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在黄河口盐碱地上“种草”

——记李振声“滨海草带”青年突击队

2022-08-10 中国科学报 冯丽妃
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科学家在白花花或水汪汪的盐碱地里开展育种工作。受访者供图

  汽车在山东东营平坦的高速公路上疾驰,窗外盛夏葱茏的草木和一片片水塘飞掠而过。记者一个关于东营长穗偃麦草种植情况的问题打开了李宏伟的话匣子。

  “2020年开始时是70亩,去年是130亩,今年是200亩。”他不假思索“倒出”一连串数字。

  李宏伟是中科院遗传与发育生物学研究所(以下简称遗传发育所)副研究员,他看上去不苟言笑,但谈起偃麦草育种试验却很有兴致。“通过这几年的试验,我们发现,长穗偃麦草在含盐量3‰~5‰的中重度盐碱地上亩产能够达到2600多公斤,在含盐量10‰~20‰的重度盐碱地上也能成活。”

  作为遗传发育所李振声“滨海草带”青年突击队的成员,李宏伟和队友们目标很明确:向盐碱地要粮要效益。

  一场战役

  在距离黄河口约10公里的一片土地上,包括李宏伟在内的中科院科学家打响了向盐碱地要粮的第三场战役。

  前两场战役是“黄淮海战役”和“渤海粮仓”计划。

  上世纪八九十年代,中科院院士、小麦育种专家李振声提出黄淮海中低产田治理的建议,并组织实施农业科技“黄淮海战役”,取得了一批重大科技成果,使当地粮食增产504.8亿斤。

  2013年,获得国家最高科技奖的李振声又投入到新的战斗中——组织实施“渤海粮仓”计划,实现环渤海地区五年增粮200多亿斤。

  截至2021年,中国粮食生产已经实现了新千年以来“十八连丰”,粮食产量连续7年稳定在1.3万亿斤以上。我国人均粮食占有量达到483公斤,高于国际公认的400公斤安全线。

  然而,随着经济发展和消费升级,我国居民粮食消费结构已发生颠覆性变化:口粮消费总量在粮食消费结构中的比例从72%下降至27%(1985~2017)。与此相对的是,人均肉蛋奶的消费量增长了近3倍,这使得我国每年生产饲料粮的原粮达到粮食总产量的一半。

  此外,我国每年还需进口大量牧草和牛羊肉。据统计,2021年,我国进口的大豆、油料、肉类,相当于9亿亩的粮食产量。

  有限的耕地面积决定了我国饲草料种植不能“与主粮争地”。如何确保饲料粮安全?

  2020年,年近90岁的李振声根据遗传发育所在曹妃甸、海兴、南皮、东营等地多年的育种试验,再次提出建设“滨海草带”的设想,通过种草养畜,实现我国环渤海地区及其他沿海地区近2000万亩盐碱地的高效利用。

  “滨海草带”的种植环境决定了适宜的牧草品种必须同时具备耐盐和耐涝特征。然而,自1978年我国开展牧草品种审定以来,通过国家审定的牧草品种共604个,其中耐盐牧草品种不足20个,具备耐盐和耐涝特征的优良牧草品种更是少之又少。

  在此背景下,遗传发育所成立了李振声“滨海草带”青年突击队,集中所内十多个育种和养殖团队的优势科研力量,在东营黄河三角洲开展攻关,选育同时具备耐盐和耐涝特征的牧草资源。

  一种传承

  站在东营示范基地一行行长势喜人的豆苗前,突击队队员、遗传发育所副研究员周国安和刘书林掩饰不住内心的喜悦。

  他们还记得2017年在东营试种大豆第一年惨遭“滑铁卢”的经历——播下的种子几乎全军覆没,出苗率几近于零。

  旱时地表犹如铺上一层白色晶盐,涝时连片田地瞬间变池塘。“这让大豆播种的窗口期变得非常短暂。”刘书林说,在这样的试验场选种,品种淘汰率非常高。

  接下来的三年,他们在课题组长田志喜的带领下,按照当地农民完全自然雨养的种植模式,对数千份大豆材料进行筛选、试验、淘汰……

  终于,他们在2021年获得了两个优质耐盐碱大豆品种,在东营含盐量高达5‰的重度盐碱地里亩产达到520多斤,远超过当前我国普通耕地大豆的平均亩产(264.8斤)。

  “育种是个相当繁琐的过程,但这点克服困难的精神还是要有的。”从农业科技“黄淮海战役”到“渤海粮仓”示范工程,几代中科院人曾扎根盐碱地,风里来雨里去、忘我工作。在周国安看来,搞农业科研就要继承老一辈科学家的精神,不能怕苦。

  2018年,中科院院士、遗传发育所研究员曹晓风带领团队承担中科院重点部署项目“边际土地产能效益扩增机理与藏粮于地技术模式”,率先提出了从“植物—微生物—土壤”互作角度进行边际土地生物改良的重要思路,利用分子生物学、微生物组学与土壤修复学等学科交叉优势,选育耐逆作物品种,改良东北苏打盐碱地、黄三角地区滨海盐碱地和南方红壤等边际土地。

  曹晓风团队与黑龙江省农科院草业所合作收集了800余份植物种质资源,并在东北苏打盐碱地进行了大范围筛选,发现了既能改良土壤,又有饲用价值,且耐逆性非常强的豆科植物——田菁。

  “田菁具有耐盐、耐碱、耐涝、耐贫瘠等特性,在含盐量6‰、pH值9以上的盐碱地上依然生长得非常好,而且固氮能力强、生物量大,蛋白含量高达20%以上。”曹晓风团队青年研究员邓娴说。

  据介绍,自2018年项目实施以来,该团队已在黑龙江、山东、北京、海南等多地进行繁种、育种工作,种植田菁可以显著改善土壤物理性质,显著提升土壤质量和肥力,且亩产鲜草量可达2.5~3.5吨。

  “绿肥是中华农耕文明的精华,然而现在我们并没有很好地利用它,主要是因为种植之后没有经济效益。我们的目的就是通过分子育种等技术,提高它的生物量、蛋白含量、适口性,更大程度地发挥其饲用和肥用的综合价值。”邓娴说。

  突击队队长、遗传发育所东营分子育种中心主任王建林介绍,当前遗传发育所东营基地的示范种植区已经达到1000亩,突击队在大豆、玉米、水稻、高粱、田菁、长穗偃麦草、稷子等7个作物品种选育上均发挥了重要作用,取得了重要进展。

  例如,耐盐水稻在6‰盐碱地上用3‰微咸水灌溉亩产达到515.31公斤,米质达到国标一级米;选育的科甜系列甜高粱品种在3‰~5‰的盐碱地上,产草量可以达到每亩4~7吨。这些品种(系)为实施“滨海草带”战略构想提供了种源基础。

  一个希望

  在东营基地,李宏伟三年前种植的长穗偃麦草已经长到齐肩高。

  “当前,我国向盐碱地要粮思路已经转变:从治理盐碱地适应植物,到选育植物适应盐碱地。”王建林表示,从筛选耐盐作物种质资源、创制一批耐盐新种质,到创新栽培技术模式、打造耐盐碱作物全产业链条,真正为保障国家饲料粮安全作出贡献,下一步“突击队”队员们依然任重而道远。

  众所周知,我国大豆进口依存度高达80%以上,绝大部分豆粕被用于饲料生产。随着耐盐碱大豆种质资源初步选育告捷,刘书林和周国安还有很多目标:继续培育出耐盐碱程度更高的大豆品种,如适合含盐量10‰的盐碱地的种质;与企业和地方合作做好品种推广,让科研工作的成效落到实处。

  “明年偃麦草草籽收完后,再种1000亩的示范地,然后扩大面积推广。”这是李宏伟的希望。

  (原载于《中国科学报》 2022-08-10 第1版 要闻)
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