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【中國科學報】“渤海糧倉”的增糧奇跡
發布時間:2014-05-23 來源:中國科學報 甘曉 【字號:  

南皮站內耐鹽小麥試驗田

  5月中旬,距離今年冬小麥成熟還有不到一個月的時間。河北省滄州市南皮縣綠油油的麥田里,密密麻麻的小麥正在茁壯成長。

  中科院院士李振聲向《中國科學報》記者展示了一張照片,照片上正是這里幾十年前的景象:眼前的麥田,當時只是一片坑坑洼洼的荒地,地面上泛著白花花的鹽堿。如今,這片地的產量有望在今年突破每畝1000斤,再加上玉米的產量,將成為名副其實的“噸糧田”。

  2013年,中科院、科技部聯合河北、山東、遼寧和天津,開始實施國家重大科技支撐計劃項目“渤海糧倉科技示范工程”。該項目針對環渤海低平原4000萬畝中低產田和1000萬畝鹽堿荒地,淡水資源匱乏、土壤瘠薄、鹽堿制約糧食生產的問題,重點突破土、肥、水、種等關鍵技術,并在當地建立糧食增產示范區。目標是實現到2017年增糧60億斤、到2020年增糧100億斤的目標。

  到2020年,全國18億畝耕地的糧食增產總量目標為1000億斤,“渤海糧倉”涵蓋的5000萬畝占耕地總面積1/36,但增產糧食卻占總量的1/10。這一計劃將是我國農業史上的奇跡。

  后“黃淮海戰役” 

  作為人口大國,我國一直面臨糧食安全問題的種種挑戰。數據統計顯示,從2003年到2013年,我國糧食生產已實現連續10年增產,糧食總產從8614億斤增加到12038億斤,共增加了3600多億斤。

  不過,早在2010年糧食“七連增”時,中央農村工作領導小組副組長陳錫文就撰文指出:“糧食連續增產的時間越長,可能離減產的拐點也就越近。而在中國現有的農業資源條件和生產水平下,中國農產品的綜合消費水平實際上已經超過了農產品的綜合生產能力。”為此,他擔憂,我國糧食安全形勢依然嚴峻。

  李振聲在分析我國糧食生產發展的各個階段后提出,必須加大對中低產田的改造力度,才能保證糧食總產持續穩定增長。2011年8月,李振聲在《中國科學院院刊》上發表文章指出,作為黃淮海平原的一部分,環渤海地區除了現有耕地4000萬畝外,還有鹽堿荒地1000萬畝,具有較大的增產潛力。

  “其主要問題是鹽堿危害嚴重,有水但質量不好,開發有難度,但相比西部缺水地區要容易一些。”李振聲強調。

  文中,李振聲信心十足地寫道:“到2020年,環渤海地區具有增產100億斤糧食的潛力,有望建成‘渤海糧倉’。”這是“渤海糧倉”首次在公開出版物中被完整闡述。

  實際上,早在上世紀80年代的“黃淮海戰役”中,有關在環渤海地區提高糧食產量的計劃已經開始醞釀。

  1985年至1987年,在多年糧食大幅度增產的情況下,我國糧食總產量出現了徘徊不前的局面,3年來不僅沒有增產,反而累計減產了1000多億斤。同時,全國人口凈增5000萬人,人糧矛盾不斷加深。

  中科院27個研究所投入河北、山東、河南、安徽等4省的農業主戰場,啟動了以鹽堿地治理和中低產田改造為主的農業科技戰役。

  李振聲回憶:“中科院的400多名科技人員,長年累月在荒郊野外的沙灘上、魚池旁、鹽堿窩建房為家,夜以繼日辛苦工作,十分感人。這就是我們后來推崇的‘黃淮海精神’。”

  到上世紀90年代初,黃淮海平原糧食低產的狀況得到了扭轉。特別是河南封丘縣的“萬畝鹽堿地治理示范方”,糧食平均畝產達1000斤,遠超其他縣區產量。

  1993年,原來重災低產區的8個地市糧食總產凈增56億公斤。至此,“黃淮海戰役”取得了階段性勝利。

  在這場戰役中,科學家認識到,黃淮海平原地下水埋深淺、含鹽量高,地下水通過毛細現象向地表移動,水蒸發后鹽就留在了地表。因此,通過引黃灌溉洗鹽和打井抽出地下水以阻斷其向地表移動的方法,初步解決了土地鹽堿化的問題。

  然而,“黃淮海戰役”后,在環渤海的陸海接壤處,仍然有1000多萬畝鹽堿荒地,和4000多萬畝中低產田。在這些土地里,含鹽量千分之三以下的可以種棉花,但產量不高;千分之三至五的只能種部分耐鹽植物;千分之五以上的重度鹽堿地,如未改造則難以利用。

  同時,這些地區海拔低于20米,地下水埋深更淺,無法繼續沿用“黃淮海戰役”的老方法對抗鹽堿。要實現“渤海糧倉”,必須從多方面進行科技攻關。

  科學家在黃淮海平原中低產田治理攻關任務中積累了豐富經驗,突破了一批鹽堿地治理、咸水灌溉和耐鹽小麥新品種培育等關鍵技術,有望在環渤海地區實現擴面積、增單產、水保障、創高值的目標。

  2013年,中科院投入2000萬元、科技部投入1億元,“渤海糧倉科技示范工程”正式實施。這意味著后“黃淮海戰役”正式打響。

  咸水澆灌新品種 

  河北東部的低平原地區流傳著一句俗語:“春天白茫茫,秋季水汪汪,十年九不收,糠菜半年糧。”如今,科學家竟然要將這里變成“糧倉”,乍一看,這個設想著實大膽。

  事實上,李振聲當時提出“糧倉”的信心與決心,來源于近30年來科學家在這一地區累積的科學技術。2010年春節前后,劉小京按照慣例到李振聲家里拜訪。“我們談論起環渤海地區鹽堿地科技攻關的一些問題。”作為中科院遺傳與發育生物學研究所農業資源研究中心南皮生態農業試驗站站長,劉小京回憶,“討論中,李院士提出,這個地區有可能大幅度增加產量,就叫‘渤海糧倉’吧。”

  劉小京很贊同“糧倉”這個名稱:“30年以來,我們積累了很多比較成熟的鹽堿地治理新技術,計劃建成‘糧倉’也是有底氣的。”

  針對環渤海地區土地無法徹底脫鹽的現實,科研人員開始從培育耐鹽品種入手。

  李振聲介紹,科研人員讓普通小麥與美國耐鹽植物偃麥草進行雜交,使普通小麥獲得了耐鹽的“性格”。

  “偃麥草有70對染色體,小麥有40對染色體,本身難以雜交成功。”站在南皮站實驗樓大廳里的小麥標本面前,李振聲感慨萬千,“兩代人經過了幾十年的艱苦努力,才培育出了穩定的小偃系列新品種。”

  記者在南皮試驗站看到一株株低矮而壯實的小麥,這就是李振聲培育的耐鹽小麥新品系之一“小偃60”。劉小京告訴記者,“小偃60”是李振聲為了紀念新中國成立60周年而命名的新品種。試驗證明,“小偃60”具有較強的抗鹽性,甚至能在含鹽量為千分之四的土地里生長,比傳統“冀麥32”增產約22%。

  而小偃系列中另一種被稱為“小偃81”的耐鹽小麥則比“小偃60”長得更低矮,秸稈韌性較好,籽粒品質高。如今,“小偃81”在中輕度鹽堿地已實現大規模示范,畝產約900斤,最高達到1000多斤,實現了產量翻番。

  南皮站不僅選育了系列小麥新品種,2013年,該站選育的HN866玉米組合在核心示范區產量達1125斤,比傳統品種增產15.8%,“科玉1號”玉米新組合畝產也增產13%。

  在南皮縣所在的環渤海低平原氣候條件下,小麥生長季的降水并不能滿足其生長所需。因此,小麥豐產穩產必須依靠灌溉。

  劉小京和同事認識到,南皮縣所在的環渤海低平原地區淡水資源極為匱乏,但地下咸水資源豐富,開發利用咸水、微咸水資源潛力巨大。

  多年來,他們利用咸水和微咸水混合灌溉小麥,創立了“咸淡水分根交替灌溉技術”。“南皮站田間試驗結果表明,在拔節期利用微咸水灌溉“小偃81”冬小麥,比不澆灌的旱作增產12%~30%,與淡水灌溉相比也沒有減產。”劉小京說。

  同時,南皮站與河北省海興縣合作建立了100畝的“濱海鹽堿地高效利用示范區”。他們按照“適鹽治鹽,以鹽治鹽”的原則,利用“冬季咸水結冰融水入滲技術”等技術手段對土壤進行改造,使土壤中的含鹽量降低到千分之三左右。

  他們還在經改造的土地上栽種了棉花、甜菜、油葵等適鹽植物和經濟植物。其中棉籽產量達到了246公斤每畝,油葵產量達到182公斤每畝,甜菜達到5噸每畝的產量。

  南皮站針對鹽堿地增產的一系列技術研發與實踐經驗得到了李振聲的高度評價。李振聲說:“南皮的今天就是環渤海鹽堿地的明天。”

  微生物改造土壤結構 

  5月中旬,山東無棣縣西小王鎮賽爾農場上,寇義祥端詳著眼前寬闊的麥地。一年前,寇義祥和朋友承包了這片超過1萬畝的土地。如今,密密麻麻的麥苗上墜著沉甸甸的麥穗,預示著豐收。

  而與賽爾農場幾十米之隔的土地上卻寸草不生,二者形成鮮明的對比。魔法般的變化讓寇義祥成了當地遠近聞名的種糧明星。“這可不是我的功勞,”談起自己的秘密,寇義祥告訴《中國科學報》記者,“是科學家的功勞。”

  在整個環渤海地區,山東無棣縣境內的這片土地海拔更低,地下水埋深更淺,土地鹽漬化程度更高。據中科院地理所研究員、中科院禹城綜合試驗站站長歐陽竹介紹,根據土壤鹽漬化的科學原理,處理土地鹽漬化的一般方法主要是通過打井抽出地下咸水,在地下水位降低后,便無法再通過毛細現象泛出地表。“但是,在濱州、東營等海拔高度不足4米的地區,打井抽水也不能有效地降低鹽漬化程度。”歐陽竹告訴記者。

  2010年,在中科院禹城試驗站工作了30年的歐陽竹意識到,要解決土壤嚴重鹽漬化的問題,還可以從改造土壤結構入手。他分析:“如果想辦法增加土壤大團粒,毛細管直徑變大,毛細現象不存在了,鹽也就上不來了。”

  隨后,研究人員印證了這一想法的可行性。一種稱為“ETS微生物土壤改良資材”的有機肥研制成功。據記者了解,這是一種利用養殖業畜禽糞便和農業有機廢棄物材料,采用高效微生物復合菌種和創新的微生物兩步法發酵工藝制造的專用微生物土壤改良材料,被當地人稱為ETS有機肥。

  2010年,在東營市利津縣毛坨村一塊地表含鹽量超過4.5%的重鹽堿地上,歐陽竹和同事在播種棉花前進行了一次灌溉洗鹽后,施以ETS有機肥。他們驚訝地發現,施用ETS有機肥的土地上竟然長出了棉花。經過分析,歐陽竹得出結論,這種ETS有機肥增大了土壤團粒結構,阻斷了地下咸水上升的毛細現象。

  2011年10月,中科院、山東省科技廳在無棣縣水灣鎮選取了40畝低產棉田,利用ETS有機肥改良土壤并種植“小偃81”優質小麥新品種,開啟了“渤海糧倉”項目在無棣的小范圍先期攻關試驗。這批小麥畝產達315公斤,接近全縣普通良田的產量,創下了中度鹽堿地種植小麥成功并獲高產的紀錄。

  2013年,渤海糧倉沾化核心示范區應用“小偃81”和ETS微生物土壤改良資材這兩項關鍵技術,取得了小麥單產最高898斤、平均畝產600斤,玉米單產最高800斤、平均畝產620斤的好成績。

  目前,無棣生產基地已向渤海糧倉示范區供應約7000噸微生物土壤改良資材,按每畝施用150公斤計算,約合47000畝的使用量。賽爾農場的土地上,寇義祥已經開始廣泛使用這種有機肥。在他看來,喜獲豐收正是ETS有機肥的功勞。

  為了在更大范圍內推廣,濱州市已啟動ETS微生物土壤改良資材產能擴大項目,計劃3年內逐步將產能擴大到年產5萬噸。歐陽竹分析,按照重度鹽堿荒地第一年改造用量每畝需400公斤測算,每畝投入1000元左右,預計可改良重度鹽堿荒地12萬畝。

  加力最后一公里 

  盡管“糧倉”目標提出時,科學家對農業技術已有較大把握,但是,新的農業技術從試驗站真正走向田間地頭,還有很長一段路。

  河北南皮縣農業局局長崔玉璽表示,目前,盡管示范田面積不斷擴大,但要真正實現鹽堿地上糧食增產,還得依靠廣大農民。為了解決渤海糧倉農業技術“最后一公里”的問題,南皮縣農業局農技推廣站建立了一支由110名農技人員組成的龐大隊伍。“其中包括5名研究員、18名副研究員級別的農技推廣員。”崔玉璽說,“這支隊伍分屬4個中間站,下到最基層的村莊中。”

  趙玉芝便是其中一員。她認為,改變農民對新技術的舊意識是走完“最后一公里”的關鍵。

  2009年,遺傳與發育生物學研究所農業資源研究中心及南皮試驗站與南皮縣農業局合作,開始在脫鹽中低產田示范種植“小偃81”。趙玉芝回憶,當地村子里有村民一開始并不接受,因為擔心來年收成而拒絕種植新品種。她告訴《中國科學報》記者:“1年后,他們親眼看到,位于白坊子村的示范田突破了這個地區冬小麥單產新紀錄,便自愿加入了種植‘小偃81’的隊伍。”

  2010年4月,成功種植小偃81的白坊子村示范田正式成立“南皮縣小偃谷物種植專業合作社”。在李振聲看來,合作社以“小偃”命名,本身就包含了當地農民對新品種的極大信賴。

  該村黨支書白普青介紹,目前全村170多戶全部入社,耕地約1500畝。合作社已對土地實施統一經營和管理,包括種子、化肥、農藥的統一購買,耕作、種植、澆水、施肥、植保、收獲等,明顯地提高了農業生產效率,也增加了農民收益。

  山東沾化縣馮家鎮李家村村民張汝和也是新科技的受益者之一。他曾通過土地流轉,以每畝500元的價格承包了山東萬畝“渤海糧倉”科技示范區內的4000多畝地,于2012年起開始種植“小偃81”。之前,張汝和一直在這塊地上種植棉花,近年來由于棉花市場價格走低,人工成本上漲,他賠了不少錢。

  在鹽堿地上種小麥是張汝和從來沒有想過的事情,所以“第一季播種時,心里沒底”。

  等到收割時,張汝和心中的石頭才落了地。如今,第二季的小麥即將收割,張汝和喜滋滋地說:“估計今年能達到每畝800斤!”

  長期扎根農村基層的歐陽竹指出,實現“渤海糧倉”的目標,在前期實施過程中,涉及項目區土地流轉、基礎設施配套、生產資料供應、綜合服務保障等因素,投入較大,未來“擴面提質”亟須中央統籌整合現有惠農政策及行政力量,為確保國家糧食安全打牢基礎。

  目前,“渤海糧倉科技示范工程”項目實施1年多來,已在河北、山東、遼寧和天津的27個縣市建立了36個試驗示范基地,總面積4萬多畝,示范面積28萬畝,輻射帶動500余萬畝。

  無論在技術上還是推廣上,“渤海糧倉”的增糧奇跡正在進行著“最后一公里”沖刺。

  (原載于《中國科學報》2014-05-23 第4版 深度)

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