8月底一個上午,山東省東營市利津縣??粗_風過境的雨幕,中國科學院遺傳與發育生物學研究所(以下簡稱遺傳發育所)青年研究員鄧嫻眉頭緊鎖,心頭懸著一塊石頭:試驗田會不會被淹?測產會能否如期進行?
到了下午,測產會開始前,天突然放晴,云開霧散?!罢媸翘旃髅姥?!”鄧嫻皺了一上午的眉頭瞬間被陽光驅散。她和團隊里的同事們快步走進試驗田。鐮刀落下,一人多高的鮮嫩田菁被一捆捆地割下,整齊碼放在地頭的秤上,測產數字最終定格:一畝地2.7噸鮮草。這意味著過去荒了十幾年的鹽堿地,一畝能產出價值上千元的優質飼草。
“以前這地‘種啥都不長’,現在不僅能變綠,還能喂牛掙錢,真是‘點石成金’!”一旁來自肉牛養殖企業的工作人員語氣里滿是驚喜。
這一幕,正是中國科學院院士、遺傳發育所研究員曹曉風團隊用田菁改良鹽堿地的生動縮影。他們讓這株源自熱帶的“小草”,在東北、西北、華北的鹽堿荒漠上扎根,讓曾經的“死亡之土”長出希望。團隊也因此榮獲中國科學院第六屆“科苑名匠”稱號。
鄧嫻和團隊成員羅麗蘭在給田菁測高。“堿缸”里選出“先鋒草”
這幾天,遺傳發育所研究員宋顯偉又從北京趕往東北了。這條線路,曾是他從吉林老家到北京的求學路,如今也是他往返科研一線的工作路線。此行,他的目的是跟蹤田菁與羊草混播技術對退化草地的修復效果。
東北大量鹽堿地為草地,松嫩草原鹽堿化面積已超過2/3,且持續惡化,極難改良?!昂滩葜酢薄虿菔莾炠|生態草種,但早期長勢弱,民間有“一年一根針,兩年一條線,三年一大片”的說法。
“田菁是豆科植物,長得高,能做綠肥,將田菁與羊草混播,能為羊草開路,改良土壤,讓羊草更好地生長,修復草原生態?!彼物@偉對《中國科學報》說。
2006年,宋顯偉到曹曉風課題組讀博,如今加入該課題組已有19個年頭,從一個“毛頭小伙”成為曹曉風口中的“老宋”和課題組同事口中的“宋老師”了。這些年,他發表過頂刊論文,但最讓他自豪的,是把一棵草——田菁,種進了中國最難治理的鹽堿地里。
宋顯偉在黑龍江哈爾濱田菁實驗田。馮麗妃攝為什么要種田菁?這背后是長期的探索。
人們常說“東北黑土冒油花”,可就在這個“國家糧倉”中,卻盤踞著近5000萬畝“白色荒漠”——pH值超過9的蘇打鹽堿地。土壤板結如石,有機質不足1%,連號稱“鹽堿地哨兵”的堿蓬都難以存活。
2017年,響應國家“藏糧于地”戰略,曹曉風帶領團隊將目光投向這片“死亡之土”:傳統化學改良法,一畝鹽堿地需半噸石膏,成本驚人;物理翻耕十遍,一場雨后又板結如初。
“必須靠生物的力量!”曹曉風果斷提出。
然而,什么樣的植物才能在這片“堿缸”里扎根?研究團隊從古籍中尋找智慧,發現早在春秋時期,先民就懂得用綠肥養地,于是從全國搜集800多份綠肥資源,與黑龍江省農科院合作,在重度鹽堿地展開“生存大考”。
2020年夏天,當他們把種子播撒進黑龍江省安達市鹽堿地試驗田后,奇跡出現了:當其他植物蜷縮成“小矮樁”時,一株開著淡黃色小花的植物卻竄到了2米高——正是田菁!
“作為豆科植物,田菁自帶‘固氮工廠’,每畝地每年能固定20公斤氮素,相當于給土地施了40公斤尿素?!彼物@偉說。更令人驚嘆的是,一場暴雨后,整塊地泡水三天,雜草全死,田菁卻在水中長出新葉。
一次偶然的“野兔事件”更揭開了它的“隱藏技能”:看到野兔啃食田菁后,它們試著割了一捆喂羊,沒想到羊群搶著吃,檢測顯示其粗蛋白含量超20%,營養價值媲美苜蓿,是天然的優質牧草。
但是,田菁原產熱帶,能否適應北方低溫與短生長季?一場攻關就此展開。
山東東營利津縣田菁測產會。(圖中從左至右為遺傳發育所趙慶華、鄧嫻、曹曉風和山東東營利津縣縣長、農業農村局黨委副書記)“熱帶游子”的北方突圍
為幫田菁克服“水土不服”的問題,團隊歷經6代雜交馴化,培育出新的品系,并配套研發“微生物固氮菌劑+除草劑”組合技術,一步步幫田菁“闖關”,讓其在北方“安家”。
2023年,研究團隊在吉林長嶺縣的100畝鹽堿地試驗田里對選育的田菁品系進行“拉練”——曾經灰白的鹽堿地變身綠色海洋。監測數據印證著土地的蛻變——土壤pH值下降了0.4個單位,有機質含量提升了30%,連蚯蚓都重新鉆回了土層。第二年種植玉米情況明顯好于相鄰地塊。當地農民摸著疏松的土壤感嘆:“這片地,終于活過來了!”
研究團隊還帶著田菁,挺進吉林白城的光伏鹽堿地。近年來,我國光伏產業發展迅速,很多光伏項目落地重度鹽堿地,苦于沒有合適的植物種植,這些光伏場區通常白茫茫一片。研究團隊帶著田菁迎難而上,種子播灑下三個月后,2米高的田菁頂著嫩黃色的花苞在藍色的光伏板間隨風搖曳,光伏廠的企業負責人驚嘆:“沒想到光伏板下還能長這么壯的草!”
不同鹽堿土的田菁苗生長情況。馮麗妃攝這棵草的效益還有很多。在松嫩平原的鹽堿化草原,研究團隊通過田菁、羊草混播技術,已經讓黑龍江多處重度退化草地重披綠裝,重現“風吹草低見牛羊”的景象。在內蒙古通遼的中重度鹽堿耕地和低洼易澇地,他們通過田菁良種-良法的有機融合,給荒廢多年的儲備耕地帶來了生機和希望,老百姓不再焦慮“種的是玉米,收的卻是長不大的雜草”。在東營的濱海鹽堿地,他們給貧瘠的土地翻壓秸稈改良土壤結構,再配合微生物菌劑,讓過去不長莊稼的鹽堿地長出綠油油的田菁,村民們爭相參觀詢問,成了“網紅打卡地”。
田菁為什么能在鹽堿地上“逆生長”呢?研究團隊發現,其“核心技能”是一組獨特的磷高效轉運基因?!斑@組基因如同‘土壤尋寶器’,能讓田菁從貧瘠土壤中精準捕獲磷元素,破解了“缺磷-堿脅迫”的惡性循環?!彼物@偉說。
“我們已收集和創制1000余份田菁種質資源,包括從國內南方各省收集及國外引進的500余份材料,建立了目前國內最豐富的田菁資源庫,并破譯了核心種質參考基因組,為新品種培育與遺傳資源挖掘奠定了材料基礎和技術保障。”該所副研究員黃蓋說。2022年,黃蓋加入曹曉風團隊,從作物轉向飼草研究,他坦言,這一選擇既因鹽堿地改良是國家重大需求、飼草選育前景廣闊,也因該領域尚有諸多科學難題值得探索。
據介紹,這些多樣性田菁資源也為育種提供了堅實基礎:有的耐濱海高鹽,有的抗東北蘇打堿土,有的適配南方酸土。目前,研究團隊選育的6個“中科菁”系列品系已進入國家/省級草品種區域試驗,今年全國示范種植面積超萬畝。
黃蓋與博士后正在進行田菁耐逆研究。“生命的奇跡往往誕生于逆境”
如今,研究團隊又把攻關重點轉向新疆——這里有2.44億畝鹽堿地,占全國鹽堿地面積的近四分之一。特別是南疆飼草缺乏,飼草遠距離運輸成本高。田菁的引入為破解“地難治”與“草難供”兩大困局打開了新窗口。
今年,曹曉風帶領團隊在南疆地區布局了2000畝示范田,還把她唯一的院士工作站建在南疆。針對當地極難生長植物的紅膠泥地,他們提出先育苗、再移栽的種植方案,破解土壤膠結出苗難的問題。針對新疆缺水的現狀,他們還改進覆膜滴灌技術,用棉花40%的水量種出田菁,既節水又降本。
“我們的工作,是站在前輩的肩膀上?!辈軙燥L院士常常這樣跟團隊說。
曹曉風2003年留學回國,一直深耕植物表觀遺傳學前沿基礎研究。選擇田菁事業,源于10年前與中國科學院院士李振聲的一次談話。2015年,中國科學院院士、曾先后組織“農業黃淮海戰役”“渤海糧倉”示范工程的李振聲向曹曉風建議:“能否考慮研究東北的堿土?如果能將這樣的土地改造好,對保障國家糧食安全會有很大幫助?!闭沁@句話,讓曹曉風從基礎研究領域“跨界”,一頭扎進鹽堿地改良。
2021年9月18日,曹曉風拜訪李振聲,并匯報鹽堿地改良工作。
今年2月,曹曉風去看望101歲的草業泰斗任繼周院士,了解到任繼周在20世紀50年代就進行過有關田菁的研究。研究團隊的工作也得到了任繼周的充分肯定,還收到其“田菁事業大有可為”的親筆題詞。這份傳承讓團隊倍感振奮。
2025年2月3日,曹曉風與任繼周院士在會談。
“我國有11.7億畝邊際土地等待喚醒。如何將田菁用于更廣泛的邊際土地的改良與利用,是我們一直的目標。”曹曉風說。為此,研究團隊啟動了“田菁培優計劃”,讓耐逆基因與不同區域環境適配,讓高蛋白特性與畜牧業“共振”。他們還在探索因地制宜的灌溉、栽培等綜合措施,以及配套播種、收割、草產品加工、青貯技術及推廣體系和適合的農機,以期打通全產業鏈。
他們期待,田菁不僅能成為鹽堿地的“改良大師”,還能成為邊際土地上的“蛋白工廠”,為糧食安全與生態保護貢獻雙重力量。
正如曹曉風在獲獎感言中所寫:“不要畏懼土壤的貧瘠,生命的奇跡往往誕生于逆境?!?span style="display:none">qtc速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM
(文中照片除署名外均由受訪者提供。)
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