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    【中国科学报】科技让碱地变良田

      

                  梁正伟    沈春蕾摄

      十年九旱、盐碱地广、寸草不生、碱尘飞扬……这是白城过去留给人们的深刻印象。白城地处吉林省西部,是世界三大苏打盐碱地集中分布区之一。现在的白城已经发生了天翻地覆的变化,而变化始于2001年吉林省政府启动实施的“西部治碱”工程。

      2003年6月,中国科学院东北地理与农业生态研究所(以下简称东北地理所)与吉林省白城市下辖大安市共建了我国第一家碱地生态试验站——中国科学院大安碱地生态试验站。该试验站2020年晋升为国家站,并被命名为吉林大安农田生态系统国家野外科学观测研究站(以下简称大安站)。

      “建站以来,大安站科研人员突破苏打盐碱地(碱地)‘以草治碱’和‘以稻治碱’两大关键核心技术难题,不仅为我国盐碱地治理与高效利用提供了两套系统解决方案,也为国家实施‘藏粮于地、藏粮于技’战略提供了重要科技支撑。”大安站站长、东北地理所研究员梁正伟告诉《中国科学报》。

      落户大安 

      白城历史上是北方游牧民族的天然牧场,草原和湿地是白城主要的原始生态类型。“天苍苍,野茫茫。风吹草低见牛羊”的景象曾在白城随处可见。

      然而,由于地貌、水文、气候影响和人为因素,白城的草场沙化、碱化、退化严重。1996年土地普查数据显示,白城盐碱地面积达1453.5万亩。

      由于长期不合理利用,松嫩平原昔日大面积的天然草原多已严重退化,而退化后的重度盐碱地也丧失了原有草地的生态功能和经济利用价值,成为东北土地盐碱荒漠化重灾区。同时,白城盐碱地位于东北黑土区西部,东北粮食主产区的生态安全屏障也面临严重威胁。

      一直以来,东北地理所致力于松嫩平原西部资源调查、盐碱地综合治理和农业综合开发。早在1990年,东北地理所就开始在白城下辖的大安市建立了国家级中低产田和农业综合发展试验示范区,裘善文、孙广友等老一代科学家在此开展松嫩平原低洼易涝盐碱地农业综合发展技术研究。

      2003年6月大安站的建立标志着我国科技人员再次打响了东北生态环境治理的攻坚战。为什么选择大安建站?“重度盐碱地堪称土壤的癌症,大安是中重度苏打盐碱地典型代表区域。这里有老一代科学家的工作基础,交通便利,科技示范显示度高。”梁正伟介绍。

      以草治碱 

      “苏打盐碱地治理需要几代人的不懈努力,绝非一朝一夕之功所能完成。”这是梁正伟多年在一线工作的切身体会。

      “这些年来,由于过度放牧造成分布于我国松嫩平原及内蒙古东部等地的羊草退化严重,优质草地变成了重度盐碱地,羊草恢复极为困难。”梁正伟表示,在缺乏灌溉配套设施的条件下,挖掘植物自身的抗逆潜力、快速恢复盐碱地植被是生物改良盐碱地的有效途径,简称为“以草治碱”。

      如何让不毛的盐碱地长草变绿?这不是一个简单的问题。梁正伟解释道,单纯让盐碱地变绿是远远不够的。要恢复原始顶级植被,让盐碱地长出优质牧草,如优质的羊草,为畜牧业发展提供优质饲草,意义重大,但是难度更大。

      破解盐碱地顶级植被的快速恢复技术难题,是梁正伟团队追求的目标。经过多年反复研究和试验验证,团队提出了重度盐碱地顶级植被跨越式恢复演替理论,即不经过先锋植物的渐进式恢复阶段,利用人工生态设计的方法,直接恢复羊草等顶级植被。团队还发明了羊草抗盐碱移栽克隆恢复技术,在不改良土壤的前提下,利用羊草自身的抗逆潜能,成功解决传统直播无法将羊草种源直接导入重度盐碱地的技术难题。

      梁正伟告诉记者:“应用该技术体系可使羊草成活率由0提高到80%以上,每公顷产草量由治理前的0~0.5吨提高到2~3吨,可实现3~5年(一般10~20年)快速恢复顶级植被的治理目标。

      以稻治碱 

      “以稻治碱即盐碱地种稻,不是我们团队的发明,而是老百姓在长期生产实践中总结出来的实现盐碱地资源高效利用的重要途径之一。”梁正伟说,“我们团队的使命是研究如何有效破解以稻治碱实践中仍然存在的诸多科学问题和技术难题,推动以稻治碱取得成功。”

      为此,梁正伟率领大安站的科研团队围绕“重度苏打盐碱地有水也无法短期成功种稻”的重大难题,有针对性地提出了“以耕层改土治碱为基础、以灌排洗盐为支撑”的快速改良理论及技术路线,创建了重度盐碱地以稻治碱改土增粮关键技术。

      20世纪80年代中后期,国家启动实施的“黄淮海平原旱涝碱综合治理试验示范农业综合开发重大专项”,就是以中低产田(盐碱地、沙荒地、涝洼地)治理为突破口、全面运用农业综合增产技术开展的一场规模宏大的农业大生产运动。中国科学院是这场农业领域的“黄淮海战役”的主导力量。

      “八五”期间,东北地理所研究员孙广友等人应用遥感技术发现16条松嫩古河道,并在大安市月亮泡乡建立了大安古河道综合开发万亩试验区,引嫩江(月亮泡水库)水,在轻中度苏打盐碱地种稻获得成功。

      近年来,梁正伟团队在大安站通过多年定位改良试验,创建了重度盐碱地物理化学同步快速改良技术。他介绍道,团队结合良种+良法配套,在改土当年即可使中重度盐碱地水稻产量达300~400 公斤/亩(不改土一般0~100 公斤/亩),并且只要一次性改土治碱,就可实现多年可持续利用。

      “良田是基础,良种是关键,良法是手段,三者缺一不可。”这是梁正伟多年研究治理东北地区重度苏打盐碱地总结出来的“三位一体”盐碱地高效治理模式。他形象地称其为盐碱地变粮田的“三驾马车”。

      “良田是‘粮田’的基础,改土是手段。”梁正伟表示,我们改良盐碱土壤的最终目的是为了培肥土壤、把盐碱地改造成良田,并且是可以生产粮食的“粮田”。改土,就相当于给患“癌症”的盐碱地做一次手术和靶向化疗,然后再通过“培肥”快速恢复土壤的健康,因为只有无病健康的土壤(良田)才能高产粮食,否则就会减产甚至绝收。

      梁正伟常说:“重度盐碱地,改土必先行。”土壤的治疗和康复往往需要一定的时间和过程,不是一蹴而就的。为此,他呼吁,也应出台政策尽快把土壤改良剂纳入国家补贴对象,就像农机补贴和种粮补贴一样。这样既可减轻农民负担,又能提高农民自发改土的积极性。

      为什么说良种是关键?一般耐盐碱的抗逆品种比不耐盐碱的品种增产30%以上,因此在土壤改良的基础上种稻,选择抗逆高产的良种是增产的关键。梁正伟团队成员、东北地理所研究员杨福等水稻育种科研人员自2007年起,先后培育审定了“东稻”系列等9个水稻新品种。其中,东稻4号是他们培育出的耐碱性强且具有超高产潜力的水稻抗逆品种,曾经创下良田亩产849.37公斤的吉林省最高纪录。

      与此同时,梁正伟团队还研发出配套抗逆栽培关键技术体系和高效栽培模式。他们提出的新垦盐碱地“旱育密植”增产关键技术,成功解决了重度盐碱地水稻分蘖少、保穗难、产量低的技术难题,为盐碱地改土增粮找到了稳产、高产的良方。

      “将荒芜、废弃的盐碱地变为良田,有利于扩大耕地面积,提高粮食产量,进而把中国人的饭碗牢牢地端在我们自己手中。”这是以梁正伟为代表的科研人员的共同心声。

      原载于:《中国科学报》 (2021-05-12 第3版 转移转化)
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