重生贫瘠的土地

山东省无棣县3000亩盐碱土壤“草棉轮作”优质饲用燕麦播种现场。 陈子庆摄(人民照片)。

在山东省东营市垦利区永安镇二十八村,万亩盐碱土壤变身“网红”稻田画。 周广学摄(人民照片)。

浙江省台州市路桥区台州农垦场地处海边盐碱土壤,种植生长的香莴笋口感好,莴笋种植较大,收入提高农户。 王保初摄(人民照片)

近年来,河北省黄骅市实施了一系列控盐措施,盐碱土壤筑绿色家园,全市1600亩湿地型园林景观成为市民休闲娱乐的好去处。 张国文摄(人民照片)

盐碱土壤是全球分布广泛的土地类型,“中低产田”、“光板地”、“洁白不毛之地”等是人们对盐碱土壤的又一称谓。 中国是盐碱土壤分布大国,科学合理的盐碱土壤管理和改良利用对保护粮食安全、生态环境安全和生物多样性至关重要。 当前生态文明建设对国土管理提出了新的要求需要以更节约、生态、高效的新理念进行盐碱土壤管理和开发利用。 中国的科研人员为此付出了精力充沛的努力……

废弃物成为“特效药”

工业废渣脱硫石膏用于盐碱土壤改良,是符合国家利益的。 王淑娟是清华大学能源与动力工程系教授。 20世纪90年代中期,徐旭常院士、陈昌和教授团队发现可以利用脱硫石膏改良碱化土壤,她于2000年加入该团队,目前在盐碱土壤改良领域耕作20年。

2004年,中国开始要求所有新建电厂都必须配置脱硫装置,脱硫石膏量急剧增加,成为亟待处理的工业废弃物。 对电厂来说,这种微粒废弃物堆积占用大量土地,也会产生灰尘,电厂的处理压力很大。 脱硫石膏中钙能置换土壤胶体中的钠,改善盐碱土壤的理化性质,使之适合作物生长,实现盐碱土壤改良,变得珍贵。

目前脱硫石膏在盐碱土壤治理中的应用已得到广泛认可,但此事初露端倪。 王淑娟这样回忆道。 “从2000年开始,我们就和内蒙古农业大学的李跃进老师合作,选择了40亩寸草不生的盐碱地进行实验。 当地农民当时不相信。 他们说:“你们不能在这块地上种庄稼。” ’在李老师的支持下,实验成功了。

内蒙古40亩土地治理成功后,专家进行了现场检测,一致认为该技术达到国际领先水平。 当地农民非常兴奋,高兴地称他们为“魔术师”。 “到目前为止,我们自己改造的盐碱土壤已经有30多万亩了。 ”王淑娟介绍,目前该技术得到广泛认可,推广应用面积已超过100万亩。

当洁白的盐碱土壤上长出了郁郁葱葱的庄稼时,那壮观的场面是研究者们最高兴的时候。 王淑娟这样说道。 “我们用无人机航拍,看着荒地一步步变成可耕之地,看着几千亩改良的盐碱土壤变成了壮观的水田,人生中最有成就感的时刻莫过于此! 收获的盐碱地大米送给朋友,我很自豪地告诉他们。 这是用我们自己的技术改良的土地栽培的绿色有机大米,健康又有营养! ”

石膏在盐碱土壤改良利用方面已有悠久的历史,但大规模科学合理利用脱硫石膏还需要进一步的科学研究。 目前,在实际操作层面也面临着许多挑战。 盐碱土壤种类繁多,有的是盐土,有的是盐碱土等,脱硫石膏的改良技术也存在局限性,涵盖的对象仅为部分盐碱土壤类型,如东北部分地区盐碱土壤较为适宜。 而盐碱土壤的治理需要水利设施的保障、耕作措施的配合等。

尽管如此,这项技术的应用空间仍然很大。 为了推广这一技术,清华大学校友基金会成立了一家进行技术产业化的公司。 王淑娟说,我们期待更多的社会资本参与到这个领域,未来的技术将得到大规模的普及。

盐碱土壤转化为生态农田

大兴安岭南麓的吉林白城、松原、黑龙江大庆、齐齐哈尔等地,分布着典型的松嫩平原苏打盐碱土壤,这些地方土地沙化和盐碱化非常严重,每年春天都是白茫茫的。

胡树文在国外学习多年后,于2006年作为引进人才回国,赴中国农业大学从事新型肥料的研究开发和盐碱土壤的改良。 2007年,他队研制的易降解高分子包膜缓释肥进行大田试验,经数据分析,正常田间施用控释肥料,增产8%-12%; 但白城地区轻度盐碱土壤使用,水稻增产可达18%-20%。 他很惊讶——为什么会这样。

经过反复试验,他终于找到了原因。 盐碱土壤本底含氯离子较多,但速溶复合肥(本质上也是盐)会导致土壤中氯离子浓度升高,对种苗的损害较大,严重影响作物生长。 “如果施肥对作物生长有这么大的影响,配合盐碱土壤调节剂,效果应该会更明显。 于是我们开始开发新的盐碱土壤改良剂和专用肥,在实际应用中反复试验、比较、优化。 ”胡树文说。

此后,经过两年的摸索,小试牛刀,胡树文团队在摸索中逐渐形成了完整的技术方案。

2010年,他们开始在松嫩平原开展几十亩小面积盐碱土壤改良试点示范。 2013-2015年进入大面积试点示范阶段,逐步扩大规模,建设百亩、千亩示范方,2023年完成松原万亩示范方。 重度盐碱地经过改良后,水稻亩产可达500公斤; 传统改良方法,水稻亩产只有50-200公斤。

针对松嫩平原盐碱兼顾、土壤结构恶化、养分供应不足等关键问题,胡树文团队创新之处在于从环境友好型天然高分子材料的角度创新盐碱土壤管理。 “我们发明了兼具置换土壤钠离子和粘结土壤颗粒功能的天然高分子改性材料,使盐碱土形成稳定团聚体,重塑土壤结构,土壤孔隙度增大,水分对盐碱离子的淋洗效率提高10倍以上,物理、 化学与生物技术相结合形成了独特的生态修复技术体系,建立了盐碱地快速脱盐生态修复的工程技术模型,大大提高了盐碱土壤的脱盐效率。提高

2023年11月29日,在由康绍忠院士为首的顶级科学家参加的成果鉴定会上,该成果经鉴定整体达到国际领先水平。

微灌正态水盐调控

2004年,宁夏农业综合开发办公室邀请中科院地理科学与资源研究所康跃虎研究小组到宁夏开展工作,希望研究小组为他们解决青铜峡市金沙江示范农场红胶泥重度盐碱土壤治理开发难题。 红胶泥对重度盐碱土壤钠吸附比高,且质地粘稠,宁夏农业综合开发办公室采用了国内外大部分方法,但都没有成功。 康跃虎研究员毅然回答。 “解决不了的难题是中科院要研究的。 ”

当时,研究小组配置了灌水盐控制试验,发现尽管三种作物出苗整齐,但生长缓慢,产量较低。 经过对试验资料的深入分析,次年调整了试验方案,安排了春季作物试验。 博士研究生焦艳和谭军利不怕风沙酷暑,跳进试验田。

功夫不负有心人,这次取得了完全意想不到的突破性进展。 收获时油葵产量达到590斤/亩左右,接近当地黄河地面灌溉高产田的两倍,糯玉米产量达到正常产量的70%,土壤理化性质得到很大改善,微生物状况也很快从水平接近“零”达到一般田水平。 第三年种植的高粱、番茄、黄瓜等10多种作物生长良好,产量达到高产田水平。

在敢于啃食硬骨头精神的指导下,研究小组对银川平原地下水深厚、灌溉水为咸水的次生盐渍化重度盐碱土壤、国际公认最难治理开发的银川平原裂缝盐碱土(白僵土)重度盐碱土壤进行了全面排查

2008年,康跃虎团队从内陆盐碱土壤拓展至滨海盐碱土壤研究。 2011年,刚入队的博士研究生李晓彬被派往河北曹妃甸区开展滨海盐碱土壤原土植被构建的试验研究和示范工作。 曹妃甸基地一开始很荒芜。 研究小组暂时住在20公里外的小镇,需要每天开车往返。 为了节约,时间为了方便开展工作,师兄陈秀龙直接带着李晓彬在基地搭帐篷,这样“睡棚、吃棚”三个多月,有时为了实验的连续性,日夜都要转轴观测和采样。

经过系统的研究,5名博士研究生、2名博士后的参与,康跃虎团队构建了微灌水盐调控滨海盐碱土壤植被建设的理论与技术,实现了真正意义上的原土植被构建。 其成本为客土绿化的1/4—1/3,植物成活率90%以上,筛选出50多种生长旺盛、可持续、满足不同绿化目标的乔木、灌木和草本植物,该成果被认定为国际领先水平,不仅适用于滨海盐碱土壤,而且

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