廣袤無垠的黃河三角洲上，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院黃河三角洲現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院試驗(yàn)示范基地內(nèi)，有一片占地50畝、含鹽量為0.28%的鹽堿地。這是山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員萬書波團(tuán)隊(duì)的花生科研試驗(yàn)田。
初冬時(shí)節(jié)，花生早已歸倉(cāng)，草木已然凋零，只剩下零星的蘆葦在路邊搖曳。
5個(gè)月前，初夏時(shí)節(jié)，萬書波團(tuán)隊(duì)在這里播下一粒�；ㄉN子。種子發(fā)芽、生根、開花，結(jié)出累累碩果。2024年9月24日，經(jīng)過專家組現(xiàn)場(chǎng)實(shí)打驗(yàn)收，花生畝產(chǎn)創(chuàng)新高：624.62公斤。
在黃三角鹽堿地上進(jìn)行的花生高產(chǎn)栽培技術(shù)試驗(yàn)示范，萬書波團(tuán)隊(duì)櫛風(fēng)沐雨，已經(jīng)堅(jiān)持了8個(gè)春秋。
集成新技術(shù)，篩選新品種
創(chuàng)建高產(chǎn)示范田
黃河三角洲有大片的鹽堿地，作為后備耕地資源，這里成為眾多農(nóng)業(yè)科研人員關(guān)注的熱點(diǎn)、聚集的地方。
2017年4月，萬書波研究員率領(lǐng)山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院花生栽培與生理生態(tài)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，進(jìn)駐黃三角農(nóng)高區(qū)鹽堿地。
他最初的想法是，在這里建立試驗(yàn)示范田，長(zhǎng)期定點(diǎn)開展科學(xué)研究，采用自己研發(fā)以及集成的栽培新技術(shù)，不斷創(chuàng)造鹽堿地花生高產(chǎn)紀(jì)錄，為擴(kuò)大鹽堿地花生種植面積、提高單產(chǎn)和總產(chǎn)提供技術(shù)儲(chǔ)備。
團(tuán)隊(duì)骨干、副研究員張佳蕾說，他們采用的花生高產(chǎn)核心技術(shù)是單粒精播。單粒精播，是為了緩解花生一穴兩株或多株的株間競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)，萬書波研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立的新技術(shù)。他們通過精細(xì)選種、精確包衣、精致整地、精準(zhǔn)播種，實(shí)現(xiàn)一播全苗壯苗，穴距由16—18厘米優(yōu)化為10—12厘米，每畝用種量由雙粒穴播18000—20000粒調(diào)整為13000—15000粒，用種量減少20%以上。以往多點(diǎn)多次試驗(yàn)證明，采用單粒精播技術(shù)，花生可提前封壟7—10天，晚收獲10—15天，促進(jìn)光合產(chǎn)物積累并向莢果運(yùn)轉(zhuǎn)，增產(chǎn)10%以上。
在黃三角農(nóng)高區(qū)鹽堿地的試驗(yàn)示范，除了單粒精播技術(shù)，還配套根域微地形優(yōu)化種植模式、全程可控施肥技術(shù)、微生物菌劑耦合技術(shù)、病蟲害綠色防控技術(shù)等。
試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行了3年，期間技術(shù)不斷調(diào)整優(yōu)化。2022年，5畝田高產(chǎn)攻關(guān)實(shí)打驗(yàn)收，花生畝產(chǎn)618.94公斤;2023年，機(jī)械化生產(chǎn)50畝方實(shí)打驗(yàn)收，花生畝產(chǎn)578.12公斤。
2024年9月24日，由省內(nèi)作物栽培領(lǐng)域的專家組成的驗(yàn)收組，走進(jìn)示范田，進(jìn)行實(shí)打驗(yàn)收。經(jīng)過一番緊張工作，驗(yàn)收組組長(zhǎng)李向東教授最后宣布：這片鹽堿地花生單粒精播機(jī)械化生產(chǎn)50畝方，畝產(chǎn)624.62公斤，比周邊花生田產(chǎn)量翻了一番。
在采用栽培新技術(shù)的同時(shí)，萬書波還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過試驗(yàn)，篩選耐鹽堿的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)花生品種，為鹽堿地花生種質(zhì)資源創(chuàng)新及新品種選育等做準(zhǔn)備。試驗(yàn)前，他們從吉林、河北、山東、河南、湖北、湖南、四川、廣東、廣西等地收集了87個(gè)花生品種，播種到鹽堿地里，觀察它們的耐鹽堿程度，測(cè)定產(chǎn)量。經(jīng)過幾年試驗(yàn)和觀察，篩選出十余個(gè)適合鹽堿地的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)花生品種，為下一步鹽堿地良種良法配套打下基礎(chǔ)。
建設(shè)臺(tái)田，上糧下漁
試驗(yàn)帶狀輪作+養(yǎng)殖模式
在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院黃河三角洲現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院試驗(yàn)示范基地，還建有一片臺(tái)田，試驗(yàn)示范上糧下漁高效模式。
所謂上糧下漁，是指采用工程措施，挖掘水塘構(gòu)建臺(tái)田，在臺(tái)田上種植多種有利于土壤培肥增碳的糧食作物，同時(shí)針對(duì)不同的鹽度和水型，在水塘中開展?jié)O業(yè)生產(chǎn)，養(yǎng)殖羅非魚、南美白對(duì)蝦、梭魚等。在鹽堿地上建臺(tái)田、采用上糧下漁模式的目的，一方面是通過臺(tái)田田面高于原地表，相對(duì)降低地下水位，減少地下咸水中的鹽分通過土壤毛管向地表輸送，達(dá)到改良土壤鹽堿程度的目的;另一方面利用臺(tái)田周邊的生態(tài)水域，收集、消納耕地沖洗出來的高濃度鹽堿水。
從2020年開始，萬書波帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)科研人員，在臺(tái)田上開展花生與玉米、谷子、油葵、高粱間作的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)。他們研究鹽堿地臺(tái)田模式下，花生與不同作物帶狀種植，對(duì)水鹽運(yùn)行的調(diào)節(jié)作用，探討不同種植制度下光熱水資源利用、農(nóng)田水鹽運(yùn)移等生態(tài)過程與功能，分析花生與不同作物帶狀種植模式的生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益。
作為自生固氮作物，花生在生長(zhǎng)過程中對(duì)氮素的需求量較小。以往的研究表明，臺(tái)田土壤的全氮含量要普遍低于大田土壤。這是由于臺(tái)田土壤經(jīng)水分的反復(fù)沖刷，在水淹與落干的交替過程中，連續(xù)的礦化與反硝化作用會(huì)導(dǎo)致土壤氮素大量流失。因此，在臺(tái)面上設(shè)置不同作物與花生間套作種植，在平衡農(nóng)作物對(duì)氮等養(yǎng)分資源爭(zhēng)奪的同時(shí)，還可進(jìn)一步促進(jìn)花生固氮能力的提高。
2024年，科研人員對(duì)多種花生帶狀種植模式進(jìn)行測(cè)產(chǎn)驗(yàn)收后，發(fā)現(xiàn)：花生/玉米4：3模式(4行花生間作3行玉米，帶寬3.8米)產(chǎn)量效益最高，平均每畝產(chǎn)出玉米439.6公斤和花生103.8公斤�；ㄉ�/高粱4：4種植模式(4行花生間作4行高粱，帶寬4.3米)，間作高粱平均畝產(chǎn)201.0公斤，間作花生平均畝產(chǎn)121.7公斤。這與單種玉米或高粱相比，每畝增加收益600元以上、凈利潤(rùn)300元以上。
添加微礦粉，改良鹽堿地
久久為功造良田
在鹽堿地里種植花生，是緩解我國(guó)糧油爭(zhēng)地矛盾，保障糧油生產(chǎn)安全的重要途徑。花生具有中等耐鹽堿特性，但土壤鹽漬化引發(fā)的作物離子失衡、滲透脅迫等也會(huì)影響花生正常生長(zhǎng)發(fā)育，不利于花生產(chǎn)量品質(zhì)的提升。因此，有必要利用物理或栽培措施加快鹽堿地土壤改良利用進(jìn)程。目前，常見的改良措施，包括土地平整、深耕、松土、淡水淋洗、抬高地形等方法，雖有效果但存在見效時(shí)間長(zhǎng)、每年均需進(jìn)行田間土壤改良操作甚至還會(huì)發(fā)生返鹽等問題，有必要探索新的鹽堿地土壤改良措施。
近年來，南方科技大學(xué)劉科院士團(tuán)隊(duì)利用微礦分離技術(shù)，將煤泥、中煤、煤矸石等低質(zhì)煤中的可燃和不可燃組分高效解離后獲得一種超細(xì)礦物顆粒，稱之為微礦粉。微礦粉含有多種中量、微量元素，其中鋁、鈣、鐵、硫含量達(dá)2%以上，鉀、鎂含量約為0.5%—1%。微礦粉還具有粒度細(xì)、比表面積較大、陽(yáng)離子交換量高等優(yōu)點(diǎn)，是一種廉價(jià)易得的土壤結(jié)構(gòu)改良材料。
自2021年起，萬書波團(tuán)隊(duì)在黃河三角洲鹽堿地中，開展微礦粉墊層施用種植花生的定位試驗(yàn)，以研究微礦粉對(duì)花生產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。
2021年花生種植前，他們首先依次把試驗(yàn)田中的表土(俗稱熟土，約厚20厘米)、犁底層土(俗稱生土，約厚20厘米)挖除，放置到一側(cè)。然后，在土層深度40厘米處添加微礦粉，再回填犁底層土和表土。
添加微礦粉的厚度以多少為宜?科研人員作了三組設(shè)計(jì)，厚度分別為5厘米、10厘米和15厘米。之后，按照常規(guī)種植花生。試驗(yàn)期間不需要再進(jìn)行微礦粉墊施。
定位試驗(yàn)開展3年后，于2024年9月邀請(qǐng)專家對(duì)試驗(yàn)示范田進(jìn)行測(cè)產(chǎn)驗(yàn)收(稱取鮮果后，按折干率55%換算)，微礦粉墊層試驗(yàn)示范田平均畝產(chǎn)花生337.6公斤，對(duì)照田平均畝產(chǎn)307.5公斤，試驗(yàn)田比對(duì)照田增產(chǎn)9.8%。
同時(shí)，對(duì)在試驗(yàn)田中收獲的花生籽仁進(jìn)行品質(zhì)測(cè)定，結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，蛋白質(zhì)含量在墊層厚度10厘米下降低15.5%，而脂肪含量在墊層厚度5、10、15厘米下分別提高5.4%、4.0%、4.8%，可產(chǎn)出更多花生油。
設(shè)計(jì)土培根窖試驗(yàn)
探究根果協(xié)同生長(zhǎng)機(jī)制
花生地上開花，地下結(jié)果。由于雌蕊授粉、下針之后，果實(shí)發(fā)育的過程都在土壤中進(jìn)行，正常情況下，人眼無法窺見其詳細(xì)過程，更不用說揭示其機(jī)理奧秘了。
萬書波團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一個(gè)土培根窖試驗(yàn)，試圖揭示花生有關(guān)生理過程的奧妙。根窖總共有14個(gè)，每個(gè)長(zhǎng)、寬都是3.8米，高2.2米�？蒲腥藛T事先在根窖的土壤中埋設(shè)了若干個(gè)傳感器，通過探頭獲取土壤理化數(shù)據(jù)變化;在根窖玻璃窗周圍安裝高清攝像頭，對(duì)根系和果實(shí)發(fā)育情況實(shí)時(shí)監(jiān)控，并遠(yuǎn)程操作直接傳輸?shù)诫娔X中，以供后期分析使用。
團(tuán)隊(duì)成員高華鑫博士介紹，這項(xiàng)試驗(yàn)的基本做法是，以花生/玉米間作體系的花生為研究對(duì)象，通過設(shè)置不同的氮供應(yīng)強(qiáng)度，重點(diǎn)研究低氮條件下花生莢果發(fā)育的重要時(shí)期(下針期、結(jié)莢初期、飽果期和成熟期)間作花生的根系分泌物特征變化、根際氮代謝相關(guān)微生物基因表達(dá)差異、根系形態(tài)結(jié)構(gòu)變化、根果氮分配模式差異。然后，將土壤氮養(yǎng)分周轉(zhuǎn)與植株根系發(fā)育和氮素在植株體內(nèi)的分配聯(lián)系起來，從土壤—微生物—植物三個(gè)層次，闡明花生/玉米間作體系低氮促進(jìn)花生根果氮利用的機(jī)制。
試驗(yàn)的最終目的，在于闡明土壤氮代謝(硝化與反硝化作用)相關(guān)根系分泌物和微生物對(duì)土壤氮供應(yīng)能力的調(diào)控效應(yīng);明確與玉米間作條件下，花生根系形態(tài)指標(biāo)對(duì)根層氮供應(yīng)強(qiáng)度的響應(yīng)。
目前，這項(xiàng)試驗(yàn)進(jìn)展順利。
遇暴雨襲擊，遭野兔啃苗
堅(jiān)守陣地不退縮
回憶起來云淡風(fēng)輕，但做起來并不容易，團(tuán)隊(duì)不時(shí)遇到難以預(yù)料的困難。
在做添加微礦粉試驗(yàn)時(shí)，挖表土、加墊層，要求嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)進(jìn)行，馬虎不得，且動(dòng)用土方工程量較大。團(tuán)隊(duì)的王建國(guó)博士、高華鑫博士盯在工地上，一連干了4天。
試驗(yàn)田里，不同地塊土壤鹽分含量不勻，有些地方較高，導(dǎo)致播種之后難以出苗，出現(xiàn)斷壟現(xiàn)象，他們就及時(shí)補(bǔ)種。
最令人擔(dān)心的，是突然遭遇臺(tái)風(fēng)、暴雨襲擊。2024年8月26日，臺(tái)風(fēng)掠過黃三角，暴雨傾盆而下，當(dāng)?shù)亟涤炅科骄哌_(dá)194.7毫米。已經(jīng)進(jìn)入生長(zhǎng)發(fā)育后期的花生試驗(yàn)田全部被淹，如不及時(shí)排水，將導(dǎo)致花生減產(chǎn)甚至絕收。暴雨剛停，科研人員就立即調(diào)集人力向外排水。同時(shí)，緊急聯(lián)系無人機(jī)，開始噴藥，防治葉斑病、網(wǎng)斑病、莖腐病，噴葉面肥(磷酸二氫鉀)保葉。
這是天災(zāi)，雖然氣象臺(tái)預(yù)報(bào)了天氣情況，但人力無法阻擋，只能事后采取措施，及時(shí)補(bǔ)救。
有時(shí)，科研團(tuán)隊(duì)還會(huì)遇到一些意想不到的災(zāi)禍。2022年夏天，花生播種后不久就出苗了，本來綠油油一片，甚是喜人，可是過了幾天，意外出現(xiàn)了，有些地方的花生幼苗竟被野兔吃了。
無論面對(duì)突然而至的臺(tái)風(fēng)暴雨之類的天災(zāi)，還是科研過程中遇到的困難阻力，年逾花甲的萬書波都是目光堅(jiān)定，坦然處之。他表示，科學(xué)研究探索的是未知的世界，困難在所難免，阻力隨處都有。作為科研人員，只有不斷克服困難、沖破阻力，甘坐冷板凳，久久為功，長(zhǎng)期堅(jiān)持，才能取得大進(jìn)步、作出大成果。走進(jìn)鹽堿地，扎根黃河三角洲，開展長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，助力糧油產(chǎn)業(yè)發(fā)展，保障國(guó)家糧油安全，就是這樣一項(xiàng)艱苦但充滿成就感的事業(yè)。 |
