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一所农业大学做好“水文章”的实践路:资源篇

核心提示: 千百年来,更清澈的水源,更健康的好水,更优质的水产,更高效的用水,是人类亘古不变的追求,更是农业科学家的使命承载。华中农业大学的科学家们在护水、治水、节水、用水方面积极回应国家重大战略需求,努力解决社会现实问题,用一系列有分量的科研成果、社会贡献展示了农业与生态学研究国家队的责任担当。

水是生命之源、生产之要、生态之基。

千百年来,更清澈的水源,更健康的好水,更优质的水产,更高效的用水,是人类亘古不变的追求,更是农业科学家的使命承载。

华中农业大学的科学家们在护水、治水、节水、用水方面积极回应国家重大战略需求,努力解决社会现实问题,用一系列有分量的科研成果、社会贡献展示了农业与生态学研究国家队的责任担当。

党委宣传部组织撰写特稿《一所农业大学做好“水文章”的实践路》,南湖新闻网今日刊载第一部分“资源篇”,明日刊载第二部分“产业篇”。

生态阻控“一泓清水流北京”

丹江口水库是南水北调中线工程的水源地,国家一级水源保护区。如何保证丹江口水库“一泓清水流北京”是华中农业大学资源与环境学院史志华教授心头的惦念。

“水里的问题必须要在陆地上解决。”有着二十余年“土里治水”经验的史志华提出,要给水污染打好“预防针”,做好源头护水。史志华团队提出了一套面源污染生态阻控技术体系,通过植物净化及相关跟踪识别技术,实现低成本高效治理。

“氮、磷等元素对于农田作物生长而言是‘生命之源’,而到了水库却摇身一变,成了水质的‘污染源’。能不能通过在沟渠塘塬种植绿植,拦截水土中的有机肥,将其返还农田,循环利用?”在参与丹江口库区水污染治理和水土保持工作时,史志华提出,生态问题要用生态手段去解决。利用乡土植物生长能力、净化能力强的特点,在乡间铺设生态沟渠、生态道路,用搭配种植的草地代替水泥路,用种植水草的生态沟渠代替硬化的水泥沟渠,通过植物把水的流速降下来,泥土杂质拦下来,做到自然净化、物理拦截。

围绕这一思路,史志华团队与长江水资源保护科学研究所等单位合作研发了南水北调中线水源地水土流失与面源污染生态阻控技术体系,该体系的水源涵养林恢复技术、面源污染生态控制技术、湿地植被生态恢复技术等在项目实施中得到充分利用,已经先后有3省25个县(区)在124个项目区完成水土流失治理面积1.42万平方公里。该技术体系也两次摘得“大禹水利科学技术奖”。

2017年6月,科技部正式公布拟立项支持一批国家重点研发计划,史志华主持的“南方红壤丘陵地区水土保持”项目入选。这是他的团队为典型脆弱生态修复与保护定下的一个新目标。

“食污菌”吃出清亮湖水

微生物只是有害的细菌?经过华中农业大学生命科学技术学院梁运祥教授点石成金后,神奇的微生物可以治理湖泊污水、养殖水体污染,还可以处理猪场废水,成了这位治水教授袖中的宝贝。

梁运祥和他的团队花费近20年时间,不断从土壤和水体中筛选净水作用的微生物,最终筛出了硝化菌、反硝化菌、COD强化降解菌等多种高效净水菌,大量扩增培养,制成标准化菌剂,再投入到被污染的河流湖泊以及工业、养殖废水中,用“食污菌”吃出清亮的湖水。近几年,利用这项技术,团队成功治清了漓江之源桃花江等全国数十个湖泊河流。

在猪场废水治理上,梁运祥团队提出了“8块钱”治理方案。利用微生物,每吨废水的处理成本1.7元左右,而一头猪一天产生的废水约为20升,生长周期按180天算,养一头猪的污水处理成本只要8元钱。

“神通广大”的“食污菌”培育出了一个学生创业团队。2015年7月,梁运祥指导的博士生吴定心联合3位硕士毕业的师弟师妹,在东湖高新技术开发区注册成立了以微生物净水为主业的武汉水之国环保科技有限公司。吴定心曾带着自己的创业项目登上了央视财经频道的“创业英雄会”节目融资,当场就有三位天使投资人进行了抢投。前不久,他又拿到了武汉东湖高新区第九批“3551光谷人才计划”的资助,获得100万元无偿资助和100万元股权投资。

“用水大户”变“节水标兵”

虽土地已经干得龟裂,位于海南岛的一块稻田却出现了一幕独特景象:它一半黄,一半绿,一枯一荣。原来这是华中农业大学水稻团队试验田,枯黄的是传统水稻品种,而绿意盎然的是合作单位上海农业生物基因中心培育的节水抗旱稻“沪旱3号”。

水稻是一种很能“喝水”的生物。在中国,农业用水占总用水量的七成,而水稻种植又耗去了约六成农业用水。与此同时,我国是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一,水资源分布极不均衡。

有没有办法让水稻少喝水、又长得好?成为了制约水稻种植区域、缓解农业灌溉用水供需矛盾的关键所在。长期致力于水稻抗旱基因挖掘及遗传改良研究的华中农业大学生科院熊立仲教授在该领域发表了多篇关乎“水”的文章。经过实验,他发现在水稻种质资源库里有些特殊材料带有隐蔽的“开关”——抗旱基因。如何有效地打开这些“开关”培养出水稻家族里新的“节水标兵”是他的重要研究课题。他先后发现SNAC1基因在干旱环境的胁迫下可调控水稻气孔关闭以减少水分散失、OsSKIPa基因可以提高水稻细胞活力,强壮“身子骨”来提高缺水抵抗力、DWA1基因则可以帮助水稻合成表皮蜡质层,筑起了一层“保护膜”防止水分散失。

找到了大量和抗旱有关的“候选”基因后,团队正与国内多个水稻育种单位开展合作研究,将基因和基因组选择技术与育种相结合,培育节水抗旱稻,希望在不久的将来能实现水稻由“用水大户”变“节水标兵”的梦想。其中,合作单位上海农业生物基因中心培育出的“中旱3号”“沪旱3号”“沪旱7号”等品种相继通过鉴定,开始在北方等缺水地区定居。以“沪旱7号”为例,该品种的产量与普通水稻接近,用水量却可以比普通水稻节省50%以上,可作为国家确保粮食安全的又一选择。

培育发掘优良基因,更育优秀人才。刚刚46岁的熊立仲教授所带领的团队中,一批博士已经成长为我国作物抗旱研究的中坚力量,其中走出了2名“青年千人计划”特聘专家、5名教授。

作者:记者 兰涵旗 曹牧曦

审核人:冯楠

责任编辑:兰涵旗
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