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 综合新闻
他们的论文,写在盐碱地上
时间: 2023-11-13  点击率: 58286


《国科大》杂志 中国科学院大学 2023-11-13 10:01 发表于北京

编者按
在山东东营滨海盐碱地上,有这样一群新农人,风里来雨里去,世代以“种地”为业。只不过,他们肩上扛着的不是锄头,而是标尺;他们心中牵挂的,不仅是“靠天吃饭”的收成,更是如何将盐碱地变为良田,造福一方百姓,保障国家粮食安全

自上世纪60年代起,一代代这样的新农人扎根泥土,中国科学院大学(以下简称“国科大”)博士生导师、中国科学院地理科学与资源研究所(以下简称“中国科学院地理资源所”)研究员欧阳竹便是其中之一。他说:“写在地上的文章不比写在纸上的文章差。大家都可以来地里现场审‘稿’,一看便知。”
欧阳竹

“叔,晚上给我留一下饭,我来得迟一些!”盛夏7月,中国科学院地理资源所黄河三角洲研究中心(以下简称“研究中心”)食堂传来这样的声音。
循声而去,只见一个女孩的背影。这个女孩名叫马玉琪,国科大现代农业科学学院2023级硕士生。她刚刚本科毕业,还未入学报到,便一头扎进试验田里。此时此刻的她,刚结束上午的双环入渗实验,裤脚和鞋底沾满了泥。这已经是第三次实验失败了,她想下午一鼓作气,再尝试一下。
走在田间小路上,抬起头,天上是无边无际的蓝,在远方与蓝相接的是云的白、草的绿。微风徐徐,吹走了夏日的聒噪。这里地广人稀,堪称“前不着村,后不着店”。每天的用餐时间固定,饭菜往往“过时不候”。一般晚饭从17:30开始限时供应,马玉琪觉得自己赶不回来。
暑假过后,马玉琪抵校报到

盐碱地是顽疾
还是在这个食堂。2023年第6号台风“卡努”未离,窗外瓢泼大雨,原本要去东营机场赶航班的欧阳竹只好在食堂躲过这阵雨。屋外,雨点“噼里啪啦”地打在石板地上;屋内,欧阳竹把跟盐碱地交手半辈子的故事娓娓道来。
“我们说的盐碱地,是比较典型的障碍性土壤。”欧阳竹说。我国盐碱地面积约15亿亩,其中可利用的盐碱地约5亿亩。盐碱地土壤中盐分离子含量高,水势降低,对于植物来说则不易吸收水分,造成植物的生理干旱,最终缺水而死。另外,部分离子对植物根系有毒性,有损植物的生理功能。
上世纪80年代初,国家加大对农业的投入,我国粮食总产量显著增加。但从1984年起,粮食总产量连续3年徘徊不前。中国科学院院士、小麦育种专家李振声将目光投向了黄淮海地区的中低产田治理。这里是我国粮食生产核心区之一,但旱涝、盐碱、风沙等灾害常年肆虐。
1988年,时任中国科学院院长周光召在北京主持召开“黄淮海平原中低产地区综合治理开发工作会议”,组织中国科学院25个研究所400余名科研人员深入黄淮海地区。《人民日报》将此次农业大生产运动称作农业科技的“黄淮海战役”。
1996年,欧阳竹在禹城站向黄秉维院士介绍试验站情况

山东禹城农田生态系统国家野外科学观测研究站(以下简称“禹城站”)是“黄淮海战役”中的重要台站,也是20多岁的欧阳竹初来乍到之地。作为一个地道的广东人,他说:“我们学农业的,当时在南方和北方的大学用两个版本的教材,所以我对盐碱地一点概念都没有,来到禹城之后现学。”
用欧阳竹的话说,那段时间确实很艰苦,但受益极大。“黄淮海战役”聚集了一大批顶尖的科学家。“我见到了印在教科书上的人,甚至可以跟他们一起讨论,听他们讲问题的具体解决办法,这样的经历有钱都买不到!”欧阳竹说着笑了。6年奋战后,我国粮食增产1000亿斤,其中黄淮海地区贡献过半。
山东省德州市禹城市张庄镇盐池刘村1989年与1990年对比图

2013年,我国18亿亩耕地中三分之二是中低产田,面向国家粮食安全重大需求,科技部、中国科学院联合河北、山东、辽宁、天津共同启动渤海粮仓科技示范工程。到2020年,“渤海粮仓”实现增粮100亿斤目标。
然而,土壤改造是一个缓慢的过程。四季交替,水盐运动无时不变。
滨海盐碱地就是顽疾,像那种特别难治的皮肤病,治好后容易复发。这个是最头疼的事情。”孙志刚皱着眉说。
2014年,欧阳竹在滨州无棣渤海粮仓示范区考察双季玉米成熟情况
 
平地起高楼
孙志刚是欧阳竹的第一个硕士生,来自江苏盐城,如今已成为国科大博士生导师、中国科学院地理资源所研究员,以及中科山东东营地理研究院院长。千百年来,盐阜百姓曾以灶煎煮卤水制盐谋生。孙志刚笑着说:“但我研究盐碱地跟家乡没什么关系,只是国家有需求,我们作为国家队‘指哪打哪’,争取打赢!”
随着渤海粮仓科技示范工程的深入推进,团队越来越多的关注点落在了黄河三角洲。“黄河三角洲是我国最后一个尚未大规模开发的三角洲。”欧阳竹的博士生、现中国科学院地理资源所博士后公华锐介绍,“在这里,河海陆交会,集中分布着大面积的轻、中、重度典型滨海盐碱地。”
孙志刚
公华锐在田间

如果说不在固定区域做项目是科研中的“游击战”,那么建设长期野外科研平台就是在建“根据地”。
欧阳竹介绍,为在黄河三角洲地区建设研究中心,光是选址就花了两三年时间——当地政府推荐了两处地方,都被他否决了。一处是因为代表性不够,另一处离居民区太近。“我们现在选的这个地方,盐碱含量很高,是黄河三角洲的核心位置,整体生态系统很原始。同时周边非常开阔,什么都没有。”欧阳竹说。
2017年,中国科学院地理资源所与东营市签署战略合作框架协议,共同建设中国科学院黄河三角洲科研基地。2018年,双方开展深度合作,中科山东东营地理研究院正式成立。
奠基仪式现场

欧阳竹口中的“什么都没有”并非夸张。“连个电线杆都没有!后来因为我们有这个基地,网络、电、燃气才通过来。”孙志刚补充说。
孙志刚的学生、国科大资源与环境学院2021级直博生刘恩媛,已经来到这里两年了。她说:“基地远离村镇,基地上的工作人员平时开车去镇里办事的话,就会在群里说,然后要去的人就踊跃报名,先到先得!”她现在的主要工作是观测玉米长势。“基本一周观测一次,因为它长得特别快,像之前在6月底观测后,回北京待了两个星期,回来一看玉米长得都比我高了!”
刘恩媛

从“啥都没有”,到如今3幢独楼、6000亩科研样地、玉米长得比人高,靠的是近年来盐碱地治理技术和农业信息技术的发展,靠的是科研工作者潜心科研的代际传承。在孙志刚办公室的柜子里,有一本他们研制的《东营市现代农业示范区土壤CT图集》,里面收集着园区空天地一体化监测的数据成果。
他告诉学生:“既要顶天,做大尺度的遥感技术;又要立地,脚踩到泥土里。”
孙志刚(左)
 
滨海盐碱地新难题
孙志刚的学生王柳月,今年刚本科毕业,目前已是国科大资源与环境学院2023级直博生。暑假伊始,她连录取通知书都没来得及拆封,便来到了研究中心。她的毕业论文写的正是盐碱地,洋洋洒洒两三万字,写完后她觉得自己“可了不起了”。
在这里亲眼见到盐碱地后,她感慨:“我觉得我的毕业论文都‘白写’了!”
“之前用的是非常浅显的数据,我以为自己已经对盐碱地十分了解了,现在发现写得非常皮毛。”
要走到地里去,是在采访中高频出现的句子。这并非是书面上的几个笔划,而是这群新农人几十年间一步一个脚印踏出来的路。
王柳月(右一)在测量土壤电导率和含水量
王柳月(右一)在测量甜高粱株高

瓢泼大雨过后,孙志刚又下地了。他要去看看地里的积水情况。
滨海盐碱地和内陆盐碱地不同,以往在禹城站研究的盐碱地土壤改良技术并不能用在黄河三角洲的试验田上。“这里是河、海、陆交互,盐碱地地下水跟海有联通,而且受海水影响大。”欧阳竹说。
盐碱地的形成有三个条件:地下水含盐、有盐分上升通路、驱动盐分不断上升和表聚的蒸发力。低洼地往往会汇集盐分含量高的水,在地表蒸发量大时,盐水通过毛细管上升到土壤耕作层,水蒸发而盐留在地表。与这个过程相对应,治理盐碱地存在多种方式。例如,在工程措施上可以分为沟排和井排——挖沟排水和打井抽水。另外,为减少地表蒸发,也可采用地膜覆盖或秸秆覆盖方法。
我们现在还有一个办法,通过微生物发酵形成营养丰富的有机质,使土壤形成团粒结构阻断水分和盐分上升的毛细管通道。”欧阳竹介绍。
2017年,欧阳竹在试验站进行数据采集分析

欧阳竹的学生、国科大资源与环境学院2019级直博生侯冠群目前正在研究黄河三角洲植被与微生物的演替规律。盐生植物、细菌和真菌,它们的分布如何受时空因素和土壤性质影响?群落的组装主要受随机性过程还是确定性过程的影响?样地有哪些关键类群或稳定类群?群落演替到底是如何发生的?这些都是他要探索的问题。
侯冠群来自山东省沂蒙山区。“我们当地人的梦想就是有一片一望无际的平地,那地方得多富裕、得产多少粮食啊,结果我来到这边一看还不如山区!”侯冠群回忆着第一次见到盐碱地时的思绪。
侯冠群(左一)为研学团讲解

去年考入欧阳竹门下的雷善清,是欧阳竹的“关门弟子”,也是国科大资源与环境学院2022级博士生。她觉得盐碱地很神奇:“我觉得在西北见到的话还比较正常,但是像华北,它没有那么干燥,为什么也能析出那么多盐来?”
这样的疑问把志同道合的人们聚集在这里。他们的研究切入口各有不同,有研究土壤增碳和土壤改良的,有致力于提升肥料利用率的,还有进入微观世界与微生物打交道的……此时此刻,他们奔走在同一片盐碱地上。
雷善清
 
盐碱地也是宝地
孙志刚常说:“科研人员要算两笔账。一笔科技账,一笔经济账。”
科技账要求科研人员算清楚数据怎么来,能否支撑技术开发与应用;经济账要求不仅技术能应用,还得有效益,能推广。先算科技账,后算经济账。
从这两本账上看,盐碱地,实则是块宝地
“一般我们说抗衰老,主要是抗氧化。那些抗氧化的食品,一般是弱碱性的。”在基地园区内土壤含盐量达1.0%的高盐盐碱地上建有100亩的盐碱地设施种植示范区。这里特别种植了较为耐盐的瓜果蔬菜,吸引了周边50余户种植户参与。盐碱地大棚里长出的番茄,一年两茬,亩均年产量2万斤。孙志刚说:“高投入高产出,一亩地的番茄一年就有几万块钱的收益。再加上受盐分的影响,番茄品质和口感都特别好,有时会被拉到北京卖,都是供不应求。”
欧阳竹给考察的专家、领导介绍盐碱地设施种植技术

在大棚里、田野间,不时看到当地人在做农活儿。园区的建立,也为这里解决了不少就业问题。
从改造盐碱地,到利用盐碱地创造效益,这里的一草一木见证了科研人员们从曾经的青春懵懂,到如今的两鬓微霜,这片土地又源源不断地迎接着新的面孔。在广袤的科研样地上,三轮车成为他们重要的代步工具。时常,老师和学生混坐一团,欢声笑语。
盐碱地里种出的“咸”西瓜
盐碱地里长出的葡萄

“您平常在这边怎么放松?”
在地里走一走,看到我们的劳动成果,心情自然会很好。”夕阳西下,孙志刚坐在办公室桌前,他一转头,向窗外望去,“比如我现在向外面远眺,一望无际,心情也特别好。”有时他会看看日落,到了夜晚仰望星空,他记得有一次和大家一起看北斗七星,找北极星;等到了秋天又有很多的鸟飞来飞去,特别漂亮。
让马玉琪印象深刻的,是经历了白天的头顶烈日后,傍晚吹来的阵阵清风。小时候的她经常跟着干活儿的大人去乡间农地里玩。在她的记忆里,甘肃老家的农地上有很多树可以纳凉,但她在山东见到的盐碱地一望无垠,连棵树都没有。
当年的欧阳竹,也是在马玉琪这个年龄初遇盐碱地。如今欧阳竹已年过半百,但他下到地里时,走得还是比学生们都快。讲到试验田时,他眼神中藏不住的欣喜,一如从前。盛夏正午,他看到食堂里那些年轻的背影时,是安心的——在这片希望的田野上,后继有人。
正如马玉琪说的那样:“小时候,我是看大人干活儿的那个人;长大后,我是干活儿的那个人。”
完成田间观测任务而归

本文原载于《国科大》杂志
原标题《他们的实验室在盐碱地上》
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