诊土壤之脉 创丰收未来——世界土壤日，“土壤医生”为新疆土壤“把脉问诊”
诊土壤之脉 创丰收未来——世界土壤日，“土壤医生”为新疆土壤“把脉问诊”
万物土中生。12月5日是世界土壤日，今年的主题为“爱护土壤：测量、监测、管理”，强调通过土壤数据分析与科学管理保护耕地资源。
新疆耕地面积居全国第五，是国家粮食安全和农产品供给的主要基地。然而新疆耕地存在盐碱、干旱、贫瘠等多种限制农业生产的问题。
在自治区农业科学院土壤肥料与农业节水研究所，有一群“土壤医生”。他们的足迹遍及天山南北，在实验室用高光谱成像仪给土壤“体检”、在盐碱地建立监测预测预警系统给土壤及时“诊断”、在灰漠土开展“北斗+定位施肥播种”提升土壤肥力保障作物增产增收、在沙漠里“点沙成土”种植花生……最终，形成从实验室到田间地头的专业化土壤诊疗与修复体系，打造“新疆样板”，助力端稳端牢“饭碗”。
治理盐碱地，核心是治水
开展盐碱地综合利用对保障国家粮食安全、端牢中国饭碗具有重要战略意义。因此，在新疆谈及土壤，盐碱地注定是绕不开的话题。
新疆盐碱地面积占全国盐碱地面积1/3，其中盐碱耕地有4441.95万亩，占耕地总面积42.07%，盐碱耕地可改造面积大，产能提升潜力巨大。但由于新疆盐碱地成因复杂，以水为媒介的干旱聚盐、地形集盐、灌溉积盐等众多因素使得新疆绿洲区盐碱严重、治理反复。因此，整治盐碱地，核心要素就是治水。
“流域水文过程决定土壤盐碱分布，迫切需要构建分类分区治理模式，我们以叶尔羌河流域为研究对象，着眼于流域视角和系统理念，创新盐碱地分区分类治理新方法。”自治区农业科学院土壤肥料与农业节水研究所副所长、研究员王治国说。
自治区农业科学院土壤肥料与农业节水研究所副所长、研究员王治国带领团队成员，在巴楚县安装土壤三参数设备。受访者提供
眼下，王治国带领团队开展的自治区重大科技专项《叶尔羌河流域水盐调控与盐碱障碍消减产能提升技术模式与应用》，正是新疆科研人员与盐碱地作斗争的一则生动例证。
叶尔羌河流域灌区是新疆最大灌区，具有内陆干旱区盐碱地特征。该流域盐碱地治理模式，能够对全国、乃至世界内陆干旱区盐碱治理发挥重要科技支撑作用。
项目研究流域不同尺度下水资源配置、水盐运排、水盐运移规律和盐碱耕地生产潜力评估，建立水盐调控模型和预测预警系统是其中一大亮点。
王治国说，11月，团队完成30个土壤“三参数”动态监测点布设，即盐分、水分和温度，每两小时向平台反馈一次数据，及时反映耕地水盐动态。同时，完成20个地下浅层水水位水质监测点布设，主要监测防控地下水位抬升，造成土壤次生盐渍化的预警。
“任重道远。”王治国说，团队将积极构建“上防、中控、下治”为核心的盐碱耕地分类分区综合利用与长效控盐产能提升技术模式，打造新疆样板，在全疆乃至全国示范推广，做好盐碱地特色农业这篇大文章。
改良风沙土，种植小麦和花生
试想一下：在周遭漫漫黄沙映衬下，能见到一块绿色农作物是何感觉？
如今，这样的画面早已在自治区农业科学院土壤肥料与农业节水研究所科研团队努力下照进现实。
“我计划明年扩大风沙土改良与农业利用试验田面积，多种花生等作物，创建新的技术模式，培肥土壤、提升产量。”临近年末，自治区农业科学院土壤肥料与农业节水研究所研究员王斌已着手新年计划。
新疆农田最大的土壤类型是风沙土，是发育于风成沙性母质的土壤，其特点是土层比较浅薄，质地松散，肥力较低，水分含量较少。
尽管困难重重，王斌还是带领土壤生态农业创新团队，从2018年开始，在新疆生产建设兵团第八师石河子市一二一团古尔班通古特沙漠西南缘选定了两块试验田，开展沙漠土壤改良试验，致力于解决沙漠缺乏完整的土壤结构，无法保水、保肥，难以农业生产利用的难题。
自治区农业科学院土壤肥料与农业节水研究所研究员王斌正在试验田收花生。受访者提供
当年，王斌赴清华大学访学，着重开展沙漠土壤化材料筛选、沙漠土壤化团粒组成、沙漠土壤农业利用等室内研究工作，沙漠土壤化室内研究获得突破，研究成果也从实验室走向了大田。
“目前，我们已经在3亩大田试验上完成两季农作物种植，种的小麦和花生收成都不错，‘沙漠土壤化改造与农业利用’项目取得阶段性胜利。”王斌说。
缘何选定继续在改良的沙土里种花生？在王斌看来，花生比棉花节水20%，适合在沙壤土种植。同时，花生还具有根瘤固氮作用，种植后能够培肥土壤，提高土壤肥力，是沙漠土壤健康培育的优选作物之一，且全身都是宝，每一部分都可以充分利用。此外，花生种子品种99%掌握在自己手中，不会被“卡脖子”。
目前，塔克拉玛干沙漠“锁边”任务已经合龙，形成闭环。
王斌说：“接下来对沙漠‘锁边’成果的维护和利用是重中之重，我们将从土壤改良和生物治理角度出发开展沙漠固沙覆绿研究工作，这将对于提升区域经济发展和生态环境保护起到积极作用。”
新技术应用，让棉花实现增产增收
随着科技发展，精准农业的概念逐渐深入人心，其中，“农机+北斗”技术应用让农业生产朝着智能化、精准化和高效化的方向大步迈进。自治区科学院土壤肥料与农业节水研究所、国家棉花产业技术体系乌鲁木齐综合试验站站长王西和研究员，在灰漠土上开展的“北斗+定位施肥播种”技术开展棉花生产研究，便是这一领域的典范。
在这片位于自治区农科院综合试验场的60亩灰漠土试验可不简单。科研人员已在此连续进行了35年的灰漠土肥力与肥料效益监测长期定位试验，发现常规施肥和栽培措施下，想要提高肥料利用率难之又难。而“北斗+定位施肥播种”技术是这两年科研团队为提高肥料利用率、减少化肥投入开展的最新探索。
新疆的灰漠土面积广阔，总计达2684.25万亩，其中耕地862.35万亩，主要分布于北疆沿天山一带，是北疆绿洲棉田的主要土壤类型之一。
自治区科学院土壤肥料与农业节水研究所、国家棉花产业技术体系乌鲁木齐综合试验站站长王西与同事正在测量归一化植被指数诊断棉花氮的营养状况。受访者提供
那么，在灰漠土上运用“北斗+定位施肥播种”技术，如何让棉花实现增产增收？
王西和说，拖拉机上安装的北斗导航系统能够对土地进行精准定位，它可以标记出上一季棉花滴灌施肥后形成的养分富集带，到了下一季播种时，能让播种位置与养分富集带精准耦合。这样一来，“耕作-播种-施肥”带就实现有机结合。
这样做有何好处？答案是可以减少耕作对土壤结构破坏，也能实现残余养分高效利用。因为受灌水量和肥料在土壤中运移距离有限，尤其是磷肥，它在土壤中扩散范围仅有3厘米至5厘米，且容易被灰漠土固定，所以当季肥料不能被完全利用，会形成以滴灌带为轴心的残留养分富集带。
经过两年田间试验研究，成果显著。采用定位旋耕减肥增效措施效后，即便是减少30%的氮肥使用量，棉花亩产仍可达到440.5公斤，相较而言，与常规施肥处理相比，产量提高了43.34公斤/亩，增产率达10.91%。这充分证明了“北斗+定位施肥播种”技术的可行性。
王西和说，这项技术成功应用，不仅为灰漠土地区棉花种植带来了新的发展机遇，也为精准农业的推广提供了宝贵实践经验，让人们看到科技在农业领域的潜力与广阔前景。
给土壤做“体检“，提供数据支撑
近年来，我国学者利用近红外、卫星遥感、机载和地面高光谱等技术对土壤养分快速估测的研究和应用已成为热点。自治区农业科学院土壤肥料与农业节水研究所助理研究员李娜也将研究重点落在这一“科技范儿”上。
2019年，李娜也成为一名“土壤医生”，专攻基于多源遥感主要农作物长势监测技术方面的研究工作，给土壤做各种“体检”。目前获批新疆农业科学院稳定支持重点项目“耕地质量监测数据平台建设（子课题：基于多源遥感主要农作物长势监测技术）”。
由于新疆地域广阔，获取全面准确的高光谱数据需耗费大量人力、物力和时间。且数据处理技术要求高，专业人才相对缺乏，限制了数据有效利用。另外，新疆气候复杂多变，影响了高光谱技术在土壤养分快速估测等方面的准确性和稳定性。
这几年来，李娜不是在野外采集数据，就是“泡”在实验室分析数据，目前，开展的高光谱遥感技术在土壤养分监测中已经取得了一定的成果。比如，通过多源遥感技术建立不同的土壤养分预测模型，实时获取土壤理化性质，可以实现对土壤养分的高精度监测、大范围监测和长时间序列监测，为农业生产和环境保护提供重要数据支持。
新疆土壤治理大有可为
“研发咸水安全利用技术，补充淡水缺口，实现盐碱地土壤质量与产能提升，是未来需要重点攻关的方向之一。”自治区农业科学院土壤肥料与农业节水研究所教授冯棣说。
冯棣2014年从中国农业科学院博士毕业，今年4月24日来疆，加入该所土壤质量与产能提升创新团队，专攻盐碱地治理与咸水资源化方面研究工作。目前获批自治区重大专项“新疆苦咸水资源利用与盐碱耕地协同治理关键技术研发与应用”和新疆农业科学院稳定支持重点项目“盐碱地产能提升关键技术和配套产品研发与示范（子课题：盐碱地作物高产优质目标下咸淡水组合调控灌溉方法研究）”。
自治区农业科学院土壤肥料与农业节水研究所教授冯棣与同事在野外做调查。受访者提供
在冯棣看来，土壤盐渍化是新疆土壤面临的最严重问题，传统的物理、化学、灌排和生物措施已被证明能够有效改良盐碱土。然而，目前依然存在淡水资源紧张、用水效率不高，化学和生物改良措施贡献度较低等问题。
“在新疆土壤治理大有可为。”冯棣说，目前，生物技术、以及纳米技术在提升土壤质量和改善植物耐盐性方面具有较大潜力有待进一步研究，相应科研成果将先后在新疆落地。
这意味着该团队能够利用新疆丰富的盐碱地资源，将其转化为高产农田，不仅对新疆农业可持续发展具有重大意义，让中国人的饭碗端在自己手上，更为全球盐碱土改良提供了“新疆”方法。