您在的位置: 名家首页 > 区域经济学ABC > 正文

研究治理盐碱地的新成果

发布人:  发布时间:2024年05月27日 14:34:32  浏览量:

研究治理盐碱地的新成果

(一)盐碱地治理技术研究的新信息

1.探索土壤盐化度检测的新方法

采用电磁探测法测量农田土壤盐化度。[54]2012726日,日本媒体报道,20113月发生的日本大地震,使日本东部的大量农田被海水浸泡。为了尽快查清这些农田的具体盐化情况,日本农业食品产业技术综合机构,与东北农业研究中心的研究人员,尝试采用一种新型电磁探测法进行检测,试验取得了成功。这种方法可以方便地检测到盐化对地下土壤的影响范围,再配合GPS定位技术,还可以很快掌握盐化农田的分布情况。

电磁探测法,以往主要应用于地下环境污染调查与考古。其工作原理,是在离地面约一米的高度水平移动一块长约两米的板状电磁探测装置,装置的前方发出磁场与土壤中的涡电流发生作用产生二次磁场,通过记录计算二次磁场的数值,推定出土壤电导度(EC),从而获知土壤的盐化情况。该装置的测量结果可以实时显示,并保存在记忆卡中。

研究人员在试验中发现,该方法可以测出浸海水农田土壤电导度的相对高低差,与以往直接通过土壤测量的方法测量结果趋同。而在测量的同时,可以配合GPS技术,将测量结果在谷歌地球等电子地图上,以等高线的方式显示出来,从而可以准确把握盐化农田的范围和分布。

在东日本大地震中,有超过两万公顷的农田被海水浸泡。如果使用以往直接通过土壤测量的方法,从土壤采集到测量都需要大量的人力和时间。而新型测量方法不但省时省力,对专业性的要求也不高,因此,人们期待其能够在今后的农田除盐作业中,发挥更大作用。

2.探索治理盐碱地的新技术

⑴开发以土壤改良为主的盐碱地长期治理技术。[55]2016222日,《中国科学报》发表中国科学院院士李振声有关治理盐碱地的文章。他说,盐碱地治理难度很大,的确经历了很多困难,最后才获得一些值得总结的经验,也产生了荒地变粮仓的实际效果。

中科院曾经在黄河下游与环渤海滨海两个盐渍土区域,进行长期系统治理研究。从20世纪60年代起,在河南省封丘县与山东省禹城县等黄河下游盐渍土区域,分别建立试验站进行盐碱地试验、示范与推广工作,并总结出以土壤改良为主的综合治理措施,主要通过井灌渠排,把地下水位降低到3.5米以下,使土壤彻底脱盐变成粮田。到80年代,决定在黄淮海平原全面推广和实施盐碱地治理。

随后,中科院组织了环渤海低平原盐渍土区域盐碱地治理的研究。这里海拔在20米以下,与黄河下游盐渍土区域的情况不同,其大部分土壤地下水位高(地下水埋深13米)、含盐量高(0.3%0.6%),地下水埋深无法降低到3.5米以下,因此土壤无法彻底脱盐,特别是春季返盐期对小麦危害严重。

因此,研究人员采用以推广耐盐小麦、耐盐玉米品种为主,结合土壤结构快速改良与微咸水灌溉等综合治理措施。如选用“小偃麦”品种“小偃81”和“小偃60”,产量比当地原来的小麦品种增加10%30%。“小偃麦”的野生亲本植物长穗偃麦草,来自于美国犹他州盐湖城的盐碱地,具有很强的耐盐性。这个区域有4000万亩中低产田和1000万亩可开垦的盐碱荒地,合计5000万亩,预计到2020年可增产粮食100亿斤。

⑵粉垄技术改良盐碱地取得新突破。[56]2016910日,科学网报道,由中国科学院、中国农科院、清华大学,新疆农科院等单位专家组成的验收组,对“粉垄盐碱地高效种植棉花”项目示范田进行测产验收。利用粉垄技术在盐碱地上种植棉花的示范田共159亩,位于新疆库尔勒尉犁县兴平乡东干渠。测产验收结果显示,粉垄区与对照区比较,每亩籽棉增产124.7公斤,增产率达到48.8%。同时,粉垄区耕层总盐度比对照区降低40%以上。

粉垄技术主要发明人、广西农科院研究员韦本辉介绍道,粉垄技术是通过一种螺旋形钻头对耕作层全层土壤均匀细碎,且土层不改变的方法进行淡盐改良,实现盐碱地碱化度下降而促进作物正常生长发育,达到既增产又能保水、保生态的目的,是一种物理性改造盐碱地的方法。

资料显示,我国盐碱土地达15亿亩,盐碱耕地5.5亿亩。韦本辉说:“目前,全国甚至世界尚有大面积盐碱地未得以充分利用,也说明了盐碱地改良利用的科学问题、技术问题研究尚有广阔空间。”

⑶开发盐碱地精准改良的新技术。[57]2019126日,新华社报道,据中国科学院东北地理与农业生态研究所告知,该所研究员王志春率领的研究团队开发盐碱地精准改良新技术,研制具有自主知识产权的苏打盐碱土改良剂,研究成果已在东北松嫩平原西部苏打盐碱地推广应用。

王志春介绍,盐碱地改良是世界性难题,实践证明,传统的通过引水灌溉冲洗降低盐度的方法,无法保障前期作物取得经济产量。特别是东北松嫩平原西部5595万亩盐碱地,土壤碱化度高,养分有效性低,盐碱度空间差异显著,难以实现大面积治理利用,如果统一采用同一种改良措施,会导致生产投入加大,造成资源浪费。

为解决这一问题,该研究团队从2009年起开展土壤盐碱化空间变异特征研究,建立土壤盐碱化程度定量诊断和定位分区方法,开发基于土壤盐碱空间差异的“苏打盐渍土精准改良技术”,获得2019年吉林省科学技术进步奖二等奖。此外,研究人员还研制具有自主知识产权的苏打盐碱土改良剂“脱碱1号”。目前研究成果已在吉林省西部苏打盐碱地区累计示范推广110万亩,实现水稻年增产2500万公斤。

王志春表示,精准定位,有助于降低改良成本,缩短改良周期,实现土地质量整体提升。接下来还要深入研究如何降低盐碱对养分有效性抑制作用,进一步改善土壤结构,增加土壤导水性能。

据了解,中国约有15亿亩盐碱地,限制了农业生产和植被生长。20世纪50年代以来,国内外科研工作者通过化学改良、种稻综合改良等技术,致力于将贫瘠的盐碱地改良成耕地,取得了良好的经济和生态效益。

(二)利用植物治理盐碱地的新信息

1. 利用植物改良盐碱地研究的新进展

⑴培育利用吃盐植物使盐碱地变良田。[58]201816日,《光明日报》报道,中国科学院新疆生态与地理研究所研究员田长彦领导的研究团队,在对盐碱地进行调查时,发现原本在人们印象中荒芜的盐碱地里,竟然生长了多种植物。通过对这些植物的认真排查,他们发现多种植物竟然具有吃盐的特殊功能。

他们从中筛选出315种植物,在新疆阜康市建设了一个盐碱地植物园,进一步进行培育、驯化、筛选与研究。通过对新疆盐生植物的物种多样性、盐生植物种子及耐盐性开展研究,最终证明,在盐碱地种植盐地碱蓬、盐角草、野榆钱菠菜等植物,每年可从土壤中带走大量盐分。

田长彦说:“众多在盐碱地生长的植物之所以能生长,是因为它们具备了耐盐耐碱的极强能力。比如我们发现盐地碱蓬这种植物,每年可从每亩土地中带走431公斤盐,这样的降盐速度与效果,是我们用人工方式永远也达不到的。而且这些盐分可以通过工业技术提取,成为一种原料。”

研究团队首先在克拉玛依市500亩盐碱地上开展实验。他们提出一个想法:再在此地旁开辟同样大小的盐碱地,采用传统的大水漫灌方式改造盐碱地。两相对比,看看效果怎样。

3年后,种植了吃盐植物的那块盐碱地不仅植物长势良好,地里的盐碱含量降低到可以种植棉花和粮食作物。他们顺势种了棉花,获得了亩产400多公斤的丰收。而在相邻的那块采用传统方式进行改造的盐碱地里,植物长势仍然是稀稀拉拉,土地里盐碱含量基本没有下降,达不到可以再种植经济和粮食作物的目标。

田长彦介绍道:“我们通过3年种植吃盐植物后分析了土壤,发现每公斤土壤含盐量从40多克下降到10克左右。这与一般的土地已经没有太大差别了,再种植其他作物,它是完全可以胜任的。用大家的话说,吃盐植物让盐碱地真正变成了良田。”

现在,不光新疆人看到吃盐植物的神奇,山东省东营市也拿出大片盐碱地进行试验,希望吃盐植物能改造白白浪费的盐碱地,让它们成为农民手里的良田。就连与新疆相邻的巴基斯坦也瞄着吃盐植物找上门来。2017年,他们主动与中科院新疆生态与地理研究所进行洽谈,希望把吃盐植物带到他们国家去。

田长彦说:“因为人们关注度太大,我们一度连提供吃盐植物种子都很紧张。没办法,我们在阿克苏地区库车县开垦了1000亩土地,专门培育吃盐植物种子,收获了60吨,才算解了围。”

⑵利用耐盐先锋植物碱蓬改良滨海滩涂盐碱地。[59]2021422,有关媒体报道,我国科技工作者花了几十年时间,在滨海滩涂上筛选出一种耐盐碱先锋植物盐地碱蓬,已在我国内地盐碱荒漠上种植获得成功。研究实验证实,在轻度盐碱地直至盐碱荒漠上,都可种植盐地碱蓬。这种植物既可以固着滩涂地表盐分,也可以把盐吸收到自己体内。

中国科学院海洋所研究员宋怀龙说:“盐地碱蓬不仅耐盐碱,而且耐寒、耐旱、耐涝和耐高温,能在多种极端环境下蓬勃成长,它的植株富含蛋白,种籽富含油脂,叶、茎、秆和根全部都可以做饲料。

研究实验表明,滨海滩涂种植盐地碱蓬,每年每亩可以携带走100275千克盐碱成分。多年的生产经验证实,轻中度盐碱地,通过种植碱蓬一到两年,就可达到淡化土壤的目的。重度盐碱地,也只需种植碱蓬三至五年,就可成为普通土地或弱盐度盐碱地。经过前期种植碱蓬改良后的盐碱地,通常可以栽培各种农作物。

⑶利用盐地碱蓬改良天山南北盐碱地。[60]20211123日,新华网报道,中科院新疆生态与地理研究所田长彦研究员领导的一个研究团队,从21世纪初开始,对天山南北主要盐碱地分布区进行调查。他们在数百种盐生植物中,最终筛选出盐地碱蓬等多种优质抗盐碱植物。多年来,他们通过种植盐生植物,逐步改良贫瘠的盐碱地,已经取得显著成效。

近日,研究人员顶着寒风,在克拉玛依城郊一片长满深红色植物的试验田里,采集盐地碱蓬的植物种子。茂密的盐地碱蓬紧挨着一片光秃秃的土地,地表遍布着白色斑块。

研究人员解释道:“白色的是盐碱,在新疆乃至整个西北都很常见。盐地碱蓬不怕盐,甚至还很喜欢盐。”新疆的盐碱地面积约占我国的1/3,盐碱地造成农业减产,给当地每年带来的经济损失数以亿计。

田长彦说:“盐地碱蓬是一种‘吃盐植物’。在其他作物都不能生长的盐碱地上,盐地碱蓬却通过‘吃盐’茁壮成长,不仅每亩能生产一吨多的干物质,还能带走数百公斤的盐”。盐地碱蓬的特性不仅在克拉玛依,还在新疆喀什、和田,甚至在宁夏、内蒙古等地得到验证。一些原本寸草不生的重盐碱地,在种植这种吃盐植物三四年后,逐渐被改良为正常农田。

2.加强耐盐碱植物资源管理和研究的新进展

⑴建成首个以耐盐碱植物为主的种质资源库。[61]2010725日,《科技日报》报道,近日,我国第一个以耐盐碱植物为主的种质资源数据库,在山东省科学院生物所建成。该数据库,涵盖自1953年以来,世界上各相关研究单位公开发表的耐盐碱植物信息,涉及99638个分类种。同时,与数据库相对应的,耐盐碱植物种质资源实体库正在建设中。

耐盐碱性极强的小灌木白刺,常常匍匐于地面生长,它的株高3060厘米。作为荒漠、半荒漠地区的重要植被之一,白刺的耐盐碱度可以达到30%。这些资料,连同白刺的高清晰图片,以及它的耐盐能力、适应生长的土壤特征和应用价值等200多项特征指标,都包含在该系统数据库中。据山东省科学院生物所所长杨合同介绍,该系统设立了多种查找途径和过滤功能,且录入了耐盐植物种质资源的高清晰图片,使得资料更加全面,实现了耐盐植物种质资源的信息化管理,解决了我国面临的耐盐植物系统资料缺乏的问题。

长期以来,在我国沿海地区,土地的高盐度使得普通耐盐植物难以生长。而种质资源数据库同时将建网络共享的耐盐植物种质资源数据平台,为耐盐植物育种、生物技术和遗传工程提供所需种质资源。

2008年以来,山东省科学院依托科技部国际合作重大专项“利用耐盐植物推动中澳农业的可持续发展”,通过与澳大利亚的南澳发展研究所等合作,引进了澳大利亚耐盐植物107种,收集国内本土耐盐植物200余棵;克隆获得4个重要相关耐盐基因;筛选出可在黄河三角洲地区种植的耐盐植物5种,建立了200亩耐盐植物示范园。

据了解,截至目前,该资源库引进的耐盐植物种子,通过该所的改良,已经在天津滨海新区、黄三角高效生态经济区成功落地;同时,在天津、东营也与企业建立了产业化基地。

⑵测定耐盐植物小盐芥基因的全序列。[62]201279日,中科院遗传与发育生物学研究所谢旗研究员主持的研究团队,在美国《国家科学院学报》网络版发表论文,公布了小盐芥基因的全序列。文章的评审者认为,论文结果揭示了非常有价值的植物抗逆机制,使人们对植物耐盐性机制的理解迈出了一大步。同时,该论文还被《自然》杂志评述为亮点文章。

小盐芥是一种生长在盐碱地的植物,它与拟南芥同属十字花科,也具有作为模式植物的一系列良好特征。但它与拟南芥相比,存在更多的“应激响应”基因。这些“应激响应”基因,通过大片段基因加倍和基因串联加倍,得到的许多加倍基因使其获得良好的高耐盐性。

在盐碱地种植粮食或经济作物是人类的一个梦想,尤其对于中国这样可耕地少、人口多的国家,意义更加非凡。相关专家认为,小盐芥基因全序列的公布,拉开了对耐盐植物深入研究的序幕。

3.提高农作物耐盐性研究的新进展

⑴试用死海菌类基因来提高农作物[63]200512月,以色列海法大学的研究人员,在美国《国家科学院学报》发表论文提出,利用死海菌类基因,提高农作物的。地球上绝大部分生物不能在盐碱环境下存活,如果盐度过高就会发生脱水,继而死亡。死海的每升水含盐量大约为340克,是海水浓度的10倍。但在这样极端的环境下,却孕育了散囊菌科散囊菌属的标本霉。

海法大学研究人员对此进行探索,他们从这种死海真菌上,分离出一种被称为EhHOG的基因,并将其移植到酿酒酵母菌中。他们发现,同普通酵母相比,这种转基因酵母可耐更多盐分,同时它还拥有耐高温和低温以及耐过氧化氢的能力。

研究人员由此认为,如果这一基因被植入农作物,也许最终能够提高其盐碱能力。他们还补充说,死海生物体上的其他基因可能也有同样的效果。

⑵运用基因技术提高谷物耐盐性。[64]20097月,英国《每日电讯报》报道,澳大利亚阿得雷德大学和英国剑桥大学植物科学系的研究人员,通过对谷物进行基因手术,提高谷物的耐盐性。专家表示,这将有助于缓解世界上最贫穷国家的饥荒。

研究人员对实验谷物中的某种基因进行修改,让它能更好地把钠离子锁定在植株的根部,而不是让其上移到芽部,从而提高植株的耐盐性。

研究人员说,在水稻植株上进行的初步测试表明,这种方式非常具有前景。如果能对大米、小麦和大麦等谷类作物进行同样的手术,可以大大化解目前的粮食危机。

⑶发现乙醇可提高农作物的耐盐性。[65]20177月,日本理化学研究所和横滨市立大学联合组成的一个研究小组,《植物科学前沿》杂志网络版上发表论文称,他们近日发现,乙醇可提高农作物的耐盐性。

目前,全球约有20%的灌溉农田出现盐碱灾害,农作物产量受损严重,亟待开发出抗盐碱技术。该研究小组利用植物模型拟南芥和水稻进行试验,发现乙醇可抑制植物活性氧的积蓄,增强植物的耐盐性。

盐碱灾害多发于沿海地带,有些农业灌溉导致的盐类积累也会造成盐害,对农作物影响极大。植物受高浓度盐碱刺激后,会出现根部水分吸收障碍、光合作用低下和活性氧积蓄引起细胞坏死等问题。随着世界人口增加,解决农作物抗盐碱问题和相应的肥料问题迫在眉睫。

研究小组通过对拟南芥进行分析发现,乙醇处理会增强拟南芥的耐盐性。为了解植物耐盐机理,研究人员对基因表达进行综合分析。结果发现,经乙醇处理后,由高盐应激引发的作用于消除活性氧的基因群增加,消除活性氧的一种过氧化氢的抗坏血酸过氧化物酶的活性也有所增加,显示拟南芥及水稻经乙醇处理后,能抑制活性氧的积蓄从而增强耐盐性。

上述结果显示,单叶植物和双叶植物都对乙醇处理发生反应,从而出现耐盐性。使用乙醇增强农作物耐盐性,是一种相对廉价易行的方法,对建设灌溉设施有困难的地区,有望利用该方法开发出抗盐碱肥料以增加产量。

⑷发现菟丝子转运可移动信号提高寄主耐盐性。[66]201911月,中科院昆明植物所吴建强研究员领导的功能基因组学与利用研究团队,在《实验植物学期刊》网络版发表论文称,他们通过研究菟丝子与寄主之间的关系发现,菟丝子能够在不同寄主之间转运盐胁迫诱导的系统性信号,并对寄主耐盐性产生影响。

菟丝子为旋花科菟丝子属的茎寄生植物,可以同时连接两个或者多个邻近的寄主,形成一个天然的菟丝子连接的植物群体。盐胁迫是自然界中影响植物生长的主要因素,严重影响农作物的产量。菟丝子是否能够在不同寄主间传递盐胁迫诱导的系统性信号,并且对寄主的生理产生调控作用,从而使其具有更强的盐胁迫适应性还缺乏研究。

研究人员通过菟丝子将两株不同的黄瓜寄主连接,并对其中的一株黄瓜寄主进行盐胁迫。实验结果发现盐胁迫诱导的寄主产生的系统性信号,通过菟丝子转运到了另外一株寄主,并影响了此寄主的转录水平和生理状态。菟丝子传导的抗盐系统性信号,使接收到此信号的寄主与受到盐胁迫的寄主,具有了相似的转录水平。而且,接收到盐胁迫信号的寄主,还表现出更高的脯氨酸含量和光合速率等。这些结果,都表明了盐胁迫诱导的系统性信号,通过菟丝子转运。

最后,研究团队对接收到盐胁迫信号的寄主,进行了长期的盐胁迫处理。结果表明,接收到盐胁迫信号的寄主,比未接收到盐胁迫信号的寄主,表现出了更好的耐盐性。该研究首次揭示了,菟丝子能够在不同寄主间介导非生物胁迫诱导的系统性信号,并且对盐胁迫系统性信号的生理功能进行了深入研究,为了解菟丝子的生理生态功能及盐胁迫系统性信号提供了新视角。此外,该研究利用菟丝子将不同的寄主进行连接,这种天然的嫁接体系为系统性信号的研究,提供了一个崭新研究平台。

4.培育具有耐盐碱特性水稻的新进展

⑴培育出有望把盐碱地变粮仓的海水稻。[67]201710月,有关媒体报道,袁隆平牵头成立的青岛海水稻研究发展中心,在海水稻研发标志性人物陈日胜的带领下,近日在一个0.6%盐度试验基地,测得海水稻的最高亩产达到620.95公斤。

这里所谓的海水稻,并不是在海水里种植,也不是用海水来浇灌,只是突出该类水稻耐盐碱的特性,是一个形象的说法,行业内称此类水稻为“耐盐碱水稻”。其研发和推广将有望使原本是滩涂的荒芜盐碱地像普通耕地那样生长出可口的粮食,造福人类。

据测算,中国目前约有15亿亩盐碱地,其中有2亿亩具备种植海水稻的潜力。如果按照每亩产值200300公斤计算,可增产粮食约500亿公斤。全世界范围而言,盐碱地约有143亿亩,海水稻的推广,对消除饥饿,减轻贫困,推动实现联合国2030议程无疑具有十分重大的意义。前述测算是理论上的,海水稻的推广动力在很大程度上取决于单位产出和成本之间的核算。同时,在其他更优质土地资源还有待继续深入开发的背景下,包括种植海水稻在内的盐碱地开发利用都会受到客观条件的制约。

谈到中国对海水稻的研发,必须提到在这一领域做出杰出贡献的专家陈日胜。198611月,毕业于湛江农业专科学校林果专业的陈日胜与老师在海滩考察时,无意间发现了生长在盐碱地里的野生水稻,他采集下500多粒种子,之后开始了育种工作,经过长达近30年的努力,到2014年,他把产量从亩产100斤提高至300斤。同年,他向农业部提出了“海稻86”品种权的申请,并进入新品种的验证阶段。袁隆平关注到陈日胜的海水稻研究,并牵头成立了青岛海水稻研究发展中心,整合多家水稻科研院所力量,大力推进耐盐碱高产水稻方面的研究。

⑵耐盐优质水稻育种获得新突破。[68]20221027日,中国新闻网报道,中国科学院遗传与发育生物学研究所黄河三角洲盐碱地农业试验站站长王建林负责的研究团队,在耐盐优质水稻育种方面获得重要突破,其选育的水稻新品系“盐黄香粳”,在黄河三角洲盐碱地农业示范工程中,取得实测亩产505.1公斤、米质优一级的出色成绩。

该研究团队2022年在山东东营部署了黄河三角洲盐碱地农业示范工程,耐盐优质水稻新品系“盐黄香粳”示范区土壤含盐量为6‰~8‰的盐碱地,采用旱直播及微咸水灌溉的种植方式,6月中旬采用旱直播方式200亩连片种植,播种后灌溉淡水促进出苗,进入7月份开始全程采用排沟内含盐量为2.5‰~3.5‰的微咸水进行灌溉。

王建林表示,水稻是中国的主要粮食作物,也是盐碱地利用的先锋作物,适宜盐碱地的水稻品种需要同时具备三个特点:一是耐盐性强,可以在盐碱地环境下生长发育并适应微咸水灌溉;二是生育期适宜,充分利用7月至9月光温和降水资源,避开春季蒸发量大、降水量小、返盐严重的季节;三是优质不减产,盐碱地环境对产量的影响不可避免,但可以促进次生代谢,提高大米营养品质,增加附加值。“盐黄香粳”就是这种设计育种理念的产物,并很好地融合三方面特点,从而实现耐盐高产优质的统一。

中科院遗传发育所黄河三角洲盐碱地农业试验站致力于揭示作物耐盐分子机理、编辑作物耐盐基因、选育耐盐作物品种、研发盐碱地利用技术、构建盐碱地农业模式等研究,已在粮食作物、油料作物、饲草作物等多个领域取得重大进展。20229月,该试验站还成功组织举办盐碱地种业创新国际会议。

5.培育其他耐盐碱农作物的新进展

⑴培育出耐盐碱的高产玉米新品种。[69]20091218日,德国吉森大学植物营养学研究所发表公报说,该所研究人员用传统育种方法杂交,培育出一种在盐碱地上也能高产的玉米新品种。

以往研究表明,不同品种的玉米耐盐碱能力各异,吉森大学研究人员选取了多个具有较强耐盐碱特性的玉米品种,并将这些品种的玉米进行杂交,最终培育出了这种博采众家之长的耐盐碱玉米新品种。据介绍,这种玉米的抗盐碱能力很强,且产量高。

在世界各地尤其是干旱地区,土地盐碱化降低了土壤的肥力,并影响经济作物的种植。研究人员说,这一成果有助推动在盐碱化土地上种植经济作物的研究。

⑵培育出可在盐碱地维持高产的小麦新品种。[70]20123月,澳大利亚阿德莱德大学等机构组成的一个研究小组,在《自然·生物技术》杂志发表研究成果称,他们开发出一种新品种耐盐小麦,它在盐碱地中的产量,最多可比某些普通小麦高出25%。

研究人员报告说,这个小麦新品种具有耐盐能力的奥秘,是研究人员为该小麦引入了一个名为“TmHKT15-A”的基因。这个基因是从野生小麦中得到的,这种野生小麦与现在广泛种植的小麦曾经是近亲,但后者已在长期人工种植过程中失去了这个基因。

据介绍,这个基因指导合成的一种蛋白质,可阻止盐分抵达小麦叶片部位。通常在盐碱地中种植小麦会面临的问题,是盐分上升到小麦叶片部位并干扰光合作用等对小麦生存至关重要的机制,从而导致产量降低。此次培育的耐盐小麦,是把“TmHKT15-A”基因引入硬质小麦所得到的。硬质小麦多在意大利、北非等国家和地区种植,常用于制作意大利面等面食。

实验显示,在普通土地中,新品种小麦的产量与普通硬质小麦差不多,但在含有一定盐分的土地中,它的产量比对照组的某些普通硬质小麦最多高出25%。研究人员还指出,他们已将该基因引入了常用于制作面包的小麦品种,但还需一段时间才能获得田间实验结果。

研究人员介绍说,在培育耐盐小麦的过程中,他们采用的是传统杂交技术,而不是转基因技术,因此这个新品种小麦,在一些对转基因技术有限制的地方也能推广。

⑶选育出适合盐碱地生长的南菊芋等农作物。[71]20211228日,有关媒体报道,南京农业大学资源与环境科学学院一个研究团队,历时十余年,选育出能耐受不同盐分的南菊芋1号、南菊芋9号等耐盐植物品种,并推广到江苏盐城、山东东营以及内蒙古、新疆、甘肃、宁夏等地。此外,他们也在参与培育耐盐水稻、油菜等耐盐农作物。

研究人员表示,今后,研究团队还将加强盐碱地适生的种质资源研究,并重点突破优良耐盐碱种质创制、耐盐农作物适生种植高效改土技术、高效节水与咸水安全利用的盐碱地开发利用等技术,以提高盐碱地土壤的可用性。

⑷耐盐碱大豆育种获得重大进展。[72]20221015日,中国新闻网报道,中国科学院遗传与发育生物学研究所田志喜率领的研究团队,成功选育的耐盐碱高产优质大豆新品系“科豆35”,在山东省东营市黄河入海口的典型盐碱地上采用完全天然雨养方式进行示范种植,当天通过田间实收测产显示亩产为270公斤以上。

该研究团队长期致力于大豆功能基因组研究,在大豆基因组学、种质资源演化、重要农艺性状遗传解析、分子设计育种等方面开展系统研究,已取得一系列重要进展,为培育高产优质耐逆性大豆新品种奠定了坚实的材料基础和理论基础。

山东省东营市地处黄河入海口,属于典型的滨海盐碱地。研究团队在东营市土壤盐度含量5‰的地块上采用完全天然雨养的种植方式,开展创新性的耐盐碱大豆种质资源筛选、品种选育与示范等研究工作。通过连续5年的高强度耐盐碱筛选和小区试验,在1.3万多份大豆种质材料中筛选获得耐盐碱新种质68份,包括“科豆35”在内表现特别优异的有25份。

研究团队称,“科豆35”属夏大豆中熟类型,具有耐盐性强、抗倒性强、抗病性好、高产优质等特点,在黄淮海北片地区夏播全生育期108天。该新品种2021年参加国家黄淮海北片区域试验,亩产比对照品种增产10.3%2022年继续参加国家黄淮海北片区域试验和国家黄淮海滨海盐碱组区域试验。

据了解,我国大豆产量长期不足,近年来大豆进口量一直持续在9000万吨以上,对外依存度高达85%,提高大豆生产能力是我国粮食安全的重大任务。而增加大豆种植面积是缓解中国大豆危机的有效途径,但单纯地在现有耕地基础上,通过减少主粮作物种植以增加大豆种植面积,并不符合中国人多地少的实际国情。除18亿多亩红线耕地外,中国还有11.7亿亩的边际土地,其中包括5亿亩左右的盐碱地,而拥有各类具备农业利用前景的盐碱地总面积1.85亿亩,对这些盐碱地的有效开发利用,是提升中国大豆产能的重要新方向。


创新成果消息资料出处

[54]科学网2012731

[55]中国科学报2016222

[56]科学网2016910

[57]新华社2019126

[58]光明日201816

[59]科技日报2021422

[60]新华网20211123

[61]科技日报2010725

[62]中国科学报2012713

[63]科学时报20051222

[64]科技日报2009713

[65]科技日报2017712

[66]科技日报2019114

[67]人民日报海外版 20171028

[68]中国新闻网20221027

[69]新华网20091219

[70]新华社2012315

[71]科技日报20211228

[72]中国新闻网 20221015