把目光拉回到2017年,彼时的冀东滨海稻区,农民们正面临多重现实难题:水稻收获后冬春低温下秸秆还田腐解缓慢,影响来年耕作;土壤盐渍化治理缺少低成本高效益的技术路径;传统“大水大肥”栽培模式导致耕地质量下降、温室气体排放增加;育秧取土则面临破坏耕层资源、秧苗质量难以保障的困扰。多重压力之下,河北省农林科学院滨海农业研究所农田秸秆综合利用研究室走出了一条“以废治盐、培肥改土”的协同创新之路。
机理先行:十年筑基从“不明所以”到“精准调控”
2017年团队从零起步,将“让秸秆在低温下快腐”作为首要攻关目标。他们从微生物群落演替入手,系统解析了不同温湿度条件下秸秆腐解与养分释放的耦合规律,揭示了低温胁迫下功能菌群的代偿代谢机制。在此基础上,团队进一步探明了滨海盐渍稻区土壤细菌群落结构组装机制及其功能,明确了干湿交替灌溉的节水与减排双重效应,阐明了水盐互作对稻田甲烷和氧化亚氮排放的关键驱动作用,创建了利用产甲烷古菌和甲烷氧化菌群落预测产甲烷潜势的方法。这些扎实的基础研究,为后续技术精准调控奠定了理论基石。
双轮驱动:核心技术研发与核心产品创制协同突破
在机理认知指引下,团队从技术研发和产品创制两个维度协同攻关。
核心技术方面,团队围绕腐解慢、培肥与减排兼顾难、盐渍化治理成本高三道难题持续发力——低温快腐技术体系以功能微生物群落调控为核心,使腐解期提前60天、化肥减施26%,达国内领先水平;节水减氮低碳稻作技术实现节水30%、氮肥减施20%、温室气体排放强度降低17.9%,达国际先进水平;秸秆基质化关键技术攻克水稻秸秆纤维结构紧密、难以快速腐解的技术瓶颈,使腐熟周期缩短60%以上,实现当年秸秆下年基质化目标;盐碱地大球盖菇栽培及循环改良技术则开辟了“以菇改盐”的新路径。
产品创制同步落地——低温启动型复合菌剂可在5—10℃条件下启动腐解;复合型盐碱土壤专用调理剂使中重盐碱地作物苗期成活率达80%以上,产量提高40%—60%;秸秆育秧基质替代传统取土,既利用了秸秆,又保护了耕层土壤。
模式集成:两大循环模式“落地生根”
技术与产品整合集成,形成两大闭环循环模式。模式一“水稻秸秆—育秧基质—低碳稻作循环”:高留茬半量还田后,剩余秸秆基质化加工为育秧基质,育秧后随秧苗移栽还田,配套节水减氮技术,实现“适量还田—基质育秧—基质还田—低碳栽培”闭环。模式二“秸—菇—肥”循环:以水稻秸秆栽培大球盖菇,菌渣配以自主研发的调理剂还田,应用中重度盐碱地2年后,耕层盐分下降50%—70%,有机质提升20%—30%,亩节本30%以上。两大模式走出了秸秆利用、盐碱改良、粮食增产同步推进的绿色路子。
两大循环模式的落地,标志着这条“以废治盐、培肥改土”的路径,已从实验室的“盆景”变为大田里的“风景”,团队构建起了机理探明—技术研发—产品创制—模式集成”的完整创新链。
十年来,这支从2人起步、如今仅5人的精干团队,承担参与国家级、省市级项目17项;完成成果评价2项;授权发明专利5项、实用新型专利6项,软件著作权15项;主编专著2部,发表论文25篇(SCI 5篇);技术成果已在生产一线落地生根。
立足河北滨海盐碱特色产区,面向国家耕地质量提升与农业绿色发展的战略需求,这支团队正以秸秆为“金钥匙”,持续解锁“以废治盐、培肥改土”的生态密码,用科技让废弃秸秆变沃土良方,在盐碱滩上书写生态丰收的崭新答卷。
(图片由河北省农林科学院滨海农业研究所农田秸秆综合利用团队提供)
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