杨培岭:化控巧节水盐滩变良田 科技助扶贫誉满试验站

化控节水走出一条幸福之路

自2000年以来,杨培岭教授花了大量的时间来钻研化学制剂对土壤保墒及农业水资源的调控作用。20多年来为化控节水的推广及应用倾注了满腔热血和心血,将自己全部的精力全都扑在了化控+农业生态建设当中,为减贫和助贫的事业增砖添瓦。

习总书记指出:“生态治理,道阻且长,行则将至。我们既要有只争朝夕的精神,更要有持之以恒的坚守。”我国的生态问题由来已久,水分不足和养分缺乏是制约广大旱农地区农业生产的两个关键因素,如何有效地对二者进行调控,达到高产、优质和高效的生产目的,是提高农民生产,解决农民收益的首要问题。20世纪80年代以来,化学调控技术的研究和应用有了长足的发展,被认为是21世纪实现高产高效农业的新技术之一,但对干旱半干旱地区的作物来说,如何采取有效的化学调控技术协调作物生长,保持土壤养分,提高作物水分及养分利用效率,以及如何贴合实际农业生产仍需要花费大量的试验和精力去研究。

杨教授曾说过,随着国家工业化进程的加快,各个领域进行交叉,取长补短十分重要,SAP作为石油产业的辅材料,在交通运输业上并不陌生,且在国外已有将SAP、PAM和FA等化学试剂施用在土壤、作物的案例和技术,在水资源日益紧张境况下的今天,除了物理手段(高效节水设备)和一些软制度(灌溉制度制定、水权确权等)外,需要也一定要在其他领域上有所突破,不能一条腿走路。

杨培岭教授在化学制剂对土壤改良、土壤水分保持等方面经多年的研究,发表文章、专利40余篇。为合理解决化学调控在农业生产的应用问题,在北京、内蒙等缺水地区进行大面积的推广实验,从化学制剂的施入方式、施入量、施用方法等角度,贴合华北地区和内蒙自治区的农业管理方式,系统研究了化学调控对土壤-作物系统影响机制,提出了化学调控的农业应用模式,有效减轻了土壤结皮,增强了土壤持水性能,提高了叶面气孔开度和作物产量,确保了农民受益。从2000年起,杨培岭教授联合北京平谷水务局、海淀区水务局,联合开展了一系列示范推广项目如:“化控节水与面源污染防治关键技术在四季青果园的应用与示范”、“2015平谷区水保站化控节水示范项目”。这些项目集中在经济型果树上,对苹果树和葡萄树进行了集成技术应用的效果研究,同时对施用保水剂后土壤物理性质的时效性变化和入渗进行了探讨,提出了施用保水剂条件下果园的灌溉制度,有效减少了灌溉量,提高了土壤持水能力。

在2006年主持“京郊主要果蔬农业化控节水集成技术的试验研究与示范推广”项目,更系统的深入研究了化控节水技术的集成模式,在京郊区域取得了良好的效果,有效降低了果蔬作物的灌水量,提高了番茄、黄瓜等作物的产量,在同年取得了北京市推广三等奖,于2008年获得了北京市科学技术一等奖。随着化控节水技术的不断完善与丰富,杨培岭教授开始着力推进这项技术的规模化应用研究和产业化发展,与中国科学院兰州化学物理研究所,胜利油田长安控股集团有限公司和新疆汇通旱地龙腐植酸有限责任公司等开展联合攻关研究,不断提高化控节水技术产业化规模和应用范围,突破传统单一的节水技术模式,采用多类型化控制剂联合应用,系统解决农业化学节水调控技术领域新产品研发、工业化生产、技术配套各环节中的关键技术问题,全面提升降水-土壤水-作物水-大气水转化效率。同时揭示了农业化控节水技术的效应与作用机理,建立了施用技术体系及协同调控理论。经过10余年的研发与积累,开发了17种化控制剂新产品,突破了聚丙烯酰胺、有机-无机复合保水剂、旱地龙三种产品工业化生产的各项关键技术,形成生产线4条。创立了我国8种类型区、24种作物的化控技术施用模式,建立示范区32个。构建了集“新产品研发目标-合成工艺-工业化生产-技术配套-示范推广”于一体的农业化学节水调控综合技术体系及其产业化开发模式,化控节水技术推广总面积累计达59.47万hm2,节水6.48亿m3,新增纯收益12.33亿元。相关一系列成果获得了2010年国家科技技术进步二等奖。并于2010年与任树梅教授联合编著了《农业化控节水技术原理及应用》,书中纳入了他本人的多年关于化控节水的研究成果,由科技出版社出版,将理论与实践相结合系统阐述了化控试剂对农业生产的帮助。

在2012年,杨培岭教授作为主要推动人与通州市政府合作成立了中国农业大学通州试验站,确定了长达20年的合作关系,试验站位于通州区于家务乡的通州国际种业科技园区内,试验站将产学研紧紧结合在一起,以科研教学和技术示范、推广为主,符合我国高等教育大众化、公平化发展趋势,努力将科研成果运用到生产实践道中。杨教授作为通州试验站的站长,努力贯彻“科教兴国”和“人才强国”战略,坚持以立德树人为根本任务,践行三全育人理念,大力发展教育,将理论与实践相结合,切实提高研究生的学习能力,为地区发展注入新的动力,也为人才培养提供了更好平台,将试验基地建成为集科技创新、集成示范、综合培训、科普推广于一体的农业节水科技创新服务平台,同时根据实验站业务发展需求,结合北京市都市型现代农业发展特点,积极引导相关教师、学生到实验站开展科学研究与教学实习工作。

在2013年为进一步探讨化学制剂对土壤-作物系统的调控机理,主持了“土壤-作物系统水分循环的化学制剂协同调控与高效利用机理及模式”自然基金项目,探究化学协同调控作用下土壤-作物系统水分运移规律及其高效利用机制,分析了化控制剂应用下土壤的非刚性效应、作物生理响应和化控制剂作用效能-根际微生物群落-根系生长的交互影响机制,提出了玉米产量最优的化学联合调控模式。项目在中国农业大学通州试验进行试验研究,以产学研的模式,并在次年在种业园区进行了规模示范,带动了区域农业节水的发展。

这些项目的实施,一方面促进、带动了高效节水农业的发展,另一方面提供了面向全局科学研究条件,获得了许多有价值的研究成果。同时为国家相关政策的制定提供了技术支持。特别是项目中的多个横向题的科学研究成果,对我国北方缺水地区的水资源发展和生态农业发展与解决“三农”问题都具有重要的启示和指导意义。

脱硫副产物让盐碱地开出希望的花

盐碱地素有地球生态癌症之称,土地盐碱化尤其耕地盐碱化严重威胁我国农业生产及粮食安全的可持续发展。据估算全球盐碱地面积约为9.55亿公顷,而我国就有0.99亿公顷,广泛的分布在黄淮海平原、东北平原西部、内蒙古河套灌区以及西北内陆地区等干旱半干旱地区。盐碱化使曾经的“塞上江南”变成了“白浆滩地”,河套灌区近40%的土地受到盐碱化的危害,土壤板结严重、地力大幅下降,常常是广种薄收甚至颗粒无收。“满眼一片白茫茫,寸草不生碱圪梁,年年辛苦都瞎忙,大片土地尽撂荒!”这句当地谚语便是农民束手无策的真实写照。不能再让盐碱地成为卡在河套人民“脖子”上的枷锁,必须从根本上解决盐碱地难以改良的问题,让农民有地种,有粮收。带着这样的信念和勇气,杨培岭教授团队深入基层,扎根农村,从调研勘测,到技术攻关,从模式完善,到示范推广,一干就10多年。2002年杨培岭教授主持的863重大专项课题“可资源化烟气脱硫技术”子课题“可资源化烟气脱硫副产物作为土壤改良剂的应用研究”正式启动,研究团队在乌拉特前旗开展了大量的野外试验工作,经过室内理论实验与田间中试实践证明,施用脱硫副产物后,土壤的理化性质可得到明显改善,ESP、pH、SAR等指标明显降低,作物出苗率和产量指标显著提高,效果十分显著。由此形成的标志性成果“一种改良碱化土壤的方法”获得国家发明专利(ZL 200510063399.9)。

但盐碱地的改良绝非一蹴而就的,如施用量与淋洗量的优化完善、改良的长期效应监测及效益评价、综合集成技术的构建等等大量工作还需要更多的研究才能实现。为此杨培岭教授又积极申请国家自然基金和科技成果转化项目,在已有基础上对脱硫副产物改良碱化土壤技术进行了补充和优化,综合集成技术模式立足于改良过程的综合效应,以达到“降盐碱、增产出、改结构、保效果”的综合改良目标。提出了土地精细平整,渠沟整体配套;改良测土定量,改进灌排淋洗;增施有机肥料,配合化控制剂的综合技术模式。以该模式为核心,在内蒙古河套灌区五原县境内和乌拉特前旗地区分别建立了200亩中心示范区以及550亩重点试验示范区,主要作为开展科研工作的基地和对外宣传的窗口。

通过前期试验,盐碱地的综合治理已取得了一定经验。但受资金缺乏等因素制约,盐碱地改良无法形成规模化的推广应用。杨培岭教授便积极联系巴彦淖尔市临河区农业综合开发办公室,结合农业综合开发中低产田改造项目对改良技术进行推广,积小成大,积少成多,从2010年开始,在内蒙古河套灌区白脑包乡(十大股村,召滩村,春光村,中心村),新华镇(隆盛村,红旗村),乌兰图克镇(新乐村)等地建设了共9660亩辐射推广区。当地农户一开始对这种改良方式半信半疑,在看到效果以后,便口碑相传的学习起这种技术。“说实话我一开始是不信的,家里的地试了一些方法都没什么起色。”十大股村的于师傅的困惑普遍存在于河套灌区大片的盐碱地上,因盐碱地而致贫的农民不在少数。金杯银杯不如老百姓的口碑,不能给老百姓带来效益的技术不能称为好技术,后期通过实际调研了解到,各示范区的碱土荒地经两年改良后,向日葵亩产可以达到250-360斤/亩,相比改良前30-50斤/亩的产出提高了400%以上,基本达到地区葵花亩产平均水平,改良效果显著。改良后,按当地食用葵籽收购价格3.4元/斤计算,每亩可增收580元以上,效益非常可观。

杨培岭教授还积极开展了面向农户和基层农业科技人员的培训和宣传工作,推动技术应用。3年间共举办培训班9次,培训840人次,通过入户宣传与基层农技站分发的形式发放脱硫副产物改良碱化土壤技术简介宣传手册5000余份,群众反响良好。

通过杨培岭教授的不断努力,以脱硫石膏为核心的盐碱土改良技术被越来越多的农户接受,也得到了政府的认可与支持。从2009年至今,五原县累计推广以脱硫石膏为主的综合改良技术11.5万亩,向日葵平均每亩增产35.2公斤,每亩效益提高171.4元,总增效益1971.1万元。2018年巴彦淖尔市通过了《484万亩盐碱化耕地“改盐增草(饲)”兴牧示范工程改良和利用规划》,脱硫石膏改良技术将会在其中起到至关重要的作用。

技术扶贫攻坚战役每天都在进行。对于长期处于“战场”一线的杨培岭教授来说,这“战役”甚至未曾停止过。他用他的汗水与坚守,为广受盐碱地危害的农户带来了曙光,让这片盐碱地开出了希望之花。他用实际行动为农业增效、农民增收、农村繁荣贡献自己最大的力量。