改良土壤的前提下,利用羊草自身的抗逆潛能,成功解決傳統直播無法將羊草種源直接導入重度鹽鹼地的技術難題。

梁正偉告訴記者:“應用該技術體系可使羊草成活率由0提高到80%以上,每公頃產草量由治理前的0~0.5噸提高到2~3噸,可實現3~5年(一般10~20年)快速恢復頂級植被的治理目標。

△ 以稻治鹼

“以稻治鹼即鹽鹼地種稻,不是我們團隊的發明,而是老百姓在長期生產實踐中總結出來的實現鹽鹼地資源高效利用的重要途徑之一。”梁正偉說,“我們團隊的使命是研究如何有效破解以稻治鹼實踐中仍然存在的諸多科學問題和技術難題,推動以稻治鹼取得成功。”

為此,梁正偉率領大安站的科研團隊圍繞“重度蘇打鹽鹼地有水也無法短期成功種稻”的重大難題,有針對性地提出了“以耕層改土治鹼為基礎、以灌排洗鹽為支撐”的快速改良理論及技術路線,創建了重度鹽鹼地以稻治鹼改土增糧關鍵技術。

20世紀80年代中後期,國家啟動實施的“黃淮海平原旱澇鹼綜合治理試驗示范農業綜合開發重大專項”,就是以中低產田(鹽鹼地、沙荒地、澇窪地)治理為突破口、全面運用農業綜合增產技術開展的一場規模宏大的農業大生產運動。中國科學院是這場農業領域的“黃淮海戰役”的主導力量。

“八五”期間,東北地理所研究員孫廣友等人應用遙感技術發現16條松嫩古河道,並在大安市月亮泡鄉建立了大安古河道綜合開發萬畝試驗區,引嫩江(月亮泡水庫)水,在輕中度蘇打鹽鹼地種稻獲得成功。

近年來,梁正偉團隊在大安站通過多年定位改良試驗,創建了重度鹽鹼地物理化學同步快速改良技術。他介紹道,團隊結合良種+良法配套,在改土當年即可使中重度鹽鹼地水稻產量達300~400 公斤/畝(不改土一般0~100 公斤/畝),並且只要一次性改土治鹼,就可實現多年可持續利用。

“良田是基礎,良種是關鍵,良法是手段,三者缺一不可。”這是梁正偉多年研究治理東北地區重度蘇打鹽鹼地總結出來的“三位一體”鹽鹼地高效治理模式。他形象地稱其為鹽鹼地變糧田的“三駕馬車”。

“良田是‘糧田’的基礎,改土是手段。”梁正偉表示,我們改良鹽鹼土壤的最終目的是為了培肥土壤、把鹽鹼地改造成良田,並且是可以生產糧食的“糧田”。改土,就相儅於給患“癌症”的鹽鹼地做一次手術和靶向化療,然後再通過“培肥”快速恢復土壤的健康,因為只有無病健康的土壤(良田)才能高產糧食,否則就會減產甚至絕收。

梁正偉常說:“重度鹽鹼地,改土必先行。”土壤的治療和康復往往需要一定的時間和過程,不是一蹴而就的。為此,他呼籲,也應出台政策盡快把土壤改良劑納入國家補貼對象,就像農機補貼和種糧補貼一樣。這樣既可減輕農民負擔,又能提高農民自發改土的積極性。

為什麼說良種是關鍵?一般耐鹽鹼的抗逆品種比不耐鹽鹼的品種增產30%以上,因此在土壤改良的基礎上種稻,選擇抗逆高產的良種是增產的關鍵。梁正偉團隊成員、東北地理所研究員楊福等水稻育種科研人員自2007年起,先後培育審定了“東稻”系列等9個水稻新品種。其中,東稻4號是他們培育出的耐鹼性強且具有超高產潛力的水稻抗逆品種,曾經創下良田畝產849.37公斤的吉林省最高紀錄。

與此同時,梁正偉團隊還研發出配套抗逆栽培關鍵技術體系和高效栽培模式。他們提出的新墾鹽鹼地“旱育密植”增產關鍵技術,成功解決了重度鹽鹼地水稻分蘖少、保穗難、產量低的技術難題,為鹽鹼地改土增糧找到了穩產、高產的良方。

“將荒蕪、廢棄的鹽鹼地變為良田,有利於擴大耕地面積,提高糧食產量,進而把中國人的飯碗牢牢地端在我們自己手中。”這是以梁正偉為代表的科研人員的共同心聲。http://t.cn/A6VZtji0

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