中国大伯,点冰成粮,年创产值近24亿!让你见识真正的中国创造!
这位大伯,不玩互联网,不秀高科技,多年潜伏于农科小站,改造出几千万亩寸草不生的盐碱地,建起浩瀚的渤海粮仓,实现粮食亩产近吨,年创产值近24亿!
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正是这些默默无闻常年躬身于少人问津的荒野、将青丝熬成白发、长期从事农业、为数亿人提供着粮食战略性保障的大伯们,脚踏坚实的大地,用他们的厚实的脊梁顶起了中国的工业、商业,让他们可以走得更远飞得更高。
【CC讲坛】刘小京:盐碱地里的生机
这才是真正的中国制造!这才是真正的中国创造!
为我们的中国大伯点赞!为我们的中国大伯转起!
刘小京
中国科学院遗传与发育所农业资源研究中心副主任
中国土壤学会盐碱土专业委员会副主任
气候变化让人类面对越来越严重的土壤盐碱化问题, 他作为“渤海粮仓”的科学家,25年扎根盐碱地,创造地下咸水灌溉等技术,让缺少淡水的盐碱地焕发生机。
刘小京演讲实录:
大家好!我今天讲的是关于盐碱地的故事。大家看这张照片非常的美,这是巴基斯坦一位朋友BilqueenGul博士寄给我的。她坐在洁白的土地上。照片非常非常的美。你们知道吗?这白色的土地,它不是白色的沙滩,也不是白色的雪原。这是盐碱地,是没有绿色的盐碱地。
什么是盐碱地
什么是盐碱地呢?由于土壤当中含有过多的盐分,形成了盐碱地。类似于我们腌咸菜,如果我们把蔬菜放到咸菜缸的时候,咸菜变咸了。也就是说土壤被盐腌渍过之后,就成为了盐碱地。当植物生长在这样的土壤当中,你想它能长好吗?轻者抑制生长,重者导致死亡。我国盐碱地面积有15亿亩,盐渍土是5亿亩,目前可以改良利用的在1亿亩左右。过去在盐碱地区有一句谚语“春天白茫茫,夏天雨汪汪,十年九不收,糠菜半年粮。”还有一句谚语“旱了收蚂蚱,涝了收蛤蟆,不旱不涝收碱嘎巴。”农民辛苦劳作一年,种一斗打一瓢,生活非常的艰辛。
盐碱地的成因
盐碱是从哪里来呢?
第一,自然形成的低洼地盐碱化。土壤当中本身就含有盐分,由于地势低洼,地下水位浅,地下水含盐量高。在蒸发量大,降水量少的情况下,地下水当中的盐分被蒸发累积到土壤表面,这样就形成了盐碱土。
第二,人为的灌溉不当造成的盐碱化。比如我们河套地区,引用黄河的水发展了灌溉,但是河水只灌不排,使地下水位提高导致土壤盐渍化。过去这里是我们非常漂亮的地方,但是你们现在看到的是房屋废弃土地荒芜。因为它成为盐碱地,作物不再能生长。
第三,全球的气侯变化造成土地盐碱化面积扩大。由于气候变暖,蒸发量大了,降水量少了,造成更多土壤里的盐分累积到土壤表面了。
第四,过度抽取地下水造成的土壤盐碱化。人类活动增加之后,抽提了地下水,使湖泊或者淖干枯了,盐分留在了地表当中。如果去过张家口的坝上,那个安固里淖干了之后,就是盐碱地。
第五,吹沙造田新生盐碱地。沿海地区通过吹沙造田,造了大面积的土地,属于人工制造的低洼地的盐碱地。人们想在这样的人造盐碱土地上发展城市,发展工业,但是想有绿化环境非常困难。
改良利用盐碱地的重要性
大家都知道,我们中国是一个人口众多的国家。我们现在是13亿人口,据预测到2030年,我们的人口将达到16亿,到那时我们需要增加1.3亿吨的粮食供应。我们中国目前只有18亿亩的耕地。随着城市的发展,工业的发展,我们耕地面积还在下降。我们如何能满足未来人口增加对粮食的需求呢?因此盐碱地作为重要的后备耕地资源,盐碱地的改良和利用,对于我们中国来讲意义非常之重大。
盐碱地改良的历程
实际上对盐碱地的改良,在我们古代老百姓就有一些经验。比如说叫“锄划养坷垃,盐往高处走,水往低处流。”在小地形条件下,让盐分累积到土坷垃表面,在低处形成一个低盐的条件,可以种一些作物。
在一百年以前,我们通过引淡水种植水稻,取得了非常好的成效。特别是建国以后的五十年代,水稻在盐碱地区种植面积是非常大的,比如说天津的小站稻。还有我们东北地区,比如吉林省在松嫩平原也是盐碱地,通过引用淡水种植水稻来治理盐碱地的。
在六七十年代,因为大量地兴修水利,改善了排水的环境,根治了海河。我们建立了比较完善的排水体系,这为我们盐碱地的改良也创造了非常好的条件。
在七十年代末八十年代初,由于改革,老百姓拥有了土地,发展了抽取地下水灌溉,降低了地下水位,得以使我们大面积的盐碱地得以改良。
我们中国在盐碱地改良当中的贡献,应该在世界上是非常之大。
盐碱地改良遇到新的世界性难题
总结我们盐碱地改良的经验,无外乎以下几个措施。一个是水利工程措施。刚才说的通过打井抽取地下水,强灌强排来降低地下水位,得以实现盐碱地的改良。另外一个就是平整土地的农业措施。还有一个是化学措施。再一个就是生物措施,我们种耐盐的植物。但是上述的措施离了淡水是不行的。
盐碱地的改良必须要是以水为中心,调控水盐的运行。但是现在的问题是,我们大面积的盐碱地分布在了干旱和半干旱地区,淡水资源匮乏是一个非常大的问题。我们的环渤海地区,人均和亩均的淡水资源量,只是我们全国的十二分之一和十四分之一,也就是人均水资源量是191立方米。以色列的人均水资源量是多少?是300方。因此,我们华北地区或者我们环渤海地区缺水的严重性比以色列还要重。在这样一种条件下,我们如何来改变盐碱地的面貌,如何来治理盐碱地呢?
在缺水的盐渍区要想把盐碱地改良好,是一个世界性的难题。我们这个团队二十多年来一直在关注开展盐渍区盐碱地改良方面的工作。
咸水结冰灌溉改良盐碱地技术
在这类环海盐碱地区,我们缺的是淡水,但是不缺咸水。如果你们有机会到东部沿海地区去看,周围都是水,但是这水是咸水和微咸水,它是不能利用的。仅河北省就有咸水一千多亿方。我们是不是能够利用这个咸水把盐碱地改良好呢?
在我国西北地区,古时候老百姓也是缺水。老百姓在冬季取来咸水冰,到夏季,融冰之后来饮用。为什么呢?因为咸水结冰之后可以变为淡水。比如35克/升的海水结冰之后盐度可以降为5-7克/升。淡水的冰点是零度,如果温度足够低,咸水也可以结冰。冰融化的时候,是高浓度的咸冰先融化,低浓度的微咸冰与淡冰后融化。盐下沉到先融化的水里,取上部的冰,就是含盐度低很多的淡冰,融化后就是微咸水与淡水。比如我们北京下雪了,为什么撒盐?因为撒盐之后可以降低雪的冰点,加快雪融化。我们是不是可以把这种方法用到盐碱地改良当中呢?
在寒冷的冬季,我们抽取地下咸水进行灌溉,让地表结一层厚厚的冰。到春季,先融化的咸水先入渗土壤里,后融化的微咸水和淡水后入渗,实现了浅层土壤洗盐,这样就实现了土壤表面淡化。根据这一原理,我们做了大量的田间试验和室内试验。在冬季气温低于零下五度的时候,我们抽取地下或者沟渠排的含盐度小于15克/升的咸水进行土壤灌溉,让它在土壤上形成一个冰层。等春季咸水融化入渗完成之后,再结合地膜覆盖保墒抑盐。之后种植上棉花、油葵、甜菜等等作物。大家看到这片用这项咸水结冰灌溉技术改良过的盐碱地,棉花当年的单产就达到每亩二百公斤。在历史上,这一地区以前向来没有作物种植的。
当然在数九寒冬,开展这项工作是非常艰辛的。大家看到的这个窝棚,实际上是我们科技工作者在三九天进行灌溉的时候住的场所。另外我们还需要配套一些常规的灌排的措施,要做一些田间设施。一年到头有二百多天都是在地里忙,是接地气博士。
通过咸水结冰灌溉改良盐碱地这个方法,我们提出了两种“以盐治盐”模式。一个叫台田鱼塘模式。通过人为地抬高地面,使用咸水结冰灌溉,一次灌溉永久受益。第二个叫条田模式。适用于大面积使用,需要每年进行咸水结冰灌溉,对土壤盐度进行调控。这两张图片里,大家可以非常对比明显地看到没长庄稼的地方是没有进行咸水结冰灌溉的,长庄稼的是经过咸水结冰灌溉的。通过咸水结冰灌溉,我们发展种植了棉花、甜高粱、海滨锦葵、菊芋、甜菜、油葵等等这些作物。
盐碱地作物快速增产两相耕作法
刚才讲的是在缺乏淡水条件下,我们利用咸水结冰灌溉技术来改良盐碱地。这项技术我们已经实施了十几年,效果应该是非常之好。但是刚才我也说了,在盐碱地区,春季蒸发量非常之大,如果没有好的一个抑盐隔盐的措施,盐分可能还要累积到土壤表面。大家装修房子的时候,有时候发现墙壁上一片黄白色的碱渍痕迹。为什么呢?大家说防水没做好,实际上这是返碱。在农村人们盖房子的时候,有一个环节叫打碱。就是地基打好之后,上面要铺上一层石子,或者是麦秸或者是芦苇,起一个隔碱的作用。如果没这个隔碱层,土壤当中的盐分会随着水分上升,就可能把地基或者把这个房屋给腐蚀掉了。观察到老百姓用的这种隔碱的方法,我们是不是能够利用到盐碱地的改良当中呢?
在我们季风气候区,春季是蒸发量大,降水量少,土壤返盐的高峰期。但是夏季呢?由于降水量多,是一个淋盐期,土壤含盐量相对较低。利用夏季淋盐时期,我们可以种一些高杆的作物,比如玉米、高粱。当年可能粮食产量很低,但是它秸秆量是不低的。我们收获的时候,把这些秸秆整株地翻埋到二十公分以下的土里,等于是给盐碱地做了一层隔碱层,起到了隔盐的作用。然后,我们再种植冬小麦,这样可以保证我们小麦有一个非常好的低盐的生长环境。图中是我们有土壤隔盐和没有隔盐的对照,你们可以看到,在没有秸秆隔盐的条件下,80%的小麦这个苗已经死亡掉了。但是有这个秸秆隔盐层的地方,小麦生长非常健壮。通过秸秆隔盐技术,当年小麦产量可以达到823斤每亩,但是没有使用这项技术的,亩产只有180斤左右。
这项技术目前也成为我们行业专项“盐碱障碍耕地农业高效利用模式”的一个主推的技术。同时衍生出了“上膜下秸”盐碱地的改良技术。底下有一层秸秆层,上面再覆上一层地膜,发挥抑盐的作用。
盐生植物开发利用
我们上述两项盐碱地改良技术取得了非常好农作物增产成果。但是实际上,盐碱地当中不是不长植物。盐碱地也有原生的植物,叫盐生植物,它们是盐碱地里自然的植物体系。中国有盐生植物四百三十多种。这些植物是不是能够开发利用呢?在盐生植物当中有一种名叫偃麦草,它耐盐能力很高,在美国的盐湖城的盐湖边上有大量分布。我们中国科学院有位老科学家——李振生院士,也是国家最高科技奖获得者。他用这个偃麦草和普通的小麦进行远缘杂交,把偃麦草当中的耐盐的基因转到了我们小麦当中,使得小麦的耐盐能力大大提高了。另外,在盐碱地里的这些盐生植物当中,有的可以作为蔬菜,有的可以作为食物,有的可以作为油料,还有的可以作为绿化用。如果这部分盐生植物开发利用好的话,可以使我们盐碱地大面积开发至利用,我们就不用改造了。我们通过实践,在盐碱地选种了枸杞,绿化用的柽柳、白刺、碱蓬、二色补血草等等一批耐盐的植物。这些植物可以直接种植到滨海盐碱地当中。为了推动这项工作的开展,在2001年我们组织召开了世界上首届的盐生植物的利用大会,通过这次大会也推动了我国的经济盐生植物的开发利用。
盐碱地变粮仓
基于上述工作,缺乏淡水的盐碱地实现了改良利用。2013年科技部和中国科学院启动实施了"渤海粮仓科技示范工程"。这项工程是针对环渤海地区四千万亩的中低产田和一千万亩的盐碱荒地的改良。通过咸水的利用,耐盐作物品种的推广与示范等等技术来实现到2020年增粮100亿斤。这个目标相当于什么?我们国家制定的目标是到2020年增粮是一千亿斤,我们这项工程里占到了十分之一。自项目实施以来,到2015年我们已经推广示范一千七百多万亩,增粮33亿斤,增效是24亿元。这个项目的实施引起了广泛的社会关注。
我们盐碱地的改良,不是一个人的工作。我们有一支队伍,有一批博士、硕士,有老中青结合的科学家来开展这项工作。图中这是我们的老站长。
盐碱地没了,盐碱地绿了,头发白了。但是我们觉得,值得!