——访青岛大学牛玉生教授

2024年我国大豆进口量9800万吨;2022年我国牛羊肉产量为1242.55万吨,需求量为1547.15万吨,缺口为304.6万吨。

近亿吨的大豆需求量,现有技术下需要4亿亩地才能满足,而300万吨牛羊肉又需要多少土地?这些巨量土地从哪里来?

“我国人口众多,人均耕地面积相对不足,然而,我国盐碱地面积广大,可开发利用的面积就达到5亿亩,向盐碱地要粮、向盐碱地要草,科学治理和高质量发展盐碱地,是保障我国粮食安全的一项重要举措。”青岛大学牛玉生教授对记者说。

赤峰达里湖畔

吉林通榆县

针对盐碱地成因各异、类型复杂的现状,以及目前盐碱地改良过程中存在的成本高、效率低、效果差等难点和痛点,牛玉生率先提出“微生物+多元驱动盐碱地改良与综合利用”创新模式。该模式特点是:成本低(微生物原位改良,不用换土)、效率高(当年改良,当年高产)、效果好(长效持久)。该模式既注重“改”,又注重“用”,“改用结合,以用促改”,以一二三产融合产生较高的经济价值来回补盐碱地改良所需的成本,以经济杠杆来驱动社会资金投入到向盐碱地要粮这项利国利民的伟大事业中来。

新模式改良盐碱地

为了实现盐碱地综合治理保障我国粮食安全的目标,牛玉生踏遍了黄河流域上中下游地区及新疆、吉林等盐碱地较为典型的区域。青海省德令哈市、宁夏吴忠市红寺堡区、内蒙巴彦淖尔、赤峰、河北黄骅、唐山曹妃甸、山东东营、滨州、德州、潍坊、新疆喀什、阿克苏、和田以及吉林白城等地区盐碱地上都留下了他调研的足迹。

在各地调研随拍

2024年5月,在东营市黄河入海口,牛玉生团队利用“微生物+碳基材料机械化施工成套技术”,以低成本碳基材料为基础原料,采用原创性的微生物改性、氧化塘氧化以及机械喷播等技术,快速有效提高盐碱地有机质、氮磷钾及其他微量元素含量,改良盐碱地土壤肥力,该技术施工速度快,一台机械一天可施工200亩地,节约人力成本,保障了农时,适合规模化施工,创新了低成本、高效率、肥效持久、快速施工的盐碱地改良新模式。

牛玉生告诉记者,这项技术改良效果非常显著,改良前地块含盐量较高,最高的地方达到了14‰,低的地方也在7‰以上,属于重度盐碱地,土壤有机质、氮磷钾含量都极低,经过改良后,土壤有机质含量提高,最高的地方达到11‰,各种营养元素含量提高,达到了作物生长的需求,作物出苗率达到95%以上,亩产达到1000斤以上,“实现了当年改良、当年高产、当年验收。”

据悉,该项工作被科技日报头版报道,并被人民网、光明网、今日头条等网站转载。该技术发表多篇高水平SCI论文,授权/申请多项国家发明专利。

2024年9月在东营改良的盐碱地上

交叉融合协同创新

“盐碱地改良是一个系统性的综合工程,靠单一学科难以实现理想的改良目标,只有因地制宜,一土一方,综合运用物理、化学、机械、生物等技术,“交叉融合,协同创新”才能达到成本控制且长效持久的改良目的。”牛玉生对记者说。他率先提出“微生物+多元驱动盐碱地改良与综合利用”创新模式开始显现出巨大潜力。

在滨州国家农业科技园区,牛玉生团队研发的“微生物+植物联合修复技术”通过引入特定的微生物菌群和耐盐碱植物,协同作用改良盐碱地。

微生物菌群通过正负电荷吸引能够 “锁定”土壤中的金属离子(钠离子),减少金属离子对植物的胁迫作用,同时改善土壤结构,提高土壤肥力;耐盐碱植物则通过根系分泌物和生物量积累,进一步促进土壤改良和生态恢复。

该项目试验示范取得优异的成果,在未经淡水洗盐的情况下,在平均含盐量7‰的中重度盐碱地上施用自主研发的“微生物+碳基材料”,再引进优质高蛋白耐盐碱牧草“桑根草”进行种植,经测产牧草亩产量达10吨,表现出优异的耐盐碱性和丰产性。

2024年九月在滨州国家农业科技园区牧草种植地上

原水加原土效果好

针对盐碱地地区淡水资源缺乏的现状,牛玉生跟合作伙伴一起研发了“微生物+原水原土”的盐碱地改良技术。该技术利用表面带负电荷的微生物对盐离子的吸附作用,减少盐离子对植物的胁迫,同时利用微生物代谢的有机酸、氨基酸、糖类、酶、激素等物质促进植物的生长,也有利于土壤形成团粒结构,增加土壤透气性。

在滨州国家农业科技园区盐碱地上,团队将研发的微生物调理剂以一定比例混合到当地苦咸浅表水(矿化度在10‰左右)中,用以灌溉作物,作物实现了高产,玉米产量在720公斤/亩,高粱产量在400公斤/亩,水稻、小麦、萝卜、白菜等长势都非常好。

2023年十月,滨州国家农业科技园区试验田

全国普及遍地开花

在新疆喀什巴楚县、阿克苏阿瓦提县,牛玉生团队做了大量棉花种植实验。在巴楚县含盐量6.2-9.6‰的盐碱地上,用经过“微生物+调理剂”处理的含盐量在8.5-10.9‰的苦咸水灌溉,干播湿出种植棉花,棉花长势特别好。

在河北省唐山市曹妃甸区,与二十二冶集团合作完成曹妃甸高尔夫球场盐碱地绿化场地改良示范项目,效果显著。针对二十二冶集团曹妃甸高尔夫俱乐部土壤盐碱化严重,绿化植被死亡严重的现状,牛玉生团队应用“微生物+调理剂”在不换土、不洗盐的前提下,成功种植菊花、萱草等植被,成活率在95%以上。

在东营市河口区,与东营职业学院、胜利石油管理局胜大分公司等合作共建盐碱地综合治理与高质量发展科技小院,让盐碱地综合治理先进技术走进千家万户,走上田间地头。

东营市河口区调研

在济宁市金乡县,针对金乡大蒜种植过程中出现的次生盐渍化严重,影响大蒜产量和品质的情况,在金乡县水务局支持下,牛玉生团队与金乡县马庙镇政府联合开展大蒜种植基地次生盐渍化土壤生态修复,地块选择在马庙镇碱厂村种植户贾继超的大蒜种植地里。该地块使用改良剂前,土地次生盐渍化严重,地面见明显白色盐碱粉末,土地板结严重,大蒜长势较弱,蒜叶明显枯萎发黄。

2025年3月26日,使用“微生物+微量元素”开始进行土壤生态修复。4月22日,经过一个月修复,实验组与对照组比较,大蒜长势强盛很多。5月12日,收获测产,实验组亩产3715.17斤,对照组亩产3340.20斤,产量增加374.97斤/亩,增产率为11.23%,价格按照2元/斤计算,每亩地增收750元,减去微生物菌剂的费用,每亩地增收在500元左右,10万亩大蒜种植基地,每年可增收5000万元,另外,改良了土壤,提高了大蒜的品质。

近年来,牛玉生团队共获批山东省黄三角盐碱地现代农业产业创新研究院、山东省高等学校黄河流域盐碱地综合治理和高质量发展协同创新中心、青岛市合成生物智造与盐碱地改良工程研究中心等省市平台,立项各类项目20余项,授权发明专利10余项,颁布团体标准两项,发表SCI论文30余篇,获省部级奖励2项。