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          “十三五”規劃提出藏糧于地、藏糧于技發展戰略,為現代農業的發展提供了新思路,而依靠科技進步提高耕地質量、增加糧食產能是農業現代化的必經之路。

          長期以來,中國科學院注重現代農業的科技創新,積極部署中低產田改造,加強新型生物技術研發與推廣應用,研發了適宜的農作物新品種和共性關鍵技術。近日,《中國科學報》記者就如何利用科技改土增糧采訪了中科院相關院所及科研團隊。

          東北鹽堿地:

          以稻治堿實現雙贏

          東北的松嫩平原是世界三大片蘇打鹽堿地集中分布區之一,屬于典型的生態脆弱區,重度鹽堿化是該地區亟待破解的重大生態問題。蘇打鹽堿地作為我國內陸的一種重要類型,具有堿性強、交換性鈉含量高、鹽堿淋洗困難等特殊性和復雜性。

          中科院東北地理與農業生態所研究員梁正偉團隊,以中科院大安堿地生態試驗站為主要技術支撐平臺,研發出蘇打鹽堿地改土增糧關鍵技術,培育并推廣一批耐鹽堿性突出的水稻新品種,破解了蘇打鹽堿地“以稻治堿”適宜性抗逆品種匱乏,重度蘇打鹽堿地種稻難、見效慢等技術瓶頸。

          據梁正偉介紹,他們提出的“以耕層改土治堿為基礎、以灌排洗鹽為支撐”的重度蘇打鹽堿地改良新思路以及改土增糧技術,不僅能顯著縮短改良年限,而且可實現一次性改土治堿、多年可持續高效利用。

          “治理重度蘇打鹽堿地,良田是基礎,良種是關鍵,良法是手段,猶如‘三駕馬車’,缺一不可。”梁正偉向《中國科學報》記者介紹,“蘇打鹽堿地治理的關鍵是改土先行,其次選育抗逆品種,同時配套高產栽培技術。”

          “由于抗逆品種比普通品種一般可增產30%以上,所以我們選擇在改良良田的基礎上,通過培育和種植水稻抗逆品種來治理蘇打鹽堿地,最終實現糧食增產。”梁正偉表示,近年來,在農田灌溉水利工程配套基礎上,東北實施的三次大規模鹽堿地開發種稻,對于鹽堿地生態環境改善和糧食豐收意義重大。

          值得一提的是,從生產實踐及鹽堿地種稻長期監測結果,大規模以稻治堿20余年沒有發生大面積的次生鹽堿化,風險可控,可實現糧食增產增收和環境友好治理的雙贏。

          據悉,該團隊“蘇打鹽堿地大規模以稻治堿改土增糧關鍵技術創新及應用”項目獲得了2015年度國家科技進步獎二等獎。該項目共取得67項自主知識產權成果,創新鹽堿地治理核心關鍵技術10項,獲得授權發明專利14項,培育國審品種7個、吉林省主導品種20個,為吉林省糧食增產工程作出了重要貢獻。

          黃土高原區:

          增產與生態相結合

          眾所周知,黃土高原水土流失嚴重,該區又位于我國東部平原向西部高原和干旱區的過渡帶,糧食增產和生態保護相結合顯得尤為重要。

          中科院水土保持所歷來重視該區域作物對有限水分高效利用的問題,從山侖院士到吳普特教授,集中研究干旱半干旱地區高效用水技術,為發展旱作節水農業服務。

          在吳普特看來,旱作農業發展的關鍵問題在于盡最大可能提高雨水資源的利用率與利用效率,而雨水資源高效利用技術的核心在于如何對已經存儲的有限雨水資源實施作物高效補充灌溉。

          吳普特團隊以作物有限補充灌溉理論為依據,在作物最為缺水的時機實施抗旱灌溉,并與作物覆蓋、耕作栽培、施肥、間作套種、化學節水制劑應用等農藝節水技術相結合,形成了適宜于集雨補灌條件下的節水增產農藝技術體系。

          據介紹,該團隊建立的“上部坡地種糧(草)、秋季覆膜集雨,地邊打窖貯水,補灌下部作物”可同步實現水土流失防治與雨水資源高效利用。

          試驗結果表明:集流效率達到93%,補灌梯田玉米產量3150kg/hm2,比對照增產40%;集流場坡地覆膜后播前土壤含水量為15.34%,而對照區為12.48%,有效地保持了土壤水分,坡地春小麥產量166.8kg/hm2,比對照增產25.1%。

          據悉,相關成果已收錄于雨水集蓄利用工程技術規范作為行業技術標準頒布實施,推廣應用330多萬畝,共增產糧食2.7億kg,先后解決了115萬人、170萬頭牲畜的飲水困難,直接產生經濟效益2.5億元。該團隊“西北地區農業高效用水技術與示范”項目獲得了國家科技進步獎二等獎。

          而水土保持所所長劉國彬研究員近年來通過對該區域的植被優化配置和可持續建設技術研究,為加快黃土高原植被恢復與生態建設提供依據和技術支撐,形成了黃土高原水土流失綜合治理工程關鍵技術的系統體系。

          據介紹,該團隊主要對不同地區天然植被封育及人工促進恢復技術、人工植被改造與天然化培育技術、嚴酷生境林草種類選擇與培育技術體系和植被生態系統景觀格局優化配置等進行研究并取得了創新性成果。

          其間,劉國彬團隊篩選出適宜人工培育優良抗逆鄉土樹草種8~10個,提出耐旱造林、人工適度干擾加速植被演替技術體系和景觀優化調控途徑,建立不同植被恢復示范樣板10000畝,進行關鍵技術示范,增加綜合經濟效益2000萬元。

          新疆鹽堿地:

          鹽生植物可作飼料

          研究表明,新疆受不同程度鹽堿危害的耕地面積約占耕地總面積的1/3,占低產田面積的63.20%。新疆作為我國畜牧大省,發展畜牧業需要大量牧草,但因土壤鹽漬化等問題導致草場面積逐漸萎縮,草畜矛盾凸顯。

          近年來,中科院新疆生態與地理所黨委書記田長彥研究員及其團隊通過對植物的耐鹽性進行研究,利用現代生物技術培育耐鹽品種,使得鹽堿地直接利用成為了可能。

          鹽生植物是生長在鹽堿土壤中的一種天然植物區系,在高鹽堿土壤環境和海水灌溉條件下,許多鹽生植物不僅能夠存活,且產生可觀的生物量。新疆是我國最大的內陸鹽土區,鹽生植物資源豐富。

          據統計,新疆有鹽生植物305種,約占全國鹽生植物的60%。而田長彥團隊利用十多年的時間,建立了100畝鹽生植物園,引種150種鹽生植物,先后篩選出多種具有較高利用價值的鹽生植物,包括鹽角草、鹽地堿蓬、高堿蓬、野榆錢菠菜、紅葉藜等。

          田長彥團隊正開發了鹽生植物的飼用利用價值。“首先需要對其飼用價值進行評價,鹽生飼草的飼用評價參考了普通牧草的評價方法。”田長彥告訴《中國科學報》記者。

          營養成分是評定牧草飼用價值的重要指標,牧草的營養價值取決于所含營養成分。研究表明,以上五種鹽生植物的粗蛋白含量在7.7%~14.8%,均具有一定的飼用利用價值。

          但田長彥也指出,因不同植物礦質營養狀況各不相同,在實際生產中,鹽生飼草適宜與非鹽生飼草搭配混合飼喂,避免單一飼喂造成牲畜某些礦質元素的缺乏或過剩。

          此外,將鹽生植物與豆科及禾本科耐鹽牧草混合種植,能有效提高混合飼草營養價值,降低抗營養因子含量,稀釋鹽分,提高適口性。

          “鹽生植物體內由于含有大量的可溶性鹽類,所以在鹽生植物放牧場上放養的家畜不需要補飼食鹽。”田長彥表示,就這一點而論,鹽生植物放牧場優于山地放牧場和其它非鹽生植物組成的放牧場。

          “而且,鹽生植物富含甜菜堿,甜菜堿與改善肉的品質密切相關,因此有望利用鹽生牧草生產高品質的畜產品。”田長彥告訴記者。

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