
“都說通遼玉米好,可我們這兒土地鹽堿化很嚴重,也曾有過幾個團隊來對土地進行處理,但年年返堿,年年修復,很讓我們頭疼,每畝地也就能產600斤左右,嚴重影響了我們的收入。”2018年北京化工大學脫貧攻堅技術團隊在內蒙古自治區科爾沁左翼中旗(科左中旗)調研時,一位村民這樣感慨。
“三位院士一塊田”:帶隊提出“北化方案”
在科左中旗的鹽堿地上,來自北京化工大學的段雪、譚天偉和張立群三位中國工程院院士領銜的科研團隊,從鹽堿地改良到保水增肥,再到節水灌溉,為科左中旗培育“營養土”,打造“保水田”,擰緊“節水閥”,開辟“新糧倉”。經過5年多的探索和實踐,為科左中旗制定了一套從鹽堿地到節水良田的“北化方案”。
科左中旗總土地面積9811平方公里,全旗總人口54萬,其中蒙古族人口40萬,是全國縣級區域蒙古族人口最多的旗縣。科左中旗是內蒙古自治區農牧業大旗,也是國家重點商品糧生產基地。糧食綜合生產能力穩定在50億斤以上,主要種植玉米、小麥等傳統糧食作物;牧業年度牲畜存欄174.2萬頭,以肉牛為主。
科左中旗地處松遼平原中西部的低平原,松遼平原是世界三大蘇打鹽漬土集中分布區之一,全旗鹽堿地面積458.5萬畝,其中耕地鹽堿化面積近200萬畝,土地的鹽堿化導致農田土壤肥力低、抓苗率低,作物生長受限,從而導致農田作物糧食單產不高、總產不穩定、綜合效益低下。同時,科左中旗平均年降雨量不足400毫米,常年干燥多風沙,面臨著降水量不足、地表水分布不均勻、地下水采用受限等情況,導致農業和生態用水嚴重不足。這些都成為制約百姓收入和科左中旗發展的重要因素,嚴重影響了科左中旗全面打贏脫貧攻堅戰和全面推進鄉村振興的進度。
土壤改良:用新科技培厚“營養土”
得知科左中旗土壤鹽堿化的現狀后,段雪院士團隊來到科左中旗實地考察。看著大面積的鹽堿地,雷曉東教授感慨:“我是農村長大的,我深知土地對于農民的重要性。科左中旗的土壤堿性強、鹽分含量高、土質黏重、通透性差,鹽堿空間分布差異大,問題已經非常嚴重了。”他下定決心一定要用團隊的技術改變科左中旗的土壤現狀。
經過多次考察和實地分析研究,2019年,段雪院士團隊基于前期在青海等多地的鹽堿地修復經驗,針對科左中旗蘇打式鹽堿地的特殊情況,為其定制了“原位超穩礦化鹽堿地治理”技術方案,并在科左中旗花吐古拉鎮成功完成了項目試驗,成果喜人。
以前的鹽堿地改良模式較為傳統,要浪費大量的水,并且改良后次生鹽堿化問題嚴重,年年修年年返。而運用段雪院士團隊的技術,無需加水溶解和稀釋改良劑,就能使土壤鹽堿含量顯著降低、有機質含量顯著提高,并且見效速度快,長效性明顯,當年修復當年就能見效,試驗3年后土壤依舊能達到優質農田標準。
在開展試驗的過程中,村民驚喜地發現,段雪院士團隊的土壤修復方案,添加改良劑只有1.2噸/畝,比傳統方法的4噸/畝添加量降低了70%,治理成本從1萬元/畝直接降到4000元/畝,加之一次修復多年穩定的特效,極大地節省了成本。“以前這些地,國家給補貼我們都不愿意種,北京化工大學的老師徹底幫我們解決了問題,產量直接翻一番!”科左中旗的村民韓某激動地說。
段雪院士的鹽堿地改良項目,目前已形成針對科左中旗鹽堿土地的完整工藝包,申請國家發明專利3項,北京化工大學建設了通遼技術轉移中心,重點針對本技術進行大面積推廣。2024年在科左中旗對2萬畝鹽堿地進行了改造。
保水增肥:用新科技打造“保水田”
在解決了土壤鹽堿化問題后,為了進一步減少化肥使用,鞏固土壤肥力,提高水資源利用率,保持土壤長期穩定高產,保水增肥問題成為北京化工大學技術團隊下一個要攻克的重點難題。2020年,北京化工大學譚天偉院士團隊經過長期攻關研究,給出了一套“保水增肥”技術方案。在本領域,譚天偉院士團隊有著獨到的技術,他們開發的聚天冬氨酸農林保水增肥劑可以長期有效緩解水資源缺乏和化肥利用率低對農業發展的限制。
經過一年的試驗,科研團隊和村民發現,使用保水劑后平均可實現節水10%,在肥料增效方面,保水劑可以促進植株根部的發育,對肥料中氮、磷、鉀的利用率分別提高60.3%、5.3%、16.7%,微量元素利用率提高20%~30%,與對照田相比,化肥的利用率顯著地提高了。“我們用了譚天偉院士團隊的技術,保水增肥效果特別好,他們研制的保水劑已經成為我們村家家戶戶必備的種地法寶,大家伙兒都很樂意用!”韓家窩堡嘎查村黨支部書記郭順介紹道。
目前,譚天偉院士團隊的保水劑項目已經申請5項發明專利,還與科左中旗本地企業建立了校企聯合研究中心。
節水灌溉:用新科技擰緊“節水閥”
科左中旗目前使用的灌溉技術是滴灌技術,由于滴灌管埋得淺,就必須年年鋪管、年年回收,并且在耕地時總有很多滴灌管會被機器攪碎混合在土壤里不能降解,不但節水效果有限,而且帶來土壤污染問題。在完成土壤改良、確定了保水增肥技術之后,張立群院士團隊來到科左中旗,聚焦高效節水灌溉開始進行專題攻關,為科左中旗定制出第三個專享的“北化方案”。
2021年,張立群院士團隊在科左中旗開始實施“深埋滲灌”技術方案,這是一種基于廢舊輪胎改造研發出的一種新型滲灌管,直接埋入地下50厘米左右,利用滲透壓等原理讓水可以從下向上滲灌,將水資源直接送達農作物根莖部位,實現“澆作物”不“澆土壤”的目標。“水往高處流?不可能吧!輪胎埋到地里肯定會污染土壤啊!”方案一經提出,很多村民都非常困惑,完全不敢嘗試。
為此,科研團隊對水質、用水量以及土壤重金屬含量全程進行了嚴格測試,并展開小規模試驗,一年后測試結果證明,相較地表面節水灌溉技術,滲灌技術可再節水30%左右,這一結果震驚了所有人!經過第三方權威檢測機構檢測結果還表明,埋入地下的滲灌管的重金屬元素的遷移量,遠低于《GB"15618-2018"土壤環境質量"農用地土壤污染風險管控標準(試行)》中對重金屬遷移量的風險篩選值的四個數量級。滲灌管中重金屬元素對土壤的遷移污染風險可以忽略不計,這徹底說服了村民們。
滲灌試驗取得成功后,張立群院士團隊聯合譚天偉院士團隊開展水肥一體化試驗,將保水、增肥、灌溉一體化推進。試驗取得了喜人效果,通過地埋滲灌管的多次、定時、少量、精準施肥,為每畝地節省了30%以上的化肥使用量,還保證了玉米再增產5%,相較于采用段雪院士團隊技術進行土壤改良前的鹽堿地,增產量達到250%。節肥增產的同時,比滴灌模式還節約了30%的用水量。“這太瘋狂了!我種了一輩子地,從沒見過這么顛覆性、革命性的農業技術!”第一批采用北化科研團隊技術的種糧大戶張某說。
張立群院士團隊研究的滲灌管以廢舊輪胎為原料制備。據測算,每鋪設100萬畝地的滲灌管,可回收利用10萬噸廢舊輪胎,為減碳和綠色循環發展做出了重要貢獻。該滲灌管使用年限為10年以上,采用深埋技術,不影響種植和旋耕的田間操作,一次埋管、常年無憂。“節水、增產、節肥一步到位,北京化工大學院士團隊的技術在我們這么缺水的地方非常有推廣價值,這項技術一定能成為農牧民增收致富的‘新農具’。”通遼市農科所何某說。
張立群院士團隊的項目現已經形成成套工藝和裝備,申請5項發明專利,建設農業創新聯合體1個,扶持建設農業合作社1個。
13項發明專利,1個農業創新聯合體,1個校企聯合研究中心,1個農業合作社,三位院士團隊5年研究,北京化工大學用新質生產力為科左中旗的現代農業發展制定了“北化方案”。該方案集成了鹽堿地整治、保水增肥、高效節水、高標準農田建設、綠色生態循環農業、種植信息化管理等先進技術與措施,將鹽堿地改造成為高產良田,為科左中旗的現代農業發展提供了示范樣板和技術支撐。
5年來,三位院士種好了北京化工大學集中教育、科技、人才優勢精準開展幫扶工作的“責任田”,繪就了一幅綠水青山宜居宜業的“生態田”,耕出了一片草原人民致富增收的“幸福田”。
責任編輯:樸添勤