充分開發(fā)利用鹽堿地

◎張藍水

《北京日報》2023年4月12日“新知周刊”幾乎整版刊發(fā)《中國科學家找到作物主效耐堿基因鹽堿地有望告別“十年九不收”》一文?？吹酱髽祟}就使人興奮不已，我們一直揪心的我國農(nóng)業(yè)耕地少之國情，有望在抗擊耕地鹽堿化過程中，增強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力。

我國18億畝（1畝=667 m2，下同，編者注）耕地“紅線”一般認為肯定不包括鹽堿地。但要嚴防有的“紅線”耕地出現(xiàn)因鹽堿化而減產(chǎn)、減質趨勢。如果“紅線”地外有可利用潛能的鹽堿地能種植農(nóng)作物，無疑相當增加了“紅線”地外的農(nóng)業(yè)實際耕地面積。這對中國農(nóng)業(yè)則是一大德政。因此，科學家研究鹽堿地的農(nóng)業(yè)利用，就是在耕地資源少的國情下保持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，增強農(nóng)業(yè)保供擔當，惠及我國14 億國人的偉大工程。

一

據(jù)聯(lián)合國教科文組織和糧農(nóng)組織發(fā)布的數(shù)據(jù)，全球鹽堿地總面積為9.543 8×108hm2，其中鹽地∶堿地=4∶6。我國鹽堿地有大約1×108hm2即15 億畝，占世界鹽堿地1/10，有可利用潛能的鹽堿地為5億畝。

農(nóng)業(yè)界普遍認為，鹽堿地不是可種植農(nóng)作物的一種“地”。鹽堿地的成因，是因地下水位升高，土壤層礦化度增強，加上氣候干旱和蒸發(fā)強烈，導致深層土內(nèi)鹽分隨水分蒸發(fā)向表層土遷移，表層土鹽化或堿化程度加重的現(xiàn)象。廣義上的鹽堿土是人們對鹽土和堿土的統(tǒng)稱。鹽土指受中性鈉鹽（主要是氯化鈉和硫酸鈉）影響的土壤。堿土是指受堿性鈉鹽（主要是碳酸鈉和碳酸氫鈉）影響的土壤。我國大部分農(nóng)作物適宜種植在含鹽量0.3%以下，pH 值（酸堿度）在5.5~7.5 的偏酸性土壤中。化學概念的“鹽“，簡單說是金屬離子與非金屬離子的化合物。生活中吃的鹽是化學“鹽“中的氯化鈉。農(nóng)業(yè)俗稱的地之”鹽堿“，實際都是化學概念的“鹽”。

鹽堿地影響農(nóng)作物正常生長的機理有兩方面。一是高濃度鹽分環(huán)境，會提高土壤溶液的滲透壓，即鹽分容易向植物內(nèi)滲透，植物之淡水外滲，導致植物死亡。二是土壤中鈉離子含量及pH 值過高，抑制植物對鉀、磷、鐵等營養(yǎng)元素的吸收，出現(xiàn)“營養(yǎng)不良”，危害植物正常生長和結實。另外，pH值高影響微生物活動，導致土壤肥力下降。

為使鹽堿地適宜農(nóng)作物生長，我國農(nóng)業(yè)領域采取的辦法現(xiàn)主要有3種途徑。

一是減少鹽堿量及對農(nóng)作物危害。為此，在實際生產(chǎn)中常常采用3 方面改良措施：①物理改良措施。輕者采取地表覆蓋、減少蒸發(fā)，及采取耕作措施，改善土壤結構，增強土壤滲透性。重者采取工程措施，深挖排水溝，利用地下水的自滲和淋洗土層，降低土壤層的鹽堿度。一般排鹽堿溝渠，通常開挖深度有2 m 左右，甚至更深。形成工程量大，施工成本高，發(fā)揮效益遲，還占用了耕地。這是農(nóng)民生產(chǎn)力水平低下條件下，農(nóng)民采取的一種“人海戰(zhàn)術”，應該說是初期一種比較原始的治理鹽堿地方法。冬閑季節(jié)，動員農(nóng)民挖渠，除了用來引水灌溉大渠，就是這種用來排除鹽堿的大渠。②化學改良措施。輕者向土壤加入降低土壤pH 值的化學物質，如不同類型的石膏、腐殖酸、糠醛渣等物質，改善土壤結構。重度鹽堿地會采取綜合施策，化學改良與其他改良措施相結合，避免破壞生態(tài)環(huán)境。③生物改良措施。對鹽堿地有針對性地引種吸納鹽堿的植物，收獲后清出該地塊，可減少土壤的鹽堿成分，以改善土壤物理化學性質，符合保護生態(tài)環(huán)境的基本方針，是一種見效緩慢的局部措施。

二是選育耐鹽堿的農(nóng)作物新品種。前些年，在袁隆平院士支持下，以山東省農(nóng)業(yè)科學家為主體，選育、培育出一種水稻新品種，取名“海水稻”。但并非是給稻田澆灌海水，而是在較低鹽堿含量土壤生長的水稻，適宜在沿海灘涂鹽堿度較低的土地種植生長。據(jù)說稻米呈胭脂色，微量元素勝過普通稻米，適口性被認可。按理說，對此類水稻應稱為“耐鹽堿稻”。他們之所以定名“海水稻”，覺得通俗易懂，便于向農(nóng)民宣傳、推薦。除沿海灘涂外，包括新疆塔克拉瑪干在內(nèi)，現(xiàn)在已有大面積推廣種植。據(jù)網(wǎng)上反映，2022年種植面積突破100萬畝，獲得顯著效果。

2023年5月22日《人民日報》報道河北省滄州黃驊市農(nóng)戶種植農(nóng)業(yè)科研部門選育的旱堿麥良種在鹽堿地里造出新糧倉！位于滄州市的中科院南皮生態(tài)農(nóng)業(yè)試驗站，主要承擔鹽堿地改良利用，耐鹽堿小麥品種選育研究。當?shù)氐叵滤V化度高，又不宜灌溉，土壤中有機質含量低，特殊的耕作環(huán)境，要求小麥耐鹽堿、更抗旱。他們篩選的耐鹽堿、高產(chǎn)量的“旱堿麥”品種，在位于黃驊的河北省旱堿麥標準化示范區(qū)大面積種植。

黃驊臨海，耕地多有鹽堿，過去農(nóng)民種小麥畝收僅50 kg。如今農(nóng)民種植科研部門篩選的旱堿麥，全黃驊已達60 萬畝，小麥總產(chǎn)達13.26×104t。黃驊農(nóng)民的實踐表明，提高土壤有機質和采取適宜當?shù)亟邓畻l件的微溝播種技術，有利于旱堿麥抗鹽堿增產(chǎn)。2022 年，黃驊小麥生產(chǎn)取得畝均220 kg 小麥令農(nóng)民稱道的驕人業(yè)績。《黃驊旱堿麥生產(chǎn)技術規(guī)程》已作為河北省級地方標準。河北省的旱堿麥遠走天津市濱海新區(qū)和山東省濱州等地濱海潮土區(qū)域種植。

三是研究農(nóng)作物耐鹽堿基因技術。我國治理鹽堿地的理念已從“治理鹽堿地適應植物”向“選育耐鹽堿植物適應鹽堿地”轉變。

二

前不久，中國科學家關于“首次發(fā)現(xiàn)主效耐堿基因AT1”的研究發(fā)表在世界頂級學術期刊《科學》雜志上，引起廣泛關注。雜志審稿人高度評價為“科學界的重大發(fā)現(xiàn)””農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的重大突破”。這項研究由中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所謝旗團隊、中國農(nóng)業(yè)大學于菲菲團隊與華中農(nóng)業(yè)大學歐陽亦聃團隊聯(lián)合多家科研機構、高校、企業(yè)協(xié)同攻關，以耐鹽堿作物高粱為材料，首次發(fā)現(xiàn)主效耐堿基因AT1及其作用機制。

中國科學家們選擇耐鹽堿較強的農(nóng)作物高粱作為研究對象，采用基因編輯技術，將其AT1 基因“剪切”（摘除）后，其耐鹽堿能力增強。他們認為，AT1“在高粱堿脅迫的響應過程中起負調(diào)控作用”，也就是說，缺失了AT1 這個基因的高粱更耐堿。研究團隊科學家以高粱為對照，進一步追索主要禾本科農(nóng)作物水稻、玉米和谷子的耐鹽堿基因。發(fā)現(xiàn)它們有雷同于高粱AT1的基因GS3，缺失了GS3基因的水稻也更耐堿。這意味著，這個機制在水稻、玉米等禾本科農(nóng)作物中是通用的，“這是基礎科學的重大發(fā)現(xiàn)。”

團隊在寧夏平羅鹽堿地（PH值為9.10）的大田試驗：“剪切”AT1的高粱籽粒收獲量增加20.1%，青貯用全株生物量增加近30.5%?！凹羟小盙S3 的谷子增產(chǎn)近19.5%。pH 值為9.17的吉林大安鹽堿地，基因編輯的水稻增產(chǎn)22.4%~27.8%。團隊發(fā)現(xiàn)基因編輯的玉米增強了在鹽堿地的存活率。

植物耐鹽堿性研究是個重大科學問題。2021 年10 月習近平總書記到黃河三角洲農(nóng)業(yè)區(qū)考察調(diào)研，了解鹽堿地生態(tài)保護和綜合利用、耐鹽堿植物育種和推廣情況，指出：“18億畝耕地紅線要守住，5億畝鹽堿地也要充分開發(fā)利用。如果耐鹽堿作物發(fā)展起來，對保障中國糧倉、中國飯碗將起到重要作用。”我國糧食主產(chǎn)區(qū)主要集中在黃淮海平原、長江流域、遼河流域、西南地區(qū)、西北地區(qū)。我國鹽堿地大多分布在東北、華北、西北及濱海地區(qū)，與糧食主產(chǎn)區(qū)高度重合。鹽堿地是我國重要的耕地后備資源，適應鹽堿狀況的作物培育和鹽堿地綜合治理是確保18億畝耕地紅線的根本保障。

依靠基因編輯技術，發(fā)現(xiàn)AT1/GS3 對禾本科農(nóng)作物耐鹽堿的負調(diào)控作用,是我國科學家對世界農(nóng)業(yè)育種的重大貢獻。農(nóng)業(yè)科學家預計，如果全球有20%的鹽堿地實施這個基因編輯技術，可為全球增產(chǎn)2.5×108t 糧食，就將明顯提升鹽堿地對人類的貢獻，提前實現(xiàn)2030年世界脫貧的目標。

三

相信18 億畝“紅線”耕地，都是優(yōu)良農(nóng)業(yè)用地，除了10億畝穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)農(nóng)田外，8 億畝中保不齊會有鹽堿化傾向，加上那5億畝有可利用潛能的鹽堿地，我國農(nóng)業(yè)始終面臨著土壤鹽堿化的威脅，隨時與鹽堿化斗爭這根“弦”不能放松。采取“治理鹽堿地適應農(nóng)作物”與“選育耐鹽堿農(nóng)作物品種適應鹽堿地”這個雙向發(fā)力的綜合施治原則，是保障我國農(nóng)業(yè)用地全要素，特別是保證糧食安全的根本路徑。

2020 年—2022 年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在西北灌溉區(qū)、濱海地區(qū)和松嫩平原西部等鹽堿地集中分布區(qū)，指導8個省份開展了鹽堿化治理試點項目，3 年累計實施面積240 萬畝次。經(jīng)過3年試點，54個試點縣均探索形成1~3套適合本區(qū)域的綜合治理技術模式，累計形成200 多個集中連片的示范區(qū)，惠及約17×104戶農(nóng)戶和1 600 個新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體。項目區(qū)耕地質量平均提升0.11~0.51 個等級，土地含鹽量平均降低0.2%。土壤有機質含量提高0.5 g/kg 以上，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得到有效改善。

國家把農(nóng)業(yè)良種研發(fā)列入農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要議程。我國農(nóng)業(yè)良種科研機構和科研人員經(jīng)過長期的努力特別是在主要糧食等食品作物良種篩選、試驗、選育、培育開發(fā)上取得積極進展。尤其是對水稻、小麥、大豆、馬鈴薯等農(nóng)作物耐鹽堿品種選育推廣上取得顯著成績。對水稻，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設立了國家耐鹽堿水稻品種試驗，2020 年—2022 年國家審定耐鹽堿品種11個，可在輕、中度鹽堿地淡水灌溉種植。對小麥，2019年開始，國家設立耐鹽堿小麥品種試驗，2022年，國家首次審定4個耐鹽堿小麥品種。

四

預防耕地土壤鹽堿化一個重要的基礎條件，就是大力推進高標準農(nóng)田建設，國家對此高度重視。2013年，國務院批復實施《全國高標準農(nóng)田建設總體規(guī)劃》。2021 年，國務院批復實施新一輪《全國高標準農(nóng)田建設總體規(guī)劃（2021年—2030 年）》，由于各地持續(xù)推進，截至2022 年底，全國已經(jīng)建成高標準農(nóng)田10 億畝，極大地提高了農(nóng)田灌排能力。2023 年，全國持續(xù)加強高標準農(nóng)田建設力度。2023 年全國將新建高標準農(nóng)田4 500 萬畝，改造提升原有的3 500 萬畝的保障程度，為全方位夯實糧食安全根基，為加快建設現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)強國創(chuàng)造更有利條件。

五

農(nóng)業(yè)耕地中的鹽堿地問題，具有復雜性、長期性、反復性、艱巨性。以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技為核心，以工程技術措施和現(xiàn)代基因編輯技術為手段，依靠現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術，把物理、化學、生物等各項技術措施科學組合，實行預防與治理相結合，改造鹽堿地和選育耐鹽堿優(yōu)良品種相結合，特別是發(fā)揮我國農(nóng)業(yè)科研機構和科研人員積極性，在習近平新時代實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興和建設現(xiàn)代農(nóng)業(yè)強國中，鹽堿地在保證國家糧食安全中定能發(fā)揮出巨大潛能。