海洋所项目负责人邢军武(右一)在现场布置实验
高耐盐植物种质资源圃种源繁育产业基地
来自中科院下属七个研究机构、十个团队的科学家们,带着他们倾注多年心力的科研成果踏上了这片土地。在黄河三角洲绵延千里的盐碱地上,一批高耐盐的植物正在扎根、生长,曾经的不毛之地正在一点一点被春风染绿。
大草帽、绿胶鞋、黄泥巴,在山东东营海滨一望无际的盐碱地上,有这样一群人,他们当中不少是来自中国科学院的科学家,从这身“标配”和被晒得黝黑的肤色里,已经很难看出他们都是从实验室走出来的科研工作者,倒是与这片荒茫无垠的画面特别和谐。
这群科研工作者是来自中科院七个研究机构的十个研究团队。在中科院山东综合技术转化中心的协调下,他们带着多年持续研究的科研成果来到黄河三角洲的盐碱地上进行院企合作。这群“有饭吃的人心里惦记着没饭吃的人”,一丝不苟地实施着中国科学院科技服务网络(“STS”计划)首批启动的“滨海盐碱地高耐盐经济植物筛选与规模化繁育”项目,曾经白花花的盐碱地,经过两年时间改造,绿植覆盖、生机焕发。
落地黄河三角洲
与以往其他科研计划不同,“STS”项目不以论文“论英雄”,而是要求所提供的技术成果都不能仅仅停留在实验室阶段,项目本身须具备足够的技术积累和成熟度,能够切实解决实际问题并经得起实践的检验。这正是中科院在筛选和确定“STS”计划首批启动项目的原则。
“滨海盐碱地高耐盐经济植物筛选与规模化繁育”项目正是这样一个范例。项目集中了海洋所、新疆生地所、东北地理所、武汉植物园、植物所、遗传发育所以及农业资源中心、青岛生物能源所等七个相关研究机构的十个研究团队。
“这个‘STS’计划项目将通过院企合作的形式,解决沿海和内陆盐碱地区社会发展、生态建设和环境污染治理对高耐盐经济植物及其栽培技术的需求。”中科院海洋所盐碱农业项目负责人、项目首席科学家邢军武告诉《中国科学报》记者,因此,项目要求所有相关团队的技术成果都必须是经过长期研究与积累的。
邢军武团队长期从事盐生植物作物化、盐碱环境与盐碱农业领域的相关研究。早在上世纪80年代,他与团队就开始对高耐盐植物碱蓬进行作物化筛选与综合产品开发,并获得了世界第一个有关碱蓬的人工栽培发明专利。盐生植物碱蓬的作物化及其综合利用技术彻底改变了高盐碱土壤不能直接农业利用的历史,其发明的碱蓬用于盐碱尘暴生态控制技术,在内蒙古、河北、新疆等地的盐碱尘暴治理中取得成效。
其他团队也是术有专攻。植物所桑涛团队长期从事能源植物芒草研究,李银心团队从事抗盐耐海水蔬菜研究,沈世华团队从事杂交构树研究。遗传发育学所谢旗团队从事耐盐甜高粱研究与规模种植试验。青岛能源所周功克团队则已收集210份耐盐野生抗逆芒草种质资源。东北地理所的梁正伟团队长期从事耐盐牧草及盐生灌木筛选栽培试验研究,参与该项目后,筛选了碱茅、羊草、西伯利亚白刺、唐古特白刺、甘蒙柽柳、枸杞等耐盐碱植物及其栽培技术。遗传所农业资源中心刘小京团队开展环渤海盐生植物开发、国外耐盐碱植物引进、盐生植物抗逆机理及栽培、地下咸水灌溉技术等研究,在该项目实施中已筛选出海杞、盐杞两个耐盐枸杞品种和海柽一号柽柳品种。
奔走在田间地头
进入夏季,水边的太阳越来越毒,一大清早就能让人出一身大汗。他们可顾不得这些,挽起裤腿就下田了。
新疆生地所的田长彦团队经过长期科研实践,已初步掌握了盐角草、高碱蓬、野榆钱菠菜、红叶藜等的高产栽培管理技术。参与这个“STS”项目,他们的主要任务是开展高耐盐经济植物品种筛选、繁育技术和适应性高效栽培技术三项工作。
他们尝试将新疆的胡杨引种到东营。这听起来有些不可思议,如此耐旱的胡杨能否适应东部沿海相对湿润的大气环境?不过他们非常严谨,尽管目前胡杨苗仍在存活,但其生长状况还待作进一步的观察,是否适应当地环境还需检验。
“通过优选不同生态适应性树种在山东东营盐碱地试种,可以增加适应性树种选中几率。新疆盐生植物种类有320种之多,且生态生活型多样,推广范围很广阔。”新疆生地所田长彦团队成员赵振勇告诉记者。
武汉植物园傅金民团队经过多年的研究,选育的耐盐草坪草可在含盐量为1.5%的土壤中生长,并表现较好的观赏质量,获批国家发明专利《盐碱地草坪种植方法》。
傅金民说:“在这个项目中,我们的任务是利用重度盐碱耐性草坪草和栽培技术,在山东省东营市盐碱地示范种植,研发节本增效配套栽培技术并推广应用,促进我国盐碱地改良以及生态修复用草种质创新与产业发展。”
生机盎然不是梦
“滨海盐碱地高耐盐经济植物筛选与规模化繁育”项目的实施,并非仅是改善黄河三角洲区域的盐渍化土地。邢军武说,一批高耐盐经济植物筛选出来后将被大面积推广。
我国盐渍化土地超过16亿亩,这是一个令人担忧的数字。据上世纪90年代中科院南京土壤所王尊亲先生调查数据显示,我国约有15亿亩盐碱地,主要分布在西北、华北、东北、华中、华东广大区域。若考虑到次生盐渍化耕地和滨海滩涂盐渍化土地面积以及每年河口淤积新形成的盐碱地面积,则总面积应超过16亿亩。
盐碱地带来的问题很多。例如,盐渍化导致可耕地减少,这使得人类食物生产的有效面积不足,同时还使受影响耕地的单位面积减产,作物产量降低。还有,盐渍化会导致荒漠化扩散,裸露的盐碱荒漠,还会引发盐碱尘暴。而盐碱荒漠与盐碱尘暴则进一步造成盐渍化扩散、使植物枯死、作物绝收、人畜生病、金属腐蚀加剧、缩短机械、电器、车辆、设备、桥梁和建筑物寿命。另外,盐碱粉尘往往以极细的微粒随风传播,成为灰霾和尘暴的重要组分,可以通过风和降雨的携带大范围扩散,扩散距离可达万公里甚至全球散布,所到之处或造成植物死亡枯萎,或使农田盐渍化,或溶于水中污染河流、湖泊、水源,造成水质恶化、淡水资源减少甚至枯竭,最终导致局部气候与环境陷入恶性循环,甚至引发人类文明消亡。如古楼兰和美索不达米亚文明的消失即由盐渍化泛滥引起。
这群“有饭吃的人想着没饭吃的人”,在2014年项目一期中已经筛选出60余种100多份耐盐植物。“我们的目标就是确定哪些种类能耐高盐,哪些已经掌握了配套栽培和繁育技术,哪些能够适应北方滨海高盐区,哪些能够在内陆高盐区推广。”邢军武说,“然后对表现良好的种类进行扩繁和规模化育苗育种,大面积推广应用。”
今年,科研人员除继续进行二期筛选增加新的储备种类外,还将扩繁和规模化推广一期筛选出来的30多种植物。
其中最为成熟的有海洋所筛选的碱蓬。目前,其已分别在河北、内蒙古、新疆、山东等省区进行大规模推广,累计总面积达6万多亩,除了生产食物还作为高盐环境以及沿海滩涂生态修复的先锋物种,成为建立人工植被、美化盐碱环境、消除盐碱尘暴、防止盐渍化扩散和改良土壤的强大生态工具。2015年分别在辽宁和青岛滨海滩涂推广面积约1万多亩,用于滨海滩涂高盐湿地生态修复和植被重建。
另外,遗传与发育所筛选培育的高耐盐甜高粱已在河南山东等多省区实施推广数万多亩,用于生物能源和饲料生产。植物所筛选的高耐盐芒草已推广上万亩,用于生物能源生产。遗传与发育所农业资源中心培育的高耐盐绿化乔木海柽1号、绿化和药材灌木海杞,东北地理所的甘蒙柽柳、枸杞、西伯利亚白刺、唐古拉白刺、羊草等,武汉植物园的4种耐盐草坪,新疆生地所的耐盐乔木大果沙枣、小果沙枣、胡杨、灌木盐爪爪等等都具备了推广的成熟性,有些也已进行了规模化推广。
(原载于《中国科学报》 2015-06-01 第5版 创新周刊)
传媒扫描