鹽堿地是全球分布廣泛的一種土地類型，“中低產(chǎn)田”“光板地”“白茫茫的不毛之地”等是人們對(duì)鹽堿地的另一種稱謂。中國(guó)是鹽堿地分布大國(guó)，科學(xué)合理的鹽堿地治理和改良利用對(duì)于糧食安全、生態(tài)環(huán)境安全和生物多樣性保護(hù)意義重大。如今，生態(tài)文明建設(shè)給國(guó)土治理提出了新的要求，需要以更加節(jié)約、生態(tài)、高效的新理念進(jìn)行鹽堿地治理和開(kāi)發(fā)利用。中國(guó)的科研人員們正在為此孜孜不倦地努力著……

廢棄物變“特效藥”

把工業(yè)廢棄物脫硫石膏用于鹽堿地改良，是一件利國(guó)利民的事。王淑娟是清華大學(xué)能源與動(dòng)力工程系的教授。上世紀(jì)90年代中期，徐旭常院士和陳昌和教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)利用脫硫石膏可以改良?jí)A化土壤，她在2000年加入該團(tuán)隊(duì)，至今已在鹽堿地改良領(lǐng)域耕耘了20年。

2004年，中國(guó)開(kāi)始要求所有新建電廠必須配置脫硫裝置，脫硫石膏量隨之急劇增加，成為一種亟需處理的工業(yè)廢棄物。對(duì)于電廠來(lái)說(shuō)，這種細(xì)顆粒的廢棄物堆積占用大量土地，還會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵，電廠的處理壓力很大。而脫硫石膏中的鈣可以置換土壤膠體中的鈉，改善鹽堿土壤的物理化學(xué)性質(zhì)，使其適合作物生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)鹽堿土壤的改良，變廢為寶。

別看現(xiàn)在脫硫石膏在鹽堿地治理中的應(yīng)用獲得了廣泛認(rèn)可，但這件事情最初起步時(shí)很難。王淑娟回憶道：“2000年開(kāi)始，我們與內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)的李躍進(jìn)老師合作，選了40畝寸草不生的鹽堿荒地做實(shí)驗(yàn)。當(dāng)?shù)剞r(nóng)民當(dāng)時(shí)都不相信。他們說(shuō)，你們不可能在這片地上種出莊稼來(lái)。”在李老師的支持下，實(shí)驗(yàn)取得了成功。

內(nèi)蒙古的40畝地治理成功之后，專家進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，一致認(rèn)為該技術(shù)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。當(dāng)?shù)剞r(nóng)民非常興奮，高興地管他們叫“魔術(shù)師”。“至今為止，我們自己改造的鹽堿地有30多萬(wàn)畝了。”王淑娟介紹，如今，這項(xiàng)技術(shù)得到了廣泛認(rèn)可，推廣應(yīng)用面積已超過(guò)100萬(wàn)畝。

當(dāng)白茫茫的鹽堿地長(zhǎng)出了綠油油的莊稼，那壯觀的場(chǎng)面是研究人員們最歡喜的時(shí)刻。王淑娟說(shuō)：“我們用無(wú)人機(jī)航拍，看到荒地一步步地變成可以耕作的土地，看到幾千畝改良后的鹽堿地成為了壯觀的水稻田，人生最有成就感的時(shí)刻莫過(guò)于此！收獲的堿地大米送給朋友，我會(huì)非常驕傲地告訴他們，這是用我們自己的技術(shù)改良的土地種植的綠色有機(jī)大米，健康營(yíng)養(yǎng)！”

盡管石膏在改良利用鹽堿地方面有悠久的歷史，但大規(guī)模科學(xué)合理利用脫硫石膏還需要進(jìn)一步的科學(xué)研究。當(dāng)前，在實(shí)際操作層面上，也面臨著很多難題。鹽堿地的種類很多，有的屬于鹽土，有的屬于堿土等，脫硫石膏改良技術(shù)也有其局限性，針對(duì)的只是部分鹽堿地類型，比如東北一些地方的鹽堿地就較為合適。而且鹽堿地的治理需要水利設(shè)施的保障、耕種措施的配合等。

盡管如此，這項(xiàng)技術(shù)的適用空間仍然很大。為了推廣這項(xiàng)技術(shù)，清華大學(xué)校友基金會(huì)專門成立了一個(gè)公司，用來(lái)做技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。王淑娟表示，希望更多社會(huì)資本能加入到這個(gè)領(lǐng)域，期待未來(lái)技術(shù)能夠大面積推廣應(yīng)用。

鹽堿地變生態(tài)田

在大興安嶺南麓的吉林白城、松原，黑龍江大慶、齊齊哈爾等地，分布著連片典型的松嫩平原蘇打鹽堿地，這些地方土地沙化和鹽堿化非常嚴(yán)重，每年春季都是白茫茫一片。

胡樹(shù)文在國(guó)外學(xué)習(xí)工作多年后，2006年作為引進(jìn)人才回國(guó)，到中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)從事新型肥料研發(fā)和鹽堿土壤改良工作。2007年，他的團(tuán)隊(duì)研發(fā)的易降解高分子包膜控釋肥料開(kāi)展大田試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析，他發(fā)現(xiàn)：在正常的田地里施用控釋肥，增產(chǎn)8%-12%；但是在白城地區(qū)中輕度鹽堿地里使用，水稻增產(chǎn)卻能達(dá)到18%-20%。當(dāng)時(shí)他很吃驚——為什么會(huì)這樣？

經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，他終于找到了原因：鹽堿地里本底鹽離子比較多，一旦施了速溶的復(fù)合肥(本質(zhì)上也是鹽)，土壤中的鹽離子濃度就更高了，對(duì)種苗的傷害更大，作物生長(zhǎng)會(huì)受到嚴(yán)重影響。“既然施肥對(duì)作物生長(zhǎng)影響這么大，那么配上鹽堿土壤調(diào)理劑，效果應(yīng)該更加明顯。于是我們開(kāi)始研發(fā)新型鹽堿土壤改良劑和專用肥料，并在實(shí)際應(yīng)用中反復(fù)嘗試、對(duì)比、優(yōu)化。”胡樹(shù)文說(shuō)道。

從那之后經(jīng)過(guò)兩年的摸索、小試牛刀，胡樹(shù)文團(tuán)隊(duì)在摸索中逐漸形成了一套完整的技術(shù)方案。

2010年，他們開(kāi)始在松嫩平原開(kāi)展幾十畝小面積鹽堿地改良試驗(yàn)示范，2013-2015年走入大面積試驗(yàn)示范階段，并逐步擴(kuò)大規(guī)模，先后建成了百畝、千畝示范方，2017年建成了松原萬(wàn)畝示范方。重度鹽堿荒地經(jīng)一次改良后，水稻畝產(chǎn)可達(dá)500公斤；而采用傳統(tǒng)改良方法，水稻畝產(chǎn)僅50-200公斤。

針對(duì)松嫩平原鹽堿土鹽堿并重、土壤結(jié)構(gòu)差、養(yǎng)分供應(yīng)不足等關(guān)鍵問(wèn)題，胡樹(shù)文團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新之處在于，從環(huán)境友好型天然高分子材料角度創(chuàng)新鹽堿地治理。“我們發(fā)明了兼具置換土壤鈉離子功能與黏結(jié)土壤顆粒功能的天然高分子改性材料，可使鹽堿土形成穩(wěn)定性團(tuán)聚體，重塑了土壤結(jié)構(gòu)，土壤孔隙度增大，水分對(duì)鹽堿離子的淋洗效率提升了10倍以上，并集物理、化學(xué)及生物技術(shù)相結(jié)合，形成獨(dú)特的生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系，創(chuàng)建出一整套鹽堿荒地快速脫鹽生態(tài)修復(fù)的工程技術(shù)模式，使鹽堿地脫鹽效率大幅度提高，土壤各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)顯著改善，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)年修復(fù)、當(dāng)年高產(chǎn)、多年穩(wěn)產(chǎn)。”

2020年11月29日，在以康紹忠院士為組長(zhǎng)的頂級(jí)科學(xué)家參加的成果鑒定會(huì)上，該成果被鑒定為：整體達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。

微灌精準(zhǔn)水鹽調(diào)控

2004年，寧夏農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)辦公室邀請(qǐng)中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所康躍虎研究團(tuán)隊(duì)到寧夏開(kāi)展工作，希望研究團(tuán)隊(duì)為他們解決青銅峽市金沙灣示范農(nóng)場(chǎng)紅膠泥重度鹽堿地治理開(kāi)發(fā)的難題。紅膠泥重度鹽堿地的鈉吸附比很高，且質(zhì)地黏重，寧夏農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)辦公室采用了幾乎國(guó)內(nèi)外所有的方法，均未成功。而康躍虎研究員卻毅然回答道：“解決不了的難題正是中科院應(yīng)該研究的。”

當(dāng)年，研究團(tuán)隊(duì)就布置了滴灌水鹽調(diào)控試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)盡管三種作物出苗整齊，但生長(zhǎng)卻很緩慢，產(chǎn)量很低。經(jīng)過(guò)對(duì)試驗(yàn)資料的深入分析，第二年調(diào)整了試驗(yàn)方案，布置了春季作物的試驗(yàn)。博士研究生焦艷平和譚軍利更是不畏風(fēng)沙酷暑，一頭扎進(jìn)試驗(yàn)田。

功夫不負(fù)有心人，這次取得了完全出乎意料的突破性進(jìn)展，收獲時(shí)油葵產(chǎn)量達(dá)到590斤/畝左右，接近當(dāng)?shù)攸S河水地面灌溉高產(chǎn)田的2倍，糯玉米的產(chǎn)量達(dá)到正常產(chǎn)量的70%，土壤理化性質(zhì)得到很大改善，微生物狀況也很快由水平接近于“零”達(dá)到一般農(nóng)田水平。第三年種植的400多畝高粱、番茄、黃瓜等10多種作物生長(zhǎng)良好，產(chǎn)量達(dá)到高產(chǎn)田的水平。

在敢啃硬骨頭精神的指引下，研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)銀川平原地下水埋深淺且灌溉水為咸水的次生鹽漬化重度鹽堿地、國(guó)際公認(rèn)最難治理開(kāi)發(fā)的銀川平原的龜裂堿土(白僵土)重度鹽堿地開(kāi)展了全面攻關(guān)，均取得重大突破。

2008年，康躍虎團(tuán)隊(duì)從內(nèi)陸鹽堿地?cái)U(kuò)展到濱海鹽堿地的研究。2011年，剛進(jìn)入團(tuán)隊(duì)的博士研究生李曉彬，被派到河北曹妃甸區(qū)開(kāi)展濱海鹽堿地原土植被構(gòu)建方面的試驗(yàn)研究與示范工作。曹妃甸基地初建時(shí)一片荒蕪，研究小組臨時(shí)住在20公里外的小鎮(zhèn)上，每天需要坐車往返，為了節(jié)約時(shí)間便于開(kāi)展工作，師兄陳秀龍直接帶著李曉彬在基地搭了頂帳篷，就這樣“睡在窩棚、吃在窩棚”三個(gè)多月，有時(shí)為了試驗(yàn)的連續(xù)性，白天晚上還會(huì)連軸轉(zhuǎn)觀測(cè)和取樣。

經(jīng)過(guò)深入系統(tǒng)研究，歷經(jīng)5位博士研究生、2位博士后的參與，康躍虎團(tuán)隊(duì)構(gòu)建起了微灌水鹽調(diào)控濱海鹽堿地植被建設(shè)的理論與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的原土植被構(gòu)建，其成本只有客土綠化的1/4—1/3，植物成活率達(dá)到90%以上，且生長(zhǎng)旺盛、可持續(xù)，并且篩選出了50多種可滿足不同綠化目標(biāo)的喬木、灌木和草本植物。該項(xiàng)成果被鑒定為國(guó)際領(lǐng)先水平，不但適用于濱海鹽堿地，而且適宜于內(nèi)陸地區(qū)的各類鹽堿地。

[責(zé)任編輯：楊凡、崔中連]

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