胡贊民（右二）、范成明（左一）等正在查看油菜籽生長(zhǎng)情況。遺傳發(fā)育所供圖
■本報(bào)記者 馮麗妃
5月的新疆和田，大地初披新綠。中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所（以下簡(jiǎn)稱遺傳發(fā)育所）高級(jí)工程師唐丁與博士生尤常清、博士后吳雪丹播完田菁種子，拍去身上的沙土，便驅(qū)車趕往阿克蘇試驗(yàn)田。
車子剛上沙漠公路，前方就出現(xiàn)一片“黃云”。“是沙塵暴！”尤常清話音未落，黃沙如墻般撲來(lái)，瞬間吞噬車輛，能見(jiàn)度僅剩兩三米。前路難辨、后退無(wú)門，原定行程被迫取消。3人只好改道阿拉爾，平常5小時(shí)的路在沙暴中“挪”了12個(gè)小時(shí)才到，從中午開(kāi)到深夜。
“起初難免心慌，但沙暴范圍廣，沿途無(wú)遮蔽，只能向前。”唐丁回憶那一幕時(shí)異常平靜。而看到學(xué)生在沙塵暴中拍下的照片，中國(guó)科學(xué)院院士、遺傳發(fā)育所研究員曹曉風(fēng)心疼不已：“這些年輕人圖啥？就圖鹽堿地一年比一年綠！”
近年來(lái)，遺傳發(fā)育所的科學(xué)家正接過(guò)老一輩的接力棒，向中重度鹽堿地治理這塊“硬骨頭”發(fā)起攻關(guān)。“我們有兩大核心原則：一是以農(nóng)民受益為根本，因地制宜實(shí)現(xiàn)土地效益最大化；二是緊扣國(guó)家戰(zhàn)略與地方經(jīng)濟(jì)需求，不搞‘為科研而科研’。”該所主持工作的副所長(zhǎng)傅向東說(shuō)。
面對(duì)全國(guó)復(fù)雜多樣的鹽堿地類型——東北蘇打鹽堿地、華北氯化鈉型鹽堿地、西北內(nèi)陸干旱硫酸鹽堿地，遺傳發(fā)育所組建起“攻堅(jiān)大團(tuán)隊(duì)”，集合20余個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，聚焦鹽堿地改良，主糧、經(jīng)濟(jì)作物和先鋒植物育種，以及水資源治理等多個(gè)研究方向，采取“以種適地”策略，為不同鹽堿地“量身定制”解決方案，在“白色荒漠”上打響一場(chǎng)開(kāi)辟“新糧倉(cāng)”的綠色戰(zhàn)役。
在這場(chǎng)曠日持久的戰(zhàn)役中，遺傳發(fā)育所的科學(xué)家用行動(dòng)鑄就了以韌性、創(chuàng)新、扎根、堅(jiān)守為內(nèi)核的“鹽堿地精神”。
韌性：在失敗中孕育成功
這個(gè)暑假，曹曉風(fēng)團(tuán)隊(duì)的青年研究員鄧嫻又沒(méi)顧上陪家里的兩個(gè)孩子——她從新疆荒漠到內(nèi)蒙古草原，又到山東沿海，忙著查看試驗(yàn)田里的田菁長(zhǎng)勢(shì)。
2021年，曹曉風(fēng)從熟悉的植物表觀遺傳學(xué)研究領(lǐng)域轉(zhuǎn)身，一頭扎進(jìn)了牧草選育和鹽堿地改良的應(yīng)用研究。他們選中“既能改良土壤，又能當(dāng)飼草”的豆科植物田菁，破解我國(guó)飼草短缺和邊際土地利用的雙重難題。
鹽堿地素有“地球牛皮癬”之稱，大片土地寸草不生，形同“白色荒漠”。“在這樣的絕望之地尋找希望，把不可能變?yōu)榭赡?，就意味著要在反?fù)失敗中孕育成功，‘韌性’是必備的信念。”曹曉風(fēng)說(shuō)。
東北松嫩平原西部鹽堿地pH值超過(guò)10，白花花的堿斑上從未長(zhǎng)出過(guò)像樣的莊稼。他們頭一年播下的400多份田菁種子，出苗率不足1/5。同為團(tuán)隊(duì)成員的遺傳發(fā)育所研究員宋顯偉一年中有100多天扎在東北，與當(dāng)?shù)睾献髡呙刻鞄е鴰资畟€(gè)包子蹲在田間，逐個(gè)篩選種質(zhì)，改良播種方式。如今再看，曾經(jīng)的堿斑上已經(jīng)長(zhǎng)出又高又密的田菁。
今年，曹曉風(fēng)團(tuán)隊(duì)的攻關(guān)重點(diǎn)轉(zhuǎn)至新疆。我國(guó)鹽堿地總面積約15億畝，其中約5億畝具備開(kāi)發(fā)潛力，新疆鹽堿地面積高達(dá)2.44億畝，是全國(guó)鹽堿危害最嚴(yán)重的區(qū)域。“這里堪稱鹽堿地的‘博物館’，沙地、沙荒地、紅膠泥地等類型復(fù)雜多樣，利用潛力與挑戰(zhàn)并存。”鄧嫻說(shuō)。
研究團(tuán)隊(duì)在和田、喀什、阿拉爾、阿克蘇等南疆的鹽堿地上，種了2000畝示范田。那里飼草缺乏，南草北運(yùn)成本高昂。他們遇到的最大挑戰(zhàn)是南疆特有的紅膠泥地——土質(zhì)黏重如膠，缺乏孔隙，種子播下無(wú)法出苗。去年，唐丁在阿克蘇地區(qū)柯坪縣的試種連續(xù)3次失敗，種子全都被悶爛在板結(jié)的土里。怎么破題？曹曉風(fēng)提出，等苗長(zhǎng)至10厘米左右時(shí)再移栽，提高成活率。“這勢(shì)必會(huì)增加成本，所以還要尋找更加有效的辦法。”她說(shuō)。
事實(shí)上，在這場(chǎng)“白色荒漠狙擊戰(zhàn)”中，遺傳發(fā)育所的許多團(tuán)隊(duì)都品嘗過(guò)“失敗”的滋味：有的團(tuán)隊(duì)在山東東營(yíng)濱海鹽堿地種大豆時(shí)，十幾畝地只活了三四百株苗；有的團(tuán)隊(duì)在阿克蘇種的油菜材料基本“全軍覆沒(méi)”，在東營(yíng)種的兩三千份材料，也只有40多份活了下來(lái)……存活不多的材料就是他們希望的“火種”。
經(jīng)過(guò)4年攻關(guān)，曹曉風(fēng)團(tuán)隊(duì)已有5個(gè)“中科菁”系列品種進(jìn)入國(guó)家區(qū)域試驗(yàn)，今年還在全國(guó)布局了12個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。在鄧嫻看來(lái)，“沒(méi)有萬(wàn)能的品種，得給每塊地量身定制”。
創(chuàng)新：對(duì)著“痛點(diǎn)”開(kāi)“處方”
“烏魯木齊安寧渠含鹽量0.8%的鹽堿地，我們的油菜籽畝產(chǎn)250公斤。伊犁奎屯市含鹽量1.12%的鹽堿地，畝產(chǎn)226公斤。”專注油料作物改良的遺傳發(fā)育所研究員胡贊民自豪地“曬出”2024年北疆兩個(gè)試驗(yàn)田的“成績(jī)單”——均遠(yuǎn)高于我國(guó)油菜籽約140公斤的平均單產(chǎn)。
這些數(shù)字事關(guān)我國(guó)“油瓶子”安全：我國(guó)每年進(jìn)口的大豆、菜籽等油料作物占總需求的70%。而2024年全國(guó)油菜種植面積約1.2億畝，為保證糧食安全，油料作物不能與主糧爭(zhēng)地。
“創(chuàng)新不只是技術(shù)攻關(guān)，還要對(duì)著‘痛點(diǎn)’開(kāi)‘處方’。”胡贊民說(shuō)。
看到南疆傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)長(zhǎng)期受困于“冬小麥6月收割、后續(xù)作物難成熟”，他們提出“定制化”解決方案：定向篩選耐鹽堿的油菜品種，并聚合近緣種白菜型油菜抗寒性狀，培育出“耐寒型甘藍(lán)型油菜”新品種，可在6月初收獲——比冬小麥足足早20天。
“可別小看這20天！”胡贊民說(shuō)，它意味著在南疆的光熱資源下，后茬玉米一畝地一天可增產(chǎn)15~25公斤，20天空窗期意味著300~500公斤的增產(chǎn)潛力，相當(dāng)于再造一季收成，無(wú)疑給農(nóng)民帶來(lái)了更多收入。不僅如此，在2024年秋播首試中，他們?cè)诎⒖颂K地區(qū)含鹽量0.4%的鹽堿地上種出的“冬油菜”畝產(chǎn)達(dá)220公斤，按照每公斤6元的油菜籽收購(gòu)價(jià)計(jì)算，其畝產(chǎn)值可達(dá)1300元。
“油菜秸稈打碎后還田，還能成為優(yōu)質(zhì)肥料，改良土壤。”胡贊民團(tuán)隊(duì)的遺傳發(fā)育所副研究員范成明說(shuō)，2024年，團(tuán)隊(duì)在新疆和碩種植油菜后，當(dāng)?shù)毓緦?shí)測(cè)顯示，土壤中的含鹽量從原來(lái)的2.5%下降到約1%，效果顯著。
遺傳發(fā)育所工程師郭徐鵬表示，鹽堿地不同，他們的栽培“處方”也不同：新疆缺水，就用覆膜滴灌技術(shù)控制水量；東營(yíng)海水倒灌頻繁，就用深耕覆膜減少蒸發(fā)，可使中重度鹽堿地的鹽度降低50%左右。盡管東營(yíng)的氯化鈉型鹽堿危害更為嚴(yán)重，在含鹽量0.5%的中度鹽堿地上仍可實(shí)現(xiàn)畝產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)140公斤，每畝產(chǎn)值近千元。
“解決痛點(diǎn)問(wèn)題，讓成果落地，為農(nóng)民帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的收益，是我們團(tuán)隊(duì)的奮斗目標(biāo)。”遺傳發(fā)育所高級(jí)工程師陳宇紅說(shuō)。
“鹽堿地治理具有反復(fù)性、長(zhǎng)期性、頑固性，需要不斷創(chuàng)新，突破傳統(tǒng)思維限制，讓每寸土地效益最大化。”傅向東說(shuō)。
在這場(chǎng)關(guān)乎“糧食安全”與“大食物觀”的攻堅(jiān)戰(zhàn)中，遺傳發(fā)育所的科學(xué)家集智創(chuàng)新、多線并進(jìn)。
扎根：把心留在大地上
凌晨5點(diǎn)就出門，坐公交、倒地鐵、乘高鐵、坐汽車，在8點(diǎn)左右趕到位于河北滄州南皮的試驗(yàn)田，這樣的行程，從事小麥雜交育種的遺傳發(fā)育所研究員鄭琪已經(jīng)走了10多年。
每年，鄭琪都會(huì)帶著團(tuán)隊(duì)在南皮站從幾百份小麥材料中選親本，做上千個(gè)雜交組合，去雄數(shù)萬(wàn)個(gè)小花，選擇出優(yōu)良株系。為了培育高產(chǎn)、耐逆的小麥品種，她經(jīng)常頂著嚴(yán)寒酷暑在麥壟間記錄數(shù)據(jù)，一干就是一整天。
作為中國(guó)科學(xué)院院士、國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)得主李振聲的學(xué)生，鄭琪在多年磨礪中練就了像老師那樣“看苗識(shí)品種”的本事，而且哪一塊地有好材料，都記得很清楚。
這幾年，鄭琪培育的多個(gè)旱堿麥品種已經(jīng)轉(zhuǎn)化。“小偃155”畝產(chǎn)466公斤，自2021年通過(guò)河北省審定以來(lái)，在滄州已推廣種植近30萬(wàn)畝，成了當(dāng)?shù)氐?ldquo;名特優(yōu)新農(nóng)產(chǎn)品”。“小偃156”也通過(guò)了天津市審定，畝產(chǎn)突破630公斤，加工品質(zhì)達(dá)到強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)。
如今，鄭琪正在“揭榜掛帥”，與滄州黃驊的企業(yè)共建育種基地，培育耐更高鹽堿度的旱堿麥新品種。“李先生研究小麥育種幾十年，不僅讓種子在土壤中扎根，也把心留在大地上，時(shí)時(shí)處處為當(dāng)?shù)卣?、企業(yè)和老百姓考慮，與對(duì)方建立了深厚的感情。”鄭琪說(shuō)，“這是我需要向他學(xué)習(xí)的。”
7月，河北滄州海興，天還下著大雨，聚焦鹽堿地水資源難題的遺傳發(fā)育所青年研究員郭凱就拿著玻璃瓶，深一腳淺一腳地在田里采集水樣。“得測(cè)測(cè)雨水能帶走多少鹽分。”他說(shuō)。
20年前，郭凱跟著導(dǎo)師劉小京初來(lái)乍到時(shí)，這里曾是“啥也不長(zhǎng)”的重度鹽堿灘，如今卻已經(jīng)成了示范區(qū)，小麥、田菁、油菜、檉柳、枸杞……各種耐鹽堿作物應(yīng)有盡有。
“鹽堿地改良，最大的‘卡脖子’問(wèn)題是缺淡水。”郭凱說(shuō)，沒(méi)有淡水，鹽分就無(wú)法淋洗，植物就無(wú)法生長(zhǎng)。為此，郭凱和同事摸索出“冬季結(jié)冰灌溉”“秋季儲(chǔ)水灌溉”“生育期咸水補(bǔ)灌”等技術(shù)，巧妙利用咸水濃度的季節(jié)性變化，在不影響作物生長(zhǎng)的前提下，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。
“要守住治理成果，必須持續(xù)投入和管理才行。”郭凱話鋒一轉(zhuǎn)，表示當(dāng)前的攻關(guān)焦點(diǎn)是明確咸水灌溉的閾值。傳統(tǒng)咸水利用以“土壤含鹽量”為評(píng)價(jià)指標(biāo)，但他們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)，同一含鹽量的鹽堿土，含水量不同，溶液濃度會(huì)有天壤之別，這才是真正影響植物吸水的關(guān)鍵。為此，郭凱正聯(lián)合新疆、寧夏、東北、濱海等不同區(qū)域的試驗(yàn)點(diǎn)，建立一套基于土壤溶液滲透勢(shì)的咸水灌溉閾值標(biāo)準(zhǔn)，讓咸水利用有章可循。
遺傳發(fā)育所高級(jí)工程師唐三元扎根于寧夏、內(nèi)蒙古、新疆等鹽堿地，長(zhǎng)期從事耐鹽堿甜高粱育種和高效利用。多年來(lái)，他所在的團(tuán)隊(duì)已登記培育9個(gè)甜高粱品種，其中“中科甜968”“中科甜438”等品種已在西北推廣50萬(wàn)畝，成為當(dāng)?shù)馗牧见}堿地、發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)的“黃金品種”。
在唐三元看來(lái)，科技成果要走進(jìn)農(nóng)民心里，除了品種本身優(yōu)良，栽培、耕作、收獲等配套技術(shù)的同步落地同樣關(guān)鍵。2017年，他帶著甜高粱品種到寧夏固原推廣時(shí)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣種植傳統(tǒng)高丹草，每畝要撒播10到20斤種子，對(duì)“一畝地僅需播1公斤甜高粱種子”的科學(xué)建議充滿懷疑，甚至在技術(shù)員播種后偷偷加播。然而，一個(gè)月出苗后，農(nóng)民們徹底信服。
“好品種得讓農(nóng)民‘播下去就完事’，操作簡(jiǎn)單、省工省力還高產(chǎn)，才能真正推廣開(kāi)。”唐三元說(shuō)，他和同事還首創(chuàng)“高粱-玉米間作”技術(shù)；與大豆耐鹽團(tuán)隊(duì)合作，探索“高粱-耐鹽大豆”間作模式，實(shí)現(xiàn)土地高效利用。
“科研不能待在實(shí)驗(yàn)室里閉門造車。”他說(shuō)，“得走到田埂上，聽(tīng)農(nóng)民的心里話，研究才有生命力。”
堅(jiān)守：要有“愚公移山”的勁兒
令人欣喜的是，越來(lái)越多的青年科學(xué)家正投身這場(chǎng)“綠色攻堅(jiān)戰(zhàn)”。遺傳發(fā)育所研究員楊寶軍2023年結(jié)束長(zhǎng)達(dá)6年的博士后研究，從比利時(shí)回國(guó)，從模式植物擬南芥的根系生物學(xué)研究轉(zhuǎn)向重度鹽堿地治理。
楊寶軍希望找到極端重度鹽堿地環(huán)境中的“先鋒植物”，讓它們成為改良鹽堿地的“先鋒部隊(duì)”。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室建立了根系快速篩選標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)月內(nèi)就能測(cè)出植物的耐鹽堿閾值。通過(guò)與新疆、江蘇、內(nèi)蒙古、東北、濱海等區(qū)域的科研同行深度合作，他們已經(jīng)匯聚了涵蓋牧草、中草藥、香料甚至觀賞花卉在內(nèi)的200余份珍貴材料，并從中初篩出10余份表現(xiàn)優(yōu)異的先鋒植物。
“它們各懷‘絕技’。”楊寶軍舉例說(shuō)，如鹽角草、堿蓬是“吸鹽者”，像“生物吸鹽泵”，能吸收土壤中的鹽分并儲(chǔ)存在肉質(zhì)莖葉中，降低土壤鹽分；補(bǔ)血草是“排鹽者”，通過(guò)葉片上的鹽腺將鹽分“吐”到體外，實(shí)現(xiàn)自我“脫鹽”；田菁是“拒鹽者”，能通過(guò)根系屏障阻止鹽分進(jìn)入體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)“屏蔽”保護(hù)。
“如果能解密這些‘本領(lǐng)’背后的分子機(jī)制，未來(lái)就有望通過(guò)基因工程，將這套系統(tǒng)遷移到水稻、小麥、玉米等主糧作物中。”楊寶軍說(shuō)，“或許有一天，玉米也能像某些植物一樣‘吸鹽’‘吐鹽’，那對(duì)鹽堿地治理的助力就太大了。”
遺傳發(fā)育所研究員任勃?jiǎng)t將最初的大豆共生固氮研究拓展至鹽堿地大豆育種。“我們不能只做自己想做的，更要做國(guó)家需要的。”他說(shuō)。目前團(tuán)隊(duì)已從600份誘變品種材料中篩選出五六十份優(yōu)異材料，并進(jìn)一步優(yōu)化。
曹曉風(fēng)表示，植物研究的最終出口，一定是和農(nóng)業(yè)相關(guān)的接地氣的研究。他們下一步的目標(biāo)清晰而艱巨——改良鹽堿地，讓南疆牛羊吃上本地種植的田菁飼料。這是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，選育品種只是第一步，要真正改良鹽堿地，還需結(jié)合灌溉、栽培等綜合措施。要讓老百姓愿意種，必須打通全產(chǎn)業(yè)鏈——配套播種、收割、草產(chǎn)品加工、青貯技術(shù)及推廣體系。為此，她將自己唯一的院士工作站設(shè)在了阿克蘇，并把它視為“第二次創(chuàng)業(yè)”。
傅向東在采訪中表示，研究所還將針對(duì)華北、東北、西北及濱海鹽堿地的特點(diǎn)，建立實(shí)驗(yàn)基地，使其成為鹽堿研究的“前沿陣地”，不斷推動(dòng)應(yīng)用成果轉(zhuǎn)化。
“鹽堿地改造非一日之功，要以愚公移山的精神，一步一個(gè)腳印，持續(xù)解決新問(wèn)題。”傅向東說(shuō)。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2025-08-26 第1版 要聞)