科技助力:“小作物”變身大産業
“各果高枝爭相鬧,此果土裏默默笑。此果不與它果同,只願好果任人嘗。”
對研究對象花生,萬書波和他所帶領的團隊成員有著更深刻的認識和感情,花生雖貌不驚人,卻蘊藏著別樣的美和品質——樸實無華、默默奉獻。
而他們,也願像花生那樣樸實無華,為人類作出應有貢獻——
大國之大,也有大國之重。糧食安全是“國之大者”,産業振興是鄉村振興的重中之重。深化農業供給側結構性改革,走科技興農、品質興農之路,“把飯碗牢牢端在自己手上”,是習近平總書記一直牽掛的事情。
作為我國三大産油作物之一的花生,在保障全國人民食用油脂安全上有著舉足輕重的地位。
為解決花生生産過程中長期存在的單産低、面積小、油用和食用不分等瓶頸問題,20世紀80年代以來,一代又一代花生科研工作者踏上了攻關征程。
其中,有一支由我國知名花生專家萬書波帶領的科研隊伍——
山東省農業科學院花生栽培與生理生態創新團隊,多年來一直致力於解決花生産業中存在的關鍵技術和共性技術問題,建立了以單粒精播為核心的高産栽培理論與技術體系,創立了花生高産優質標準化栽培體系,數十年如一日地堅守在科研一線,闖出了一條科技創新攻關的新路子,為我國花生産業振興插上了科技的翅膀。
萬書波及其帶領的團隊通過在花生高産、優質、抗逆栽培領域取得的重大研究成果,帶動了花生生産水準持續提高,並連續多年創造世界高産紀錄,支撐引領我國花生産業不斷壯大。
埋首躬耕,是他們徹底扭轉了花生是“低産作物”“小作物”的傳統認識,為保障我國油脂安全作出了重要貢獻。
上頂天,瞄準花生産業關鍵技術問題開展理論攻堅;下立地,立足産業一線所需將成果搬下高閣惠及百姓,團隊在萬書波的帶領下生動詮釋了什麼是“頂天立地”科研匠,“解民之艱”耕耘人。
破解“增産”密碼——創建高産高效栽培技術體系
油脂短缺是我國長期以來面臨的嚴重問題,推進油料作物生産,提高油料自給率已成為保障國家食用油供給的緊迫任務。
20世紀80年代之前,花生畝産不足100公斤,長期被認為是低産作物。然而近年來,花生産量不斷增加,已穩居我國八大油料作物之首。
2021年,我國花生種植面積已達7125萬畝,總産量約1820萬噸。我國花生生産能夠取得如此大的進步,離不開一批批花生科研工作者的竭誠奉獻,這其中萬書波及其帶領的山東省農業科學院“花生栽培與生理生態創新團隊”也為此付出了巨大努力。
這個團隊成立於2001年1月,成立初期即由時任山東省花生研究所所長萬書波研究員為團隊帶頭人。
成立以來,團隊緊密圍繞花生生産中存在的重大技術痛點和難點問題開展持續研究,取得了花生高産高效標準化栽培、量質協同提高及抗逆高産栽培等一系列在領域獲得高度認可的創新成果。
如今,這支團隊已成長為一股在國內外相關領域有重要影響力的科研力量。
▲萬書波在花生主産區莒南縣查看花生長勢
影響花生生長的因素很多,除合適的溫度、充足的光照、稀鬆易碎的沙質壤土等環境因素外,是否連作也是花生生産至關重要的影響因素,花生連作3年以上就會出現減産嚴重的現象。
早年間,萬書波及其帶領的研究團隊就發現,我國花生連作面積大、連作障礙機理不清、春播覆膜田後期早衰、麥套花生發育不良是影響産量提高的關鍵問題,也是花生産業發展面臨的亟待解決的重要難題。
産業要前進,理論要先行。低産是産業的瓶頸,那就要破解“增産”的密碼。
為創建我國花生高産高效栽培技術體系,從“花生地膜覆蓋栽培技術研究”到“花生千斤高産栽培技術及規律研究”,從 “貧困地區花生改良”到“50萬畝小麥花生兩熟高産更高産技術開發”“花生連作障礙及對策研究”……
萬書波和團隊,對影響花生高産高效的關鍵核心技術和共性技術難題開展了長期且深入的研究,逐步探明瞭花生連作障礙機制,首次分離並確定主要自毒化感物質,摸索出不同種植模式産量形成機理與高産途徑。
通過科學實驗,團隊分離出肉桂酸、豆蔻酸等4種主要化感物質,找到了土壤微生物區係失衡和病原菌累積的成因,以及土壤酶活性降低和養分失調的主要原因,這對於了解花生連作對土壤養分影響機理有著重要意義。
他們還發明瞭土壤翻轉深耕犁和連作調理劑,創建了以“冬作換茬、翻轉深耕、施專用肥”為核心的連作花生高産技術,以優化群體品質為目標、以“壟作密植、減氮增磷、適期早控”為核心的春花生覆膜高産栽培技術;通過優化套期、肥料與密度配置,創建了以“早套減密、前重施肥”為核心的大壟寬幅麥和小壟寬幅麥套種模式及高産栽培技術,形成了9項行業和地方標準。
在上述高産技術的支撐下,萬書波及其花生團隊建立的花生大面積連作高産示範區較對照增産達17.4%,春播覆膜、麥套和夏直播花生攻關田2006年實收畝産分別達698.7公斤、559.8公斤和508.4公斤,創下了當時最高産量。
團隊創建的花生高産高效栽培技術體系在黃淮海和東北産區也得到大面積應用,為擴大播種面積、提高産量提供了重要技術支撐,大大扭轉了花生是“小作物”的傳統認知,而團隊負責人萬書波以這一技術體系第一完成人身份獲得了2008年度國家科技進步獎二等獎。
天道酬勤,埋首耕耘破解花生增産密碼,萬書波和他帶領的花生栽培與生理生態創新團隊立足民需攻堅拔寨,為國家和人民遞交了一份滿意答卷。
突破“優質”關鍵——多管齊下實現品質與産量協同提高
長期以來,我國是花生凈出口國,而山東更是全國花生的出口大省,在東南亞、歐洲等地區近30個國家都擁有比較穩定的客戶和銷售渠道。
與此同時,我國又是花生油的凈進口國,國內對於優質花生油的需求呈逐年上漲趨勢。
對於花生産業來説,只重産量、輕品質,不僅不能滿足國內外市場多元化需求,也會嚴重影響産業發展和國際競爭力。
針對花生品質栽培理論研究薄弱、品質評價指標和標準化優質栽培技術缺乏、區域專業化生産水準低等突出問題,萬書波帶領團隊又一次踏上了漫漫攻堅之程。
▲萬書波(中)帶領團隊查看試驗田花生植株性狀
歷經10年系統研究,他們在花生品質生理生態與標準化優質栽培技術體系研究上實現了重大突破,相關研究成果榮獲2014年度國家科技進步獎二等獎。
要實現品質與産量協同提高,找到突破口是關鍵。
團隊多管齊下,從品質評價體系的建立、生態條件的改善、農藝措施的改進3個方面入手開展深入研究,明確了我國主栽花生品種脂肪、蛋白質、油亞比等指標變異幅度,構建了品質評價指標體系,並制定《油用花生》、《食用花生》和《高油酸花生》等行業標準,成為我國花生品質評價基礎性標準。
與此同時,團隊還揭示了花生品質形成與光溫肥水等生態因子的關係及主要品質指標空間分異規律,首次完成了中國花生品質區劃,為區域化佈局、專業化生産提供了科學依據,為加強花生品質區劃管理提供了參考。
要實現品質與産量協調提高,還要揭示花生品質形成機理以及技術改進策略。
萬書波帶領團隊依據光合中間産物丙酮酸向脂肪和蛋白質的轉化機制,提出了“提高光合産物,定向調控脂肪和蛋白質代謝”技術策略,揭示了花生品質形成的酶學和細胞學基礎,探明瞭肥水、密度和調節劑等對脂肪和蛋白質形成的調控機理。
在此基礎上,他和團隊進一步創建出以“增施有機肥和磷鉀肥、分次減量化控”為核心的高油栽培技術和以“增施氮肥、噴施硼鉬肥、適度控水”為核心的高蛋白栽培技術,建立了脂肪與蛋白質定向調控的技術體系,收穫了花生脂肪含量提高1.7~2.6個百分點、蛋白質含量提高1.3~2.1個百分點的創新佳績。
這些成果涵蓋了産前、産中、産後的行業標準,實現了花生品質與産量的協同提高,為推動中國花生的區域優化佈局和專業化生産提供了堅實的技術支撐。
2010年以來,相關技術在全國花生主産區得到了廣泛應用,為扭轉我國花生在國際市場上“質劣價低”的局面作出了重要貢獻。
十年磨一劍,多管齊下實現花生品質與産量的協同提高,萬書波和他帶領的花生栽培與生理生態創新團隊再一次用實力展現了科學技術的無窮魅力,也為我國花生進一步實現自給自足,且邁出國門埋下了良好伏筆。
構建“精播”理論——攻克抗逆高産技術難題
科研本是一條挑戰與意義並存的漫漫長路,從立志投入花生研究的那一刻起,萬書波就和他身邊的眾多科研工作者一樣,做好了長期艱苦作戰的準備,雖然多年攻關屢有收穫,但他們從沒想過要停止探索。
非生物逆境和生物逆境是制約花生産量突破的瓶頸,而傳統栽培技術未從根本上解決逆境群體品質差的問題,抗逆機理不清並缺乏調控途徑,限制了高産關鍵技術創新。
著名花生栽培專家孫彥浩先生曾經指出,花生“創高産必須穴播兩粒”,但利用雙粒穴播技術,高産攻關30多年來從未突破實收畝産750公斤。
為攻克這一難題,萬書波帶領團隊深入開展花生抗逆栽培理論及關鍵技術方面的研究,歷經18年攻關取得重大突破,最終,他們的科研成果榮獲2019年度國家科技進步獎二等獎。
▲萬書波(右一)在平度古峴鎮查看單粒精播攻關田苗情
艱難困苦玉汝于成,團隊在相關方面取得突破性進展,與他們深入細緻的研究分不開。
為探明單粒精播的增産機理,萬書波及其團隊展開了對花生傳統種植株間競爭排斥效應問題的技術攻關,研究結果證明,單粒精播可減少株間競爭,光合酶活性、生長素含量顯著增加,谷胱甘肽等氧化還原酶基因表達上調,活性氧清除能力和根系活力增強,大大提高了抗逆性。
與此同時,單粒精播可以實現群體品質優化,延長光合峰值持續期達13天左右,大大促進了光合産物的積累與分配,作物的經濟系數在實驗中提高了8.3%。
在此研究基礎上,萬書波帶領團隊創建了以“精細選種、精確包衣、精緻整地、精準播種”為核心的單粒精播技術,探明瞭單株生産力與高品質群體的關係,確定密度13000~16000株/畝的“單粒精播”比常規雙粒穴播技術節種20%,並增産8%以上。團隊還研發出種衣劑3種、智慧化單粒精播播種機2套。
在研究中,團隊還發現了鈣調素與泛素等互作調控下游基因表達以響應非生物逆境脅迫的機理。
他們通過研究闡明瞭活性氧傷害是非生物逆境脅迫共性機理,揭示了鈣信號途徑調控抗逆性和莢果發育的分子新機制,研發了以調控土壤pH值為主要措施的鈣素活化技術,以“減氮增鈣、分期釋放”為核心的鈣肥調控技術及專用肥。
團隊通過實驗發現,應用這一系列技術的花生飽果率和産量顯著提高。
萬書波團隊還提出了“調控節間分佈”技術策略,創建了覆膜“W”栽培和開創了“控旺防倒促物質運轉、防病保葉促物質積累、防止脫肥促莢果充實”的三防三促技術,在種植中實現群體品質精準調控。
以單粒精播為核心技術、以鈣肥調控和三防三促為共性關鍵技術的花生抗逆高産栽培技術體系獲得了國際國內高度評價,認定其處於國際領先水準,成為我國花生種植技術的一次重大變革,連續多年列入農業農村部主推技術。
單粒精播為核心的技術在黃淮、東北及南方花生産區得到大面積應用,高産攻關連續3年實收畝産突破750公斤,創造了實收1畝782.6公斤(2015年,青島平度)的世界紀錄,顛覆了“創高産必須穴播兩粒”的定論,並達到旱、澇、酸、鹼逆境下産量最高水準,此後又連續多年創造了世界高産紀錄。
相關技術在印尼、蘇丹也展開了試驗示範和推廣,比當地産量增加一倍以上。
萬書波及其團隊的研究,為抗逆高産栽培和擴大花生種植區域提供了重要的科技支撐,取得了豐碩的科研和産業成果。
成果多年遴選為農業農村部和山東省主推技術,累計推廣1.35億畝,增産花生364.9萬噸,新增利潤已超過174億元,為擴大我國花生種植區域、促進産業健康發展,為提高我國花生的國際競爭力再一次發揮了重要作用。
豐收的花生果實,映襯著億萬農民的笑臉,也增加著萬書波及其團隊的成就感和價值感,懷抱解民之艱的初心,他們探索的腳步從未停止。
打造“全鏈條”團隊——協同共助花生插上科技的翅膀
早在2013年11月,習近平總書記在山東省農業科學院視察時強調,要給農業插上科技的翅膀,按照增産增效並重、良種良法配套、農機農藝結合、生産生態協調的原則,促進農業技術整合化、勞動過程機械化、生産經營資訊化、安全環保法治化,加快構建適應高産、優質、高效、生態、安全農業發展要求的全鏈條技術體系。
習近平總書記的講話在農業科學領域産生了巨大的反響,也給萬書波及其團隊指明瞭前進的方向。
40年默默耕耘,萬書波從一名普通科研人員成為國內花生研究領域的戰略科學家,他始終倡導團隊要對標國家戰略需求,能解決産業問題,打造一支能攻堅、善克難的協同團隊是他數十年如一日不變的追求。
為集納更多優秀科研人才投入花生科研領域,實現花生科研人更多的期望和夢想,他主持建成了國家花生工程技術研究中心,並承建了華東地區作物栽培科學觀測實驗站,組建了全國性協同創新團隊。
有了更多精英的協同助力,萬書波及其團隊的攻堅之路越走越順暢。
▲萬書波(右一)在新疆瑪納斯試驗站查看花生結實情況
2019年以來,團隊聚焦産業瓶頸,探索資源高效利用調控機制,開闢出了花生降本提質增效新途徑。
根據花生不同生育期需肥規律,他們創建了全程可控施肥技術,使氮肥利用率提高15%、化肥減施20%以上。
通過研究發揮作物邊際效應和根瘤固氮作用,他們還建立了以花生為主體的帶狀輪作複合種植技術,使土地當量比提高9%~15%。
這些創新成果被列入中國農業農村重大新技術、農業農村部主推技術,而萬書波也因此榮獲了2019年度山東省最高科學技術獎。
榜樣的力量指引前行,萬書波帶領團隊獲得多個國家科技進步獎後,並未停下腳步,他深知,花生科研攻關是一項需要集眾力、聚眾智的事業,為確保這項事業延續下去,他非常重視學科建設和人才培養,並不斷將自己的所思所感傳授給他們,“農業科學家要心懷大志,做頂天立地的科研。
既要有理念、技術引領世界的‘頂天’氣魄,又要有服務國家農業産業的‘立地’追求”“要勇於提出新理論、開闢新領域、探索新路徑,敢於進行原始創新或顛覆性創新”……循循善誘換來了團隊的飛速成長,如今,團隊成員中獲國家百千萬人才、農業部傑出人才、泰山學者等的就有9人(次),博士後、博士和碩士40人,團隊還獲得了中華農業科技獎優秀創新團隊獎。
新生力量的注入為這支團隊的發展注入了創新活力,而他們也有能力打造出更加強健的科技翅膀,讓中國的花生産業飛得更高、更遠。
譜寫跨國合作新章——以花生為媒共創未來
埋首耕耘將花生創新技術服務於國內百姓的同時,萬書波和他的團隊的目光沒有局限在自己的“一畝三分地”上,而是跟隨國家的腳步,攜小小花生走向更廣闊的世界,譜寫了一段“以開放紓發展之困”“以開放謀共用之福”的佳話。
印度尼西亞巴厘島,當地時間2022年11月15日下午,國家主席習近平會見塞內加爾總統薩勒。
在會見時他強調,中方願繼續支援塞內加爾公路、工業園等基礎設施建設,擴大塞內加爾農産品輸華,加強花生全産業鏈和水稻種植合作,落實好中非合作論壇各項舉措。
潮涌海闊再揚帆,一諾千金創未來。事實上,在“以花生為媒,連接塞內加爾一起向未來”這條廣闊大道上,萬書波和他的團隊早已行穩致遠。
山東省農業科學院與塞內加爾的合作源遠流長,早在1988年,院花生所2名專家應邀赴法國、塞內加爾兩國進行花生抗病育種考察,並達成交換種子材料的協議,由此踏上了中塞兩國的花生合作之旅。
此後十餘年間,塞方頻頻派人到山東省農業科學院視察,就花生科技領域的合作進行交流,組織學員接受花生技術培訓和現場教學活動;雙方互派專家學者參加各自主辦的學術會議等。
近10年來,雙方的合作又上新的臺階,在涉及的多領域間展開全方位的合作。
▲萬書波
2021年11月,由萬書波團隊主導的“一帶一路”國際花生産業科技創新院獲批,擬在塞內加爾、印度、阿根廷、美國、印尼5個國家建立國際聯合實驗室,積極探索與國際合作途徑。
特別是近兩年間,新冠肺炎疫情在全球肆虐,但是並沒有阻斷萬書波所在團隊與塞內加爾共進的腳步:2022年5月,中國山東-塞內加爾農業科技合作對話會線上成功舉辦。
會上,山東省農業科學院和塞內加爾國家農業研究院簽署了合作備忘錄,計劃共建“中塞花生國際聯合實驗室”和“中國-塞內加爾花生科技示範園區”;2022年6月,山東省農業科學院與省委外辦、中國駐塞內加爾大使館共同舉辦農業科技合作線上線下交流會……
共行大道,攜手向前。
小小花生,帶著萬書波及其團隊成員的夢想,一路播種、生根、發芽、長葉、開花,結出了豐碩的果實,也充實了天下百姓的糧倉。
倉稟實,天下安。
風物長宜放眼量,站在新的起點上,萬書波和他所帶領的山東省農業科學院花生栽培與生理生態創新團隊再次踏上新程。