胡樹文：解開鹽堿地“增糧密碼”

孫媛媛

今年6月6日，胡樹文應(yīng)邀到聯(lián)合國糧農(nóng)組織總部分享中國治理鹽堿地的經(jīng)驗。他說：“我們已經(jīng)找到了鹽堿地科學(xué)利用的金鑰匙，可以為全球鹽堿地防治提供中國方案?！?/p>

土壤鹽堿化是國際公認(rèn)的難題。聯(lián)合國糧農(nóng)組織的資料顯示，全球有超過8.33億公頃的土壤受到鹽堿化的影響，我國的鹽堿地面積居世界第三。如何加強(qiáng)鹽堿地改良利用、把鹽堿地變成“新糧倉”？“重塑土壤結(jié)構(gòu)高效脫鹽”治理鹽堿地系統(tǒng)工程技術(shù)模式是如何實現(xiàn)的？對于改善鹽堿地有什么樣的影響？《小康》雜志、中國小康網(wǎng)采訪了我國攻關(guān)鹽堿地的科研先鋒——中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授胡樹文，講述破解鹽堿地改良這一世界性難題的過程，為我國實施“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略提供了堅實的科技支撐。

生物基高分子為鹽堿地“透透氣”

1999年，胡樹文在中科院化學(xué)研究所高分子材料專業(yè)獲得理學(xué)博士學(xué)位，畢業(yè)后又在加拿大麥克馬斯特大學(xué)榮獲化學(xué)工程系博士后學(xué)位，之后在美國高校從事科學(xué)研究。2006年，懷揣科技報國的理想，胡樹文從美國回國效力，到中國農(nóng)業(yè)大學(xué)從事教學(xué)、科研工作。

胡樹文在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)最初研究的是天然高分子材料改性的功能性肥料，與土壤改良領(lǐng)域“隔著一座山”。據(jù)他回憶，2008年前后，他在研究功能性肥料時注意到，鹽堿地對肥料特別敏感。比如，用酸性肥料能起到中和作用，莊稼就長得好一些；給肥料包上膜后，肥料溶解得慢，增產(chǎn)更明顯。反之，若是在鹽堿地用了速效肥，莊稼很快就“燒苗”了。

土為本，萬物生。“如果能用科技力量改造鹽堿地，豈不是利國利民、利在千秋的好事？”胡樹文在認(rèn)真考量之后，決定將研究重心從功能性肥料全面轉(zhuǎn)向土壤改良。

年屆不惑，重新出發(fā)，顯然是一個巨大的挑戰(zhàn)。很多親友都勸他：“人過四十不學(xué)藝。鹽堿地改良是世界性科研難題，而且不是你的本行，會有很多困難?！?/p>

胡樹文卻堅持自己的選擇，錨定鹽堿地改良這一攻關(guān)方向。

針對傳統(tǒng)鹽堿地治理技術(shù)單一、淡水消耗量大、改良周期長、容易返鹽等問題，胡樹文帶領(lǐng)團(tuán)隊多年扎根鹽堿地改良生產(chǎn)一線，掄鐵鍬、打土鉆、挖剖面、取土樣、測土樣、灌排水……十年磨一劍，創(chuàng)建了以“重塑土壤，高效脫鹽，疏堵結(jié)合，墾造良田”為核心的生態(tài)修復(fù)鹽堿地工程技術(shù)體系。胡樹文介紹道：首先，開發(fā)出新型生物基改性材料，將鹽堿土的“細(xì)小顆粒”黏結(jié)成穩(wěn)定“大顆?！?，重塑了土壤的“團(tuán)粒結(jié)構(gòu)”，增大了土壤孔隙度，土壤的脫鹽效率提高10倍以上，畝用300方淡水即可將耕作層鹽堿基本脫除。

此后，結(jié)合筑堤建閘、控制地下水位、疏導(dǎo)排鹽等宏觀措施，通過地表徑流、深層淋洗、測滲排出等方式，將鹽分從耕層和區(qū)域?qū)С?。有效發(fā)揮土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)增加以及孔隙度增大、作物根系分泌物阻滯等作用，大幅度降低了土壤毛細(xì)現(xiàn)象，抑制了土壤返鹽現(xiàn)象。最終提高了微生物群落多樣性，構(gòu)建了作物根系-土壤-土壤微生物良性生態(tài)，加速了礦質(zhì)養(yǎng)分循環(huán)，土壤肥力和作物產(chǎn)能逐漸提升。

傳統(tǒng)鹽堿地改良方式主要圍繞：排鹽、洗鹽、降低土壤鹽分含量，種植耐鹽堿的植物、培肥土壤，種植作物這三個主要步驟進(jìn)行。但是，鹽堿地土壤顆粒分散細(xì)小，沒有正常的土壤結(jié)構(gòu)，因而干硬板結(jié)，容重高，透水透氣性差，洗鹽效率低，浪費了大量淡水。同時，鹽堿土微生物群落單一，使用常規(guī)單一的物理、化學(xué)以及生物改良方式，見效慢、周期長，很難實現(xiàn)向高產(chǎn)良田的轉(zhuǎn)變。

而“重塑土壤結(jié)構(gòu)高效脫鹽”生態(tài)治理鹽堿地技術(shù)體系整合了土壤修復(fù)、土壤培肥、水利工程、鹽分分離、抗鹽品種、種植管理、生態(tài)養(yǎng)護(hù)等多學(xué)科、多環(huán)節(jié)，綜合性強(qiáng)、整體技術(shù)難度高、系統(tǒng)性強(qiáng)，從根本上改變了傳統(tǒng)鹽堿地治理的弊端。

把實驗室安扎在鹽堿地上

我國鹽堿土分布廣泛，主要包括東北松嫩平原鹽堿地、東部濱海鹽堿地、黃淮海平原（河流兩岸）的混合型鹽堿土和半荒漠境內(nèi)陸鹽堿土。鹽堿地的形成主要由于土地水分狀況和自然條件影響，可利用的水資源也是鹽堿地改良受到限制的重要原因。目前已在鹽堿地分布廣泛區(qū)域積極開展配套水利工程，以解決鹽堿地改良利用問題。

在投身鹽堿地改良科研攻關(guān)的最初幾年里，胡樹文每年都有七八個月帶著學(xué)生待在東北松嫩平原的蘇打鹽堿地里。為了節(jié)省往來縣城賓館路上的時間，他和學(xué)生們一起在田間地頭建起實驗室。簡易的平房，既當(dāng)實驗室、辦公室，也當(dāng)食堂和宿舍。休息時，師生們一起擠大通鋪。吃起飯來，七八碗面條往桌上一擺，師生們吃得很香。

“那段時間，夜里躺在床上，我就開始想：如果我是一株長在蘇打鹽堿地里的水稻，怎么樣才能長得更好？”胡樹文回憶。

“作為一株水稻，要在鹽堿環(huán)境里存活，我得有免疫力或抗體，那穿上抗鹽的‘外衣’不就可以了嗎？”由此出發(fā)，胡樹文帶領(lǐng)團(tuán)隊借助生物基材料，研制出一種緩釋長效抗鹽劑，播種前先把種子浸泡在里面，種子就具有了抗鹽的特性?！巴寥赖柠}堿成分難以洗除怎么辦？從一株水稻的視角來看，板結(jié)土壤的顆粒像緊緊挨著的‘小米?！?，沒有縫隙，水分難以下滲，導(dǎo)致鹽堿不能被洗掉。為此，我們研制出生物基改性材料，可以把‘小米?！兂伞ㄉ购忘S豆’的組合，土壤有了縫隙，鹽堿就能被水快速洗掉了?！?/p>

作物生長從土壤中獲得養(yǎng)分，需要微生物分解有機(jī)物質(zhì)。如何讓有益的微生物群落在鹽堿土中生存、繁育？這方面得另找微生物專家來參與攻關(guān)。斗轉(zhuǎn)星移，日復(fù)一日，水稻在鹽堿地里可能遭遇的難題，一個一個都在“地頭實驗室”里得到破解。

鹽堿地改良是世界性難題，也是復(fù)雜的系統(tǒng)工程。土壤結(jié)構(gòu)、鹽分、養(yǎng)分、微生物群落、作物品種、水利、種植管理等諸多因素交織在一起，互相影響。必須將它們?nèi)空{(diào)整到最佳狀態(tài)，作物才能健康生長?！皩嶋H治理過程中，要是缺少整體系統(tǒng)化的治理方案，如工程設(shè)施和土壤改良不配套，不僅作物不具備生長條件，還會不斷重復(fù)‘脫鹽—返鹽’，效果易反復(fù)，改良周期長?！焙鷺湮恼f。

站在水稻作物的角度思考破解之道，讓胡樹文意識到：“土壤是作物生長發(fā)育的基石。只有讓土壤更健康，才能保證作物生長更健康。由此，我們把土壤改良作為治理鹽堿地的核心問題。”

抓住了主要矛盾，其他問題迎刃而解。胡樹文說，正是基于在“地頭實驗室”的科研攻關(guān)，團(tuán)隊創(chuàng)建了以“重塑土壤結(jié)構(gòu)高效脫鹽”為核心的生態(tài)修復(fù)鹽堿地工程技術(shù)體系，從而找到了向鹽堿地要高產(chǎn)的金鑰匙。

一次改良多年有效，效果顯著

我國約有15億畝鹽堿地，其中約5億多畝具有開發(fā)利用潛力，經(jīng)過土壤改良，可轉(zhuǎn)變成優(yōu)質(zhì)耕地，極大地緩解我國糧食進(jìn)口壓力，并確保了國家糧食安全。

在進(jìn)行實地考察時，胡樹文發(fā)現(xiàn)吉林省白城市大安市、鎮(zhèn)賚縣、通榆縣、松原市前郭縣、乾安縣、扶余縣等地中重度鹽堿地較為集中，該區(qū)域重度鹽堿地的pH值為10.0～10.8，含鹽量高于5‰，堿化度在55％以上的重度鹽堿地，土壤顆粒組成中黏粒含量較高、質(zhì)地黏重、透水性差、可塑性和黏結(jié)性強(qiáng)，土粒分散、結(jié)構(gòu)性差，總體改良難度非常大。

胡樹文教授土壤改良團(tuán)隊在該區(qū)域與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)聯(lián)合開展重度鹽堿地改良利用工作，重度鹽堿地當(dāng)年改良即達(dá)到當(dāng)?shù)亓继锂a(chǎn)量，改良后全面實現(xiàn)常規(guī)種植管理并穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。胡樹文表示：“通過前期土地平整、溝渠配套、洗鹽、排鹽、配合新型高效改良劑和鹽堿地專用肥料的施用，并在中后期注重精細(xì)化管理，從而實現(xiàn)了鹽堿地的快速脫鹽，土地結(jié)構(gòu)得到改善，大幅度提升了土地的利用價值?！?/p>

僅在第一年改良期，土地表層全鹽含量就下降至3.0‰以下，pH值下降至8.5以下，總孔隙度增加了60%，水稻產(chǎn)量達(dá)到了512公斤/畝；應(yīng)用其他改良技術(shù)，水稻畝產(chǎn)164公斤/畝。在隨后幾年的種植季，改良示范區(qū)在沒有再投放任何改良物資的前提下實行常規(guī)種植管理，產(chǎn)量依舊保持高產(chǎn)，真正實現(xiàn)了一次改良、多年有效，實現(xiàn)了將鹽堿地劣質(zhì)土壤與脆弱生態(tài)環(huán)境向高質(zhì)量耕地的轉(zhuǎn)變。

此外，山東省東營市地處黃河入?？冢竺娣e的低產(chǎn)田是濱海鹽堿地改良利用的代表。胡樹文教授團(tuán)隊土壤改良方案在東營市河口區(qū)義和鎮(zhèn)鹽堿地實施，隨機(jī)選取了4塊鹽堿地試驗田，所選的試驗田為同一種植戶，土壤條件與對照田塊基本一樣，品種和種植管理也一樣。結(jié)合春季小麥中耕常規(guī)農(nóng)事作業(yè)，示范田施用了團(tuán)隊自主研發(fā)的土壤改良劑，之后僅經(jīng)歷了三場自然少量降雨。

2021年6月初，在常規(guī)種植管理的相鄰麥田，小麥植株矮小、生長稀疏，麥穗短小干癟，而采用鹽堿地土壤調(diào)理劑進(jìn)行處理的地塊，小麥長勢均勻，植株高而健壯，與對照相比麥穗明顯長而粗大。最終，由專家組測產(chǎn)結(jié)果顯示：同田處理中，未改良地塊小麥產(chǎn)量為141.56公斤/畝，改良地塊小麥產(chǎn)量為327.22公斤/畝，改良地塊較對照增產(chǎn)131.15％；非同田處理中，試驗田左右兩側(cè)未改良地塊小麥產(chǎn)量為152.71公斤/畝，改良地塊小麥產(chǎn)量為443.19公斤/畝，改良地塊較對照增產(chǎn)190.21％，效果極為顯著。

小麥?zhǔn)崭詈?，該田塊輪作種植作物為大豆，沒有繼續(xù)使用土壤改良劑。經(jīng)過春季改良后的幾個示范地塊，大豆苗情好，長勢旺盛，植株壯實，葉片濃綠茂密。而未改良地塊則因鹽堿較重出現(xiàn)嚴(yán)重的缺苗現(xiàn)象，田塊被堿草所覆蓋。理論測產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示，改良大豆試驗田大豆的理論產(chǎn)量是302公斤/畝，未改良的試驗田大豆的理論產(chǎn)量是82公斤/畝，改良后大豆增產(chǎn)約268%，同時改良后的土壤各項指標(biāo)均顯著改善。此后改良田塊連續(xù)6個種植季獲中高產(chǎn)。

2023年，針對新疆獨特的地理和氣候條件，胡樹文教授團(tuán)隊創(chuàng)制出新型功能性水溶性鹽堿土改良劑，實現(xiàn)了“邊滴灌、邊改良土壤結(jié)構(gòu)、邊脫鹽、邊保水”。在新疆和田225團(tuán)鹽堿土通過滴灌新型水溶性改良劑，玉米長勢良好，生育期較未改良的提前了10天，根區(qū)土壤鹽分下降62%，根區(qū)土壤水分增加173%。經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部和新疆各部門專家測產(chǎn)，青儲玉米生物量和鮮重增加了60%。這項成果不僅提高了水資源的利用效率、農(nóng)作物產(chǎn)量和土地質(zhì)量，還為干旱地區(qū)的可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)了創(chuàng)新性解決方案，可大幅度增加新疆土地的耕種面積。

為鹽堿地防治提供中國方案

今年6月6日，胡樹文應(yīng)邀到聯(lián)合國糧農(nóng)組織總部分享中國治理鹽堿地的經(jīng)驗。他說：“我們已經(jīng)找到了鹽堿地科學(xué)利用的金鑰匙，可以為全球鹽堿地防治提供中國方案。”

鹽堿地普遍面臨因土壤結(jié)構(gòu)差導(dǎo)致的水分下滲速率慢、脫鹽效率低、治理周期長、易反復(fù)等系列挑戰(zhàn)。“重塑土壤結(jié)構(gòu)高效脫鹽”生態(tài)治理鹽堿地系統(tǒng)工程技術(shù)模式有效解決了鹽堿地快速生態(tài)改良這一世界性難題，讓貧瘠的土地重新變得富饒。

據(jù)了解，該技術(shù)模式目前已在全國10多個省份得到推廣應(yīng)用，并取得了顯著成效。在松嫩平原蘇打鹽堿土區(qū)、濱海灘涂、河套灌區(qū)、內(nèi)陸干旱與鹽漬化區(qū)等多區(qū)域，多種鹽堿類型、多種作物、多年開展的試驗示范均證明，在有水資源的前提下，水稻、玉米、小麥、大豆等均都能實現(xiàn)當(dāng)年改良當(dāng)年獲中高產(chǎn)；一次改良，多年有效，治理效果非常穩(wěn)定，成本相對較低，得到了吉林省原省長韓俊等眾多專家的高度評價，被康紹忠院士、徐明剛院士等國內(nèi)頂級專家鑒定為國際領(lǐng)先水平。

2022年，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)與北京寶樹農(nóng)業(yè)科技有限公司簽訂成果轉(zhuǎn)化合同，開展鹽堿地生態(tài)修復(fù)工作。

胡樹文進(jìn)一步表示：“如果該模式進(jìn)一步得到國家的政策支持和推廣應(yīng)用，有望為我國新增1億～2億畝優(yōu)質(zhì)耕地，增加糧食1000億～2000億斤/年。同時，還能將1億～2億畝鹽漬化中低產(chǎn)田高效改良為高產(chǎn)田，可增加糧食400億～800億斤/年，累計可增加糧食產(chǎn)能1400億～2800億斤/年。此外，還可將1億～2億畝鹽堿化退化草場生態(tài)修復(fù)成優(yōu)質(zhì)牧場。該技術(shù)模式為我國耕地擴(kuò)容、提質(zhì)增效提供了科技支撐，對保障國家糧食安全具有重要意義?！?/p>