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潜心笃志 探索生态农业的发展之路——记兰州大学熊友才教授

2024-04-19 11:43 来源:《祖国》杂志

  行稳致远,进而有为。农业探索从来都不是一蹴而就的,每一项技术的突破,背后都是科研人员的兢兢业业,披荆斩棘。但作为旱地农业的探索者,熊友才的眼中只看到了旱地农业发展的艰难,所以,从耕作模式到污染溯源,都有他忙碌的身影。
  众所周知,中国虽幅员辽阔,但人口众多,人均耕地面积仅为世界平均水平的40%,人均水资源量仅为世界平均水平的28%。确保农产品安全供给,是中国农业发展的首要目标。在有限的土地上,产出更多的粮食,是每个科研人的终极梦想,熊友才也不例外。

  他深知:地处中国西北内陆的甘肃,生态环境脆弱、水资源匮乏,研发了特色旱作农业技术,是提高粮食产量的唯一路径。


熊友才教授(中)工作交流

 绿色耕作进行时
  降水量少,蒸发量大,水土流失严重,保水和蓄本困难,在这样的自然条件下,熊友才仍旧带领团队,开拓创新,用绿色耕作模式,保护土壤,保护作物,提高农作物产量。
 改变耕作时间。顺应自然,是农作物生长的关键。在黄土高原上,每年的7月至9月,降雨较为集中,但传统的小麦种植,往往选择在春季。“雨热不同期”的矛盾,严重影响了作物的生存和产量。熊友才提出,“改春播作物为夏播作物”开展以“雨热同期”的适雨种植模式。看似简单的时间更改,却让小麦的种植更顺应了当地大自然的规律,极大的提升了雨水的利用率,让农作物有了更好的生存环境,从而,提升了粮食的产量。
 创新耕作方式。中国是世界上旱地农业发展历史最久的国家之一,有着丰富的抗旱种植经验。但不同的时期,不同的技术,对土壤和农作物的产量都有着不同的影响。熊友才提出的隔沟覆膜和免耕相结合的方法,就是生态农业发展的代表。
  因地制宜、因势利导,合理地选择措施和方法是西北农业发展的关键所在。以前的全膜覆盖技术也是如此,但问题是,这种技术雨水的入渗率低,无法将当季雨水进行收集,储水不足也影响了作物的产量,与此同时,残膜、塑化剂和微塑料等次生污染物逐年递增。
  地膜减量不减产,地膜弃用不减产,这是熊友才团队的绿色生产目标。在这样的背景下,隔沟覆膜和免耕相结合的方法诞生了,它,不仅增加了雨水的入渗,还从时间和空间尺度实现地膜减少用量三分之一至二分之一。
  在对待地膜方面,熊友才认为宜减则减,宜弃则弃,弃减结合、稳步推进。这样的思想何尝不是因地制宜、因势利导。毕竟粮食安全,关系着一个国家的稳定,科学合理的推进,才是解决之道。
 生物多样性的实践。生态农业的发展之路,并不是唯一的。运用生物的多样性,进行种植,就是发展生态农业的另一个视角。熊友才带领团队对此进行了深耕探索。
  他们发现,作物单作,由于习性相同,对养分的需求相同,所以内卷严重;但如果将豆科作物和禾本科作物种在一起,豆科作物有根瘤菌,能够把空中的氮固定成可利用的氮,在土壤当中供给玉米所使用,禾本科作物,它的根系的下扎深度和豆科作物也不一样,所以在水分竞争方面有一个互补效应。
  熊友才在四川南充做了这样一个实验:柑橘的行间种了山黧豆,经过观察,他们发现,杂草没有了,涝灾也没有了,原因是降雨很快被山黧豆吸收利用;与此同时,干旱也没有了,山黧豆发达的根系,能够把水分固定在行间距之间。所以柑橘的品质更好、产量也更高。
  理论与实践的结合,证明了生物多样性在生态农业领域是可行的。他的研究为中国的种植方式改变提供了新的方向和思路。

  生态农业是中国的未来。熊友才也一直奔走在绿色种植的前线。而面对微塑料问题,熊友才一方面溯源,一方面探索替代的方式。


 土壤中的微塑料污染
  寻找源头,是为了更好的治理。微塑料的问题,不仅仅存在于土壤当中,海洋、淡水也是它们的生存之地。微塑料对全球生态系统的负面影响引起了广泛关注。熊友才以土壤中的微塑料污染为切入点,深耕探索。
  聚乙烯(PE)薄膜覆盖是旱地农业土壤保水的关键技术,然而,薄膜老化可能导致大量不同形状的微塑料释放。人们普遍误解微塑料的浓度可能是影响土壤细菌群落多样性和组装的决定因素,而忽视了微塑料形状的重要性。熊友才带领团队首次进行了长期的现场调查。
  研究结果显示:微塑料的比表面积与细菌群落多样性的变化呈正相关(r=0.505,p<0.05)。与粉末和球形微塑料相比,碎片和纤维形状的微塑料与土壤颗粒的接触表现出更明显的界面连续性,并促使土壤中的细菌α多样性增加。值得注意的是,微塑料浓度与细菌群落没有显著相关性(r=0.079,p>0.05)。细菌群落组装遵循随机和确定性过程。总体来说,微塑料的形状而不是浓度对土壤细菌群落的组装产生了显著影响。这一发现为微塑料污染的环境风险评估以及制定微生物修复策略提供了新的视角。
  科技永远是绿色生产与生态修复的推手。熊友才经过探索后,发现,秸秆立体覆盖和活三叶草立体覆盖可以获得与聚乙烯地膜覆盖相似的水分生产力,这种有机立体覆盖模式不仅显著改善了微生物群落结构,还增加速了聚乙烯地膜源污染物的微生物矿化。可作为干旱灌区替代聚乙烯地膜覆盖的绿色解决方案。
  人类有一万年的农业发展史,从原始农业到传统农业再到现代农业,一路的发展,给人类带来的高效的生产率和丰富的物质产品的同时,也为土地和环境带来了危机,土壤侵蚀、化肥和农药用量上升、能源危机加剧、环境污染。土地,是生存之本,没有健康的土地,就不会有健康的食品,健康的人类。于是,生态农业成为世界各国实现农业可持续发展的新途径和新模式。

  在地球上,干旱、半干旱的土地面积,约占陆地总面积的40%。熊友才的研究,不仅能让中国的旱地农业实现可持续发展,还为世界其他同样自然条件的地区,提供了可行性的绿色耕作模式。而这,正是熊友才探索的意义所在。


责任编辑:赵娜

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