大大缩短土壤修复时间广西科技创新守护

生态环境退化问题眼下已经成为维持人类生存和社会经济可持续发展的严重威胁,如何有效处理和解决全球生态系统退化问题,恢复和重建已经受损的生态系统原有结构和功能,是改善生态环境、提高区域生产力、实现可持续发展的关键,已经成为全球全人类面临的共同课题。

为此,广西的科技团队也在进行着生态恢复的实践实验,探索适合区域生态恢复的途径,助推区域生态可持续发展。

广西桂林阳朔山水秀丽、令人向往。不过,在上世纪五六十年代,铅锌矿的开采打破了当地村落的恬静和美好。

当时,铅锌矿的尾砂库建在群山之中,日积月累,周边逐渐变成一片荒漠,寸草不生。大雨山洪过后,一度将含有重金属的尾砂冲进河流,侵入下游农田。重金属进入土壤后,不能降解且越积越多,从而破坏土壤的生态结构和功能,抑制农作物根系生长和光合作用,致使作物减产甚至绝收。一旦重金属元素被农作物吸收还可能通过食物链迁移到人体内,对人体健康构成严重威胁。

研究发现,污染农田土壤的重金属主要包括汞、镉、铅、铬、砷等生物毒性显著的元素,以及有一定毒性的锌、铜、镍等。

目前,世界各国治理农田土壤重金属污染主要包括换土和深耕翻土等物理修复技术;电迁移、电渗流或电泳等化学修复技术;以及利用蚯蚓吸收清除的生物修复技术等。但这些技术都存在工程量大、投资高、易破坏土体结构、引发土壤肥力下降,造成二次污染等弊端。对此,广西的科技工作者另辟蹊径,走的是一条简单易行、绿色无害的防治道路。

植物萃取技术是绿色无害的技术,自然界有千分之二的超富集植物,它吸收重金属的能力、速度是普通植物的倍,一年种植一两次就可以把重金属从土壤里带走了。

这种植物叫李氏禾,擅长吸收金属锌元素。科研人员曾在电镀厂的废水池边发现其它植物都已死亡,只有李氏禾生长茂盛,经化验,它体内锌元素含量超高,对锌的耐受性优良。之后,科研人员又跑了十几个矿区,从多个样品里找到了青葙、藿香蓟等能采集各种重金属元素的植物“矿工”。

在全生态植物萃取重金属元素方法中,为了提高植物吸收重金属元素的效率,科研人员还研发出了活化剂。活化剂将植物萃取技术的效率提高80%左右,大大缩短了土壤修复时间。

土壤重金属污染的“治疗”过程是比较漫长的,那么,能不能一边治理一边让“治疗”中的土壤产出价值呢?于是科研人员根据不同种类的农作物对重金属元素吸收率不同,筛选培育出了低累积水稻、玉米品种。同时,研制农田土壤钝化剂,抑制植物根部吸收重金属元素。

通过多种植物的治理效果和前后采样对比,我们发现多种重金属的浓度值下降了30%左右,现在农作物产量已经和以前普通农作物产量一样了。

用科技修复绿水青山,中国科学院亚热带农业生态研究所则是用27年的时间,深入开展“广西喀斯特区石漠化治理与适应性生态恢复技术研究示范”项目,不仅驱动广西引领中国西南喀斯特地貌区成为全球变绿热点区,更是成功打造出了全球减贫最佳案例。

这里是广西环江毛南族自治县的山区,时雨时晴,半山腰总笼着雾岚,看起来格外飘渺。只有走近了,看到山体上凸起的一个个石堆,才看真切这里喀斯特地貌的特征。而沿着山路两旁,现在正利用狭长而有限的土地,种植着成片的中草药。

过去,这样的地方常被用来种植玉米等粮食作物。现在,则是以地膜覆盖,利用植物平衡共生技术,种植高品质的中草药——广豆根,使得经济效益大幅增加。随着种植规模不断扩大,惠及远近农户数百人。

种这个药材比种什么都好,价值高,像这株,种3年后,大概有5斤左右,一斤15元,5斤有75元。

距离这里几十公里外的环江毛南族自治县下南乡,则是把传统的玉米地改种上牧草,再以草养畜。像这种“桂牧一号”,播种后,6年以上才需翻耕一次,生长茂盛的牧草,一亩地就能养活一头牛,而一头牛的市场价格在1万到2万元之间。这也是中科院推广的一种退耕还林还草、林下种草养牛的喀斯特农业立体循环发展模式。

种中药、种牧草,不仅提高了当地人的经济收入,更重要的是,这能让喀斯特地区的土地资源得到修复。喀斯特地貌区生态环境相对脆弱,在人类不合理的社会经济活动下,容易导致植被破坏、水土流失、基岩裸露,出现“石漠化”现象。随着时间推移,“石漠化”发展最直接的后果就是土地资源丧失,缺少植被不能涵养水源,往往还伴随着严重的人畜饮水困难。

中国科学院亚热带农业生态研究所的专家在研究中发现,农民在喀斯特地区山坡上开垦出两亩地,耕不上三五年,可能就只剩一亩三分了,而且频繁耕种会使得土壤肥力以10倍的速度下降,这会进一步加剧喀斯特地区的石漠化程度。如何保持住喀斯特地区本就不多的土壤,种什么?怎么种?就成为了关键问题。为此,在中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站,研究人员特意开辟了各种试验场。监测不同层次的水土流失的情况,并尝试种植、分析各种作物,试图推演出最优的耕种方案。

这是牧草,种植一次可维持20多年不用翻耕,我们会观测,没有耕作下,它的水土流失的动态,以及目前广西种植较多的经济作物,如核桃跟玉米相比,它的水土流失有没有改善,改善在哪些地方。

中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站的前身,是27年前,中国科学院设置在环江的一个野外工作站,一批又一批科研工作者带着科技扶贫的任务,从这里走入环江的万峰千山,寻找破解喀斯特地区石漠化问题的解决方案。

经过长年的监测和分析,研究人员把喀斯特地区石漠化的问题症结确定在人口和土地之间的矛盾上,并在当地一个叫肯福的地方,进行了一次大胆的人口生态移民试点。

把大石山区人均耕地不足三分地的人,移到土山地区开发土山。环江共移了8万多人,外县移了6万多人,本县移了2万多人。土山地区水资源条件好,通过等高梯土种植椪柑等水果产业科学的设计,人均有两亩左右果园,2万多元收入。当时迁出来的人%都留了下来。

“肯福模式”把大量人口迁移出不适合耕种的喀斯特山区,再向移民传授全新的耕种技术和思维方式,让人们走得出来,留得下来,让原本的大石山重新得到休养生息,恢复生态。经过数年时间,“肯福模式”在广西和全国范围内广泛推广,全国超过0万人以此为模板进行生态移民。联合国也将“肯福模式”作为全球减贫的最佳案例向全世界的喀斯特地区进行推广。

广西卫视

每周五21:55

编辑|骆泽聪

责编丨汤麦伦

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