建设野外实验室 把盐碱荒地变成生态良田

  • 2022-07-04 11:28
  • 人民网-人民日报

胡对水田耕层土壤改良效果进行了检验。

 

不久前,在山东省东营市新湖镇种粮农民王佳敏开垦的一块盐碱地上,冬小麦喜获丰收。王佳敏抓了几穗小麦,搓了两把,手上满是麦粒。“种地还是要相信科学。”他不禁有这种感觉。

的“科学”,是指中国农业大学教授胡经过10多年的研究,探索出的盐碱地生态治理的工程技术模式。几年前,他脚下的土地还是一片白花花的盐碱地,根本没法种庄稼。在一些地方,幼苗不能生长,甚至什么也不能生长。如今,盐碱荒地变成了生态良田,“土地终于有了土地的模样”。

根据不同的盐碱类型,发明了生物基改性材料,使土壤脱盐效率提高了十几倍。

在胡办公室的墙上,挂着一幅中国地图,用彩色图钉标注着试验点的位置:河套灌区、松嫩平原、黄河三角洲……在他的办公桌上,最显眼的是一本近900页的土壤学专著。“我对土壤改良是不折不扣的门外汉,但好在我能学到更多,现在理解得更深刻了。”胡对说:

这些话并不谦虚。胡博士毕业于中国科学院化学研究所高分子材料专业。即使到了中国农业大学,他最初研究的也是天然高分子材料改性的功能肥料,和土壤改良“隔了一座山”。胡回忆说,2008年左右,他在研究功能肥料时,注意到盐碱地对肥料特别敏感。比如酸性肥料能中和的话,庄稼会长得更好。肥料包膜后,肥料溶解缓慢,产量增加更明显。相反,如果在盐碱地上使用速效肥,农作物很快就会“烧苗”。

“单一肥料的影响如此之大。如果土壤能改良,那就太好了!”这使得胡对土壤改良产生了极大的兴趣,他的研究重点也逐渐从功能肥料转移到土壤改良上来。“这个想法很大胆。当时有个朋友劝我,‘改良盐碱地不是你的本行,会有很多困难。’"胡坚持自己的选择. "科学研究中遇到的问题往往受到多种因素的限制,仅靠一两个学科是无法解决的,因此需要跨学科的研究。"

胡在阅读了大量与土壤相关的文献和专著后,认识到正常土与盐碱土的根本区别在于:正常土具有团粒结构,透水性和透气性好;盐碱土颗粒细,无正常土壤的团粒结构,板结、干燥、坚硬,不透水、不透气,盐碱很难用水洗掉。“如果从改变土壤团粒结构的角度出发,发明一种生物基‘粘合剂’,将盐碱土小颗粒粘结成大颗粒,创造出一种人工的‘团粒结构’。这样土壤通透性提高了,盐碱不是能更快洗掉吗?”胡提出了一个大胆的设想。

这是一个全新的理念,而设计材料正是胡的老本行。“如果设计的材料能像‘章鱼’一样通过配位‘抓住’盐碱土壤中的颗粒,就能促进土壤团聚体的形成。”学习、试验、思考、深化,胡就这样标新立异地投入到一个新的领域。“有句话叫‘人过四十不学艺术’,但我是利益驱动的。只要我有兴趣,我马上就做。虽然我不是学这个专业的,但是我从来没有害怕过学习。”

胡开始试验各种土壤改良剂,反复筛选。最后,根据不同的盐碱类型,他发明了生物基改性材料,无毒无害,还能促进土壤团聚体的形成。这样,土壤的脱盐效率提高了十几倍,每亩地一次性使用300立方米淡水就可以基本去除耕层盐分。与其他技术相比,可减少90%以上的新鲜水用量。

钻土,挖剖面,测土样,反复探索优化方案,现场解决实验室难以想到的问题。

盐碱地改良是一个世界性难题,也是一项复杂的系统工程。土壤结构、盐分、养分、微生物群落、作物品种、水利、种植管理等诸多因素交织在一起,相互影响。所有这些都必须调整到最佳状态,这样作物才能健康生长。“在实际治理过程中,如果缺乏一个整体的、系统的治理方案,比如工程设施与土壤改良的不匹配,不仅作物不具备生长条件,还会反复进行‘脱盐-盐渍-返盐’,效果容易重复,改良周期长。”胡对说:

我该怎么办?与发明生物基改性材料的“灵光一现”不同,这次胡想出了一个“笨办法”:“盐碱地治理还是要在盐碱地上进行。要想办法让农作物在盐碱地上生长,就要在田间建实验室,优化各种技术参数,在各种盐碱地建立各种治理模式。”

就这样,胡带着他的团队,钻土、挖断面、测土样,反复摸索优化方案,现场解决了实验室里很难想到的问题。

“天津、河北、江苏、山东等沿海滩涂地下水位较浅,土壤易受潮汐侵蚀,改良后的土壤容易返盐。首先要筑堤开闸,控制地下水位,防止返盐,改良土壤。”

“在河北、山西、内蒙古的一些地区,矿化水灌溉带来了盐碱,渠道渗漏抬高了地下水位,产生了土壤盐渍化带,造成盐碱与干旱并存。要建立排灌系统,控制地下水位,出口食盐;重塑土壤结构,快速清除土壤耕层盐分,同时节约灌溉用水,保持土壤水分。”

胡站在地图前,如数家珍地介绍着各个盐碱地的情况。这些经验来自于他们团队长期“泡”在盐碱地里,在全国设置了133个试验点,挖掘了300多个站点。

土壤剖面,采集超过3.2万个土壤样品……大量丰富的一手资料,既形成了“数据库”,也帮助他们创建出系统的治理技术模式。

经过艰苦探索,胡树文团队在全国建立了十几个大型示范区。在吉林松原前郭尔罗斯蒙古族自治县,苏打型碱土改良示范田里,水稻产量达到506公斤/亩;在内蒙古巴彦淖尔临河区,向日葵的保苗率显著提高,产量达到174公斤/亩;在山西朔州、甘肃酒泉等地种植的旱地作物,当年实现中高产量,第二、第三年即达到当地平均产量,示范田在连续耕种、控制地下水位的条件下,均没有出现盐碱反复的情况……

在此基础上,胡树文团队针对盐碱土壤的组成和肥力,开发出专用功能性肥料、抗盐碱种子处理剂和抗逆材料。他们还与国内同行专家紧密合作,致力解决盐碱土微生物群落结构单一问题,开展耐盐品种筛选等,最终创建了以“重塑土壤,高效脱盐,疏堵结合,垦造良田”为原则的生态修复盐碱地系统工程技术体系,不断地通过降雨、灌溉将盐碱从耕作层脱除,并把盐碱导出。

做科研不能急功近利,要有“流水不争先,争的是绵绵不绝”的态度,更重要的是“把论文写在祖国大地上”

盐碱地大都分布在偏远地区,交通不便。胡树文每年有七八个月都在地里,他的学生在外时间更长。他们在田间地头建起试验站,简易的平房,既当实验室、办公室,也当食堂和宿舍。休息时,胡树文和学生们一起挤大通铺。吃起饭来,七八碗面条往桌上一摆,一盘豆芽炒肉、一盘尖椒豆皮,师生们一起吃得很香……

吃住都不讲究,开展试验却从不马虎。为了测试土壤,胡树文有时顾不上穿靴子,赤着脚站在稻田里踩一踩,他说“这比穿靴子更能了解土壤的犁底层情况”。为了采集盐碱土样,学生们跳进土坑挖剖面,一蹲就是半天,风吹日晒,让这些90后年轻人的皮肤像老农民一样黝黑。“我的学生们都是好样的!他们有很强的使命感,对盐碱地治理事业有着无限的热爱。他们取得的点滴进步,都使我很快乐。”胡树文的话里透着骄傲。

都说“做给农民看,带着农民干”,胡树文在地里“多”做了一件事,就是向农民学习。“对于我们搞农业的来说,农民朋友是最接地气、最有经验的老师。他们有丰富的实战经验,对当地的气候、种植条件更熟悉,也真正了解盐碱土壤存在的各种问题,积累下来一些碎片化的经验。”胡树文说,“我们的理论知识刚好能把农民朋友这些碎片化的知识串起来,从而更快地形成科学的系统的治理模式。”

中国农业大学在盐碱地治理方面有着深厚的积淀。得益于学校多学科优势及各方面的支持,胡树文团队集合了育种、水利、土壤、肥料、栽培等多个领域的教授和研究生,全方位开展盐碱地治理试验示范。“学生来团队前,科研经历普遍比较少,对科研工作了解也不多,每个学期开学,我都会和学生座谈,和他们交流自己几十年来的科研经历和心得。”胡树文说,自己经常告诉学生,做科研不能急功近利,要有“流水不争先,争的是绵绵不绝”的态度。

胡树文搞土壤改良,是先做工程和技术模式,发表论文反倒放在了后面。“最近几年,我们工程技术模式做得已经很成熟了,论文发表的情况也很不错,因为到了这个阶段,发论文是水到渠成的事。”他说,“更重要的是‘把论文写在祖国大地上’,治理盐碱地,就是要想方设法让盐碱地长出庄稼来,而且产量要比较高。不断围绕着盐碱地中的各种问题,反复推敲、试验、反馈,直至解决问题。这是新时代赋予我们的使命,也是我们最值得自豪的地方。”

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