作者: 记者 姜天海综合报道 来源: 发布时间:2016-3-2 10:13:45
技术创新和科技成果转化杰出者
蔡祖聪:变废为宝 秸秆可治“病土”

 
近年来,农作物秸秆一直为人所诟病,不仅因为它是农民收获粮食后难以处理的废料,更因为焚烧秸秆已成为夏秋季雾霾的一大主要源头。
 
然而,国家“973”项目首席科学家、南京师范千亿国际qy.966地理科学学院教授蔡祖聪及团队最近发明的一项技术,让令农民和环保部门头疼不已的“废秸秆”成为治疗病土的绿色优质的“良药”。
 
取之于土,用之于土,或许是解决连作障碍等全球土壤问题的最佳良方。
 
土传病害危及耕地安全
 
蔡祖聪主要从事土壤碳、氮循环与全球变化关系的研究,包括土壤有机碳转化规律与碳平衡关系、氮硝化和反硝化与氮氧化物排放及氮素农业面源污染的关系等。
 
在他看来,一方水土养一方人,每一片土壤也都会与其孕育的植物产生密切的相互作用。每一种植物所携有的天然土传致病菌,会与土壤中的微生物构成庞大的微生物“王国”。
 
但与土壤打了一辈子交道的蔡祖聪深知,这种持续、密切的关系,却未必总是好事。
 
如果同一片土壤连续几年耕作同一种作物或者近缘作物,就有可能会导致土壤中有害微生物过度繁殖,抑制有益微生物的生长,造成作物的品质变劣、产量降低、致病甚至死亡,这就是桎梏着全球农业发展的一项难题——“连作障碍”(continuous cropping obstacles)。
 
连作障碍表现为作物产量和品质下降、病虫害加重,土壤次生盐渍化及酸化、植物自毒作用、元素平衡破坏等,让有此遭遇的农民手足无措。特别是一些常见的灰霉病、枯萎病、根腐病,导致农民必须依靠加大农药施用量和施用频率来抑制病虫害的发生。但由此造成的病原菌耐药性也形成了恶性循环,让农民不得不最终放弃这片“病土”。
 
“这种土传病害严重地危及我国乃至全球的作物和耕地安全。”蔡祖聪告诉《科学新闻》。
 
废秸秆成病土良药
 
翻读蔡祖聪的履历,从中国科学院南京土壤研究所硕博连读、后成为该所研究员,到美国新泽西州立罗格斯千亿国际qy.966环境科学系博士后,再到南京师范千亿国际qy.966地理科学学院特聘教授,他的一辈子都在与土壤打交道。
 
他曾在土壤微量元素化学、稻田温室气体排放和农田碳、氮循环的全球变化效应等方面获得过国家自然科学二等奖(排名1)、中国科学院自然科学奖二等奖、江苏省科学技术进步奖一等奖等,发表学术论文近300篇,其中SCI收录论文170余篇。
 
2010年,蔡祖聪课题组在国内率先将研究方向瞄准根治土传病害的方法,并在国内率先开始独立研究强还原土壤修复方法。通过六年的团队协作研究,他们发现,其实根治病土的良方,是乡村田间最不起眼的一种废料——秸秆。
 
蔡祖聪向《科学新闻》记者深入浅出地揭示了这项技术的操作原理:在七八月大棚蔬菜的休整期将秸秆粉碎后埋入土壤,然后在高温天气下,用塑料膜捂上3~4周。此时,土壤中的微生物和秸秆中的物质会发生化学反应,由此产生大量的有机酸等物质。它们不但能杀死土壤中的病原菌,还可改善土壤的结构和肥力。并且,这种方法还避免了因秸秆直接还田导致来年农作物病虫害增加的弊端。
 
通过实验发现,这项操作原理颇为简单便捷的方法能够消灭95%以上的病原菌。在修复期间,埋入粉碎秸秆的土壤电位指标从+500毫伏骤降至-200毫伏。需要大量氧气的病原菌被杀死,氧化物质得到还原,因此土壤可以在较大程度上回归到种植作物前的正常状态。
 
这项被称作“强还原土壤灭菌方法”(RSD)于2015年相继发表在《欧洲植物病理学杂志》《微生物学研究》等期刊。目前,课题组已阐明RSD灭菌和修复连作障碍土壤的作用机理,建立了完整的强还原土壤灭菌处理技术方法,并成功修复了因作物连作障碍而废弃的土壤。
 
取之于土 用之于土
 
取之于土,用之于土,将农民最头疼的田间“废物”变废为宝,用于根治土传病害,修复病土。
 
“这不仅保障了我国耕地资源、通过良性循环减少农药使用量,而且也为废秸秆找到了用武之地,可谓‘一举三得’”。蔡祖聪表示。
 
目前,该技术已经在江苏、山东、海南、云南等地开展了技术示范与推广。2015年10月28日,蔡祖聪团队与江苏丹阳现代园艺产业园签订协议,将采用“强还原土壤修复方法”,利用该园的万余亩水稻田的秸秆,根治园内5000亩大棚果蔬的“连作障碍”。
 
但是,在每一项新技术走向市场时,都会遇到各种市场化问题。而蔡祖聪团队所遇到的难题,却让他们始料未及。
 
问题出在他们原本以为会“物美价廉量多”的秸秆身上。
 
蔡祖聪介绍,在到实地收集秸秆进行土壤治理的过程中,竟发现秸秆总是收不够,“不是达不到修复所需的量,就是价格高得离谱,甚至高过粮食的收购价”。
 
巧妇难为无米之炊,特别是在计较分毛利益的农业耕作上更是如此。
 
他给记者算了一笔账,一亩菜地的治理需要2亩秸秆,如果按照合理的收购价,一吨秸秆应为300元左右。在计入人力成本和加工处理费用之后,修复一亩大棚的费用约为700元左右,完全可以实现收支平衡甚至盈利。但是由于缺乏秸秆收购和销售的有效渠道,导致这项秸秆资源化技术的前进步伐重重受阻。
 
因此,心系科技成果有效转化的蔡祖聪也建议,有关部门重视促进秸秆商品化和推广通过秸秆资源化技术治理土传病害问题,修复“失地”,实现到2020年农药使用量零增长的目标。■
 
《科学新闻》 (科学新闻2016年2月刊 人物)
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