【科學(xué)網(wǎng)】科技讓堿地變良田
梁正偉 沈春蕾攝
十年九旱、鹽堿地廣、寸草不生、堿塵飛揚……這是白城過去留給人們的深刻印象。白城地處吉林省西部，是世界三大蘇打鹽堿地集中分布區(qū)之一。現(xiàn)在的白城已經(jīng)發(fā)生了天翻地覆的變化，而變化始于2001年吉林省政府啟動實施的“西部治堿”工程。
2003年6月，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)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堿地生態(tài)試驗站——中國科學(xué)院大安堿地生態(tài)試驗站。該試驗站2020年晉升為國家站，并被命名為吉林大安農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)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堿地（堿地）‘以草治堿’和‘以稻治堿’兩大關(guān)鍵核心技術(shù)難題，不僅為我國鹽堿地治理與高效利用提供了兩套系統(tǒng)解決方案，也為國家實施‘藏糧于地、藏糧于技’戰(zhàn)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(xué)報》。
落戶大安
白城歷史上是北方游牧民族的天然牧場，草原和濕地是白城主要的原始生態(tài)類型。“天蒼蒼，野茫茫。風(fēng)吹草低見牛羊”的景象曾在白城隨處可見。
然而，由于地貌、水文、氣候影響和人為因素，白城的草場沙化、堿化、退化嚴(yán)重。1996年土地普查數(shù)據(jù)顯示，白城鹽堿地面積達1453.5萬畝。
由于長期不合理利用，松嫩平原昔日大面積的天然草原多已嚴(yán)重退化，而退化后的重度鹽堿地也喪失了原有草地的生態(tài)功能和經(jīng)濟利用價值，成為東北土地鹽堿荒漠化重災(zāi)區(qū)。同時，白城鹽堿地位于東北黑土區(qū)西部，東北糧食主產(chǎn)區(qū)的生態(tài)安全屏障也面臨嚴(yán)重威脅。
一直以來，東北地理所致力于松嫩平原西部資源調(diào)查、鹽堿地綜合治理和農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)。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(chǎn)田和農(nóng)業(yè)綜合發(fā)展試驗示范區(qū)，裘善文、孫廣友等老一代科學(xué)家在此開展松嫩平原低洼易澇鹽堿地農(nóng)業(yè)綜合發(fā)展技術(shù)研究。
2003年6月大安站的建立標(biāo)志著我國科技人員再次打響了東北生態(tài)環(huán)境治理的攻堅戰(zhàn)。為什么選擇大安建站？“重度鹽堿地堪稱土壤的癌癥，大安是中重度蘇打鹽堿地典型代表區(qū)域。這里有老一代科學(xué)家的工作基礎(chǔ)，交通便利，科技示范顯示度高。”梁正偉介紹。
以草治堿
“蘇打鹽堿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，由于過度放牧造成分布于我國松嫩平原及內(nèi)蒙古東部等地的羊草退化嚴(yán)重，優(yōu)質(zhì)草地變成了重度鹽堿地，羊草恢復(fù)極為困難。”梁正偉表示，在缺乏灌溉配套設(shè)施的條件下，挖掘植物自身的抗逆潛力、快速恢復(fù)鹽堿地植被是生物改良鹽堿地的有效途徑，簡稱為“以草治堿”。
如何讓不毛的鹽堿地長草變綠？這不是一個簡單的問題。梁正偉解釋道，單純讓鹽堿地變綠是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。要恢復(fù)原始頂級植被，讓鹽堿地長出優(yōu)質(zhì)牧草，如優(yōu)質(zhì)的羊草，為畜牧業(yè)發(fā)展提供優(yōu)質(zhì)飼草，意義重大，但是難度更大。
破解鹽堿地頂級植被的快速恢復(fù)技術(shù)難題，是梁正偉團隊追求的目標(biāo)。經(jīng)過多年反復(fù)研究和試驗驗證，團隊提出了重度鹽堿地頂級植被跨越式恢復(fù)演替理論，即不經(jīng)過先鋒植物的漸進式恢復(fù)階段，利用人工生態(tài)設(shè)計的方法，直接恢復(fù)羊草等頂級植被。團隊還發(fā)明了羊草抗鹽堿移栽克隆恢復(fù)技術(shù)，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(tǒng)直播無法將羊草種源直接導(dǎo)入重度鹽堿地的技術(shù)難題。
梁正偉告訴記者：“應(yīng)用該技術(shù)體系可使羊草成活率由0提高到80%以上，每公頃產(chǎn)草量由治理前的0～0.5噸提高到2～3噸，可實現(xiàn)3～5年（一般10～20年）快速恢復(fù)頂級植被的治理目標(biāo)。
以稻治堿
“以稻治堿即鹽堿地種稻，不是我們團隊的發(fā)明，而是老百姓在長期生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的實現(xiàn)鹽堿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堿實踐中仍然存在的諸多科學(xué)問題和技術(shù)難題，推動以稻治堿取得成功。”
為此，梁正偉率領(lǐng)大安站的科研團隊圍繞“重度蘇打鹽堿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“以耕層改土治堿為基礎(chǔ)、以灌排洗鹽為支撐”的快速改良理論及技術(shù)路線，創(chuàng)建了重度鹽堿地以稻治堿改土增糧關(guān)鍵技術(shù)。
20世紀(jì)80年代中后期，國家啟動實施的“黃淮海平原旱澇堿綜合治理試驗示范農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)重大專項”，就是以中低產(chǎn)田（鹽堿地、沙荒地、澇洼地）治理為突破口、全面運用農(nóng)業(yè)綜合增產(chǎn)技術(shù)開展的一場規(guī)模宏大的農(nóng)業(yè)大生產(chǎn)運動。中國科學(xué)院是這場農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的“黃淮海戰(zhàn)役”的主導(dǎo)力量。
“八五”期間，東北地理所研究員孫廣友等人應(yīng)用遙感技術(shù)發(fā)現(xiàn)16條松嫩古河道，并在大安市月亮泡鄉(xiāng)建立了大安古河道綜合開發(fā)萬畝試驗區(qū)，引嫩江（月亮泡水庫）水，在輕中度蘇打鹽堿地種稻獲得成功。
近年來，梁正偉團隊在大安站通過多年定位改良試驗，創(chuàng)建了重度鹽堿地物理化學(xué)同步快速改良技術(shù)。他介紹道，團隊結(jié)合良種+良法配套，在改土當(dāng)年即可使中重度鹽堿地水稻產(chǎn)量達300~400 公斤/畝（不改土一般0~100 公斤/畝），并且只要一次性改土治堿，就可實現(xiàn)多年可持續(xù)利用。
“良田是基礎(chǔ)，良種是關(guān)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(qū)重度蘇打鹽堿地總結(jié)出來的“三位一體”鹽堿地高效治理模式。他形象地稱其為鹽堿地變糧田的“三駕馬車”。
“良田是‘糧田’的基礎(chǔ)，改土是手段。”梁正偉表示，我們改良鹽堿土壤的最終目的是為了培肥土壤、把鹽堿地改造成良田，并且是可以生產(chǎn)糧食的“糧田”。改土，就相當(dāng)于給患“癌癥”的鹽堿地做一次手術(shù)和靶向化療，然后再通過“培肥”快速恢復(fù)土壤的健康，因為只有無病健康的土壤（良田）才能高產(chǎn)糧食，否則就會減產(chǎn)甚至絕收。
梁正偉常說：“重度鹽堿地，改土必先行。”土壤的治療和康復(fù)往往需要一定的時間和過程，不是一蹴而就的。為此，他呼吁，也應(yīng)出臺政策盡快把土壤改良劑納入國家補貼對象，就像農(nóng)機補貼和種糧補貼一樣。這樣既可減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)，又能提高農(nóng)民自發(fā)改土的積極性。
為什么說良種是關(guān)鍵？一般耐鹽堿的抗逆品種比不耐鹽堿的品種增產(chǎn)30%以上，因此在土壤改良的基礎(chǔ)上種稻，選擇抗逆高產(chǎn)的良種是增產(chǎn)的關(guān)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，先后培育審定了“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堿性強且具有超高產(chǎn)潛力的水稻抗逆品種，曾經(jīng)創(chuàng)下良田畝產(chǎn)849.37公斤的吉林省最高紀(jì)錄。
與此同時，梁正偉團隊還研發(fā)出配套抗逆栽培關(guān)鍵技術(shù)體系和高效栽培模式。他們提出的新墾鹽堿地“旱育密植”增產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，成功解決了重度鹽堿地水稻分蘗少、保穗難、產(chǎn)量低的技術(shù)難題，為鹽堿地改土增糧找到了穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的良方。
“將荒蕪、廢棄的鹽堿地變?yōu)榱继铮欣跀U大耕地面積，提高糧食產(chǎn)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。（記者 沈春蕾）
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