基于土壤鹽堿化問題的全球性,其治理與農業利用技術研發、應用和產業推進被推上了新臺階,成為國內外研究的熱點。
日前,《中國科學報》記者分別前往我國東北、西北和華北地區參加鹽堿地改良技術試驗田測產活動后了解到,我國目前已形成諸多如水利工程、生物、農藝、化學等鹽堿地改良技術,呈現“百家爭鳴”的姿態。
那么,鹽堿地改良技術到底哪家強?這是農業部全國農技推廣服務中心土肥處處長李榮也很難選擇的問題。
鹽堿地作為我國重要的后備耕地戰略資源,其治理和利用對解決我國耕地緊缺、保障國家糧食安全與農產品有效供給具有重要意義,也是藏糧于土、藏糧于技的重要途徑。
記者在采訪中了解到,雖然我國在鹽堿地治理和農業利用方面具備較好的研究基礎和優勢,如擁有眾多的研究團隊、廣泛的野外試驗基地、成熟的研究成果與成功案例,但大部分是單打獨斗,缺乏統籌協同和一個綜合型的、開放性的實驗平臺。這是科學家希望解決的問題。
百家爭鳴:各家試驗效果都很好
初秋時節,站在吉林省大安市聯合鄉興業村西北2公里處,一眼望去,并沒有莊稼,只有幾塊鹽堿地改良示范田,近處是排水溝里泛白的河流。
這里是典型的蘇打鹽堿土,地塊基礎pH值都在10.0以上。和全國其他地方一樣,這里大部分地區還通過傳統的方法治理鹽堿地,采取翻耕、施肥旋耕、泡田洗鹽等常規方式,即利用大量的淡水進行多次淋洗,最終將土壤里的有害鹽堿洗脫出去,降低鹽分和土壤pH值。
記者站在這塊土地卻情況不同,它是中國農業大學教授胡樹文團隊通過引入緩/控釋技術、根際調控技術、土壤調理技術等多種技術手段改良的一塊示范田。在接受《中國科學報》記者采訪時,中國科學院東北地理與農業生態研究所研究員梁正偉也肯定了這項技術。
而針對制約區域農業發展的蘇打鹽堿地治理的難題,梁正偉團隊也提出了“以耕層改土治堿為基礎、以灌排洗鹽為支撐”的重度蘇打鹽堿地快速改良理論及技術路線,創建了蘇打鹽堿地物理化學同步快速改良技術,其成果“蘇打鹽堿地大規模以稻治堿改土增糧關鍵技術創新及應用”還獲得了2015年度國家科技進步獎二等獎。
除了中國農業大學、中科院東北地理與農業生態所等鹽堿地改良技術外,還有清華大學脫硫石膏改良鹽堿地技術、廣西農科院粉壟改良鹽堿地技術、中科院新疆生態與地理所鹽生植物改良鹽堿地等技術,都通過在全國不同區域的試驗示范取得了很好的效果,最顯著的就是提高了作物產量。
在梁正偉看來,鹽堿地作物高產定律可用“高產=良田+良種+良法”這個關系式來定量描述,即良田是基礎,良種是關鍵,良法是手段,三者缺一不可。
記者在采訪中了解到,目前國內外科技工作者對鹽堿地的研究和實踐主要集中在物理改良、水利改良、生物改良和化學改良為核心的四大治理領域。
胡樹文向記者介紹,我國的鹽堿地改良工作起步較晚,近幾年發展迅速,依次經歷了生物改良、生物與工程改良、綜合改良3個發展階段,“大規模的鹽堿地改良利用工作在新中國成立后才蓬勃發展”。
20世紀五六十年代,我國學習蘇聯經驗,采用水利工程措施,以灌溉排水為主。之后,我國著名土壤學家陳恩鳳教授提出“以排水為基礎、以培肥為根本”的鹽堿地指導思想,將水利工程措施、農業耕作措施和生物培肥措施相互結合,進行綜合治理,使我國鹽堿地的改良利用跨上了一個新的臺階。
單打獨斗:技術因區域而有差異
目前,我國擁有可利用鹽堿地資源約5.5億畝,其中具有農業利用前景的鹽堿地達2億畝,占耕地總面積的10%左右,主要分布在西北、東北及東部沿海地區。
而各地土壤鹽漬化類型和程度不同,形成原因也不盡相同,如濱海地區土壤鹽堿化主要是由于海水倒灌、地下水位較低容易返鹽;西北內陸地區由于降水少、日照強、地表水蒸發快,造成鹽分在地表積累集聚等。為此,也需要不同的鹽堿地改良措施。
在胡樹文看來,鹽堿地治理首先要遵循因地制宜原則,根據不同地區的環境特點以及土壤鹽漬化形成原因,依據“鹽隨水來,鹽隨水去”的原則,以水為先導,以肥為中心,把改土與改水結合起來,具體問題具體分析。
西北沿黃灌區是我國西北地區重要的糧油主產區和生態脆弱帶,傳統大水漫灌方式造成農田在灌溉時段“鹽隨水走”和在非灌溉時段“水走鹽留”現象循環發生,導致鹽分“表聚化”、出苗保苗困難、產量低下等問題大量發生。
對此,中國農科院農業資源與農業區劃研究所研制出了集控鹽、抑鹽、培肥、促生、節水等效果于一體的“上膜下秸”控抑鹽增產等系列技術,有效突破了限制西北沿黃灌區鹽堿地改良利用的瓶頸。
事實上,我國有很多研究機構和公司在做與鹽堿地改良利用相關的工作,也有一些不同的技術路線和產品。“但都是單打獨斗。”黑龍江北方鹽堿地開發利用研究所研究員王君告訴記者。
此外,目前國家多個部門涉及鹽堿地治理工作,如土地整理、環境修復、生態保護、植被恢復、草業生產、困難地造林等。在東北林業大學鹽堿地生物資源環境研究中心主任柳參奎教授看來,鹽堿地工作對各部門都不是主要業務,且目標、角度不一,因此整體上缺乏統籌、協同。
“應把鹽堿地治理目標,提升到國家糧食安全的高度,設立鹽堿地修復專項資金與公益基金。”柳參奎告訴《中國科學報》記者。
聯合作戰:加快技術的整合配套
在當前我國堅持糧食安全要“以我為主、立足國內”的國家糧食安全戰略形勢下,鹽堿地治理與農業利用重要性進一步凸顯。
最新研究表明,未來全球土壤鹽堿化表現為區域性凸顯與全球加劇并存、濕潤半濕潤區次生鹽堿化與干旱半干旱區鹽堿地并存、局地鹽堿化減緩與加劇并存、新技術應用推廣與舊田間管理體制并存等特征。
柳參奎認為,土地資源歸屬牽扯著國家、地方、農民利益,從治理的易操作角度,鹽堿地都應納入國家所有,由具有公益性質的機構管理,產業化實體實施,統一規劃、治理才切實可行。
“農業科技的‘黃淮海戰役’”是一個鹽堿地合作治理典范。20世紀80年代中后期,國家啟動實施了“黃淮海平原旱澇堿綜合治理試驗示范農業綜合開發重大專項”,以中低產田(鹽堿地、沙荒地、澇洼地)治理為突破口,全面運用農業綜合增產技術,開展了一場規模宏大的農業大生產運動,而這場戰役由中科院主導。
曾參與其中的中國科學院地理科學與資源研究所研究員歐陽竹對當時的情景記憶猶新,因為單單是改造鹽堿地,就花掉了他大概十年的時間。歐陽竹向《中國科學報》記者總結了其中應用的技術,主要有配套的工程措施、抗鹽堿的作物品種、靈活掌握氣候條件等。
2013年,中國科學院又聯合科技部啟動實施了“渤海糧倉科技示范工程”項目,全面開展了我國鹽堿地治理和農業高效利用的研發、集成與應用示范工作。
今年中央一號文件也指出“實施渤海糧倉科技示范工程,加大科技支撐力度,加快改造鹽堿地”。
在歐陽竹看來,各家技術“單打獨斗”并不只表現在鹽堿地改良上。“很多領域都存在這個問題,這就是為什么技術推廣困難、貢獻率低的主要原因,這涉及到體制、投入、配套等”。
王君認為,在鹽堿地改良上有一個綜合性的開放的實驗平臺,能夠讓所有人在這里開展自己的研究工作,“這樣的話,就可以有一個技術方面的整合”。
目前,我國近期具備良好農業改良前景的鹽堿地有1億畝。在中國科學院南京土壤所研究員楊勁松看來,如果合理改造利用后,可新增耕地面積6500萬畝,可大幅度提升3500萬畝鹽堿地的農業生產能力,每年可增加200億斤以上的糧棉油產量。