【半月谈】精准改良,探索“中国方案”
从一味改地适种到改种适地与改地适种并重,我国多地近年加强科技创新,科学改造治理盐碱地,持续改良种子、选育耐盐碱植物,不断激发盐碱地的生产潜能。盐碱地改良是综合、复杂的系统工程,未来必须政、产、学、研、用结合,协同做好这篇大文章,为世界盐碱地改造贡献“中国方案”。
盐碱地种植“芯片”加快研发
“经过专家组实地测产验收,鲜食玉米‘鲁黑甜糯201’获得丰收,亩收鲜穗数4139个,鲜穗亩产量为1655.6公斤!”站在黄三角农高区土壤含盐量为2‰至3‰的盐碱地里,山东省种子管理总站研究员刘存辉大声宣布测产结果。
2023年8月,山东省农业科学院玉米研究所邀请山东省种子管理总站等单位的专家组成专家组,对30亩鲜食玉米——油菜轮作粮油协同增效技术示范田中的鲜食玉米进行实地测产验收。
山东省农科院玉米研究所研究员刘霞说,“鲁黑甜糯201”是他们最新选育的一个紫黑甜糯玉米新品种,不仅颜值高,而且耐高温、耐密植。这次测产结果证明,它具有耐盐碱性,是一个高产、优质、广适性新品种,目前已经实现了转让。
2022年9月30日,专家在黑龙江肇东东升村检测耐盐碱水稻的水分含量。新华社记者 王松 摄
种地不选种,累死落个空。种子,是农业的“芯片”。在广袤的滨海盐碱地上,像刘霞这样的科技工作者正不断进行改种适地的尝试。
黄河三角洲80%以上的土地是盐碱地,却能够长出“金麦穗”。在黄河三角洲农业高新技术产业示范区,约1亩标有“济麦60”的麦田新芽初冒。“这是山东省农业科学院作物所小麦遗传育种团队专门针对旱地、盐碱地培育的新品种。”山东省农业科学院作物所研究员曹新有说,2023年夏收时测产,在土壤含盐量3.65‰的土地上,“济麦60”平均亩产497.1公斤,创盐碱地小麦高产纪录。
改种适地离不开强劲的农业“芯片”,背后是育种技术的支撑和耐盐碱种质资源的收集利用。目前,多个科研院所育种团队在黄河三角洲农业高新技术产业示范区收集保存了耐盐碱种质资源2.1万份,初步选育出了55个新品系。
早在2005年,华中农业大学傅廷栋院士团队就开始着手耐盐碱油菜研究,2007年秋,他们在江苏省盐城市的一片盐碱滩涂地试种了300亩“华油杂7号”油菜品种,次年实收亩产超过130公斤,超过当时全国平均亩产的120公斤。
2010年以后,傅廷栋院士团队开展了耐盐碱油菜资源筛选、机理及基因定位等相关研究,目前已经从3000多份油菜资源中筛选出40多份,选育了“华油杂62”“饲油2号”“华油杂158”等耐盐碱油菜品种,已定位了28个油菜特有的耐盐碱候选基因,正在进行基因功能验证和研究。
瞄准五类盐碱地精准改良
“春天白茫茫,夏天雨汪汪,十年九不收,糠菜半年粮”,这首曾流传于盐碱地区的民谣道尽了农民的酸楚。
要给这些盐碱地来一剂“良药”!2013年,科技部、中国科学院联合河北、山东、辽宁、天津4省市启动了“渤海粮仓科技示范工程”,科研人员针对环渤海低平原5000万亩中低产田和盐碱地淡水资源匮乏、土壤贫瘠等制约粮食生产的问题,重点突破“土、肥、水、种”等关键技术。
在山东,多地根据滨海盐碱地的规律特点,采取了“三级利用”的治理策略。即轻度盐碱地(<3‰)重点发展粮油和饲料粮产业,中度盐碱地(3‰至6‰)重点发展生态草牧业、中草药产业,重度盐碱地(6‰至10‰)重点开展植被修复,涵养生态。
通过建立盐碱地工程技术、生物技术、化学技术、苦咸水淡化技术、节水浇灌技术、信息技术等综合改良体系,降低和控制农田地下苦咸水水位,排除土体中过高的盐分,从而改良盐碱地土壤结构,提高土壤肥力。目前,潍坊滨海区已累计改良农田5万多亩,农韵盛景生态高效示范园、胜伟盐碱地生态农牧产业(示范)园等试验区土壤含盐量由7.8‰至11‰降低到1.4‰,亩产效益可达3万元。
由盐碱地改良而成的河北乐亭县数字循环农业智慧园区稻虾共生区 牟宇 摄
在黄河三角洲农业高新技术产业示范区,针对未利用盐碱地挖潜及盐碱耕地综合生产力提升,当地构建了以管道节水控盐、生物农艺措施改良培肥、农业病虫害绿色防控、增加植被覆盖涵养生态、精准智慧农业为核心的盐碱地生态高效农业技术体系,结合耐盐碱植物新品种推广应用,将盐碱地变为“吨粮田”。
河北现有盐碱地占耕地总面积的12.1%。河北省近年通过使用改良剂、构建高效治理模式等技术和方法,治理利用盐碱地。为了保证旱碱麦正常生长,旱碱麦的播种时间比普通小麦提前半月有余。同时,改传统一次性镇压为播后、冬前、春季重度镇压。“使用‘六步法’,有利于防止跑墒漏墒,保证麦苗生长。”沧州市农林科学院资源环境与草业研究所所长、研究员徐玉鹏说。
把具有开发利用潜力的盐碱地改良为耕地,国内外主要有物理、化学和生物等方法。在我国,根据西北内陆盐碱区、东北松嫩平原盐碱区、东部滨海盐碱区、黄淮海平原盐碱区、黄河上中游灌区盐碱区五大类型的不同特征,已建立上覆下改阻盐控盐、暗管排水脱盐控盐、耕作破土壤粘闭降盐等数十套盐碱土高效利用技术模式。
中国科学院东北地理与农业生态研究所研究员王志春说,他们开发基于土壤盐碱空间差异的“苏打盐渍土精准改良技术”,研究出了具有自主知识产权的苏打盐碱土改良剂,在东北西部苏打盐碱地区推广应用。根据土壤盐碱状况和目标碱化度,精确计算改良剂用量,集成创新适用于轻、中、重苏打盐碱地的精准改良综合技术模式。
此外,王志春团队与黑龙江省双鸭山市宝清县合作,以当地丰富、优质的褐煤腐植酸为原料,与多年研究的苏打盐碱土改良技术紧密结合,形成高效改良产品,效果较为显著。
近年来,不少研究单位、企业也提出了许多改良利用盐碱地的技术方案,从中筛选出的如种植耐盐碱油菜、燕麦、高粱、油葵等特色技术方案,已纳入国家改良盐碱地中长期规划。
进一步提高改良利用效率
“盐碱地改良是综合、复杂的系统工程,必须政、产、学、研、用结合来做好这篇大文章。不同学科配合,将提高盐碱地改良利用效率。”傅廷栋说,从土壤学角度,主要考虑改良盐碱土来适应作物生长;从育种学角度,主要考虑改良作物耐盐碱特性来适应盐碱土。我国盐碱地多、开发潜力大,需要发挥科技创新的关键作用,加大盐碱地改造提升力度。
傅廷栋建议,加强创新平台与能力建设,构建不同地区的国家盐碱地改良和生物修复技术创新中心。汇聚全国优势产学研力量,聚焦盐碱地修复利用关键技术进行有组织科研,形成大协作、大联合攻关团队。在改良盐碱地的同时加强各种作物耐盐碱资源的筛查与选育,以地适种、以种适地互相配合。
2020年9月27日,专家和工作人员在内蒙古兴安盟袁隆平院士工作站盐碱地水稻基地进行测产,亩产稻谷再破千斤 徐钦 / 摄
针对不同的盐碱地类型,需要建立不同地区、不同技术途径的分中心,为世界盐碱地改良提供“中国方案”。王志春认为,土壤盐碱化的空间差异性,要求各地因地施策,精准地开发改良产品和技术方案,这也是盐碱地改良技术推广的难点。
比如,在两平方米的盐碱地范围内,盐碱程度都会存在差异。我国各地盐碱地的类型不同,盐碱组成不同,目前没有放之四海而皆准的改良产品和技术,也不存在千篇一律的改良方法。因此,不能不顾盐碱的程度贸然施用改良剂,否则,不仅会造成资源的浪费,也不会得到好的改良效果。
王志春建议,要关注盐碱地改良利用的可持续性,特别是要保持水资源的可持续性,保障干旱年份水资源的供应,不能让盐碱地改良成为一项短期的工程。
当前盐碱地治理以改地适种为主的观念依旧存在,作物耐盐碱的潜力挖掘不够,耐盐碱植物品种创新不足。中国农业科学院农业资源与农业区划研究所研究员李玉义坦言,国内作物耐盐育种仍以常规育种为主,耐盐碱精准鉴定技术体系不完善、突破性耐盐碱资源和综合性状优良的品种缺乏,目前选育的耐盐品种耐盐范围在3‰至4‰之间,缺少适用于中重度盐碱地的作物品种,以耐盐碱植物为基础衍生出的特色植物品种较少。
2022年12月30日,科技部正式批复在山东建设国家盐碱地综合利用技术创新中心,旨在打造盐碱地技术创新国家战略科技力量,系统性突破盐碱地生态保护和综合利用的理论和技术模式,为我国乃至全球盐碱地生态保护和高效利用探索新路径、提供新技术、建立新样板。
据了解,中心建设发展的第一阶段为2023年至2025年,中心总部和各分中心、试验站全面启动运行,突破一批盐碱地生物育种关键核心问题,耐盐碱作物新品种推广面积达到3000万亩,实现我国盐碱地主要农作物品种的更新换代。
半月谈记者:叶婧 王志 孙晓宇 李伟 郭雅茹 / 编辑:张曦
责编:秦黛新 / 校对:张子晴
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