作者:冯丽妃 来源:中国科学报 发布时间:2022/8/7 14:22:45
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“种草”黄河口,他们再次向盐碱地宣战
——中科院遗传发育所李振声“滨海草带”青年突击队工作侧记

 

 

白花花或水汪汪的盐碱地,科学家就在这里展开育种工作 受访者供图

汽车在山东东营平坦的高速公路上疾驰,玻璃窗外盛夏葱茏的草木和一片片蓄满的水塘向后飞掠而过。记者抛出的一个关于东营长穗偃麦草种植情况的问题打开了李宏伟的话匣子。

“2020年开始时是70亩,去年是130亩,今年是200亩。”他不假思索地“倒出”一连串的数字。

李宏伟是中国科学院遗传与发育生物学研究所(以下简称遗传发育所)副研究员,看上去有些不苟言笑,谈起偃麦草育种试验,他却很有兴致。“通过这几年的试验,我们发现,长穗偃麦草在含盐量3~5‰的中重度盐碱地上亩产能够达到2600多公斤,在含盐量达到10~20‰的重度盐碱地上也能成活。”

该所东营基地的同行者向《中国科学报》记者透露,李宏伟已经4个月没回北京的家了,其间儿子高考他也没回去。谈及此事,他只是笑言:“孩子的学习在平时积累,我对他有信心。过去几个月偃麦草播种、收割,离不开人。”

作为遗传发育所李振声“滨海草带”青年突击队的成员,李宏伟和队友们心中的目标很明确:向盐碱地要粮要效益。

一场战役

在距离黄河口约10公里的一片土地上,包括李宏伟在内的中国科学院的科学家们正在悄然打响向盐碱地要粮的第三场战役。

上世纪八九十年代,小麦育种专家、时任科院院长李振声提出黄淮海中低产田治理的建议,并组织实施农业科技“黄淮海战役”,取得了一批重大科技成果,使黄淮海地区粮食增产504.8亿斤。

2013年,获得国家科技最高奖的李振声又投入了新的战斗——组织实施“渤海粮仓”计划,实现环渤海地区五年增粮200多亿斤。

截至2021年,中国粮食生产已经实现了新千年以来“十八连丰”,粮食产量连续7年稳定在1.3万亿斤以上。我国人均粮食占有量达到483公斤,高于国际公认的400公斤安全线。这为确保国家粮食安全、应对复杂多变的国内外形势提供了有力支撑。

然而,随着经济发展和消费升级,我国居民粮食消费结构已发生颠覆性变化:口粮消费总量在粮食消费结构中的比例从72%下降至27%(1985~2017)。与此相对,人均肉蛋奶的消费量增长了近3倍,这使得我国每年生产饲料粮的原粮达到粮食总产量的一半。

此外,我国每年还需进口大量牧草和牛羊肉。据统计,2021年,我国进口的大豆、油料、肉类,相当于9亿亩的海外土地给中国生产粮食。

有限的耕地面积,决定了我国饲草料种植不能“与主粮争地”。如何为大国筑底,确保饲料粮安全?

2020年,近90岁的李振声院士根据遗传发育所在曹妃甸、海兴、南皮、东营等地多年的育种试验,再次提出建设“滨海草带”的设想,通过种草养畜,实现我国环渤海地区及其他沿海地区近2000万亩盐碱地的高效利用。

“滨海草带”的种植环境决定了适宜的牧草品种必须同时具备耐盐和耐涝特征。然而,自1978年我国开展牧草品种审定以来,迄今共通过国家审定牧草品种604个,其中耐盐牧草品种不足20个,备耐盐和耐涝特征的优良牧草品种更是少之又少。

在此背景下,遗传发育所集中所内十多个育种和养殖团队的优势科研力量,在东营黄河三角洲展开攻关,选育同时具备耐盐和耐涝特征的牧草资源。

该所还成立了李振声“滨海草带”青年突击队。“突击队的初衷就是把李振声院士的战略构想落到实处,啃下滨海盐碱荒地这个‘硬骨头’,为支撑国家耕地资源紧缺、粮食结构性矛盾问题的解决提供科技支撑。”突击队队长、遗传发育所东营分子育种中心主任王建林说。

一种传承

站在东营示范基地一行行绿油油的长势喜人的豆苗前,突击队队员、遗传发育所副研究员周国安和刘书林脸上的笑容掩饰不住心底的喜悦。

他们还记得2017年在东营试种大豆头一年,惨遭“滑铁卢”的经历——播下的种子几乎全军覆没,出苗率几近于零。

旱时地表犹如铺上一层白色晶盐,涝时连片田地瞬间变池塘。“这让大豆播种的窗口期非常短暂。”刘书林说,在这样的试验场选种,品种淘汰率非常高。

接下来的三年,他们在课题组长田志喜的带领下,按照当地农民完全自然雨养的种植模式,对数千份大豆材料进行筛选、试验、淘汰……

终于,他们在去年获得两个优质耐盐碱大豆品种,在东营含盐量高达5‰的重度盐碱地里亩产达到520多斤,远超过当前我国普通耕地大豆的平均亩产(264.8斤)。

“育种是个相当繁琐的过程,但这点克服困难的精神还是要有的。”周国安说。

从农业科技“黄淮海战役”到“渤海粮仓”示范工程,几代科院人曾扎根盐碱地,风里来雨里去、忘我工作。在他看来,搞农业科研就要继承老一辈科学家的精神,不能怕苦。

“李(振声)老先生把一生的精力和智慧全部献给了农业科技创新工作。从口粮安全到现在的饲草粮安全,先生的工作都是从国情出发,一直不停地在祖国大地上追寻着梦想,是我们学习的榜样。”突击队队员、遗传发育所曹晓风院士团队青年研究员邓娴说。

2018年,曹晓风带领团队承担科院重点部署项目“边际土地产能效益扩增机理与藏粮于地技术模式”,率先提出了从“植物-微生物-土壤”互作角度进行边际土地生物改良的重要思路,通过分子生物学、微生物组学与土壤修复学等学科交叉优势,选育耐逆作物品种,改良东北苏打盐碱地、黄三角地区滨海盐碱地和南方红壤等边际土地。

曹晓风团队与黑龙江省农科院草业所合作收集了800余份植物种质资源,并在东北苏打盐碱地进行了大范围筛选,发现了既能改良土壤、又有饲用价值,且耐逆性非常强的豆科植物——田菁。“田菁具有耐盐、耐碱、耐涝、耐贫瘠等特性,在含盐量6‰、pH值9以上的盐碱地上依然生长地非常好,而且固氮能力强,生物量大,蛋白含量高达20%以上。”邓娴说。

据介绍,自2018年项目实施以来,该团队已在黑龙江、山东、北京、海南等多地进行繁种、育种工作,种植田菁可以显著改善土壤物理性质,显著提升土壤质量和肥力,且亩产鲜草量可达2.5~3.5吨。

“绿肥是中华农耕文明的精华,然而现在我们并没有很好的利用它,主要是因为种植之后没有经济效益。我们的目的就是通过分子育种等技术,提高它的生物量、蛋白含量、适口性,更大程度地发挥其饲用和肥用的综合价值。”邓娴说,她希望和青年突击队队友一起,为国家饲草粮安全尽一份力。

王建林介绍,当前遗传发育所东营基地的示范种植区已经达到1000亩,突击队在包括大豆、玉米、水稻、高粱、田菁、长穗偃麦草、稷子等7个作物品种选育上均发挥了重要作用,取得了重要进展。

例如,耐盐水稻在6‰盐碱地上用3‰微咸水灌溉亩产达到515.31公斤,米质达到国标一级米;选育的科甜系列甜高粱品种在3‰~5‰的盐碱地上,产草量可以达到每亩4~7吨。这些品种(系)为实施“滨海草带”战略构想提供了种源基础。

一个希望

在东营基地,李宏伟三年前种植的长穗偃麦草已经长到齐肩高。

站在地头的他又回想起十几年前读博期间导师李振声的一个决定。那是2008年,李振声看到组内很多研究人员侧重于基因功能克隆和分子机理研究,忙着发文章,于是提出重启小麦远缘杂交工作。他的一个目标是创造新品系,为下一步小麦遗传改良做准备;另一个目标是把草本植物用起来,支撑饲料粮安全。

“到2020年‘滨海草带’的提出,我们已经用8年时间证实了长穗偃麦草的耐盐碱价值。我相信这个宏大愿景是可以实现的。”李宏伟说。

据介绍,在东营基地建设的前两年,因为资金缺乏,已是耄耋之年的李振声还拿出20万元的科研奖金帮助团队购置拖拉机、收割机等农机和农具。

“当前,我国向盐碱地要粮思路已经转变:从治理盐碱地适应植物,到选育植物适应盐碱地。”王建林表示,从筛选耐盐作物种质资源、创制一批耐盐新种质,到创新栽培技术模式、打造耐盐碱作物全产业链条,真正为保障国家饲料粮安全作出贡献,下一步“突击队”队员们依然任重而道远。

在这条道路上,突击队的团队们正在坚定地前行着。

众所周知,我国大豆进口依存度高达80%以上,绝大部分豆粕被用于饲料生产。随着耐盐碱大豆种质资源初步选育告捷,刘书林和周国安还有很多目标:继续培育出耐盐碱程度更高的大豆品种,如适合含盐量10‰的盐碱地的种质;与企业和地方合作做好品种推广,让科研工作的成效落到实处。

“明年偃麦草草籽收完后,再种1000亩的示范地,然后扩大面积推广。”这是李宏伟的希望。

李宏伟站在偃麦草田里 受访者供图

王建林 受访者供图

刘书林在试验田采集标本 受访者供图

 周国安在大豆田中量株高 受访者供图

科院种子中心研究院东营基地的办公楼(占地30亩,与当前育种基地面积共1030亩) 受访者供图

示范田里白鹭翩然起飞 受访者供图

突击队队员邓娴(左)和罗丽兰(右)在东营基地测量田菁长势 受访者供图

 

 
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