农民日报·中国农网记者 李浩
在浙江温州龙港新城的盐碱地上,“饲油2号”长势良好。 资料图
我国有15亿亩盐碱地,其中5亿亩有生产潜力。如果耐盐碱作物发展起来,对保障中国粮仓、中国饭碗将起到重要作用。
筛选培育耐盐碱作物,并实现栽培技术配套,是改良和利用盐碱地的重要方式。经过10多年的试验研究,M88体育-明升M88体育傅廷栋团队在“利用耐盐碱油菜修复与改良盐碱地综合技术”上取得了重要进展,探索出以油菜改良利用盐碱地的新方向。
选育品种:适应盐碱地生长
盐碱化土壤是土地的“顽疾”。盐碱地上农作物产量极低,甚至寸草不生。开展盐碱地治理及修复研究,对合理高效利用盐碱地、改善盐碱地质量和提高盐碱地生产力具有重要作用。如何改良盐碱地、把盐碱地变为良田,是许多农业科研工作者竭力攻克的难题。
我国盐碱区大致分为三类:一是东北苏打盐碱区,也是最难改良的盐碱区,二是西北盐碱区,三是沿海盐碱区。此外,部分耕地的次生盐碱化问题也十分突出,如新疆耕地次生盐碱化最严重,占该区耕地面积30.6%。目前,国内外主要有工程、化学和生物等盐碱地改良修复方法。在利用生物改良盐碱地的方法中,选育耐盐碱作物是重要发力点。
作为新中国成立后第一个油菜遗传育种方向的研究生,中国工程院院士、M88体育-明升M88体育教授傅廷栋专注油菜育种61年,带领团队培育70多个油菜品种,被人们亲切地称为“油菜院士”。早在2005年,为培育适宜在恶劣环境生长的油菜新品种,傅廷栋就带领M88体育-明升M88体育研究团队开始进行耐盐碱油菜的研究。
2008年夏,一个喜讯从江苏大丰传来——盐碱滩涂地上长出了一片翠绿的油菜。原来2007年秋季时,团队在大丰区新垦滩涂上布置了300亩油菜品种“华油杂7号”示范任务,一位盐碱地承包户采用盐碱地油菜配套生产技术进行了试种。夏收时,油菜籽亩产超过130公斤,而相邻地块种植的小麦几乎颗粒无收。
试种结果令团队喜出望外,他们决定选育耐盐碱油菜品种。但并非所有油菜都耐盐碱,不同品种存在较大差异,需要找到稳定的种质资源。
“筛选工作量很大,M88体育-明升M88体育油菜团队建立了一套可容纳超过6000株幼苗的精准化控制水培系统,通过这套系统,可以高效快速初筛品种。”团队成员、M88体育-明升M88体育现代农业产业技术体系油菜栽培岗位科学家周广生教授说。
从2010年开始,团队利用水培、盆栽和实地种植三种方式,对2000多份油菜种质资源进行全面筛选,团队经过大量鉴定和评价,筛选出40多份耐盐碱材料,并最终选育出“华油杂62”“华油杂158”“饲油2号”等耐盐碱油菜品种。
傅廷栋连续主持农业农村部公益性行业(农业)科研专项,组织来自西北、东北和南方的15个项目参加单位,分别在三大盐碱区布置30多个示范点。经测定,在吉林、新疆、天津等三大盐碱地,“华油杂62”等耐盐碱品种均可较正常生长,耐盐碱能力强。
改良土壤:盐碱地变为良田
一次现场会令周广生十分难忘。那是2017年9月18日,在新疆石河子大学召开全国现场会,“华油杂62”和“饲油2号”表现优异,340亩示范地开满金黄的油菜花。现场测产每亩3.2至4.5吨,谁能想到仅在两个月前,这里还是一片pH值为10至11、含盐量达0.3%至0.5%的盐碱荒地!
石河子大学试验表明,在盐碱地种植耐盐碱油菜,等它成熟后又翻耕作肥,经过2至3年改良,土壤耕层盐分、碱化度、pH值均大幅降低,并能改种棉花。通过种植耐盐碱油菜作绿肥,用5年左右时间,就可能将盐碱荒地改良为中等良田。
耐盐碱油菜为什么能够改良盐碱地?
首先,盐碱地的一个大问题就是土壤结构差。而通过绿肥还田或者过腹还田(饲料饲喂牛羊后,将牛羊粪还田),能显著提高土壤有机质含量,改良土壤结构。宁夏大学在银川永宁县连续五年(2015-2019)的定位试验表明,麦后复种绿肥油菜翻压还田,有机质含量累计增加30.7%,效果明显。有机质增加后,盐分上升性减弱,土质更加疏松,油菜根系能向较深层吸取较淡的水分,将根扎得更深,实现正常生长。
其次,在盐碱胁迫下,油菜根系分泌有机酸量显著增加,一些有机酸的分泌含量甚至可以提高20倍以上,一是可以降低根际土壤pH值,二是提高磷的有效性,从而提升土壤肥力。
有意思的是,2018年的一天,在浙江苍南试验基地,出席现场会的专家摘取鲜油菜薹直接试尝,发现菜薹很咸,于是推测油菜耐盐碱与吸收钠离子有关。
回去后,团队对不同作物耐盐碱测定发现,与小麦、大豆等作物不同的是,油菜主要将钠离子储存在地上部分,且地上部分钠离子含量分别比小麦、大豆高15.5倍和13.9倍。小麦等作物主要通过“避盐”(避免吸收盐)来抵抗盐害,而油菜相反,它能大量吸收钠离子,并把它们储存茎秆和叶柄中。周广生表示,这个领域的相关研究工作,团队仍在持续开展。
2015年以来,M88体育-明升M88体育与15家单位合作,在吉林、内蒙古和南方沿海约50万亩盐碱地进行试验,耐盐碱油菜的改良效果得到证实。如与吉林白城农科院合作,在2018年7月燕麦收后,复种“华油杂62”,10月下旬又将油菜翻耕作绿肥,连续复种2至3年后,与9年连作燕麦对比发现,土壤的pH值可从9.49降至8.01到8.80、含盐量则从0.35%降至0.10%到0.15%,有机质、全氮、有效磷也显著增加,对改良盐碱地效果明显。
综合利用:油菜被“吃干榨尽”
除了作肥用改良土壤,耐盐碱油菜还有极大的利用价值,如油用、菜用、饲用、花用、蜜用等,是改良利用盐碱地最具特色的大田作物。
油菜是我国第一大油料作物,主要用途是榨油。目前,我国食用植物油消费量超过4000万吨,而国产食用植物油仅1200多万吨,自给率约为30%,其中油菜约占50%。可见,油菜对保障国家食油供应具有重要作用。
那么盐碱地上种出的油菜,能否榨油呢?周广生介绍,在长江流域油菜主产区,山东、江苏、浙江等沿海盐碱地及部分西北、东北盐碱地,采收油菜籽,以油用为主,助推解决国家食油供给不足的问题,灌满更多国人的“油瓶子”。
在东北、西北畜牧产区,耐盐碱油菜另有一番用途——饲草。傅廷栋介绍,饲料原料缺乏是我国发展畜牧业的主要“卡脖子”问题之一,急需找到一种高效、低耗、不影响粮食生产、可持续发展、有助于农民增收的饲草供应途径。
耐盐碱油菜用作饲草具有独特优势。一是油菜生物量高,如在内蒙古巴彦淖尔市,麦收后复种油菜2万亩,青饲料亩产可达3至5吨。二是品质好,蛋白质含量高达20%以上,可与豆科牧草相媲美,且富含维生素和微量元素,是优质的饲料,有助于缓解我国北方青饲料不足的问题。除了直接作青饲料,还能与稻、麦、玉米等秸秆加工成青贮饲料,使公牛、公羊精液增加15%至33%。三是使秋闲地延长2至3个月的绿色覆盖,减少水土流失,具有较大生态效益。
“同时,油菜是唯一的冬季油料作物,与粮食作物争地矛盾较少。”周广生补充道,玉米、水稻、大豆是夏季作物,油菜主要利用冬闲田生产。
在西北和东北的中度盐碱耕地,小麦、燕麦、瓜、菜等早熟作物收获后,约有2个月左右秋闲地,若在7、8月利用秋闲地复种油菜,10月便能收青饲料或翻耕作绿肥。在东北和南方水源充足的地区,则可采用“水稻—油菜”复种方式,亦不影响粮食生产和原有种植安排。
此外,油菜还能多功能利用,既可采收菜薹作蔬菜出售,也可为蜂蜜提供蜜源,还可发展观花旅游,提高综合效益。
从一片荒芜盐碱地到油菜花海,从保障“油瓶子”到供应优质饲草,盐碱地上的油菜被“吃干榨尽”,具有极大的生态、经济和社会效益。“利用耐盐碱油菜修复盐碱地,是一条低成本、有收益、可持续的有效改良途径。”傅廷栋说。
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