美高梅网赌中心青岛诺曼利尔与捷克国际科技合作项目获省重大科技创新工程项目立项

发布日期:2018-09-17

本版制图:王澎刘耘竹

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  近日,诺曼利尔(青岛)环境能源技术有限公司(以下简称“诺曼利尔”)与捷克科学院植物与微生物研究所开展的国际科技合作项目《盐渍土快速改良与地力培肥的功能炭基产品的研发与应用》获山东省重大科技创新工程立项,资助经费100万元。

编者按

农业科技创新是推动我国传统农业向现代农业转变的强大动力,是引领和支撑现代农业的关键。山东省农业科学院是全省农业科技创新的龙头,承担着以科技创新驱动现代农业高效发展的历史重任和优质服务“三农”的重大使命。该院以市场需求和产业发展为导向,以解决实际问题为核心,努力提高针对性和有效性,在农业科技创新上不断取得重要突破,涌现出一批批“接地气”的先进科研成果,为全省乃至我国的农业可持续发展提供了强有力的科技支撑。近日,该院多项成果获得国家和山东省科技奖励,其中获得国家科技进步二等奖1项,山东省科技进步一等奖5项,科技进步二等奖4项、技术发明二等奖1项,科技进步三等奖2项,凸显了该院自主创新能力和核心竞争力的快速提升。

  诺曼利尔与捷克科学院具有良好的科技合作基础,特别是菌根菌相关研发,对盐渍化土壤具有良好的改良作用。山东省盐碱土壤普遍存在的“盐”“碱”“瘦”“板”等问题,改良和开发利用盐碱地资源,提高盐碱地利用率,是解决我省乃至全国耕地资源锐减、保证粮食生产安全的重要途径之一。项目将以作物秸秆、畜禽粪便等农业废弃物为原料生产的生物炭和木醋液为土壤改良剂,结合菌根菌技术和复合生物毯技术,实现废弃物资源化利用和土壤改良的双重目标。项目将建设1000亩改良示范区,预计改良后土壤盐分含量降低30%以上,土壤有机质含量提高15%以上,肥料利用效率至少提高10%。

按照含盐量不同,盐碱地可分为三类:含盐量3‰为轻度盐碱地,一般只适合种棉花作物;含盐量5‰为中度盐碱地,几乎什么都不能种;而含盐量大于8‰为重度盐碱地,便是“不毛之地”。

培育新品种 助力葱姜蒜成为大产业

我国有15亿亩盐碱地,如此庞大的面积,如果能被利用起来将会带来不可估量的经济和社会效益。为征服盐碱地,让荒地变良田沃土,我国科学家积极探索着。

由山东省农业科学院蔬菜花卉研究所等单位完成的《葱姜蒜新品种选育与安全高效生产新技术应用》项目荣获2015年度山东省科技进步一等奖。

2014年春天,征服盐碱地的攻坚战获得新胜利,我国首个耐盐植物种质资源数据库里又添一个新品种——“科院1号”椒样薄荷。该品种可在土壤含盐量5‰的地块正常生长,在-30℃~20℃的地区可越冬,耐寒、耐涝、耐粗放管理。这究竟是怎样的一种高耐盐植物?又是怎样被打造出来的?带着疑问,记者走进山东省科学院生物研究所实验基地,近距离接触这个新成员。

该成果将改变我国洋葱、大葱杂交种依赖进口,葱姜蒜生产主要依赖地方品种的被动局面,对调整农业结构、促进农业产业化发展、增加农民收入等方面均具有重要促进作用。

首个耐盐植物档案建立

据项目主要完成人陈运起介绍,课题组针对葱姜蒜产业发展中存在的关键问题,以产业链条为主线,围绕种质资源研究与创新、育种技术与新品种选育、安全高效栽培与功能活性成分提取等产业发展的节点技术展开研究,获得一系列重要成果,对行业科技进步与产业发展产生了重大影响,通过大面积推广应用,取得了显著的社会效益和经济效益。

涉及99638个耐盐植物分类种

“葱姜蒜”是项目的俗称,特指大葱、洋葱、生姜和大蒜。我国是世界上葱姜蒜栽培面积与出口量最大的国家,常年栽培面积300万hm2左右,年出口贸易量约250万吨,占世界葱姜蒜出口贸易总量的60%以上,占全国蔬菜出口总量的25%左右。

在山东省科学院生物研究所的实验室,一台看似平常的计算机里储存着99638个分类种的耐盐植物档案。据生物所所长杨合同介绍,这是2010年建成的我国首个以耐盐植物为主的种质资源数据库,该数据库涵盖了自1953年以来世界上各相关研究单位公开发表的耐盐植物信息。数据库的建成实现了耐盐植物种质资源的信息化管理,解决了我国面临的耐盐植物系统资料缺乏的问题。

该项目通过对种质资源遗传多样性研究,构建了国内最丰富的大蒜表型组学数据库和大葱、大蒜四倍体与洋葱单倍体诱导技术体系,为大蒜品种资源的科学评价与合理利用提供了技术依据,并拓展了大葱、大蒜的育种材料创新途径,加快了洋葱育种材料的纯化速度;课题组开发了鉴定大葱细胞质、洋葱核基因育性的分子标记,极大地提高了大葱、洋葱雄性不育系的选育进程;研发的大蒜有性杂交新技术,为今后开展大蒜有性杂交育种奠定了坚实基础。

“数据库就好像银行一样,里面有各种植物的分类特征和高清图片,还包含了植物的耐盐能力、适宜生长的土壤特性和应用价值等200多项特征指标信息,需要什么信息,就从中提取适合条件的试种。”杨合同形象地为记者描述着数据库,“利用该数据库,可以为黄河盐碱地提供新型种质资源及相关栽培技术,更好地保护和高效利用种质资源。”

课题组通过辐射诱变、分子标记辅助育种、杂种优势育种等技术,选育出大葱、洋葱、大蒜7个新品种。这些新品种的丰产性、抗逆性、耐储性等综合经济性状均优于当前主栽品种,分别获得了新品种审定、新品种保护权、新品种登记等,已在主产区推广应用,大大提升了我国葱姜蒜品种的综合性能,同时加快了新品种的更新换代,部分已替代了国外进口品种。

杨合同一边介绍,一边实际操作。他登陆山东省科学院生物研究所耐盐植物种质资源数据库管理系统,在搜索框里输入椒样薄荷拉丁名,该耐盐植物的种类、形态特征、耐盐特性以及用途等一目了然。

为解决大葱育苗周期长、葱苗整齐度差等问题,课题组对大葱无土工厂化育苗技术展开了攻关,使育苗期由传统的育苗120天以上缩短为60天以内,并提升了大葱集约化育苗、机械化生产的能力,为现代集约化高效生产提供了技术支撑。该项目创建的葱姜蒜病虫害防治专家决策系统,为病虫害快速准确诊断提供了软件支撑。此外,他们还优化蒜片蒜粒干燥加工工艺,显著提高了加工效率和产品的感官品质;课题组建立的姜酚高效提取技术,可以分离出1-脱氢-6-姜二酮、6-姜烯酚等四种生姜化合物,评价证明了其具有体外清除自由基和抗氧化能力以及抗炎症作用;课题组还利用自制“分子印迹聚合物”为分离吸附材料的高效姜酚提取技术,使提取姜酚纯度达95%,为生姜功能新产品研发奠定了基础。

打造耐盐新品种

该项目获授权发明专利11项,计算机软件著作权4项,发表论文69篇,其中,SCI论文17篇,出版科技图书7部。经国内同行专家评价:项目整体水平达到国际先进,部分研究成果居国际领先。

盐碱地种椒样薄荷最实用

科技显威力 成功解决果树食心虫防治难题

记者跟随杨合同来到了中澳盐生植物实验基地,这里郁郁葱葱地生长着五六十种耐盐植物。凭借数据库管理系统显示的椒样薄荷的特征,记者一下子就认出了哪个是椒样薄荷。

由山东省农业科学院植物保护研究所等单位完成的《果树食心虫灾变机制与减量化防控技术研究与应用》项目荣获山东省科技进步一等奖。

“这是目前世界上最耐盐碱的椒样薄荷品种——‘科院1号’椒样薄荷,已于今年年初通过了山东省草品种审定委员会审定。”杨合同兴致勃勃地谈及此品种,“这个品种是从国外引种的薄荷品种中经自然选育发现的高耐盐单株,具有较高的耐盐性。在盐碱地种普通薄荷不能生长,但椒样薄荷可以。目前种植的耐盐碱植物,一般仅能够在土壤含盐量低于3‰的地块中生长,这一品种在土壤含盐量5‰的地块可以正常生长,在土壤含盐量8‰的地块仍然可以存活,而且抗寒耐涝,抗病虫害能力强,亩产可达500公斤以上,是目前发现的最耐盐碱的椒样薄荷品种。”

据项目主要完成人于毅介绍,该项目实施10年来,在果树害虫的防控理论、技术创新与集成、示范与推广等方面取得显著成效,有效控制了果树食心虫种群发生的危害,保障了我国北方果树生产可持续发展和果品生产安全,已在北方水果主产区累计示范推广2236.9万亩,获经济效益61.36亿元。

“科院1号”椒样薄荷是如何实现耐盐且增产的呢?杨合同给出的答案是种苗和土壤,即耐盐碱薄荷种苗和改良土壤使其排盐。

果树食心虫是我国及东亚邻国北方果树上的重大害虫,在苹果、梨、桃、枣、山楂等果树上普遍发生,其中梨小食心虫近几年入侵美国,被列为重大入侵性害虫。其危害特点是直接钻入果实内部啃食果肉,严重影响果品的产量和品质。十余年来,随着山东省果树规模化种植、果树品种和栽培管理模式的变化,有机磷等剧毒农药在果园的禁用,果树食心虫在烟台、临沂、泰安、青岛等果树主产区爆发成灾,严重制约了山东省水果生产安全。

“在盐碱地里种植物,绝对是件辛苦事。”杨合同感触很深,“我们干的是一项非常繁琐的工作,成百上千种植物,一一种到试验田里,然后观察其成长,再一一排除。从上千种排除到几百种,再排除到几十种,最终,我们发现椒样薄荷是‘最实用’的。”

据介绍,项目课题组重点研发了预测预报技术、诱捕和迷向技术、农药减量化技术、生物防治技术等关键防控技术,优化集成不同区域果树食心虫高效防控技术体系,在四个方面取得了重要创新突破。

椒样薄荷是由绿薄荷和水薄荷杂交而成的,利用接种菌根真菌法、多倍体育种等技术手段,让椒样薄荷的叶片更大更厚,以达到更耐盐、高产的目的。同时,杨合同和他的团队还研究并形成了椒样薄荷的组培快繁技术,其方法是将薄荷茎尖放在加入特殊物质的培养基中进行培育,效率高达传统根繁方法的10倍以上,从而有效解决了种苗短缺问题,并获得国家发明专利。

一是利用性诱剂监测技术连续6年对山东省不同生态区、不同种植模式、不同果树种类果树食心虫的发生规律进行了调查,阐明了山东省水果主产区单植、混植果园食心虫的发生规律,研究了食心虫的生物学特性、寄主和环境适应性,揭示了食心虫繁殖力强、发生期分散,个体间差异大,难以集中防治是其成灾的内因,而果树集约化种植和品种变化为食心虫提供丰富多样的产卵和食物资源,同时缺乏有效的防控技术是果树食心虫再猖獗的外因,为食心虫的有效防控奠定了基础。

“大量的科研实践证明,在盐碱地上耕种耐盐植物,通过植物的自然生长从土壤中吸收盐碱成分,可以达到改良、修复、‘淡化’土壤的目的。”杨合同说,“种植一年‘科院1号’,土壤中的含盐量就可从最初的5‰降低到3‰,此后逐年降低土壤含盐量。”

二是系统比较研究性诱剂诱捕、糖醋液诱捕、罩网、刮树皮等种群监测方法,找出了准确性高、操作简便的性诱剂监测技术方法,并研发出高效性诱剂诱捕器、糖醋液诱捕器、节水诱捕监测器等一系列测报装置,制定了果树食心虫的预测预报技术农业行业标准,彻底解决了果树食心虫种群监测难的瓶颈问题。

的确,在这片连续种植两三年的椒样薄荷地里,已经长了不少不耐盐的杂草,足以证明这些盐生植物“吃掉”了不少盐,这就意味着,通过多年继续种植耐盐植物,盐碱地达到耕种标准指日可待。

三是研发出系列高效的果树食心虫关键防治技术:化防—高效防治药剂和农药减量化的化学防治技术,冬压—利用白僵菌、绿僵菌和线虫生物持续压制桃小食心虫越冬代技术,袋隔—套袋隔离成虫产卵,性迷-性诱剂迷向的环境友好型成虫防治技术,农控—深翻、浇冻水、刮树皮配套铲除食心虫越冬虫源技术,显著提高了食心虫的防控效率。

“利用盐生植物改善土壤,在东营有更好的适用性和更大的适用范围。众所周知,东营有着大片寸草不生的盐碱地,仅黄河三角洲地区的盐碱地面积就有600多万亩。”杨合同介绍,“生物改良是最好的降盐办法,比如椒样薄荷,种一次管五六年,而且长势特别好,覆盖在地面上减少水分蒸发,土地含盐量自然也不会再升高了。目前我们推广的椒样薄荷,在东营最大的一片种植示范基地已经有30多亩的规模。”

四是组建了基于区域内果树种类和种植模式,以准确的种群测报为基础,以综合利用“冬压”、“农控”、“袋隔”、“性迷”技术持续压低食心虫种群数量为核心,辅以农药减量化化学调控的果树食心虫“一压”、“一测”、“一减”的高效防控技术体系,减少化学防治4—6次,降低杀虫剂使用量30—50%。

从实验室走向市场

该项目获授权专利5项,制订农业行业标准1项,山东省地方标准2项;在《EnvironmentalEntomology》、《Food
Hydrocolloids》、《Biological
Control》、生态学报、昆虫学报等国内外期刊上发表论文109篇,广东拆迁补偿标准,编写著作7部;研发出食心虫高效安全杀卵剂1种,登记高效生防菌株2株。

每亩可实现3000元左右的效益

科研巧攻关种养废弃物上长出了食用菌由山东省农业科学院农业资源与环境研究所等单位完成的《种养废弃物高效生产食用菌及菌渣综合利用关键技术》项目荣获2015年度山东省科技进步一等奖。

让耐盐碱植物有用武之地是科技推广的落脚点,杨合同更看重的也是“科院1号”的产业价值。

我国每年产生的种养废弃物大约有36亿吨,种养废弃物的有效利用一直是困扰我国农业发展的一个重要难题。据项目主要完成人万鲁长介绍,该项目以食用菌高效转化未被利用种养废弃物和菌渣资源化关键技术为研究目标,开展技术创新并集成配套,实现了棉籽壳等高成本传统原料的全替代;填补了香菇菌包精准化生产和出口保活技术的国际空白,实现了香菇轻简化设施周年出菇;解决了食用菌菌渣综合利用关键技术,通过构建高效循环模式,实现了种养废弃物菌业生产与绿色种植、生态养殖的有机衔接,大大提升了我国食用菌产业化水平。

据杨合同介绍,“科院1号”椒样薄荷所提取的薄荷精油的品质与其他地区种植的几乎无异,只是气味略有不同,经检测完全符合相关质量标准,可广泛应用于食品、化妆品和药品等行业。

该项目技术连续4年被确定为山东省农业先进适用主推技术,在山东、山西、河南等省市累计推广15万余棚,推广新型出菇设施9000余棚,新建菌渣有机肥生产线10余条,项目新增效益73.01亿元,菌包出口到韩国、日本、美国等国家,创汇600多万美元。项目实施期间,培训技术骨干和菇农4万余人次,菇农人均年增收1.8万元以上。

值得一提的是,椒样薄荷的含油量高达1%。据统计,全世界每年椒样薄荷精油的产量仅为3000多吨,而年需求量却超过6000吨,其中我国的年产量不足100吨。根据目前的市场行情,按亩产椒样薄荷精油8公斤计算,在东营盐碱地种植“科院1号”椒样薄荷,保守估算每亩可实现3000元左右的效益。

项目课题组利用系统选育、诱变育种及野生驯化等方法,育成高效转化玉米秸、畜禽粪便的双孢菇新品种2个,生物转化率较常规品种提高8%—15%,高效转化棉秆、花生秧、木屑的杏鲍菇新品种1个,较传统品种生物转化率提高10%—12%,高效转化果木屑的香菇新品种1个,生物转化率达82%。探明了菌类活性物质含量与菌种活力间关系,发明了提高不同菌类功能活性成分含量的发酵及提取新工艺,探明了其抗氧化机制。

“通过省内、省外、国际合作,打造苗种繁育-种植-加工一体化产业链。”基于提炼过精油的薄荷叶渣热量高等特性,杨合同已经为“科院1号”下一步的综合开发利用找到了出路,“精油、多糖、生物质燃料、饲料、天然防腐剂等产品的创新利用,都将极大提高‘科院1号’的品种附加值。”

该项目研发出高产专用新型基质栽培配方6个,替代传统原料60%以上,产量提高6%—12%。创建了双孢菇草粪复合料隧道二次发酵处理工艺,达到世界先进水平。设计出全程无菌菌包自动化生产流水线,建立了双孢菇菌料、香菇和杏鲍菇菌包标准化高效生产技术体系,创建了香菇出口菌包贮运保活技术,解决了菌包安全保活出口的难题。

杨合同表示,“科院1号”椒样薄荷是耐盐碱植物的典型代表,其综合利用技术有着可借鉴的意义。实际上,耐盐碱植物还有很多,希望国家能够大力扶持,让耐盐碱植物资源开发与利用这种前景可期的朝阳产业得以更好更快发展。

该项目研发了新型双孢菇控温菇棚和香菇专用节能周年出菇设施,节能40%—50%,空间利用率较传统模式提高了3—4倍,创新了物联网环境调控及工厂化出菇工艺技术,生产周期缩短9—10天,提升了种养废弃物高效转化食用菌的环境调控技术,优质菇率提高22.3%,并集成创建了双孢菇、香菇、杏鲍菇优质高产标准化周年栽培出菇管理技术体系,实现了食用菌低成本周年化高效生产。

短评:盐碱地——需多维度破题攻坚

项目组研制出利用菌渣生产有机肥、栽培基质和养殖垫料的专用菌剂4个,研发出菌渣有机肥产品5个、蔬菜和食用菌栽培用菌渣基质配方16个、畜禽养殖菌渣发酵床2种。建立了菌渣综合利用技术体系和种养废弃物高效循环利用模式,实现了产业链条的延伸和高效增值。

千百年来,在人们的意识里盐碱地与荒地是分不开的,多少人因此背井离乡,弃田务工;一些不舍得土地的农民,顶多就是种点棉花聊以为生,盐碱地里充满着农民的无可奈何。

该项目获得授权发明专利18项,实用新型专利11项,申请国际发明专利6项,计算机软件著作权9项,发表论文54篇,出版著作6部,制订行业标准2项,省级地方标准9项。山东农学会组织成果评价会认为该项目成果整体达到同类研究国际领先水平。

据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计,全世界盐碱地的面积约为143亿亩,其中我国约为15亿亩。目前我国耕地面积将近19亿亩,这15亿亩盐碱地的比重之大,可想而知。那么,利用好盐碱地,找到最适宜生长的植物;利用好耐盐植物特性,让土地状况得以改善,另辟蹊径,实现双赢才是硬道理。

建立新体系 肉牛产业养殖成本节约效益升

盐碱地是块儿难啃的骨头不假,但薄荷怎么就能开花、棉花怎么就能结果?科研人员一种一种试,一个一个挑,为的是让顽强的农作物在盐碱地里生长、开花、结果。随着小偃系列小麦、“海湘030”水稻、“科院1号”椒样薄荷等等耐盐植物新品系的陆续问世及推广,农民增收了,盐碱地地质发生了翻天覆地的改变。山东的“青麦6号”小麦亩产538.1公斤、江苏的“海湘030”水稻亩产超过400公斤、“科院1号”椒样薄荷亩均收益3000元左右……是科技让盐碱地创造了奇迹。

由山东省农业科学院畜牧兽医研究所等单位完成的《肉牛优质高效生产关键技术研究与产业化示范》项目荣获山东省科技进步一等奖。

盐碱地资源开发与利用归根结底就是要将科研成品做成市场商品。或许有很多成功案例可循,而其中绝离不开农民观念的转变,离不开科研人员思路的创新,更离不开国家政策的扶持。

另辟溪径解难题,峰回路转天地宽。征服盐碱地是场持久战,需要你我共同参与,在“不毛之地”耕出“幸福田”。

链接

目前,山东省科学院生物研究所共筛选出5种特别适合在黄河三角洲盐碱地地区种植的耐盐植物,如椒样薄荷、沙枣、芙蓉葵、欧洲菊苣、澳洲牧草等,并且这几种植物大多具有药用、保健、绿化、畜牧等不同的产业应用前景。

椒样薄荷:为多年生草本植物,耐盐碱,在土壤含盐量5‰的地块可以正常生长;喜温暖、湿润气候,根茎在5℃~6℃可萌发出苗,根茎耐寒力强,冬季在-30℃~20℃的地区仍可越冬;亩产茎叶1000公斤以上,可提取椒样薄荷精油约8公斤。该品种耐寒、耐涝、耐粗放管理,是优良的耐盐经济植物。

沙枣:多年生小乔木或灌木,抗旱,耐盐碱,耐贫瘠。多采用扦插育苗栽培,在土壤全盐含量1.43%时一年生幼苗移栽成活率95%以上,表现出极强的耐盐、耐涝能力和对粘壤土的适应能力,生长速度快,是滨海盐碱地区十分理想的造林树种。其叶和果是羊的优质饲料,还是很好的造林、绿化、薪炭、防风、固沙树种。

芙蓉葵:锦葵科,为多年生草本花卉植物,花期6月~8月。花大而美丽,有紫、粉、白等色,美化环境效果好。耐水湿,在临近水边的肥沃砂质壤土中生长繁茂,抗盐碱能力强。全盐含量9.4‰,移栽小苗成活率达100%,生长发育良好。在滨海地区含盐量为40‰左右的重度盐渍土壤,结合淡水压碱和滴灌方法,栽培大花芙蓉葵和养心菜,可将含盐量降低到1%以下。

欧洲菊苣:为多年生草本植物,耐盐碱、耐寒,耐旱,可用20%海水灌溉。植株可作为饲草用于养殖业;叶片鲜嫩,可炒或凉拌食用;可从根莲中提取菊糖和香料,根可作为咖啡的代用品。

澳洲牧草:Thinopyrumpon-ticum为山东省科学院生物研究所从澳大利亚引进的耐盐牧草品种,为多年生禾本科牧草,具有很强的耐盐碱、抗旱、抗寒特性,在含盐量为5‰的盐碱荒地上生长茂盛。

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