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盐碱地如何成为未来粮仓?

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我国盐碱地总面积近15亿亩,其中具有开发利用潜力的约5亿亩,盐碱地已成为我国耕地扩容、提质、增效的重要战略后备资源。近年来,在“以种适地”理念的带动下,各地依靠科技创新让昔日的盐碱地长出“新丰景”,多种食物来源开发路径和大食物观格局正在曾经的盐碱地上悄然形成。

当第一缕阳光洒在塔克拉玛干沙漠之上,金色的光芒瞬间将这片土地唤醒。几个行走在沙漠中的身影被拉长又缩短,在高低起伏的沙丘间时隐时现,最终停留在沙漠边缘一片油亮翠绿的蛋白桑田里。

“冬天蛋白桑会停止生长,进入休眠期。等开春重新浇水施肥,长势一定更好!”“蛋白桑的蛋白质含量高,氨基酸含量丰富,不仅是优良的畜禽饲料源,桑叶和桑芽还能制茶入膳,以后再建一个加工厂,前景可期!”对话的两人是新疆润升农业科技有限公司(以下简称“润升农业”)负责人郭海龙和唐农万物(且末)生态科技有限公司(以下简称“唐农万物”)负责人高青山,他俩也是这一小片沙漠绿洲的“缔造者”。

听着两人的对话,一旁的且末县防风治沙工作站站长阿巴斯·艾萨心中不免泛起感慨。且末县位于新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州西南部,沙漠盐碱地占县域的38.4%。且末人祖祖辈辈都梦想把沙漠盐碱地变成良田,变成绿洲。如今,随着蛋白桑一同种下的,还有阿巴斯和当地农户心里冉冉升起的绿色希望。

巍巍贺兰山下,沉睡了多年的中重度盐碱地被唤醒了。2024年秋收时节,宁夏石嘴山市大武口区盐碱地综合治理示范区的AT1(作物主效耐碱调控基因)高粱示范田里,高粱穗颗粒饱满,在微风中轻轻摇曳,仿佛在欢快地诉说着丰收的故事。“这是AT1高粱在‘生地’上第一年种植,籽粒高粱亩产达600至700斤,随着土壤改良,产量还会逐年提高。”AT1基因发现者和AT1培育技术发明人之一、中国中化旗下先正达集团中国首席科学家谢旗言语中满是激动。在距离大武口区不到几十公里的平罗县德润农场,中化农业MAP西北大区改造的1.7万余亩盐碱化区域效果明显,“青贮玉米产量较上年增加10%以上!”中化农业MAP西北大区项目经理胡元峰忍不住“报喜”。

无独有偶。加快土壤改良、向盐碱地要绿色发展的故事还在多地上演着。吉林大安市联合乡以“擂台赛”的形式吸引了20余家单位进行盐碱地生态修复,其中沣田宝农业科技有限公司(以下简称沣田宝)承包的地块长出了嫩绿的玉米苗,成活率高达92.5%。在河北唐山市丰南区的盐碱地改良稻蟹综合种养示范基地内,水稻亩产达到1100斤,河蟹亩产30斤,综合亩均利润达1000元,实现生态效应和经济效益双赢……

水稻、玉米、高粱、蛋白桑……昔日被称为“绝症”的盐碱地上,已经种出了“新丰景”。白花花盐碱的覆盖范围逐渐缩小,取而代之的是五彩斑斓的农作物。多种食物来源开发路径和大食物观格局正在曾经的盐碱地上悄然形成。

“以种适地”如何开启新思路?

“从来没想过,盐碱地上能发生这样的‘奇迹’,这充分说明了我们选择的蛋白桑完全可以适应盐碱地的生长环境,这就是‘以种适地’的好处!”高青山蹲下身,用手轻轻抚摸着蛋白桑苗。

唐农万物是援疆国企治沙企业,也是唐山投资控股旗下企业,且末县这座距离唐山4000公里的“天边小城”,因为对口援疆而与唐山紧密相连,高青山也踏上了产业援疆的征程。“当时我们的汽车在沙漠公路上行驶着,四周静悄悄的,一片荒凉,看不到庄稼,看不到人影,连一只飞鸟也没有。且末沙漠边缘种植农作物最大的阻碍是土地沙化和盐碱化的问题。”高青山至今还记得自己刚到且末县时的情景。

相比于高青山,2019年起就在且末县进行土地盐碱化治理的郭海龙早已习惯了这里的荒芜。“一家公司的力量有限,我们也想找志同道合的伙伴,试试看到底盐碱地上能种出个啥!”郭海龙说。双方一拍即合,最终确立了由唐农万物提供资金支持,润升农业负责技术支持的合作模式。

“在经过一系列调研后,我们发现第一步还是要寻找耐盐碱的作物,公司提出了种植蛋白桑的建议。”郭海龙眯起眼睛回忆道,“这可不是一拍脑袋的冲动决定,我们之前查询资料,蛋白桑又称饲料桑,是由农业科研人员从28种桑树品种中杂交选育而成,粗蛋白含量高,是优质的饲料来源,可以为养殖动物提供充足的蛋白质来源,有效促进生长发育,提高肉、蛋、奶等产品的产量和品质。”

他捡起一片掉落在沙漠中的蛋白桑叶子,可以看出,相比于传统桑树,蛋白桑的叶片更为宽大。虽已是深冬,一排排蛋白桑仍然傲然挺立,叶片顽强地挂在枝条上,绽放出生命的绚烂。它不仅继承了桑树固有的适应性强、生长迅速等特点,更在蛋白质含量等关键指标上实现了突破。

“首先,从蛋白桑的生长习性上来看,它耐寒、耐旱、耐盐碱、耐高温,对土壤要求不高,即使在贫瘠的土地上也能茁壮成长;其次,蛋白桑属于乔木,防沙治沙的效果更好;而且蛋白桑是多年生植物,种下后平均一年可收割三茬,每年亩均产量为5吨左右。”郭海龙表示,2024年6月,双方引进耐盐碱、适应性强的蛋白桑品种,预计到今年6月可种植1800亩。

治理盐碱地,有两种思路。一种是“以地适种”,即治理盐碱地适应作物,另一种是“以种适地”,即选育耐盐碱植物适应盐碱地。过去,一些地方“以地适种”虽然取得了成效,但要彻底将土壤中的盐碱降为零,则面临投资大、周期长、耗水量高等问题,因而多地开始转变思路,由治理盐碱地适应作物向选育耐盐碱植物适应盐碱地转变,挖掘盐碱地开发利用潜力。

深冬时节,石嘴山市大武口区已是寒风凛冽,放眼望去,地里白花花的盐碱像经年不化的积雪,落在地上,也压在当地人的心上,寒气直冒。这里地处宁夏引黄灌区下游,地势平坦低洼,耕地面积约8.89万亩,“盐碱双高”的盐碱化耕地约占当地耕地面积的六到七成,粮食产量不到正常田块的一半,严重制约着农民增收和现代农业发展。其中,中重度盐碱化耕地面积约1.8万亩。

冒着寒风,谢旗又来到早已完成收获工作的AT1高粱示范田。“这种中重度盐碱地通过传统方式改良非常困难。我们通过开发培育耐盐碱的作物品种‘以种适地’,是啃下这块‘硬骨头’的重要路径!”谢旗表示。

找到耐盐碱的作物基因,则是技术攻关的关键。2023年,谢旗带领团队与多家科研单位协同攻关,发现并完成验证的耐碱相关调控基因AT1重磅发布。这是全球首次发现农作物主效耐碱调控基因,揭示了作物耐盐碱的分子机制,也是我国在作物高耐盐碱能力研究领域具有全球影响力的科技突破,入选了国家自然科学基金委员会发布的2023年度“中国科学十大进展”。科研团队根据这一突破性科研成果,通过耐盐碱分子标记育种,培育出了基于AT1技术的高粱品种,简称“AT1高粱”,并在大武口区首次开展生产性种植。

“AT1高粱品种表现出较强的耐盐碱性、耐涝及耐旱性,就好比治理中重度盐碱地的‘第一把钥匙’,有了能在中重度盐碱地上出苗、生长的作物,才能为后续土壤治理打开通道。”谢旗介绍说。

“2021年10月,习近平总书记在山东东营市考察时提出,要转变育种观念,由治理盐碱地适应作物向选育耐盐碱植物适应盐碱地转变。也正是从这一年,‘以种适地’逐渐被更多地重视和推广。据我了解,很多地方发展‘以种适地’都是先从种植耐盐碱牧草和燕麦开始的,例如吉林白城市农科院通过不断改良优化品种,育成白燕20号、白燕7号等多个耐盐碱燕麦品种,种植效果相当不错。”谢旗告诉记者。

在石嘴山市大武口区,已经种植过高粱的盐碱地上,只有一层薄薄的、不太明显的盐碱,而没种过农作物的盐碱地则是白花花一大片向远处延伸。“耐盐碱作物品种可以在盐碱地上顺利生长,收割后秸秆还可以继续还田。可不要小看了这一步,还田的秸秆可在地下形成有机质,像一层‘保护膜’隔开盐碱。严格来说,好的盐碱地不是‘改’出来的,而是‘种’出来的。”谢旗形象地阐释着“以种适地”理念。

近年来,先正达集团中国持续开展了“以种适地”筛选培育耐盐碱作物品种,目前已通过玉米、高粱、燕麦草、大豆等多品种的试种试验,筛选出耐盐碱大豆、燕麦、旱碱麦等新种源21个。

记者梳理发现,目前山东省、甘肃省等地发展“以种适地”均已取得成效。针对中重度盐碱地,甘肃省采取适种“抗”盐,通过种植耐盐碱作物,油葵平均亩产410公斤,亩均增产15公斤;马铃薯平均亩产2760公斤,亩均增产90公斤。现有盐碱地近900万亩的山东省筛选培育小麦、大豆、水稻、高粱等耐盐碱新品种(系),推广面积800万亩,有效改善了地力,耐盐碱大豆“齐黄34”亩产达302.6公斤,“济麦60”在3.3‰盐碱地平均亩产达到511.9公斤,多次打破中度盐碱地小麦高产纪录。

生物育种会引导未来改良治理盐碱地的趋势吗?谢旗给出了肯定的答案。“目前国内关于盐碱地治理的理论研究和应用在国际上是处于领先地位的。其实不仅仅是高粱,像大豆、油菜、小麦等作物都比较适合进行耐盐碱育种生产实践研究。以高粱为例,我们发现有的高粱个体格外耐盐碱,这很可能是某种基因突变导致的。于是我们把这种高粱的基因与耐盐碱性较差的高粱的基因进行比对,最终找到与耐盐碱相关的基因AT1。我们还在水稻、玉米、小麦和谷子中改造了AT1同源基因,均发现作物更耐盐碱,AT1的调控机制在上述作物中同样适用。我们要找的就是能在普通作物难以生存的盐碱地上生长的品种,‘以种适地’将明显提高盐碱地产能,且不和主粮争地,对于扩大耕地面积、维护国家粮食安全具有重要意义。”

一粒良种重千钧。在谢旗等科学家的眼里,一粒粒小小的种子正是破解盐碱地难题的“法宝”,有着重若千钧的分量。

科技创新怎样提升治理成效?

光有良种还不行,在“以种适地”基础上,如何结合配套的综合技术模式,运用科学有效的手段提高作物的生长质量和产量,提升盐碱地治理成效?这同样至关重要。

在蛋白桑试验田中,已生长7个月的桑树虽然还不到半米高,但超过80%的成活率已让郭海龙激动不已。“一般来说,蛋白桑可以长到几米的高度,但为了产生更好的经济效益,我们采用矮化密植的种植方式,株距为20厘米,单苗双苗交替种植,每亩种植5625棵,高度保持在一米左右。”

针对土壤特性,郭海龙依托母公司沣田宝的盐碱地治理技术,制定了一套有针对性的治理方案。“我们使用的是微生物菌剂和土壤改良剂,前者每克含有的有效微生物活菌数大于2亿个,通过改变土壤中的水分、盐分、有机质等来改善土壤质量和肥力,后者添加了螯合剂及褐腐酸,提高土壤通透性,为作物生长提供营养条件。”据测算,微生物菌剂的用量是每亩地需要用1吨,土壤改良剂为40公斤。

郭海龙口中的土壤改良剂,源自沣田宝与中国科学院过程工程研究所结合国内盐碱地的实际情况,研发出的适合中国盐碱地治理的纳米粒子“晶格水膜”阻盐阻碱技术。“我们利用的是‘晶格水膜’阻盐阻碱技术,盐碱地改良剂随水下沉后,在土壤中形成‘晶格水膜’,阻隔盐碱重复上返,将作物根系周围形成盐碱的阴阳离子降低至适合农作物生长的浓度,从而起到了治理盐碱的作用。”沣田宝总经理陈铁成告诉记者。

“这个位置基本上是大安市的重度盐碱区了,看看,我们的玉米长得多好!”在大安市联合乡古城村盐碱地土壤改良试验示范基地内,沣田宝承包的地块玉米长势正盛,项目技术顾问刘晓明自豪地说。

大安市地处吉林西部,位于世界三大苏打盐碱地集中分布区,该地区的重度盐碱地pH值在10以上,含盐量在4‰至6‰之间,因此当地也流传着一句顺口溜:“碱地白花花,一年种一茬,小苗没几棵,秋后不收啥。”刘晓明拿起铁锹向下用力一挖,只见土壤中掺杂着大量胶泥,质地黏重,几乎没有透气性。“地表5公分以下全是这种胶泥地,农作物无法扎根。”

2024年6月18日,沣田宝以“擂台赛”的形式进入大安市,对大安市盐碱地进行治理改造。在种植玉米前,先使用液体土壤调理剂和有机肥,然后进行深翻和深耕。玉米种下后,还要使用微生物菌剂、液体土壤调理剂并追肥。刘晓明随手拔出其中一棵玉米苗,向记者展示着:“你看,经过我们的治理,玉米苗不仅成活率高,而且根系发达健壮、毛根增多。毛根就相当于人的毛细血管,毛根越多,吸收养分的能力就越强!”

虽已是深冬,大安市的很多农户还是经常忆起金秋时节稻香扑面的收获场景。那时候,走进大安市龙海灌片的稻田间,拨开稻秆,寻根看到的是油润的黑土。难以想象,就在几年前,这里还是白花花的“碱坷垃”。

大安市龙沼镇种植户郭宗尚从事水稻种植已有10余年。2017年,郭宗尚抱着尝试开发利用盐碱地的想法,在当地承包了300余亩盐碱地试种,可连续几年的收成都“相当惨烈”。“第一次试种了300多亩大豆,基本是血本无归。第二年我又尝试种水稻,还是不行,亩产只有100多斤。”郭宗尚回忆道。

然而现在,农户脚下的这片“碱坷垃”却迎来一个又一个的丰收年。记者了解到,自2022年起,中国中化旗下中化环境控股有限公司(以下简称“中化环境”)联合吉林农业大学、吉林省农业科学院等科研团队,对东北地区盐碱地成因和特征进行深入研究,形成了针对盐碱地核心问题构造的盐碱地修复技术,在当地打造了一套综合治理体系及一体化解决方案。

“我承包6300多亩地种植水稻,如今亩产已超过500公斤。”郭宗尚说。据了解,中化环境目前已在大安市开展了6.2万亩盐碱地(水田)治理以及6.1万亩盐碱地(旱田)治理工作。

位于河北唐山市丰南区的盐碱地稻渔综合种养模式示范基地也在2024年迎来了“水稻+稻田蟹”双丰收。丰收时节,金黄的稻穗随风摇曳,肥美的螃蟹在稻田中穿梭,基地工作人员用力拽起笼网,一只只还挥动着蟹钳的螃蟹被捞出。

2022年,丰南区元农土壤改良研究有限公司(以下简称“元农公司”)承包了2000余亩水田,和沣田宝合作进行盐碱地综合治理。在唐山市水产技术推广站和中国水产科学研究院东海水产研究所的指导下,通过盐碱地渔业改良技术,土壤质量得到了显著改善。经检测,治理过后的盐碱地含盐量从7‰至8‰降到3‰,大部分盐碱地已转变为正常水田。“水稻实现了丰收,每亩地产量1100斤,随着盐碱地治理的深入,产量也会越来越高。”元农公司负责人韩明辉告诉记者。

“向盐碱地要粮食,最难的就是如何在作物生长全周期破解土地盐碱化。我们在AT1示范田综合使用了包括暗管排盐、耐盐作物及品种筛选、配套盐碱地种植技术等‘去盐除碱’的技术‘组合拳’,治理效果非常明显。”中化农业MAP西北大区项目经理胡元峰说。经过一年多的治理,这片原本像盖了“白被子”的中重度盐碱地块,土壤盐度下降了20%,碱度下降60%。

结合当地“盐碱高、板结重、土壤瘦”的实际,先正达集团中国与中化沈阳化工研究院联合探索“靶向”精准改良技术。在沈阳化工研究院土壤修复研发总监李婷婷看来,治理盐碱地就像是医生给病人问诊,要根据不同的病症因病施药。近年来,团队开发了多种环境友好的化学改良剂和微生物制剂产品,改良后项目区土壤pH值可降低0.3至0.8个单位,土壤养分含量提升约3%至7%。

综合利用怎么实现联农带农?

我国盐碱地总面积近15亿亩,其中具有开发利用潜力的约5亿亩,盐碱地已成为我国耕地扩容、提质、增效的重要战略后备资源。近年来,多地秉持“大食物观”理念,采取“宜粮则粮、宜经则经、宜牧则牧、宜渔则渔、宜林则林”的办法,最大限度发挥盐碱地治理效用,带动当地农民增收致富。

虽然眼前还只是一片蛋白桑田,但在高青山的脑海中,却早已勾勒出一幅发展农产品加工业的未来“版图”。“当地畜牧业比较发达,我们可以建饲料加工厂,为畜牧业提供坚实饲料保障。除此之外,如果有一家食品加工厂也不错,把蛋白桑加工成茶和食品,提高附加值。如果这条加工链能够打通,不仅可以成为当地的支柱产业,还能带动老乡们就业增收。对于消费者来说,则是丰富了餐桌,有效满足大家多元化、多层次的食物需求,这不就是一举多得吗?”

2024年9月,国务院办公厅印发《关于践行大食物观构建多元化食物供给体系的意见》,其中提出推进全产业链建设,提升食物开发价值链。

2024年11月,国家发展改革委、农业农村部、国家林草局联合印发《关于推动饲草产业高质量发展的意见》,部署加快发展饲草产业,保障我国奶类、牛羊肉等畜产品供应,优化城乡居民膳食结构。其中明确提到,大力推进“以种适地”,将“以种适地”作为盐碱地综合利用的主攻方向,坚持宜耕则耕、宜草则草,积极探索不同盐碱区治理和利用模式。

而在全国饲料行业深入实施饲用豆粕减量替代行动的大背景下,种植蛋白桑作为蛋白饲料来源也有着更为深远的意义。“蛋白桑是可以代替豆粕或其他精料的一种饲草,可同时投入混合饲料中,也可以单独添加于饲料中,是非常好的蛋白质来源。挖掘桑饲料等非常规蛋白饲料资源,可有效促进蛋白饲料来源多元化、利用高效化。”且末县农业农村局相关负责人表示。

中国品牌建设丝绸桑蚕品牌集群有关专家也提出,桑树蛋白质含量高、次生代谢基因特别强大,在健康养殖中有着特殊作用,桑饲料已成为有着巨大潜力的特色新兴产业。

阿里木是且末县奥依亚依拉克镇苏塘村村民,目前在唐农万物工作。“我自己家种了30亩灰枣,前不久刚刚收完,一年收入也就2万多元。2024年7月,公司来我们村招工,我自己家有一台拖拉机、一台挖掘机,我就报名了。蛋白桑试验田计划种1800亩,我负责其中700多亩的耕作、施肥,让蛋白桑长得更壮更好。每亩地的劳务费是70元,短短几个月就能挣5万多元。”

“我们县坚持引进社会资本发展生态治沙产业和特色农业,目前共分为投资模式和承包模式两种,前者需要企业自行投资并选择种植作物,后者是县里投资造林,再租给企业进行后续维护。在这一过程中,当地的村民也得了实惠。”上述且末县农业农村局相关负责人告诉记者。

除了技术研究和应用示范,盐碱地治理出效益还需要在产业推进和商业发展上做文章,努力形成全产业链发展,才能让当地农民享受到更多红利。

石嘴山市大武口区委书记汤瑞认为,引入中化农业MAP这样的社会化、专业化力量,盘活了荒地盐碱地,提升了耕地整体质量,节约了水资源。“MAP团队为德润农场提供了包括取土检测、种植方案设计、耕种管收、水肥一体化设备运维、技术改造等在内的一体化全程服务,聚焦攻克盐碱地低产田。下一步,项目团队将协同农场积极对接下游企业,拓展销售渠道,推进盐碱地青贮玉米的稳定销售。我们将在土地盐碱较重的区域扩大推广这一模式。”汤瑞说。

“从我国的实际需求看,现阶段的粮食安全事实上是饲料粮的安全、优质农产品的安全。大食物观视域下,粮食概念从狭义的谷物扩展至一切可食用的食物范畴。例如盐碱地上种植饲草,就是在不断提升优质饲草供给能力,最终达到保障草食畜产品有效供给的目的。”谢旗表示。

如今,推进盐碱地综合利用,已成为积极践行大食物观、加快建设农业强国的重要举措。目前我国在盐碱地综合利用方面已形成了包括土壤排盐技术、土壤生物有机治盐改土技术等八大体系40多项实用技术。在品种方面,我国已累计推广了50多种耐盐碱作物品种。各地因地施策,成效斐然。通过持续治理改造,我国盐碱地呈现面积总量减少、重度盐碱地面积比例逐年降低的趋势。

科学家们步履不停,积极探索生物育种与盐碱地治理的深度结合。与谢旗团队长期合作的宁夏大学原副校长许兴表示,在对高粱、玉米、燕麦等作物进行选育之后,这些品种的耐盐碱性都有显著提高。“我们2023年曾经在山东东营市的盐碱地试验田试种了燕麦,每亩地可产燕麦草2至2.5吨。”许兴对记者说。

谢旗也透露,未来将指导其他科研团队进行芦苇生物育种的尝试。“其实芦苇和高粱一样,本身就有一定的耐盐碱性,定时收割芦苇还能保护水环境,所以芦苇特别适合在海边盐碱地种植。但芦苇的生物碱是苦味的,而且它的纤维里硅含量很高,如果我们能通过生物育种对芦苇进行改良,那么它完全可以成为饲草种类之一。”

在通向且末县河东生态治沙基地的公路边,立着一块“敢向沙漠要效益,誓向沙漠要绿洲”的标牌。践行大食物观,向沙漠要效益、向盐碱地要食物,不仅是且末人的心愿,更是所有在盐碱地区生活的人们的诉求与渴望。

在“以种适地”理念的带动下,各地依靠科技创新提升盐碱地治理成效,拓宽盐碱地农业利用前景。根据盐碱地特征构建多元化食物供给体系的案例和故事不断涌现。今后,盐碱地可能不再是贫瘠的代名词,它是沙漠中的绿洲、是未来的潜在粮仓,能“长”出更多好产品、新产业,让“中国饭碗”端得更稳更牢。

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