让盐碱荒地变生态良田
发布时间: 2022-07-04   浏览: 6

中国农业大学胡树文团队历经10多年攻关,探索出高效脱盐生态治理盐碱地工程技术模式

让盐碱荒地变生态良田(科技视点·坚持四个面向·勇攀科技高峰④)

本报记者 谷业凯

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胡树文下地检验土壤改良对稻田犁底层的影响。

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胡树文团队的研究生在试验站里检测土壤样本。
以上均为中国农业大学供图

  前不久,山东省东营市新户镇种粮户王甲民开垦的一片盐碱地上,冬小麦喜获丰收。王甲民抓起几棵麦穗,搓了两把,手上留下饱满的麦粒,“种地还是要相信科学。”他不禁发出这样的感慨。

  王甲民说的“科学”,指的是中国农业大学教授胡树文团队历经10多年攻关,探索出的生态治理盐碱地工程技术模式。几年前,他脚下的这片土地还是白花花的盐碱地,根本没法种植作物,有的地方苗都发不出来,甚至寸草不生。如今,盐碱荒地变成了生态良田,“土地终于有了土地的样子”。

  根据不同盐碱类型,发明了生物基改性材料,使土壤的脱盐效率提高了十几倍

  在胡树文的办公室墙上,挂着一幅中国地图,一颗颗彩色图钉标记着试验点的位置:河套灌区、松嫩平原、黄河三角洲……他的案头上,最显眼的是一本近900页的土壤学专著。“做土壤改良,我是彻头彻尾的‘门外汉’,但是好在我比较能学习,现在理解得比较深入了。”胡树文说。

  这番话不是谦虚。胡树文在中科院化学研究所高分子材料专业取得博士学位,即使到了中国农业大学,最初研究的也是天然高分子材料改性的功能性肥料,跟土壤改良“隔着一道山”。胡树文回忆,2008年前后,他在研究功能性肥料时注意到,盐碱地对肥料特别敏感。比如,用酸性肥料能起到中和作用,庄稼就长得好一些;给肥料包上膜后,肥料溶解得慢,增产更明显。反之,盐碱地要是用了速效肥,庄稼很快就“烧苗”了。

  “单单一个肥料的影响就这么大,要是土壤能改良,那有多好!”这让胡树文对土壤改良产生了极大的兴趣,他的研究重心逐渐从功能性肥料转向土壤改良。“这个想法非常大胆,当时有朋友劝我,‘搞盐碱地改良,不是你的本行,会有很多困难’。”胡树文却坚持自己的选择,“科研中遇到的难题,往往是由若干因素限制形成的,不是仅靠一两个学科就能解决的,所以需要多学科交叉。”

  在阅读很多土壤相关的文献和专著后,胡树文意识到,正常土壤和盐碱土壤的根本区别在于:正常土壤有团粒结构,透水、透气性好;盐碱土壤颗粒细,无正常土壤的团粒结构,表现为板结、干硬、不透水、不透气,因此盐碱难以随水洗掉。“如果从改变土壤团粒结构这个角度出发,发明一种生物基的‘粘结剂’,将细小的盐碱土壤颗粒粘结成大颗粒,人造一种‘团粒结构’。这样,土壤通透性提高了,盐碱不就能被更快速地淋洗掉吗?”胡树文提出了一个大胆的想法。

  这是一个全新的思路,而设计材料恰恰是胡树文的老本行。“如果设计出来的材料通过配位作用,能像‘八爪鱼’一样‘抓’住盐碱土壤里的颗粒,就能促进土壤团聚体的形成。”一边学习、一边试验,不断思考、不断深入,胡树文就以这样一种非常规的方式一头扎进了新领域。“有句话叫‘人过四十不学艺’,但我是兴趣驱动,只要有兴趣,马上就做。虽然我不是学这个专业的,但我从来不怕学习。”

  胡树文着手试验了多种土壤改良剂,并反复进行筛选,终于根据不同盐碱类型,发明了生物基改性材料,无毒无害,还能促使土壤团聚体形成。这样一来,土壤的脱盐效率一下提高了十几倍,一次性每亩用300立方米淡水即可将耕作层盐分基本脱除。和其他技术相比,减少淡水使用量90%以上。

  打土钻、挖剖面、测土样、反复探索优化方案,实地解决在实验室里很难想到的问题

  盐碱地改良是世界性难题,也是复杂的系统工程。土壤结构、盐分、养分、微生物群落、作物品种、水利、种植管理等众多因素交织在一起,互相影响。必须将它们全部调整到最佳状态,作物才能健康生长。“实际治理过程中,要是缺少整体系统化的治理方案,如工程设施和土壤改良不配套,不仅作物不具备生长条件,还会不断重复‘脱盐—返盐’,效果易反复,改良周期长。”胡树文说。

  怎么办?不同于发明生物基改性材料的“灵光乍现”,这次胡树文想出来的是“笨办法”:“盐碱地治理还是要在盐碱地里展开。要想办法让盐碱地长出庄稼来,就要把实验室建在田间地头,优化各种技术参数,在各盐碱区域建立起各种治理模式。”

  就这样,胡树文带着团队,一起打土钻、挖剖面、测土样、反复探索优化方案,实地解决那些在实验室里很难想到的问题。

  “天津、河北、江苏、山东等地的沿海滩涂地下水位浅,土壤易受到海潮侵蚀,改良好的土壤容易重新返盐。首先要筑堤建闸,控制地下水位,防止返盐,同时改良土壤。”

  “在河北、山西、内蒙古一些区域,矿化水灌溉带来了盐碱,渠道渗漏抬高地下水位,造成盐化土壤带,导致盐碱与干旱并存。要建立灌排系统、控制地下水位,将盐分导出;重塑土壤结构、快速脱除土壤耕作层盐分,同时节水灌溉、保持土壤水分。”

  胡树文站在地图前,如数家珍般介绍起各盐碱区的情况。这些经验,来源于他们团队长期“浸泡”在盐碱地一线,在全国建立起133个试验点,挖掘超过300个土壤剖面,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。”


  来源:人民日报