【中國科學網】記中科院大安堿地生態試驗站：攻克東北土壤癌癥
改土增糧效果
中科院東北地理所大安堿地生態試驗站
“堿”常被比喻為土壤之“癌癥”。東北是我國蘇打鹽堿地典型集中分布區，面積高達765萬公頃，并且每年以1.4%的速度擴展。松嫩平原上昔日大面積的天然羊草草原多已嚴重退化，而退化后的重度鹽堿地完全喪失了原有草地的生態功能和經濟利用價值，已成為整個東北土地鹽堿荒漠化重災區，東北糧食主產區的生態安全屏障面臨嚴重威脅。
2003年開始，中科院東北地理與農業生態研究所與吉林省大安市政府長期合作，在該市蘇打鹽堿地（堿地）典型代表區域，創建了我國第一家以植物抗逆種質資源利用為核心，以長期監測和治理蘇打鹽堿地為主要特色的大安堿地生態試驗站（以下簡稱大安站）。
建站十余年來，大安站在蘇打鹽堿地植被恢復與重建、鹽堿地改土增糧技術創新以及耐鹽堿水稻育種與高產栽培模式構建等方面取得多項創新成果，在推動蘇打鹽堿地治理上發揮著引領與示范作用。日前，大安堿地生態試驗站團隊獲得了中科院先進集體榮譽稱號。
重度鹽堿地是塊硬骨頭
治理重度蘇打鹽堿地是一塊很難啃的硬骨頭。
“蘇打鹽堿地改造是一項關乎國土生態安全的重大公益性事業，需要幾代人的不懈努力，絕非一朝一夕之功所能完成。”這是大安站站長梁正偉博士多年在一線工作的切身體會。2002年，作為中科院“引進國外杰出人才”入選者歸國后，他組建團隊一手主抓大安站建站工作，圍繞既定科學目標開展科學研究，在典型堿地開展長期定位定點觀測、科學試驗、示范研究，一方面研究蘇打鹽堿地土壤堿化過程和機理，重點研發蘇打鹽堿地生態恢復與重建的理論與技術，一方面充分發掘和利用植物抗逆基因資源，選育水稻抗逆品種，研發鹽堿地以稻治堿改土增糧技術。目前該試驗站已成為植物抗逆種質資源挖掘、利用和保育的高水平研究平臺，近年來在羊草頂級植被恢復技術創新方面也取得了重大進展。
羊草是東北最優質的禾本科牧草，又名堿草，是松嫩草地的頂級植被，主要分布于我國松嫩平原及內蒙古東部等地。羊草在自然環境中采取無性繁殖為主、有性繁殖為輔的生存策略，其根莖具有強大的無性繁殖能力和很強的耐堿能力，特別適合松嫩平原的氣候特點與鹽堿生態環境。“但由于長期過度放牧，造成羊草退化嚴重，優質草地變成了重度鹽堿地，羊草恢復極為困難。”梁正偉說。
大安站通過多年研究，系統揭示了蘇打鹽堿地植被退化機制與恢復演替過程，闡明了過度放牧、高pH值土壤理化障礙、生物學限制、水分與養分脅迫是導致植被嚴重退化、初級生產力急劇下降的主導因子。大安站科研人員發現，羊草實生幼苗耐鹽堿閾值為pH9.1（中度鹽堿），天然羊草根莖苗耐鹽堿閾值高達pH10.5（重度鹽堿）以上，從而提出重度鹽堿地頂級植被跨越式恢復演替理論，發明了羊草頂級植被抗鹽堿移栽克隆恢復技術，成功解決了傳統直播無法將羊草種源直接導入重度鹽堿地的技術難題。應用該技術體系可使羊草成活率由0提高到80%以上，每公頃產草量由治理前的0～0.5噸提高到2～3噸，實現3～5年（一般10～20年）快速恢復頂級植被的治理目標。該成果榮獲2010年度國家科學技術進步獎二等獎。
良田改造要先行
治理東北地區重度蘇打鹽堿地，良田是基礎，良種是關鍵，良法是手段，三者缺一不可。應用改土增糧創新技術可使鹽堿地作物取得理想產量。
“如果這些蘇打鹽堿地能夠得到高效治理，不僅可以生長優質牧草，也能生產糧食，那么對東北‘生態糧倉’乃至全國糧食增產都將起到積極的推進作用。”梁正偉說。
改良土壤，傳統的鹽堿地治理方法，一般采取翻耕、施肥旋耕、泡田洗鹽等常規方式，然而用大量的淡水“洗鹽”，對于重度蘇打鹽堿地的治理效果非常有限。梁正偉告訴記者，這種傳統方法最適合濱海鹽堿地或輕度蘇打鹽堿地。但對于東北中度及重度蘇打鹽堿地而言，單純的泡田洗鹽法，即使增加淋洗次數和時間，淋鹽效果也不理想。同時，還會浪費大量寶貴的淡水資源，土壤中的養分也會大量白白流失，增加水體環境富營養化風險。
為此，梁正偉率領的大安站科研團隊圍繞“重度蘇打鹽堿地有水也無法短期成功種稻”的重大難題，有針對性地提出了“以耕層改土治堿為基礎、以灌排洗鹽為支撐”的快速改良理論及技術路線，經反復試驗，創建了重度鹽堿地物理化學同步快速改良技術，結合良種良法配套，成功實現了改土當年即可使pH值為10.5的重度鹽堿地水稻產量達400 公斤/畝以上（不改土一般0~100 公斤/畝）的目標，實現了一次性改土治堿、多年可持續高效利用的鹽堿地增糧目標。該成果榮獲2015年度國家科學技術進步獎二等獎。
抗逆品種不可少
“以稻治堿離不開抗逆品種，因為一個優良的抗逆性品種往往比普通品種可增產30%以上。對于育種行業而言，有時候一個好品種的問世，甚至需要數十年。”水稻育種專家楊福研究員坦言。
大安站目前已收集、保存水稻種質資源3000余份。每年配制雜交組合100~200個，現有高世代材料400余份。從2007年起，先后培育審定東稻1號、東稻2號、東稻3號、東稻4號等水稻新品種。
“雜交育種成敗的關鍵在親本選擇。我們選擇了吉林當地抗逆性較強的‘農大10號’作為母本，日本的優質米品種‘秋田小町’作為父本進行雜交。”楊福介紹，“歷時16年，最終成功培育出耐鹽堿、高產的水稻新品種，我們將其命名為‘東稻4號’。”該品種集高產、優質、多抗、理想株型及廣適性于一體，2010年獲吉林省水稻新品種高產競賽一等獎，創下吉林省畝產849.37公斤的歷史最高紀錄。東稻4號已成為吉林省中早熟至中熟的主推品種，2010~2014年累計推廣面積達530萬畝，社會經濟效益顯著。2014年“超高產耐鹽堿水稻新品種東稻4號的育成與推廣”獲吉林省科技進步獎一等獎。2005年以來大安堿地生態試驗站團隊先后榮獲吉林省生態省建設先進集體，中國科學院科技促進發展科技貢獻獎一等獎及中科院先進集體等榮譽稱號。
“以稻治堿是實現鹽堿地資源高效利用的重要途徑，兼具恢復生態和發展經濟的雙重作用。將荒蕪、廢棄的鹽堿地變為良田，成為有高效利用價值的土地資源，讓中國人的飯碗牢牢地端在自己手中，這是我們的夢想，也是我們最終想達到的目標。”梁正偉以樸素的話語描述著大安站科學家的心聲。（王晨緋）
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