• 中新網福建新聞正文

    一場持續40年的農業試驗

      1927年,為了證明瀝青不是固體,澳大利亞科學家托馬斯·帕內爾設計了著名的瀝青滴漏試驗。過去的近百年中,共有9滴瀝青從漏斗滴落至燒杯中。

      農業科研領域也有這樣的“世紀長跑”。

      在閩侯縣白沙鎮林柄村,有一處農業野外科學觀測站(以下簡稱“臺站”)。省農科院資源環境與土壤肥料研究所在這里布設了多項野外長期定位試驗。其中,15年以上的試驗有8個,最長的一個已持續進行了40年。

    王飛(左)與劉慎斌在長期定位試驗點查看水稻分蘗數。張輝 攝
    王飛(左)與劉慎斌在長期定位試驗點查看水稻分蘗數。張輝 攝
    技術人員進行水稻光合速率監測。張輝 攝
    技術人員進行水稻光合速率監測。張輝 攝
    全國土肥專家受邀參加白沙臺站40周年活動。李清華 攝
    全國土肥專家受邀參加白沙臺站40周年活動。李清華 攝
    李清華在實驗室分析樣品。(資料圖片)
    李清華在實驗室分析樣品。(資料圖片)

      漫長歲月里,一代代科研工作者巨細靡遺地記錄著試驗田的細微變化。這些海量而連續的數據,在坐標軸上串成了不同走向的曲線。從中,我們可以讀懂土壤質量演變規律,重新思考人與土地的關系,為更好保護和利用土地、推進農業可持續發展提供科學依據。

      跨世紀研究

      10月中旬,在稻谷成熟的季節,記者走進白沙臺站。這是一片約1畝大小的水稻田,被劃分成了12個小區,每4個為一組,對應4種施肥方式——不施肥、單施化肥、化肥+牛糞、化肥+稻草還田。

      61歲的農民劉慎斌已在此服務了40年,見證了這片試驗田的變遷。2005年之前,這里和福州大部分地區一樣,種的是雙季稻,早稻收割后連作晚稻,冬田閑置。后來,在“雙改單”浪潮中,改為只種一季中稻。

      劉慎斌不僅要負責試驗田水肥和植保管理,還要記錄田間數據。什么時候插秧,什么時候施肥用藥,什么時候灌溉烤田,什么時候返青、分蘗、抽穗揚花、灌漿結實,分蘗數多少,穗粒數多少,千粒重多少,空殼率多少……必須原原本本體現在試驗日志上?蒲腥藛T則定期采集土壤與植株樣本,在實驗室測定土壤pH值、有機質含量、不同營養元素含量等數據。

      目的很明確:通過長期連續對照試驗,用第一手數據探索不同施肥方式對農作物產量、品質以及土壤質量的影響,為土壤保育與科學施肥提供依據。

      “農業生態系統進展緩慢,短期試驗不足以揭示其長期變化規律!笔∞r科院資源環境與土壤肥料研究所所長王飛介紹說,即便在實驗室條件下,也無法人工模擬所有環境因子。而野外長期定位試驗可以從累積的大量數據中總結科學規律,因此成為農業領域不可替代的研究手段,也是國際上研究土壤質量演變機理及其調控對策的通用做法。

      最負盛名的,當屬誕生于1843年的英國洛桑試驗站。該站的小麥施肥試驗,至今已持續整整180年。洛桑試驗站因此被譽為“現代農業科學的發源地”。

      上世紀70年代末,化肥工業興起,改變了千百年來我國以有機肥源為主的用肥結構,也讓糧食產量實現了倍數增長。但長期施用化肥,會不會引發土壤肥力退化?有機肥真的無用武之地了嗎?有機、無機肥配施是否能達到量質齊升?

      要回答這些問題,必須用長期累積的數據說話。

      1979年,中國農業科學院依托全國化肥網項目,開始在全國布置長期定位試驗,研究不同氣候、土壤、耕作制度類型下,不同施肥方式對農作物生長與土壤肥力的影響。之后的10年里,全國化肥網在福建布置了9個試驗點,涉及烏泥田、冷浸田、灰泥田、黃泥田、埭田等福建水稻土中的典型土種。

      這些長期定位試驗點,還有2個保留至今,均位于白沙臺站內,所代表的土種為黃泥土。其中一個便是記者探訪的試驗點,始建于1983年。

      數據的力量

      白沙臺站保留了這個定位試驗40年間的所有土壤樣品,以及1995年以后的所有植株樣本,積累了數以萬計的試驗數據。如果把這些孤立的數據放到坐標軸上,串點成線,40年間與土壤有關的奧秘便一覽無遺——

      與單施化肥相比,“化肥+牛糞”平均增產13.5%,“化肥+稻草還田”平均增產10.9%;有機肥無機肥配施模式下,農田固碳速率是單施化肥的1.3到1.6倍;每年每公頃輸入5.29噸外源有機碳,約可增加1噸土壤有機碳;每千克土壤有機碳含量每增加1克,可實現每公頃土地增產198千克……

      這些看似抽象的數據結論,最終服務于具象的農業生產。

      據介紹,福建水稻土多為紅壤發育而成,而紅壤是在高溫高濕自然條件下自然風化形成的,最大特點是酸、黏、瘦。體現在農業生產上,最直觀的結果就是產量低。據統計,20世紀80年代初,全省共有低產水稻土402.34萬畝,占水稻土總面積的25.06%。這些低產水稻土可歸為冷浸田、淺瘦田、砂漏田、鹽潰田、毒質田等5類。其中又以淺瘦田占比最大,占低產田總面積的42.44%。淺瘦田中,黃泥田占比超80%。

      “這類土壤由于生產條件較差,經營集約化程度低,土壤熟化度不高,性狀不良,水稻單產長期在低位徘徊!笔∞r科院資源環境與土壤肥料研究所副研究員李清華說,當時福建黃泥田單季稻平均畝產低于300公斤,雙季稻平均畝產低于500公斤,“且受氣候、水源等因素影響,產量極不穩定”。

      上世紀80年代,我省開展中低產田改良攻關;诎咨撑_站長期定位試驗積累的數據,省農科院科研團隊構建了黃泥田改良利用技術,填補了當時全省黃泥田研究的空白。從上世紀80年代到90年代,該團隊累計向全省65個縣(市、區)推廣以黃泥田為主的優化施肥技術1670.4萬畝,推動平均畝增產稻谷22.9公斤,累計增產3.8億公斤,增收2.6億元。

      而土壤施肥試驗,僅僅是白沙臺站眾多長期定位試驗中的一個。

      以全國化肥網布設的化肥試驗為起點,白沙臺站之后又相繼開展了多項長期定位試驗,涉及農田土壤改良、優化施肥、綠肥利用、農業面源污染監測、生物多樣性監測等領域,涵蓋水稻、蔬菜、花生、甘薯、茶葉等作物類型。

      “臺站經過長期持續的試驗研究,積累了大量系統、連續和規范的試驗資料,并開放共享!蓖躏w說,通過這些數據,科研人員在化肥減量、耕地地力提升、土壤酸化治理等領域獲得了一批原創性科學成果,為農業可持續發展提供了決策依據。

      異地重生后

      其實,白沙臺站最初的站址不在林柄村。2021年,它經歷了一次“搬家”,從約8公里之外的白沙鎮溪頭村喬遷至此。

      當時,白沙臺站所在地被當地劃為建設用地,包括1983年化肥試驗在內的一眾長期定位試驗,面臨中斷危機。這是農業野外長期定位試驗的普遍困境。由于經費短缺、用地緊張、為城市建設讓路等原因,全國不少定位試驗點都曾中途夭折。

      擺在白沙臺站面前的有兩條路:中斷試驗,另起爐灶;易地搬遷,再續生命?紤]到長期定位試驗的不可替代性,科研人員選擇了后者。但為土壤“搬家”,絕不是把一坨土從一個地方運到另一個地方那么簡單。

      “經過長期演化與耕作,土壤已形成了穩定的層次與理化性質!崩钋迦A說,若用常規分層方式轉移土壤,必將引發巨大擾動,異地轉移后的土壤,就不再是原來那片土壤,長期定位試驗的連續性便被打破,試驗數據失去了參考價值。

      解決方案是原狀土搬遷——將試驗田切割成若干土方,壓入模具,起吊運輸至新址,原封不動地按順序拼接成最初的樣子。

      這是個巨大的工程。劉慎斌還記得,2021年的夏天,大型切割機與起吊機進駐白沙臺站,開始了一個在福建歷史上沒有先例的搬遷。

      經過前期充分論證,科研人員確定了土壤切塊尺寸——1米長、1米寬、1.1米深,為此專門定制了相應尺寸的鐵框模具。每個鐵框自重700公斤,承載的土方重1430公斤。

      由于土質黏重,必須用大型全自動切割機精準切割。其間,難免遇到地下石塊,這時就要更換專用鋸片將其鋸開。之后,這些土方被一塊塊運輸至林柄村提前挖好的基墾中,像拼積木一樣一塊塊拼接。新址是多番考察后的最優選。為了盡量減少環境變量,新舊址在氣候類型、成土母質、土壤類型、地下水位等方面必須盡量接近。

      就這樣,溪頭村的8個長期定位試驗點,艱難地遷入新址。2021年8月,劉慎斌重新為1983年試驗田插上了秧苗。盡管因搬遷稍微耽誤了農時,但這個伴隨他從青年步入老年的試驗,幸運地實現了異地重生。

      “洛桑試驗站”

      今年,白沙臺站迎來了40歲生日。9月底,來自全國各地的土肥專家相聚白沙,參與建站40周年活動。在研討中,他們集思廣益,為農業野外長期定位試驗出謀劃策。

      農業農村部耕地質量建設專家組組長徐明崗研究員認為,臺站應在數據挖掘上下更大功夫,為土壤酸化治理等當前農業熱點問題提供更多解題思路;華南農業大學研究員李永濤建議引入智慧監測手段,實時采集土壤指標的細微變化,并通過大數據、人工智能等技術,深度解析數據背后的更多價值……

      經過40年發展,白沙臺站已成為集監測、研究、示范、科普等功能于一體的綜合性試驗站。王飛希望能夠把白沙臺站打造成中國的“洛桑試驗站”,同時構建一站多點的野外監測研究分布格局,輻射閩北、閩東、閩南等區域,針對區域發展問題,因地制宜布設更多長期定位試驗,為全省耕地質量提升、農業資源高效利用與生態環境建設提供有力支撐。(記者 張輝)

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