作者:陈彬 来源:中国科学报 发布时间:2023/12/5 15:15:46
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她让农作物在盐碱地“自由呼吸”

 

算起“农业账”时,华北理工大学化学工程学院教授孙晓然的状态全然不像是一位大学老师。“现在农民承包一亩土地需要1000元甚至更多,各类种植投入一亩地要800元至1000元……”

对于这些数字,多年前的孙晓然是完全不懂的。那时的她一直从事与天然高分子有关的科研。让她与这些数字建立联系的,是渤海湾附近那一片片白花花的盐碱地。

从2012年开始,孙晓然带领科研团队,“跨界”开展针对盐碱地这一“土壤癌症”的改良攻关。经过她十几年的努力,曾经“白花花”的盐碱地变成了“绿油油”的高产田。

一次出差打开一扇“新大门”

作为沿海城市,辽阔的渤海湾给唐山带来了富饶的资源、便利的交通,但也给这座城市带来了大片的滨海盐碱土壤,总面积约达100万亩。特别是在华北理工大学所在地——唐山市曹妃甸区,由于更加靠近渤海,成片的盐碱地成了制约当地农业发展的主要障碍。

“在我国,对于盐碱地的治理已经持续了半个多世纪的时间。”接受《中国科学报》采访时,孙晓然介绍说,早在上世纪60年代,我国就针对盐碱地改良出台过专门文件,然而时至今日,这依然是困扰经济社会发展的一个难题。

“至于原因,我觉得与我们治理盐碱地的固有思路有一定关系。”她解释说,目前传统的盐碱地治理模式并没有超出农业治理范畴,比如通过大水漫灌的方式将盐碱“压”下去,而一旦漫灌停止,盐碱化很容易反复。

孙晓然试图跳出这种模式,从她的“老本行”——化学领域入手,换个思路解决问题。

在2012年之前,孙晓然的科研重点是功能高分子合成与应用研究,特别是天然高分子腐植酸在工业上的拓展应用,她还担任了中国腐植酸工业协会副秘书长。然而,2012年一次到山东出差的机会,却给孙晓然打开了一扇新的大门。

“在那次会上,我了解到很多农户,乃至一些专家对于大量盐碱地的担忧,而当时国家已经开始重视盐碱地治理的问题。”孙晓然觉得在这方面,“我们应该可以做点事儿”。

她告诉记者,化学家较少关注土壤问题,但事实上,土壤是由岩石风化而成的矿物质、动植物、微生物残体腐解产生的有机质、土壤生物(固相物质)、水分(液相物质)、空气(气相物质)、氧化的腐殖质等组成的,盐碱地土壤的改良涉及大量与化学相关的知识和理论,且这更能触及土壤的“本质”。本着从化学视角改良盐碱地的初衷,孙晓然开始尝试进入一片新的科研领域。

在“废地”上种庄稼

针对盐碱地,孙晓然的解决思路与众不同。

传统的盐碱地治理思路是借助各种手段降低土壤中可溶性盐、碱离子的含量,以降低土壤的盐碱度,而孙晓然的着眼点却并不在此。

“治理盐碱地的一个最直接目的是希望能在上面长出庄稼,或让庄稼长得更好。”孙晓然说,盐碱地之所以不能长出庄稼,原理非常简单——过多酸碱离子溶于土壤水中,会使植物根系附近的土壤渗透压高于植物细胞液的渗透压,致使植物不仅不能从土壤中吸收水分,反而使其细胞液被“压”到土壤中,最终导致植物脱水难以生长。

“这有些类似于腌咸菜。”孙晓然比喻说,新鲜蔬菜被放到盐水中,时间不长就会因为失去水分而变“蔫儿”。

既然如此,只要能找到一种特定材料,将土壤中的多余离子固定住,使植物根系附近的土壤渗透压降下来,不就可以使植物在盐碱环境下“自由呼吸”了吗?

此后多年,这一想法成了孙晓然科研实践的出发点。经过长期刻苦攻关,合成并实验了大量材料后,她研制出了适合盐碱地作物生长的生态改良剂,在实验室取得了初步成果。

此时,一个难题摆在了孙晓然面前——要将科研成果从实验室移到田间地头,需要寻找当地农民作为合作伙伴,但由于该项目为自选项目,既缺乏资金支持,此前也无成功案例,找到合作伙伴很难。

恰在此时,机缘巧合,孙晓然认识了当地农民企业家姚卫强。在与这位朴实无华又热情的农民交流后,孙晓然发现他既有对土地的情怀,也有有机种植的理念,可以说是一位理想的“合作伙伴”。

于是,她向姚卫强发出了一起“在盐碱地种庄稼”的邀请。双方一拍即合。

2020年,孙晓然和姚卫强合作,采用她发明的“原位盐碱地改良技术”,在姚卫强承包的重度盐碱地上进行玉米、花生、西红柿、西兰花、甘蓝、水果萝卜等农作物种植试验。经过一年的劳作,收获时,这片土地的花生亩产达到了850斤,比非盐碱地上的花生亩产还要高6.25%;大棚铁皮西红柿亩产达到了6500斤,由于品质优良,具有“小时候的味道”,售价达到每斤15元,产值高达每亩97500元……

获得如此“收成”的盐碱地,曾是一片当地人眼中不能种庄稼的“废地”,其盐度最高可达0.8%。要知道,如果土壤盐度超过0.6%,便不适合农作物生长了。

“政产学研”贯通,才能保证成果落地

如今,孙晓然带领团队研发的“盐碱地改良+高品质种植”成套技术已取得3项发明专利,荣获1项河北省技术发明奖三等奖。今年采用该技术种植的水果花生、铁皮西红柿、灵芝菇、小麦、玉米、羊角蜜等作物面积达300余亩,产值超200万元。

在这一过程中,孙晓然充分体会到了农民种地的不易。

“以小麦为例,我们在盐碱地上的亩产为1200斤,但一亩地的产值不到2000元,除去种植成本和承包地成本,几乎没有利润。”正因如此,孙晓然一直在努力压缩盐碱地改良剂成本。“我能压缩一点成本,农民将来的利润就能高一些。”

同样让孙晓然深感不易的,还有科研成果落地的难度。

受访时,孙晓然坦言,在成果落地的初期,能遇到姚卫强这样一位志同道合的“合作者”是她的幸运,但这样的幸运并非每次都能遇到。比如,在实施其他一些项目时,她曾联系多家企业,但因为科研创新需要前期投入,很多企业对此犹豫不决。

“至少在科研成果的中试转化环节,如果没有相关部门的支持,做起来真是很难。这一点在农业项目上表现得尤为明显。”孙晓然告诉《中国科学报》,在盐碱地治理项目初期,由于缺乏资金支持,为购买相关设备和材料,除了“合作伙伴”的投入外,她只有“自掏腰包”,才能确保项目正常推进。

由于具有多年在基层政府挂职的经历,对于政府支持科研成果转化落地的意义,孙晓然有着深刻认识。“在‘产学研’之前,一定要加上一个‘政’字,只有‘政产学研’贯通,才能确保科研成果真正有效落地。”她说。

如今已是冬季,田野间早已没有了绿油油的丰收场景,但孙晓然的脚步仍未停止。毕竟在环渤海地区,盐碱地的治理并非唐山所独有的问题,而每一处盐碱地的情况也各有不同。

“我们的科研大方向没有问题,但依然要根据各地不同的情况进行调整。在治理盐碱地这条路上,我们还有很长的路要走。”孙晓然说。

 
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