◇科技战盐碱有三大要义:分类精准、系统治理、长期管护
土壤中水分的运动对土壤盐分的累积影响甚大,因此,科技战盐碱的首要攻关课题就是水
科技战盐碱的另一攻关课题是种,要加大品种资源鉴定、种质创新、株型改良等育种相关基础研究,培育更多耐盐碱品种
文 |《瞭望》新闻周刊记者 扈永顺 邵琨 于嘉 孙晓宇 魏飚
农业科研人员在河北省唐山市曹妃甸区第五农场盐碱地改良而成的高标准稻田内工作(2023 年 10 月 11 日摄)杨世尧摄 / 本刊
2023年10月,《瞭望》新闻周刊记者在西社村看到,这里的玉米地郁郁葱葱、一望无垠,向日葵迎着阳光绚烂盛开。
很难想象,就在3年前,这一位于内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗王爱召镇的地方,还是泛着白花花盐碱的荒滩。
盐碱地变庄稼田,凝结着科技工作者的智力成果。中国农科院农业资源与农业区划研究所研究员李玉义介绍,在以鄂尔多斯为代表的黄河“几字弯”典型盐碱区,中国农科院构建起粮油作物产能提升技术体系并示范推广。“目前沿黄灌区盐碱地综合改造利用的鄂尔多斯技术模式正日益成熟、完善,已辐射带动面积累计达40万亩以上,实现耕层平均降盐20%,盐碱地产能提升15%以上,为当地带来良好的经济、环境和社会效益。”
鄂尔多斯盐碱地治理是科技战盐碱的一个缩影。全国多地利用科技手段紧抓育种和治地两大关键,已形成包括土壤排盐技术、土壤生物有机治盐改土技术等八大体系40多项实用技术,累计推广50多种耐盐碱作物品种。
持续治理改造下,我国盐碱地呈现面积总量减少、重度盐碱地面积比例逐年降低的趋势。
盐碱地治理三要义
科技战盐碱有三大要义:一是分类精准,二是系统治理,三是长期管护。
我国是全球第三大盐碱地分布国家,目前拥有各类可利用盐碱地资源约5亿亩,其中具有农业利用前景的盐碱地总面积1.85亿亩。
同时,我国盐碱地类型不同,盐碱程度也不同,按盐碱成分划分,大致可分为以氯化物为主的滨海盐碱地,以硫酸盐为主的西北内陆盐碱地,以碳酸盐为主的苏打盐碱地,以及含有多种盐成分的混合盐碱地等。按盐碱程度分,又可分为轻度(土壤含盐量1‰~3‰)、中度(土壤含盐量3‰~5‰)、重度(土壤含盐量大于5‰)三级。
这意味着,科技战盐碱的第一要义,是要依据不同的盐碱地类型和盐碱程度等,分区、分类分析其开发潜力和支撑条件,并在此基础上精准施策、对症下药。
“土壤的盐碱化有空间差异,没有放之四海而皆准的改良产品、改良技术,也不存在千篇一律的改良方法,需要根据盐碱地的不同情况,精准开发改良产品和技术方案。”中国科学院东北地理与农业生态研究所研究员王志春说。
王志春举例,苏打盐碱地的主要成分是碳酸钠和碳酸氢钠,具有高pH值、高交换性钠离子、高碳酸盐和通透性低、养分有效性低的“三高两低”特性,土壤质地黏重。所以治理一要降低交换性钠离子的含量,增加土壤通气性和透水性,二要改善土壤结构,促进水源向下运动带走盐碱,三要增加土壤有机质,培肥地力。“但是滨海盐碱地、混合盐碱地等其他类型盐碱地的治理技术则有所不同。”
除盐碱成分这一变量外,还需根据土壤盐碱程度,精确计算改良剂用量。“如果不考虑盐碱程度贸然施用改良剂,既会造成资源浪费,改良效果也不会好。”王志春说。
科技战盐碱的第二要义是协同推进治水、改土,并培育以种适地的耐盐碱作物,实现系统治理。
在中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心党委书记、渤海粮仓科技示范工程首席科学家刘小京看来,盐碱地综合利用涉及品种、栽培、土壤、农田水利等多个学科,需要充分发挥科技创新的关键作用,以工程措施为基础,持续辅以农艺、化学、生物等各种措施,将以种适地同以地适种相结合。
刘小京告诉记者,以2013年启动的渤海粮仓科技示范工程为例,该工程综合应用耐盐作物品种选育、微咸水等多水源利用、盐碱地耕层水盐调控、盐碱地适应性肥料品种研发等多种技术和产品创新,共改良盐碱地290.2万亩。
科技战盐碱的第三要义是长期持续治理,这是开发利用盐碱地的基本要求。在李玉义看来,只要盐碱化产生的特定自然条件不改变,盐碱就存在反复性。盐碱地治理后若管护利用不到位,不能持续采取压盐排盐、培肥地力、提高耕地质量等措施,则盐碱化可能反复发生,制约粮食产能提升。
在分类精准、系统治理、长期管护的思路下,昔日“十年九不收”的盐碱地,正逐渐变为潜在的“新粮仓”。
以地适种:攻克水难题
盐随水来,亦随水去。土壤中水分的运动对土壤盐分的累积影响甚大,因此,科技战盐碱的首要攻关课题就是用好水资源。
据了解,在淡水资源丰富的盐碱地区,治理盐碱地可通过大水压盐、灌水洗盐,并开挖田间排水沟排涝脱盐,将土壤盐分控制在一定范围内。
但传统大水压盐、灌水洗盐需水量大,改良一亩地需要大概500~1000立方米水,而盐碱地又多分布在淡水资源匮乏的北方地区,面临水资源能否支撑的挑战。
专家介绍,“水”课题的破解思路主要有二:
其一,以水定地,科学评价水资源承载能力。根据水源保障等条件对投入产出进行综合评估,统筹考虑财力可持续和生态可承受,经严格论证后确定盐碱地开发规模;合理确定种植结构,更多种植低耗水耐盐碱农作物,提升农业节水水平,深挖农业节水潜力;研发低耗水、高效率的现代工程农艺改良技术和经济高效、环境安全的改良产品。
其二,瞄准盐碱地区地下较为丰富的咸水资源,加强科技研发,探索将浅层咸水、降水等资源利用于盐碱地治理。目前对咸水资源的利用方式主要包括利用咸水的相态转换获取淡水资源,采用太阳能淡化咸水获取淡水资源等。
据刘小京介绍,他们团队根据咸水结冰冻融咸淡水分离原理,在寒冬时节抽取地下咸水灌溉盐碱地,之后在地表形成冰层,因融点不同,等来年开春,高浓度的结冰咸水最先融化、下渗,也把地表大部分盐分带到地下,等气温回升至零摄氏度,地表结冰的淡水融化,又起到淋洗地表盐分的作用,使土壤表层脱盐。同时咸水结冰灌溉还可以调控地下水位、平抑地温,减少土壤返盐和冻融积盐。
农业部门受访专家表示,目前迫切需要加强咸水安全灌溉技术与长期灌溉的环境效应研究,创新基于自然能利用的低成本咸水淡化利用技术,实现盐碱地节水改良。
以种适地:培育更多耐盐碱品种
科技战盐碱的另一攻关课题是种。
专家介绍,盐碱地治理需要在以地适种的同时聚焦以种适地,加大对品种资源鉴定、种质创新、株型改良等育种相关基础研究的支持,培育更多耐盐碱品种。
2023年9月,在位于山东省青岛市的白泥地海水稻试验基地,专家对青岛海水稻研究发展中心选育的耐盐碱水稻品种——耐盐常规稻“海粳37”“海粳38”进行小面积试验田测产验收,测产亩产分别达676.6公斤、694.5公斤,产量再创新高。
“该试验基地土壤pH值7.9、含盐量1‰,测产水稻材料全生育期灌溉用的是盐度3‰的咸水。”该中心技术研发部总监万吉丽介绍。
不独“海粳37”“海粳38”。近年,我国科研人员紧锣密鼓推进以种适地,已研发数个耐盐碱水稻、小麦、大豆品种。
但同时要看到,这些品种耐盐碱性能尚不高。以河北、山东等选育推广的耐盐碱作物为例,其耐盐范围大多为3‰~4‰,较少超过5‰。
长期从事耐盐碱大豆育种的一位专家告诉记者,目前绝大多数大豆品种耐盐性较弱,一般只能在盐分含量2‰以下的盐碱地种植,少数可耐3‰的盐分,几乎没有可耐5‰盐分的大豆品种。
“一些耐盐碱品种在丰水年份表现尚可,一旦遇到干旱年份,盐分在土壤表层聚集过多,作物生长会受到抑制,造成大幅减产。”山东省滨州市农业农村局农技站站长宋元瑞告诉记者,培育高耐盐品种仍是持续攻坚的方向。
据了解,植物的耐盐性是一种受多基因控制的复杂遗传性状。选育过程的不稳定因素较多,选育难度较大,尤其需要转变育种手段,加快技术创新。
探索已经展开。青岛海水稻研究发展中心通过太空诱变、重离子束诱变方法获得的水稻材料,在重度盐碱条件下进行耐盐水稻材料筛选,经数年试验后已有稳定材料,预计可在一两年后参加国家耐盐碱水稻区试。
“这说明,未来重度盐碱地也可以直接种植水稻了。”万吉丽说。
强化科技支撑
面对盐碱地治理利用这道全球性难题,尽管我国已取得一定成绩,但与国家确定的目标比,科技攻关还需提速、再提速。
按照国家有关规划,到2035年,我们要实现利用盐碱地等耕地后备资源新增耕地1500万亩左右,改进提升盐碱耕地1亿亩以上的目标。
完成这一目标,亟需强化科技支撑,解决盐碱地底数不清、技术推广难度大等挑战。
一方面,摸清我国盐碱地底数,科学评价盐碱地开发利用潜力,因地制宜出台技术改造方案和建设标准。
据了解,当前我国盐碱地类型、分布、数量和盐碱化程度及相关水资源、水利工程等底数尚不清楚,加之土壤盐渍化程度季节性变化大,植物各生长阶段的耐盐性不同,亟待建立科学的盐碱地分类分级利用标准和植物耐盐鉴定标准。
受访专家建议结合全国第三次土壤普查,全面摸清盐碱地现状,构建盐碱地资源数据库,建立适合我国国情的盐碱地分类分级利用标准、植物耐盐鉴定标准,为盐碱地的合理开发利用提供科学依据。
黑龙江省农业科学院大庆分院副研究员卞景阳提出,根据不同盐碱地类型,形成以盐碱土壤成分、区域环境为区分,建立长期盐碱地监测体系,形成包含pH值、电导率、阳离子、阴离子、地下水位、地下水矿化度等关键技术指标在内的综合评价体系,用于衡量盐碱地的盐碱化程度,为盐碱地改良、利用提供理论支持。
另一方面,加强盐碱地综合利用技术的推广应用。
据了解,盐碱地治理技术虽多,但由于投入成本高、财力支撑难等,大范围推广难度较大。
山西省运城市农业农村局农田基本建设工作站高级农艺师刘志强说,以往盐碱地改造治理投入资金较低,范围有限,尽管项目实施起到很好示范带动作用,但大面积推广仍有困难,特别是在经济条件有限的地方,工程建设主要依赖政府投资,可能直接影响盐碱地开发治理。
资金之外,盐碱地综合利用还面临配套措施不足等困难。
受访专家建议,种植耐盐碱作物需要良法、农机、栽培管理等的配套,要充分发挥农业科研部门的作用,不断创新盐碱地改造的新技术、新材料和新工艺。
王志春认为,养成长效思维非常重要,“盐碱地改良是一个缓慢过程,不能一蹴而就,采用再好的技术措施也需时日。这就需要保证盐碱地开发利用的可持续性,特别是要保持水资源的可持续性,不能让盐碱地改良成为短期工程。”
青岛海水稻研究发展中心的科研人员在位于三亚的国家南繁科研育种基地里做水稻杂交实验(2023 年 2 月 22 日摄) 张丽芸摄 / 本刊
(《瞭望》2024年第03期 )
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