【科学强国】胡树文：解开盐碱地“增粮密码”

　　土壤盐碱化是国际公认的难题。联合国粮农组织的资料显示，全球有超过8.33亿公顷的土壤受到盐碱化的影响，我国的盐碱地面积居世界第三。如何加强盐碱地改良利用、把盐碱地变成“新粮仓”？“重塑土壤结构高效脱盐”治理盐碱地系统工程技术模式是如何实现的？对于改善盐碱地有什么样的影响？《小康》杂志、中国小康网采访了我国攻关盐碱地的科研先锋——中国农业大学教授胡树文，讲述破解盐碱地改良这一世界性难题的过程，为我国实施“藏粮于地、藏粮于技”战略提供了坚实的科技支撑。

　　生物基高分子为盐碱地“透透气”

　　1999年，胡树文在中科院化学研究所高分子材料专业获得理学博士学位，毕业后又在加拿大麦克马斯特大学荣获化学工程系博士后学位，之后在美国高校从事科学研究。2006年，怀揣科技报国的理想，胡树文从美国回国效力，到中国农业大学从事教学、科研工作。

供图/受访者

　　胡树文在中国农业大学最初研究的是天然高分子材料改性的功能性肥料，与土壤改良领域“隔着一座山”。据他回忆，2008年前后，他在研究功能性肥料时注意到，盐碱地对肥料特别敏感。比如，用酸性肥料能起到中和作用，庄稼就长得好一些；给肥料包上膜后，肥料溶解得慢，增产更明显。反之，若是在盐碱地用了速效肥，庄稼很快就“烧苗”了。

　　土为本，万物生。“如果能用科技力量改造盐碱地，岂不是利国利民、利在千秋的好事？”胡树文在认真考量之后，决定将研究重心从功能性肥料全面转向土壤改良。

　　年届不惑，重新出发，显然是一个巨大的挑战。很多亲友都劝他：“人过四十不学艺。盐碱地改良是世界性科研难题，而且不是你的本行，会有很多困难。”

　　胡树文却坚持自己的选择，锚定盐碱地改良这一攻关方向。

　　针对传统盐碱地治理技术单一、淡水消耗量大、改良周期长、容易返盐等问题，胡树文带领团队多年扎根盐碱地改良生产一线，抡铁锹、打土钻、挖剖面、取土样、测土样、灌排水……十年磨一剑，创建了以“重塑土壤，高效脱盐，疏堵结合，垦造良田”为核心的生态修复盐碱地工程技术体系。胡树文介绍道：首先，开发出新型生物基改性材料，将盐碱土的“细小颗粒”黏结成稳定“大颗粒”，重塑了土壤的“团粒结构”，增大了土壤孔隙度，土壤的脱盐效率提高10倍以上，亩用300方淡水即可将耕作层盐碱基本脱除。

　　此后，结合筑堤建闸、控制地下水位、疏导排盐等宏观措施，通过地表径流、深层淋洗、测渗排出等方式，将盐分从耕层和区域导出。有效发挥土壤团粒结构增加以及孔隙度增大、作物根系分泌物阻滞等作用，大幅度降低了土壤毛细现象，抑制了土壤返盐现象。最终提高了微生物群落多样性，构建了作物根系-土壤-土壤微生物良性生态，加速了矿质养分循环，土壤肥力和作物产能逐渐提升。

　　传统盐碱地改良方式主要围绕：排盐、洗盐、降低土壤盐分含量，种植耐盐碱的植物、培肥土壤，种植作物这三个主要步骤进行。但是，盐碱地土壤颗粒分散细小，没有正常的土壤结构，因而干硬板结，容重高，透水透气性差，洗盐效率低，浪费了大量淡水。同时，盐碱土微生物群落单一，使用常规单一的物理、化学以及生物改良方式，见效慢、周期长，很难实现向高产良田的转变。

　　而“重塑土壤结构高效脱盐”生态治理盐碱地技术体系整合了土壤修复、土壤培肥、水利工程、盐分分离、抗盐品种、种植管理、生态养护等多学科、多环节，综合性强、整体技术难度高、系统性强，从根本上改变了传统盐碱地治理的弊端。

　　把实验室安扎在盐碱地上

　　我国盐碱土分布广泛，主要包括东北松嫩平原盐碱地、东部滨海盐碱地、黄淮海平原（河流两岸）的混合型盐碱土和半荒漠境内陆盐碱土。盐碱地的形成主要由于土地水分状况和自然条件影响，可利用的水资源也是盐碱地改良受到限制的重要原因。目前已在盐碱地分布广泛区域积极开展配套水利工程，以解决盐碱地改良利用问题。

供图/受访者

　　在投身盐碱地改良科研攻关的最初几年里，胡树文每年都有七八个月带着学生待在东北松嫩平原的苏打盐碱地里。为了节省往来县城宾馆路上的时间，他和学生们一起在田间地头建起实验室。简易的平房，既当实验室、办公室，也当食堂和宿舍。休息时，师生们一起挤大通铺。吃起饭来，七八碗面条往桌上一摆，师生们吃得很香。

　　“那段时间，夜里躺在床上，我就开始想：如果我是一株长在苏打盐碱地里的水稻，怎么样才能长得更好？”胡树文回忆。

　　“作为一株水稻，要在盐碱环境里存活，我得有免疫力或抗体，那穿上抗盐的‘外衣’不就可以了吗？”由此出发，胡树文带领团队借助生物基材料，研制出一种缓释长效抗盐剂，播种前先把种子浸泡在里面，种子就具有了抗盐的特性。“土壤的盐碱成分难以洗除怎么办？从一株水稻的视角来看，板结土壤的颗粒像紧紧挨着的‘小米粒’，没有缝隙，水分难以下渗，导致盐碱不能被洗掉。为此，我们研制出生物基改性材料，可以把‘小米粒’变成‘花生豆和黄豆’的组合，土壤有了缝隙，盐碱就能被水快速洗掉了。”

　　作物生长从土壤中获得养分，需要微生物分解有机物质。如何让有益的微生物群落在盐碱土中生存、繁育？这方面得另找微生物专家来参与攻关。斗转星移，日复一日，水稻在盐碱地里可能遭遇的难题，一个一个都在“地头实验室”里得到破解。

　　盐碱地改良是世界性难题，也是复杂的系统工程。土壤结构、盐分、养分、微生物群落、作物品种、水利、种植管理等诸多因素交织在一起，互相影响。必须将它们全部调整到最佳状态，作物才能健康生长。“实际治理过程中，要是缺少整体系统化的治理方案，如工程设施和土壤改良不配套，不仅作物不具备生长条件，还会不断重复‘脱盐—返盐’，效果易反复，改良周期长。”胡树文说。

　　站在水稻作物的角度思考破解之道，让胡树文意识到：“土壤是作物生长发育的基石。只有让土壤更健康，才能保证作物生长更健康。由此，我们把土壤改良作为治理盐碱地的核心问题。”

　　抓住了主要矛盾，其他问题迎刃而解。胡树文说，正是基于在“地头实验室”的科研攻关，团队创建了以“重塑土壤结构高效脱盐”为核心的生态修复盐碱地工程技术体系，从而找到了向盐碱地要高产的金钥匙。

　　一次改良多年有效，效果显著

　　我国约有15亿亩盐碱地，其中约5亿多亩具有开发利用潜力，经过土壤改良，可转变成优质耕地，极大地缓解我国粮食进口压力，并确保了国家粮食安全。

　　在进行实地考察时，胡树文发现吉林省白城市大安市、镇赉县、通榆县、松原市前郭县、乾安县、扶余县等地中重度盐碱地较为集中，该区域重度盐碱地的pH值为10.0~10.8，含盐量高于5‰，碱化度在55％以上的重度盐碱地，土壤颗粒组成中黏粒含量较高、质地黏重、透水性差、可塑性和黏结性强，土粒分散、结构性差，总体改良难度非常大。

　　胡树文教授土壤改良团队在该区域与当地企业联合开展重度盐碱地改良利用工作，重度盐碱地当年改良即达到当地良田产量，改良后全面实现常规种植管理并稳产高产。胡树文表示：“通过前期土地平整、沟渠配套、洗盐、排盐、配合新型高效改良剂和盐碱地专用肥料的施用，并在中后期注重精细化管理，从而实现了盐碱地的快速脱盐，土地结构得到改善，大幅度提升了土地的利用价值。”

　　仅在第一年改良期，土地表层全盐含量就下降至3.0‰以下，pH值下降至8.5以下，总孔隙度增加了60%，水稻产量达到了512公斤/亩；应用其他改良技术，水稻亩产164公斤/亩。在随后几年的种植季，改良示范区在没有再投放任何改良物资的前提下实行常规种植管理，产量依旧保持高产，真正实现了一次改良、多年有效，实现了将盐碱地劣质土壤与脆弱生态环境向高质量耕地的转变。

　　此外，山东省东营市地处黄河入海口，大面积的低产田是滨海盐碱地改良利用的代表。胡树文教授团队土壤改良方案在东营市河口区义和镇盐碱地实施，随机选取了4块盐碱地试验田，所选的试验田为同一种植户，土壤条件与对照田块基本一样，品种和种植管理也一样。结合春季小麦中耕常规农事作业，示范田施用了团队自主研发的土壤改良剂，之后仅经历了三场自然少量降雨。

　　2021年6月初，在常规种植管理的相邻麦田，小麦植株矮小、生长稀疏，麦穗短小干瘪，而采用盐碱地土壤调理剂进行处理的地块，小麦长势均匀，植株高而健壮，与对照相比麦穗明显长而粗大。最终，由专家组测产结果显示：同田处理中，未改良地块小麦产量为141.56公斤/亩，改良地块小麦产量为327.22公斤/亩，改良地块较对照增产131.15％；非同田处理中，试验田左右两侧未改良地块小麦产量为152.71公斤/亩，改良地块小麦产量为443.19公斤/亩，改良地块较对照增产190.21％，效果极为显著。

　　小麦收割后，该田块轮作种植作物为大豆，没有继续使用土壤改良剂。经过春季改良后的几个示范地块，大豆苗情好，长势旺盛，植株壮实，叶片浓绿茂密。而未改良地块则因盐碱较重出现严重的缺苗现象，田块被碱草所覆盖。理论测产数据显示，改良大豆试验田大豆的理论产量是302公斤/亩，未改良的试验田大豆的理论产量是82公斤/亩，改良后大豆增产约268%，同时改良后的土壤各项指标均显著改善。此后改良田块连续6个种植季获中高产。

　　2023年，针对新疆独特的地理和气候条件，胡树文教授团队创制出新型功能性水溶性盐碱土改良剂，实现了“边滴灌、边改良土壤结构、边脱盐、边保水”。在新疆和田225团盐碱土通过滴灌新型水溶性改良剂，玉米长势良好，生育期较未改良的提前了10天，根区土壤盐分下降62%，根区土壤水分增加173%。经农业农村部和新疆各部门专家测产，青储玉米生物量和鲜重增加了60%。这项成果不仅提高了水资源的利用效率、农作物产量和土地质量，还为干旱地区的可持续农业发展贡献了创新性解决方案，可大幅度增加新疆土地的耕种面积。

　　为盐碱地防治提供中国方案

　　今年6月6日，胡树文应邀到联合国粮农组织总部分享中国治理盐碱地的经验。他说：“我们已经找到了盐碱地科学利用的金钥匙，可以为全球盐碱地防治提供中国方案。”

　　盐碱地普遍面临因土壤结构差导致的水分下渗速率慢、脱盐效率低、治理周期长、易反复等系列挑战。“重塑土壤结构高效脱盐”生态治理盐碱地系统工程技术模式有效解决了盐碱地快速生态改良这一世界性难题，让贫瘠的土地重新变得富饶。

　　据了解，该技术模式目前已在全国10多个省份得到推广应用，并取得了显著成效。在松嫩平原苏打盐碱土区、滨海滩涂、河套灌区、内陆干旱与盐渍化区等多区域，多种盐碱类型、多种作物、多年开展的试验示范均证明，在有水资源的前提下，水稻、玉米、小麦、大豆等均都能实现当年改良当年获中高产；一次改良，多年有效，治理效果非常稳定，成本相对较低，得到了吉林省原省长韩俊等众多专家的高度评价，被康绍忠院士、徐明刚院士等国内顶级专家鉴定为国际领先水平。

　　2022年，中国农业大学与北京宝树农业科技有限公司签订成果转化合同，开展盐碱地生态修复工作。

　　胡树文进一步表示：“如果该模式进一步得到国家的政策支持和推广应用，有望为我国新增1亿~2亿亩优质耕地，增加粮食1000亿~2000亿斤/年。同时，还能将1亿~2亿亩盐渍化中低产田高效改良为高产田，可增加粮食400亿~800亿斤/年，累计可增加粮食产能1400亿~2800亿斤/年。此外，还可将1亿~2亿亩盐碱化退化草场生态修复成优质牧场。该技术模式为我国耕地扩容、提质增效提供了科技支撑，对保障国家粮食安全具有重要意义。”

　　来源：《小康》·中国小康网

　　作者：孙媛媛

　　编辑：降蕴彰

　　审核：龚紫陌