读懂山东|向植物“杀手”要粮食,为中国豆安上“耐盐芯”

2022-11-28 21:41 大众报业·大众日报客户端阅读 (87457) 扫描到手机

盐碱地,下雨一摊泥,不下一块砖,被称为植物“杀手”。

在黄河三角洲,打响了一场耐盐碱大豆选育科技会战,山东自主培育的“齐黄34”已在全国累计种植推广超4000万亩。

茫茫黄河口,一粒粒耐盐碱大豆破土而出,这背后有一个又一个让人动容的故事。详情,请看今日《大众日报》头版头条为您特别呈现。

为中国豆安上“耐盐芯”

黄河三角洲打响耐盐碱大豆选育科技会战,山东自主培育的“齐黄34”已在全国累计种植推广超4000万亩

□ 本报记者 赵 丰 李 振 贾瑞君 李 明

去年10月,习近平总书记在黄河三角洲考察时,走进大豆田,将一粒大豆放进嘴里细细咀嚼。这粒大豆,正是山东自主培育的品种——“齐黄34”。

今年10月14日,这一大豆品种再次打破自己保持的纪录——继去年在东营3‰的盐碱地块测产达到亩产302.6公斤之后,今年又以亩产329公斤实现大豆在盐碱地上的单产新突破。目前,“齐黄34”已在全国累计种植推广超过4000万亩。

总书记叮嘱,要转变育种观念,由治理盐碱地适应作物向选育耐盐碱植物适应盐碱地转变,挖掘盐碱地开发利用潜力。

茫茫黄河口,一粒粒耐盐碱大豆破土而出,众多科研育种团队在这里打响了大豆选育的科技会战。不仅“齐黄34”,多个品种交出了亮眼的成绩。中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员田志喜培育的“科豆35”,在中度盐碱地上实收测产亩产超过270公斤,比去年在5‰的盐碱地实收测产亩产超过260公斤,又提高了一截。

以提高盐碱地大豆单产,增强农民种植大豆积极性,增加大豆自给率,更好地保障国家粮食安全为目标,育种专家正加快耐盐碱大豆选育,誓为中国豆安上“耐盐芯”。

出发——

向盐碱地要大豆

329公斤的测产成绩,不仅让“齐黄34”的培育者、山东省农科院作物研究所研究员徐冉,坚定了对这一品种耐盐高产属性的信心,也让东营市垦利区海南村村民苟勤芝挺直了腰。

“老辈人都说,盐碱地种不了大豆。”苟勤芝去年第一年种“齐黄34”时,有村民直言干不成。但看到亩产超过300公斤的收成时,种地的老把式也直说“服气”。

盐碱地上种粮的不易,深深印在苟勤芝的脑海里。苗刚冒头,就有不少被盐“拿死了”。一遍遍补种,还是像瘌痢头,东少一垄,西缺一片。勉强成活的,也是羸弱不堪。一年到头,一亩地收不了多少粮食。

的确,黄河三角洲盐碱地距海近,地下水位高,土壤像泡在盐水里,是一个几乎能消灭所有作物的“杀手”。在这里,作物出苗难,高产更难。

“盐碱地下场雨一摊泥,不下雨一块砖。”山东省农科院黄河三角洲现代农业研究院院长贾曦说,除了盐分高,盐碱地不适宜作物生长还有一个重要影响因素——土壤结构。理想的土壤,是由土壤单粒黏结在一起形成团聚体,像由篮球、排球、乒乓球等不同大小的球体组成的综合体,既有致密度也有透气性,适宜作物生长。而盐碱地团粒结构差,下雨后粉状的土壤与水结合融成“一摊泥”,透气性差,干了以后板结成两三厘米厚的硬壳,作物难以“破壳而出”。

为什么要向这样一个“杀手”要大豆?

在我国的粮油作物中,大豆的进口依赖度最高。2021年,我国进口大豆占全国总需求的85.5%。既要保证主粮种植面积,又要提高大豆自给率,就要利用起盐碱地这块广阔的“备用田”。大豆在作物中耐盐性相对较好,而我国又有15亿亩盐碱地,其中5亿亩具有开发利用潜力。一旦成功利用,将大大改善大豆严重依赖进口的被动局面。

农民种田,看的是比较效益,什么挣钱种什么。以前盐碱地种大豆,收成好时,也就百八十斤,种豆不划算,因此种的人越来越少。“激发农民种豆积极性,产量很关键。”贾曦分析,以今年大豆3.2元/斤的价格计算,大豆至少亩产300公斤才能算出账来。

摆在育种人面前的是一道难题。要知道,去年全国大豆平均亩产才130公斤左右。我们需要的这粒大豆,既要耐盐,又要高产,还要具备稳产、优质、耐病虫害、适合机械化生产等诸多常规优点。

这粒豆子从哪里找?最直接的方法,是从现有的高品质大豆品种中找。

“‘齐黄34’虽不是专为盐碱地而培育,但培育时选择的亲本中有耐盐材料,因此比较适应盐碱地。”徐冉说,“齐黄34”是通过杂交育种培育出来的。它的母本具有紧凑、长叶、高产、抗病、广适的特点,父本具有开张、圆叶、荚多、荚密、高产、高油的特点。

在盐碱地上的表现,得通过针对性的试验搞清楚。2012年,“齐黄34”通过品种审定后,徐冉带着这粒豆在全国各地进行抗逆性试验。山西、甘肃干旱少雨,就在那里进行耐旱试验,原有作物在这样的条件下产量常受影响,“齐黄34”却硬是打破了当地夏大豆高产纪录;安徽阴雨天多,用来鉴定大豆抗根腐病的特性最好不过;黄河口、新疆盐碱地多,是进行耐盐碱试验的天然场所。

在黄河口试验时,徐冉捏了一把汗——这里的盐碱情况尤其复杂。黄淮海地区多是麦茬大豆,播种时刮干热风,温度高、风速大、湿度小,土壤散墒严重,加上地埋秸秆,出苗常常缺苗断垄,会降低20%的产量。这就需要大豆品种有很强的自我调控能力,缺苗断垄密度小时分枝多,分枝能岔开,以占更大空间,截获更多的光能,形成好的产量。

经过反复试验,徐冉发现,“齐黄34”的培育思路——改良株型基础上提高单株生产力,很好地适应了这一需要。

连续几年的耐盐碱试验,证明“齐黄34”有不错的综合抗性。目前,“齐黄34”在黄河三角洲盐碱地的种植面积已近20万亩,成为向盐碱地要粮、要油的“金豆子”。随着推广,山东大豆平均亩产也由原来的160公斤,提升到了196公斤,成为全国大豆亩产最高的省份,大大缩小了与大豆生产先进国家的差距。

现在,徐冉带领团队又瞄准了新的目标。“新品种‘齐黄35’‘齐黄36’‘齐黄39’已通过审定,之后还将培育更多以‘齐黄34’为基础的新品种,向亩产350公斤发力。”

关键——

拿住苗就成功了一半

10月15日,位于东营市现代农业示范区的“科豆35”试验田,测产收割机不断吐出饱满的豆粒。参与测产的专家、东营市农科院盐生植物与生态农业研究所所长徐化凌看在眼里,心里暗暗叫好,有戏!

如他所料,测产的两个地块都实现了高产:播种前含盐量3.7‰-4.5‰的地块,实收面积1.14亩,实收亩产277.40公斤;播种前含盐量4.5‰-6.0‰的地块,实收面积1.90亩,实收亩产273.32公斤。

不同于“齐黄34”品种审定后在盐碱地做抗逆性试验,“科豆35”品系稳定,就是在东营盐碱地上连续几年的高强度耐盐筛选后实现的。

2018年,田志喜带着数千份大豆材料信心满满地从北京来到东营。“东营是典型的滨海盐碱地,盐碱地面积广且盐碱程度各异,在这里开展耐盐碱大豆材料筛选再合适不过。”让他没想到,第一年就遭遇了“当头一棒”。他挑选的中度盐碱试验地块,“一眼望去像铺了一层白色晶盐”,种下的数千份材料,几乎“全军覆没”。

幸运的是,后来他们又发现了孤零零顽强挺立着的几株绿绿的豆苗。就是这几株苗,点燃了田志喜的希望——在这片盐碱地能活下来的,肯定是耐盐碱大豆,这几株就是育种的方向!

出苗,成了田志喜必须迈过的一道坎儿。

当地的“田把式”常说,“盐碱地上,拿住苗就成功了一半”。大豆是双子叶作物,顶托能力本来就弱,发芽时还搞“特殊”,偏要向下“翻个身”,这样一来,更难从板结层下冒出头。

“那段时间整天都在想这个问题,后来我们借鉴了盐碱地种棉花的经验——覆地膜。”田志喜说,覆膜可以有效减少水分蒸发、降低土壤的含盐率。

但大豆顶托力差,很难靠自身的力量破膜而出。田志喜采取人工打孔帮助豆苗出膜。尽管效率低,但效果明显。他的田间管理人刘新华估算,即便是考虑到今年雨水多,土壤整体含盐量下降的因素,覆膜与不覆膜地块的亩产差距,仍在20公斤以上。目前,田志喜团队已和有关机构合作研发覆膜打孔机,以满足未来机械化种植需求。

出苗的问题解决了,育种逐步步入正轨。几年来,田志喜收获了更多的优质材料。他的大豆材料库,现在材料已达到13000多份,其中耐盐碱新种质68份,表现特别优异的25份。

在黄河口,田志喜团队瞄准的是5‰左右的中度盐碱地,此前,这样的地块很少种植大豆,突破后将有望成功开发更多的大豆田。去年,“科豆35”进行了一分地的小区试验,今年扩展到了30亩的规模,产量很稳定。

成绩喜人,但田志喜很冷静:“我们还尚不清楚是哪个基因在发挥耐盐碱作用,下一步就是要找到耐盐碱背后的基因密码。”

这并不容易。大豆耐盐碱性由100多个基因控制,有的基因影响发芽,有的影响生长,有的影响叶片,有的影响代谢,到底哪些基因发挥主效作用,现在还没有完全搞清楚。田志喜计划,在进行田间筛选的同时,继续推动大豆基因组平台建设,逐步深化基础性研究,未来就有望真正实现分子设计育种,设计出优质耐盐碱大豆。

希望——

盯紧黄河口野大豆

攻关耐盐碱大豆,千军万马齐聚黄河口。

青岛农业大学赵龙刚团队选取优质大豆进行辐照变异,再从变异株里筛选性状、品质较好的,在盐碱地进一步筛选。同样是辐照育种,东营市中天农业技术开发有限公司直接把大豆发往了太空。育种人靳振东计划在盐碱地上,继续研发富硒黄豆、抗氧化黄豆等特色品种。

这一年,徐化凌总结,有喜有忧。

喜的是,他们已正式和山东师范大学生命科学学院陈敏教授团队展开合作。“陈教授一直从事植物抗盐机理研究,团队实力很强。我们将共同推进耐盐碱大豆选育。”徐化凌说。

喜中有喜,合作不久传来一个好消息:陈敏教授团队对54份材料“匿名”进行萌发期耐盐鉴定,其中3份为徐化凌培育,51份为已审定品种。结果显示,徐化凌提供的1份材料耐盐性表现最突出。

鉴定,是为了更好地育种。“那么多大豆材料,到底选哪个进行杂交,盲目选择容易走弯路。借助大院大所对材料进行图谱分析,把遗传基因相近或重复的材料排除掉,能事半功倍。搞清材料的耐盐性、蛋白含量等,种出好东西的概率也会提高。”徐化凌说。

黄河口的盐碱地上,生长着一种奇怪的大豆。说它是大豆,因为看上去其植株、叶片与大豆很像。可掰开豆荚,豆粒却跟种植的大豆大相径庭,有的小得如米粒一般。其实,这就是黄河口的野生大豆。经检测,部分野生大豆可以在土壤盐分超过7‰的地块上存活。

“目前,全国的栽培大豆主要来源于几十个骨干亲本。”徐化凌说,从现有的好材料中开展杂交见效快,但遗传狭窄容易造成抗性的下降。而野大豆具有很多优质性状,比如苗期耐盐等,如果能通过杂交固定到栽培大豆中来,有可能会给耐盐碱大豆育种带来突破。

带着“把野大豆的耐盐性状转移至栽培大豆”的念头,2016年开始,徐化凌带领团队在茫茫的盐碱地上寻找野生大豆资源。荒地滩没有路,他们就背着铁锨、网兜、标签,一边开路,一边搜寻,当年就从217个点位采集到了510多份样本。

常规育种平均要10年才能出一个品种,因为采用了野大豆这种更原始的材料,时间会更长一些,徐化凌说,“我们愿意干一些长远的事”。

还有一件事情,徐化凌格外看重。“即使我们将大豆耐盐能力提高了1‰,但在生产上的意义可能并不是很大。”他解释,黄淮海盐碱地的盐碱含量是动态变化的,一场大雨、一次浇水、一场大风,都可能引起含盐量曲线的巨大起伏,很容易就把提高的1‰给抹掉了。

因此,耐盐碱大豆选育,有一个绕不过去的关键环节——盐碱地。盐碱地不仅是哺育耐盐碱大豆的“母亲”,更是检验其性能表现的“考官”。土壤盐分的变化直接影响到种子的表现以及后期的产量、品质等指标,最终影响对种子评价的准确性。只有“考官”客观公平,优质耐盐碱大豆才能脱颖而出。

盐度精准化的突破正在展开。“像记录气温变化一样记录盐分变化”,带着这个愿望,近期,徐化凌购置了一批土壤盐分传感器,希望通过试验田的小规模试用,检验传感器的真实状态,以备进一步应用。

虽然路线有差异,但育种攻关都在继续,为中国豆安上“耐盐芯”成为育种人的一致选择。

全国层面,筛选的进程全面提速。今年开展了国家与省两级耐盐碱大豆品种区域试验,黄三角农高区成为一处重要的试验点。

“目前,农高区有耐盐育种材料556份,筛选了新品系14个,今年进行区域试验的品系有6个。”黄三角农高区技术创新中心工作专班产业推进部部长季增诚说。

“科豆35”“青农豆3号”参加了国家耐盐碱大豆品种区域试验,徐化凌团队培育的“东科豆”参加了山东省的耐盐碱大豆品种区域试验。“齐黄34”则有了一个新身份:作为对照品种供参试种子“PK”,打平或者超过其表现的种子才有望通过测试。

“区试不断筛选优秀品种,高品质耐盐碱大豆的出现,只是时间问题。”徐化凌说。

“集中力量办大事是我们的优势。”贾曦说,现在,围绕耐盐碱大豆的团队规模大了,资源多了,“未来几年大有希望”。

(大众日报客户端记者 赵丰 李振 贾瑞君 李明 内容转化 梁开文 报道)