曹曉風(左)與中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所所長姜明在長嶺縣示范種植基地,他們身后是郁郁蔥蔥的田菁地。
8月24日,研究人員對收割取樣的田菁進行測產(chǎn)。馮麗妃 攝
“能不能在寸草不生的松嫩平原‘堿巴拉’種上一些東西?”這是幾年前中國科學院院士曹曉風在東北考察時產(chǎn)生的一個疑問。
“堿巴拉”是吉林省老百姓對鹽堿地的一個俗稱。這種土地鹽、堿并存,土壤板結,透水透氣性差,作物很難成活,是松嫩平原上一塊塊頑固的“癬斑”,將綠色排斥在外。
現(xiàn)在,經(jīng)過5年的科研實踐,曹曉風正在親手揭開問題的謎底。她帶領中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所(以下簡稱“遺傳發(fā)育所”)的團隊與黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院等合作,在曾經(jīng)寸草不生的光板地上種出一人多高的耐鹽堿高產(chǎn)飼草——田菁,有望讓“堿巴拉”“破堿”重生。
南草北種
8月24日,中國科學院“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)主戰(zhàn)場——吉林省大安市長嶺縣百畝鹽堿地塊示范種植基地,遺傳發(fā)育所青年研究員宋顯偉與黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院草業(yè)研究所副研究員潘多鋒拿著量尺、鐮刀,與測產(chǎn)專家一起,一頭扎進郁郁蔥蔥、綠浪滾滾的田菁地。
剛下過雨的田很濕,一腳踩下去就是一個坑。他們穿著長筒靴,一腳深一腳淺地往大田深處走,對示范田選育的田菁品系——“中科菁1號”進行測產(chǎn)。
他們采用隨機取樣法,在田里隨意選了3個點,每個點的面積為1平方米,收割時留下30厘米高的茬,然后給割下的植株測高、稱重。
“株高平均2.82米,折合平均畝產(chǎn)鮮草2.03噸?!辈灰粫?,測產(chǎn)專家組宣布。同時宣布的還有另一個關鍵數(shù)據(jù)——種植田菁的示范田土壤酸堿度(pH)比最初平均降低了約0.5個單位,從10.14降低到9.57。專家組認為,“中科菁1號”具有耐鹽堿、高產(chǎn)等特性,能夠實現(xiàn)松嫩平原重度鹽堿荒地的提質增效。
田菁,對于東北大地來說,是個“新朋友”?!斑@種豆科植物通常生長在南方熱帶沿海地區(qū),具有耐鹽堿、耐澇、耐貧瘠等耐逆特征?!辈軙燥L告訴《中國科學報》記者,之所以把它們“請”到東北來,是因為它們有改良土壤和作為飼草的雙重價值。
通常pH值超過7.0的土壤就被判定為堿性土壤。松嫩平原西部是世界三大蘇打鹽堿土集中分布區(qū)域之一,鹽堿地面積超過4500萬畝,因農(nóng)作物難以生長和偏旱被稱為“八百里瀚?!薄?/p>
2021年以來,在中國科學院“黑土地保護與利用科技創(chuàng)新工程”戰(zhàn)略性先導科技專項(A類)的支持下,曹曉風帶領遺傳發(fā)育所團隊與黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院等合作,對收集的800余份植物種質進行耐鹽堿篩選,以期找到適宜的耐逆植物,讓“瀚海”重煥新生。篩選結果表明,田菁是耐鹽堿性最突出的物種。
“破堿”重生
“咱們現(xiàn)在站的這個位置就是堿性非常嚴重的地方,pH值超過10,歷年來就沒種活過作物,一直是廢棄地?!?月23日,吉林省白城市一片鹽堿地地頭,中和農(nóng)業(yè)管理有限公司經(jīng)理齊文斌對《中國科學報》說。
為了提高土地利用效率,近年來東北大面積的鹽堿地都“種”上了光伏,僅白城地區(qū)就有15萬余畝“光伏鹽堿地”。
然而,齊文斌表示,光伏下的土地因為輻照強度大,光熱以及溫度、濕度發(fā)生了很大的變化,導致土地鹽堿化持續(xù)加重,更難改良利用。
但今年的情況明顯發(fā)生了變化。與當?shù)亻L得稀稀拉拉的“原住民”——矮小的堿蓬和“刷子頭”(虎尾草)相比,曹曉風和團隊帶來的田菁長得高大茂密,羊群會在光伏鹽堿地里歡快地啃食這些豆科植物。正如齊文斌所說,這讓鹽堿地“肉眼可見地高效利用起來了”。
“田菁的根能夠固氮,莖葉則是優(yōu)質飼料?!辈軙燥L從田里拔出一棵田菁介紹說,“田菁根上會長出一個個白色的小肉球(根瘤),剖開之后里面有粉紅色的固氮菌,能夠把空氣中的氮固定下來,供給植物生長。”
曹曉風表示,苜蓿的蛋白質含量高,被稱為“牧草之王”,但是在重度鹽堿地上,苜蓿是不能生長的。而田菁的蛋白質含量可以和苜蓿比肩,葉子里的粗蛋白含量達30%以上。
白城市另一片50畝的“光伏+田菁”示范田內,雨澇讓田間地頭積滿了水,一些地方水深近1尺,即使穿著長筒靴水也會灌進來。
“鹽堿地排水能力差,經(jīng)常雨澇積水。即便是當?shù)刂参铩⒆宇^’泡一個星期也會枯萎,但田菁在澇地里泡一個月,仍然生長得很好?!彼物@偉對《中國科學報》記者解釋,這是因為田菁根部在水淹條件下會產(chǎn)生發(fā)達的不定根和通氣組織,使其具有很強的耐澇性。
“這兩年,我們在這里試種過很多作物都沒有收獲,今年種田菁終于看到了希望。”該示范田所屬企業(yè)浙江九畝智慧農(nóng)業(yè)科技有限公司副總經(jīng)理于紅衛(wèi)高興地對《中國科學報》記者說,“今年我們種了240畝田菁,一畝地總投資500元到600元,按一畝地2噸鮮草或0.4噸干草的產(chǎn)量計算,每畝地的收入能夠從零收益增長到500元左右,效益非常不錯!”
面對用戶的高度認可,曹曉風直言:“中國科學院‘黑土糧倉’科技會戰(zhàn)的目標是力爭取得能夠‘用得上、有影響、留得下、推得開’的科技成果。能讓老百姓實實在在地增加收益,在帶動地方經(jīng)濟上發(fā)揮一點作用,就是最大的幸福?!?/p>
夢想就是動力
曹曉風是做基礎科學研究出身的,在植物表觀遺傳學研究領域實現(xiàn)了許多重要突破?!鞍肼烦黾摇边M行牧草選育和鹽堿地改良,一路走來,她遇到了不少誤解,甚至聽到了不少“風涼話”。
有人當面問她:“現(xiàn)在育種技術都到4.0時代了,你作為‘大院士’為什么還在用1.0、2.0時代的傳統(tǒng)技術選育牧草?”
“一項技術適合就好,為什么非得追求‘高大上’?”她在接受記者采訪時說,“以前我做基礎研究,問的問題都是最前沿的,不考慮有沒有用?,F(xiàn)在我做應用研究,問的問題會倒過來,首先一定要有用,再問它為什么好、為什么有用?!眲e人的風涼話,她當作耳旁風。她還告訴團隊成員,要“多做少說”。
走應用這條路,曹曉風的腳步堅定。在2015年的一次學術會議上,國家最高科學技術獎得主、中國科學院院士李振聲與她交流時提到,雖然我國鹽堿地問題在一定程度上解決了,但東北的蘇打鹽堿地仍是一個難題。那次交流加上實地考察后,曹曉風就暗下決心要啃下這塊“硬骨頭”。
“我覺得現(xiàn)在最大的動力就是心中有夢想?!辈軙燥L說,“國家糧食安全需要解決飼料糧嚴重依賴進口的問題,在‘堿巴拉’種好田菁就是我們最大的夢想?!?/p>
這個夢想支撐著曹曉風與團隊克服各種困難。最初,他們在光禿禿的“堿斑”上播的種子,80%都沒出苗,他們就對400多份田菁種質資源逐一進行篩選,并嘗試用多種輔助材料改善土壤物理結構,提高種子萌發(fā)率;為了摸清田菁在東北的適種條件,作為合作團隊“團長”的宋顯偉一年有100多天扎根東北,遠離妻小,與東北同事一起摸索試種條件;作為合作隊友,潘多鋒與北京來的同事們一起披星戴月、早出晚歸,經(jīng)常帶著幾十個酸菜餡兒的包子,一出野外就是一整天,找實驗基地、測量土壤pH值、摸索栽培技術……
“要做成一件事,挫折和困難誰都會碰到,但那些都是外部原因,要天天記著那些事就什么都做不成?!碑斢浾哒埐軙燥L回憶團隊一路走來遇到的酸甜苦辣時,她簡單而又率性地回答。
“不回想,向前看。”她說。(記者馮麗妃)
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