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【科技創(chuàng )新驅動(dòng)發(fā)展】“重離子”的農業(yè)情懷
——中科院近代物理所利用重離子技術(shù)培育甜高粱新品種
編者按 如何體現科技是第一生產(chǎn)力，如何使科技創(chuàng )新成為經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的重要推動(dòng)力，這是全國各地、社會(huì )各界共同關(guān)注的話(huà)題。我省科研機構、高等院校以及各級政府、各類(lèi)企業(yè)，在科技創(chuàng )新、科技驅動(dòng)方面也進(jìn)行了積極探索和生動(dòng)實(shí)踐。本報記者深入實(shí)驗室，深入車(chē)間，深入田間地頭，探訪(fǎng)“真相”，發(fā)現“真經(jīng)”，形成了一組以科技創(chuàng )新為主題的稿件。本報從今天起，開(kāi)設“科技創(chuàng )新驅動(dòng)發(fā)展”專(zhuān)欄，予以集中報道，以期更多的人從中受到啟示。
中國科學(xué)院近代物理研究所的科技人員，坐在先進(jìn)的儀器前，操作神奇的機器，研究原子核等微觀(guān)世界，似乎與農業(yè)沾不上邊。但是近年來(lái)，近代物理所的科技人員立足于重離子輻照誘變技術(shù)，培育出甜高粱新品種，研發(fā)了一系列以甜高粱為原料的產(chǎn)品，建立了甜高粱循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈。目前，甜高粱種植面積在省內已超過(guò)10萬(wàn)畝，未來(lái)有可能為甘肅打造數百億元甚至千億元的產(chǎn)業(yè)鏈。
重離子與新種子
近代物理所科技人員與甜高粱打交道，起初是為了研發(fā)可再生能源。2006年，中科院院士、近代物理所時(shí)任所長(cháng)詹文龍提出，近代物理所要瞄準國家能源戰略需求，研發(fā)可再生生物質(zhì)能源。于是，用植物制造燃料進(jìn)入近代物理所科技人員的視野。美國和巴西這方面走在世界前列，用玉米制造的乙醇燃料已經(jīng)可以替代汽油用于汽車(chē)動(dòng)力。在中國，如果大量使用玉米制造乙醇，會(huì )影響國家糧食安全，近代物理所的科學(xué)家立志打通用非糧作物甜高粱制造乙醇的技術(shù)路線(xiàn)。
甜高粱光合效率高，植株鮮生物產(chǎn)量高，每畝甜高粱能產(chǎn)6噸至10噸的秸稈，植株鮮生物量的產(chǎn)量是玉米和甘蔗的2倍多。甜高粱適應性強，抗旱、耐澇、耐鹽堿，是一種高效節水型作物，符合節水型農業(yè)的要求，尤其適合在甘肅種植。甜高粱植株粗壯高大，根系發(fā)達且容易變成腐殖質(zhì)，種植甜高粱有利于開(kāi)發(fā)沙荒地、鹽堿地、山坡地等邊際性土壤，不僅可以防風(fēng)固沙，防止土壤的流失，而且可以改良邊際性土壤。
甘肅水資源嚴重不足，全省沙荒地、鹽堿地、山坡地等邊際性土壤面積估計約為1000萬(wàn)畝，為甜高粱大面積種植提供了廣闊空間。
發(fā)展甜高粱產(chǎn)業(yè)，適應性強的優(yōu)良品種是關(guān)鍵。由于我國的甜高粱種子主要依靠進(jìn)口，近代物理所科技人員決定采用獨特的重離子誘變技術(shù)培育適宜西部環(huán)境的甜高粱新品種。近代物理所所長(cháng)肖國青說(shuō)：“很多人知道重離子可以治療癌癥，其實(shí)，重離子還可以育種?！?/p>
所謂重離子誘變育種就是用重離子束照射甜高粱種子，使種子的遺傳物質(zhì)DNA發(fā)生損傷，在DNA修復過(guò)程中形成突變，通過(guò)突變體穩定性測試培育出新的品種。2006年，近代物理所生物物理研究室主任李文建帶領(lǐng)科技人員用不同劑量的重離子束照射甜高粱種子，用照射后的種子進(jìn)行小區試驗種植。到了甜高粱成熟時(shí)節，董喜存副研究員觀(guān)察發(fā)現，有一株甜高粱長(cháng)勢茂盛，生育期縮短，抽穗提前，重離子誘變培育甜高粱新品種有了初步收獲。
育種是個(gè)長(cháng)期的過(guò)程?？萍既藛T進(jìn)行了穩定性測試、品種比較試驗、區域試驗和生產(chǎn)試驗。經(jīng)過(guò)7年時(shí)間，近代物理所終于成功培育出早熟、優(yōu)質(zhì)、抗逆的甜高粱品種。2013年，重離子誘變選育的甜高粱品種通過(guò)了甘肅省品種審定委員會(huì )品種認定，被命名為“近甜1號”。
新技術(shù)與新產(chǎn)品
2013年，甜高粱種植在我省取得突破性進(jìn)展，推廣種植甜高粱面積超過(guò)了10萬(wàn)畝，其中武威市5萬(wàn)多畝，定西市5萬(wàn)多畝。甜高粱一畝收獲后的鮮重平均超過(guò)6噸，其中最高畝產(chǎn)超過(guò)了10噸。在缺水的武威和定西，種植甜高粱每畝需水僅300立方米，不足玉米需水量的一半，單方水效益達到6.88元，遠高于玉米的1.67元，農民們嘗到了種植甜高粱的甜頭。除此之外，甜高粱耐鹽堿、抗旱、耐澇，可以生長(cháng)在沙荒地、鹽堿地、山坡地等邊際性土壤里。
對近代物理所科技人員來(lái)說(shuō)，研發(fā)高產(chǎn)甜高粱最初目的是為了尋找可再生能源，用甜高粱汁制造乙醇。近代物理所生物物理研究室的微生物組科技人員完成了甜高粱汁生產(chǎn)乙醇的技術(shù)開(kāi)發(fā)和示范，利用液體深層發(fā)酵技術(shù)得到了高純度乙醇。
用甜高粱制造乙醇，從種子到生產(chǎn)技術(shù)，都得到了解決?？墒沁@兩年，不利的局面出現了。買(mǎi)種子、地膜、肥料再加上用工，種一畝甜高粱成本需要700元，收割后壓榨、去汁、發(fā)酵、蒸餾，生產(chǎn)一噸乙醇需要成本8500元，而目前市場(chǎng)價(jià)格一噸乙醇只有7800元，國家對乙醇的補貼也在減少。這樁買(mǎi)賣(mài)有些不合算了。
好在近代物理所科技人員早有準備。近代物理所科技人員從2007年開(kāi)始就進(jìn)行了多項研究。在研究用甜高粱制造乙醇技術(shù)的同時(shí)，微生物組王曙陽(yáng)副研究員研發(fā)了甜高粱青貯復合微生物菌劑工藝技術(shù)及飼料生產(chǎn)技術(shù)，完成了青貯微生物復合菌劑在窖池發(fā)酵甜高粱飼料的評價(jià)，證實(shí)甜高粱是牛羊等的優(yōu)質(zhì)飼料。2013年，利用近代物理所研發(fā)的甜高粱青貯復合微生物菌劑生產(chǎn)了甜高粱青貯飼料50萬(wàn)噸，支撐了當地養殖業(yè)的發(fā)展。
除研發(fā)甜高粱在畜牧業(yè)的使用技術(shù)之外，科技人員還研發(fā)出用甜高粱汁生產(chǎn)酵母系列產(chǎn)品——人體免疫調節劑酵母β-葡聚糖、可清除人體自由基的酵母谷胱甘肽，以及用甜高粱汁生產(chǎn)氨基酸、果葡糖漿等產(chǎn)品，大大延伸了甜高粱的產(chǎn)業(yè)鏈。實(shí)踐證明，甜高粱汁還能替代玉米作為生物化工產(chǎn)業(yè)的優(yōu)質(zhì)原料，可以顯著(zhù)降低成本，提高生產(chǎn)效益。
新產(chǎn)業(yè)與新打算
近代物理所的推廣種植情況表明，甜高粱產(chǎn)業(yè)極其適合在光照充裕、缺水、有大量鹽堿沙地的甘肅發(fā)展，是一種循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)，能使農民較快脫貧，值得更大范圍的試點(diǎn)和推廣。據估算，推廣種植100萬(wàn)畝甜高粱可形成上百億元的產(chǎn)業(yè)，可為養殖業(yè)提供充足的優(yōu)質(zhì)飼料，提高草食畜承載能力，有效緩解水資源短缺，等效增加可用耕地，部分緩解耕地短缺狀況，還可為生物化工產(chǎn)業(yè)提供優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的原料，綜合效益十分顯著(zhù)。甜高粱循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)將極大推動(dòng)地方經(jīng)濟轉型和產(chǎn)業(yè)升級，形成一個(gè)現代農業(yè)發(fā)展新模式。
在地方政府的大力支持下，2014年，甜高粱種植面積進(jìn)一步擴大，種植基地主要分布在我省的武威、定西、張掖以及新疆喀什等地。武威榮華集團在騰格里沙漠深處建成了甜高粱種植和配套養殖基地，目前，該集團養殖有奶牛1萬(wàn)頭，將逐步擴大到4萬(wàn)頭奶牛、2萬(wàn)頭肉牛。
近代物理所所長(cháng)肖國青說(shuō)，未來(lái)計劃在河西走廊布局上百萬(wàn)畝甜高粱的試點(diǎn)推廣。目前正在爭取經(jīng)費和政策支持，一方面加強科技投入繼續培育良種，研究大面積推廣后可能面對的病蟲(chóng)害，評估對生態(tài)的影響；另一方面結合地方經(jīng)濟特點(diǎn)發(fā)展相應產(chǎn)業(yè)，延伸甜高粱產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)地方經(jīng)濟發(fā)展。希望政府能夠出臺優(yōu)惠政策鼓勵“企業(yè)牽頭+農戶(hù)”模式，形成產(chǎn)業(yè)鏈和市場(chǎng)。未來(lái)，甜高粱產(chǎn)業(yè)有望建成數百億元甚至千億元產(chǎn)值的產(chǎn)業(yè)鏈，對保障甘肅乃至全國的糧食安全、食品安全、帶動(dòng)區域經(jīng)濟發(fā)展、提高農民收入、改善生態(tài)環(huán)境具有十分重要的意義。
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