第16期报纸(2006年12月26日):生物技术治理盐碱地高度盐碱荒地生物治理玉米高产之迷

2021-05-25
       生物技术治理盐碱地

       高度盐碱荒地生物治理玉米高产之迷


       史料记载,中国在明朝就开始摸索大水压盐洗碱的盐碱地治理改造方法。解放后,在毛主席等老一辈革命家重视下,老一辈科技人员充分应用系统科学,结合人民战争的大水压盐洗碱方法,艰苦奋斗,改造了大量盐碱地,取得了伟大的成功。然而由于水资源的日愈匮乏,很多高产稻田又成低产、无产地。最近几年,由于地下水的大量抽空,使水位愈剧下降,使部分盐碱地又发生戏剧性变化,盐碱化程度暂时性减低。然而这并不是可长久喜悦的事,随着时间推移,在自然作用下,海水的内浸倒灌,看似缓慢但长此必然会产生类似雪崩效应,将会使这短暂的喜悦变成子孙后代永久的唾骂!因此,让大田作物去适应高盐碱,同时又使土壤逐渐自然熟化,由不可能适应渐趋向有所适应,到相互适应的互作,较快使大田高产、高效作物生长的良循环生物治理方法,就必然成为一种最有效的双向内应互作效应治理改造盐碱地的创新。

       过去国内外的生物治理,基本上是只能选用盐生但不能在正常地上很好生长的单向抗性植物移植,或大量施有机肥的蔬菜种植等,还没有采用培育出大田适应盐碱环境的高产高效新作物的治理方法。原因很多,但可以结为一个根本原因:就是原有的各种理论和方法无法培育出这种高耐、抗盐碱的大田新作物。因为在高盐碱地,作物必须能适应高消耗和高抑制双重效应的考验,而现代作物外源供应不足都不能长好,因此无法接受生存中最基本与生存相关机制的高消耗和高抑制双重负效的考验。因此,在海滨含盐6 ‰以上的高盐碱地上种植玉米等高产大田作物就一直只能成为理想。

       然而,1999年9月5日,中央一台播出一条惊人新闻:“对我国第二次农业‘绿色革命’起关键作用的GPIT技术昨天通过专家评审。这项技术可将植物的光合效率提高一倍以上,增强植物适应自然环境的能力和范围……”。虽然有很多单位测试证明,光合速率可大幅度提高是事实,不仅早熟、抗病、抗虫,而且口感、品质(检测)可明显改善,也在很多地方创造了作物生存奇迹。但由于同基因型同环境型时,仅光合速率大幅度提高,若又高抗逆、高消耗肯定不可能和高产呈绝对比率,有时还存在超高速必然可能侥侥者易折的风险。因此,新闻播出后,由于有理解、有误解,7年来褒贬不绝,为很多人反对这一重大革命性开创提供了大量的口实。

       9年来,我们一直在探索这个更深层问题。经过多年艰苦奋斗努力,最近几年,我们在耐、抗盐碱新作物品种培育上,和对比藏区玉米禁区突破找到了答案。也证明了大幅度提高光合速率的“抗逆高光效”突破是农业第二次、第三次……并将永远是农业革命的核心,但必须有相关新种质才能充分地体现。

       上个世纪,人类工业革命加科学技术有史以来总体解决了粮食危机。事实上,这是以兴修水利、高产良种和大量化肥、农药使用的综合成功。但是留下了环境变异,水土污染,环境污染等一系列难题。地球变化史上,曾经有过巨型植物、巨型动物期,化石研究证明,这也就是暖湿和氧化空气高含CO2时期。因此,一定的温湿条件下,高光合速率(即高CO2吸收)肯定应该能在作物高产上呈一定正相关比率。高海拔的高强度光照可使玉米在高光合速率条件下演变成高生物产量,1998年已在藏区10℃以上有效积温仅500℃左右的玉米禁区突破实践中得到了验证。收获时单株鲜重6-7斤,穗下节糖度高达8º。这从一个侧面证明了爱因斯坦的光电效应理论。

       2000年我们用类同方法,在山东滨州中高盐碱地(含盐5 ‰,PH=8.3)上产生了重大突破。但在高盐碱地(含盐6-8 ‰)仍未成功。这说明:没有种质的更重大突破,大田作物生物治理高盐碱地仍不可能成功。

       此后,我们更多地致力于新种质突破的探索研究。

       2004年,我们的新种质在中捷友谊农场的高盐碱地(含盐7-8 ‰),用当地抗逆性最好的杂交良种,在使用和未使用我们的技术均未出苗的地块上,又用我们培育的5个新种质,7月初种植,出苗率最低80%,最高达到100%。在完全无管理、高度密植的状况下,10月初仍收获了玉米。2005年我们又在天津大港等地高盐碱试种,仍获得成功。

       2006年我们在山东、河北海兴、江苏的高盐碱地上再试种,仍获得成功。而在轻盐碱地(2‰)和一般土地上种植,完全无施肥、管理的条件下,这类新种质则成为超级玉米:株高达4-4.5(5)米,单株重7-8(10)斤,不仅双穗,糖度更是惊人:穗下节12-13º,穗上节高达13-14º。农民都说我们的玉米特别好吃、特别甜,原因自然就在高糖度上。极高生物产量和籽粒产量,又同时是高糖度茎杆,则来自高光合效率上。无施肥管理,玉米单株地上部分鲜重高达8斤左右,茎杆糖度可达12º-14º以上,若和现有玉米良种比,籽粒产量相同,生物产量是其2.5-3倍,含糖质量也是2.5-3倍左右。若加入施肥管理生物产量还要更高,最高单株曾接近7m。这样极高的光合效率产物的超级玉米良种,种在高盐碱地上,足以抗拒传统作物无法抗拒的双向负效应对作物的损伤。因此,在北方正常土壤和轻盐碱地上,玉米表现出超级生长。在大田作物无法生长的高盐碱荒地上则表现出与传统良种在正常地上类同的基本生长。之所以是类同而不是相同,是仅指生长势。重大不同是传统良种必须施大量化肥且管理,而超级玉米则可完全不用根施化肥。至于为什么不土施化肥还可高产,从抗逆的角度有些肥源虽可解释,但氮肥来源仍难解释,是否有新的氮肥来源机制?若能破解这一机制,则人类和谐利用自然的能力又将会飞跃。

       十八年的艰苦奋斗,其中近7年的再探索光合速率与高产关系,已经在多种超级玉米、超级甜高粱等新种质及高盐碱荒地可变高产地的生物种质突破上得到了解答,这就是:量的重大持续改变最终会成为质的改变稳定性,大幅度提高光合速率是几乎所有绿色植物高生物产量的根本,抗逆高光效发挥则是植物进化的根本基础。特别是遗传学法则的显隐关系定律,似乎已无法解释很多育种新发现和应用,更值得深思和探索。

       高度盐碱荒地可有抗逆高光效为核心的高效生物治理作物新种质,不仅世界上一百多亿盐碱地生物治理将有新开创,人类最困惑的高产与化肥、农药污染,也在几乎不用土施化肥和高抗多种病虫害的内涵提高的综合突破中得到真正的源头治理。培育超级新种质的新理论和新技术也在科学实践验证中发扬光大。

       人类农业可持续高效发展的新理论和科技平台已经搭建成功,新的抗逆高光效超级作物品种也将可不断产生。只要人类克制过分的贪婪行为,可持续发展就由理想成为可能。

       ●2000年,新疆奎屯市努尔扎旦20亩棉花地,为瘠薄、盐碱地,含盐量在0.8%左右(新疆含盐不是海滨含盐,新疆含盐约1-1.2%才等同海滨含盐0.6%的盐害效应),有机质含量小于0.01%,用诱导剂处理种子播种10亩,另10亩为对照。处理棉花单产122公斤,比对照亩产98公斤增产24.5%,实属不易。

       ●2004年,内蒙古巴彦淖尔市临河区古城乡建国六社张福,在3.5亩中度盐碱地上,用诱导剂处理,小麦套葵花,常规种植管理,小麦、葵花均全苗,小麦前期苗黄瘦,分蘖期生长旺盛,叶片黑绿,后期一直生长正常,小麦亩产480斤,葵花亩产210斤。往年这块地只能种葵花,而且苗不全,周围其他农户的这种地也是这样。去年这块地种葵花前期出苗60%,后来下了一场雨又死了一半苗,最后只收了80斤葵花。今年相邻盐碱地种的都是葵花,但没有一家保苗超过70%。张福开始种小麦的时候,邻居都说他瞎闹,看到结果后都感到惊奇和不可思议,都说“那氏778”是“神药”。

       ●河北省中捷友谊农场原是50年代建成的黄河灌区40万亩高产水稻区,60年代黄河断流后,只能改种旱地,由于盐碱逐年加重,基本正常栽种面积仅7万余亩,还有部分改为鱼塘,其余面积曾经两代人努力改造,但成效甚微,有的已荒芜40年。为了能有效利用这些土地,2004年在含盐量较重的地上用“那氏778”复合生物制剂处理农大108,播种后一部分地段出苗基本正常,但含盐量在7‰以上地段仍不能出苗。后来用云南省生态农业研究所培育的玉米抗盐新品系5种,加“那氏778” 复合生物制剂处理,在这块近2亩空白地段再次播种,5天内4种出苗率达80%,特别是YN—62,两次重复出苗率均达100%,这些抗盐品系玉米生长基本正常,现已长至1.3m左右,当天在此地段取的土样送经中国农科院土肥所化验,含盐达8‰,PH值为8.1。

       ●2006年,哈密地区杨凤身在地区一中农场承包生荒地120亩,是今年承包的,从没有泡过的荒地,一次水都没有浇过,更不要说播种什么作物了,属生荒地。生荒地在哈密没有人敢大面积种植,因土壤含盐碱最大,难出苗更难保苗。由于老杨对GPIT的接触,通过学习掌握技术要领,将种子用“那氏齐齐发”诱导剂按哈密推广站的要求进行拌种、闷种、阴干等方法,老杨大胆的尝试,棉花出苗率85%,几乎全苗。相邻尚保怀家30亩同环境条件下、同浇水、同播种几乎没有出苗,绝收。到6月,干旱棉苗在重盐碱地存活相当困难,6月27日杨凤身才浇第一水,浇后棉花不但不死,反而长势相当不错。120亩生荒盐碱地成了一景,平均亩产实收达150kg。由于土地已开始快速熟化,明年这块地按778技术,将获高产。


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