中科院近代物理所利用重离子技术培育甜高粱新品种
2014-08-11 22:27  中华人民共和国农业部   (点击:)

如何体现科技是第一生产力,如何使科技创新成为经济社会发展的重要推动力,这是全国各地、社会各界共同关注的话题。我省科研机构、高等院校以及各级政府、各类企业,在科技创新、科技驱动方面也进行了积极探索和生动实践。本报记者深入实验室,深入车间,深入田间地头,探访“真相”,发现“真经”,形成了一组以科技创新为主题的稿件。本报从今天起,开设“科技创新驱动发展”专栏,予以集中报道,以期更多的人从中受到启示。

中国科学院近代物理研究所的科技人员,坐在先进的仪器前,操作神奇的机器,研究原子核等微观世界,似乎与农业沾不上边。但是近年来,近代物理所的科技人员立足于重离子辐照诱变技术,培育出甜高粱新品种,研发了一系列以甜高粱为原料的产品,建立了甜高粱循环经济产业链。目前,甜高粱种植面积在省内已超过10万亩,未来有可能为甘肃打造数百亿元甚至千亿元的产业链。

重离子与新种子

近代物理所科技人员与甜高粱打交道,起初是为了研发可再生能源。2006年,中科院院士、近代物理所时任所长詹文龙提出,近代物理所要瞄准国家能源战略需求,研发可再生生物质能源。于是,用植物制造燃料进入近代物理所科技人员的视野。美国和巴西这方面走在世界前列,用玉米制造的乙醇燃料已经可以替代汽油用于汽车动力。在中国,如果大量使用玉米制造乙醇,会影响国家粮食安全,近代物理所的科学家立志打通用非粮作物甜高粱制造乙醇的技术路线。

甜高粱光合效率高,植株鲜生物产量高,每亩甜高粱能产6吨至10吨的秸秆,植株鲜生物量的产量是玉米和甘蔗的2倍多。甜高粱适应性强,抗旱、耐涝、耐盐碱,是一种高效节水型作物,符合节水型农业的要求,尤其适合在甘肃种植。甜高粱植株粗壮高大,根系发达且容易变成腐殖质,种植甜高粱有利于开发沙荒地、盐碱地、山坡地等边际性土壤,不仅可以防风固沙,防止土壤的流失,而且可以改良边际性土壤。

甘肃水资源严重不足,全省沙荒地、盐碱地、山坡地等边际性土壤面积估计约为1000万亩,为甜高粱大面积种植提供了广阔空间。

发展甜高粱产业,适应性强的优良品种是关键。由于我国的甜高粱种子主要依靠进口,近代物理所科技人员决定采用独特的重离子诱变技术培育适宜西部环境的甜高粱新品种。近代物理所所长肖国青说:“很多人知道重离子可以治疗癌症,其实,重离子还可以育种。”

所谓重离子诱变育种就是用重离子束照射甜高粱种子,使种子的遗传物质DNA发生损伤,在DNA修复过程中形成突变,通过突变体稳定性测试培育出新的品种。2006年,近代物理所生物物理研究室主任李文建带领科技人员用不同剂量的重离子束照射甜高粱种子,用照射后的种子进行小区试验种植。到了甜高粱成熟时节,董喜存副研究员观察发现,有一株甜高粱长势茂盛,生育期缩短,抽穗提前,重离子诱变培育甜高粱新品种有了初步收获。

育种是个长期的过程。科技人员进行了稳定性测试、品种比较试验、区域试验和生产试验。经过7年时间,近代物理所终于成功培育出早熟、优质、抗逆的甜高粱品种。2013年,重离子诱变选育的甜高粱品种通过了甘肃省品种审定委员会品种认定,被命名为“近甜1号”

新技术与新产品

2013年,甜高粱种植在我省取得突破性进展,推广种植甜高粱面积超过了10万亩,其中武威市5万多亩,定西市5万多亩。甜高粱一亩收获后的鲜重平均超过6吨,其中最高亩产超过了10吨。在缺水的武威和定西,种植甜高粱每亩需水仅300立方米,不足玉米需水量的一半,单方水效益达到6.88元,远高于玉米的1.67元,农民们尝到了种植甜高粱的甜头。除此之外,甜高粱耐盐碱、抗旱、耐涝,可以生长在沙荒地、盐碱地、山坡地等边际性土壤里。

对近代物理所科技人员来说,研发高产甜高粱最初目的是为了寻找可再生能源,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组科技人员完成了甜高粱汁生产乙醇的技术开发和示范,利用液体深层发酵技术得到了高纯度乙醇。

用甜高粱制造乙醇,从种子到生产技术,都得到了解决。可是这两年,不利的局面出现了。买种子、地膜、肥料再加上用工,种一亩甜高粱成本需要700元,收割后压榨、去汁、发酵、蒸馏,生产一吨乙醇需要成本8500元,而目前市场价格一吨乙醇只有7800元,国家对乙醇的补贴也在减少。这桩买卖有些不合算了。

好在近代物理所科技人员早有准备。近代物理所科技人员从2007年开始就进行了多项研究。在研究用甜高粱制造乙醇技术的同时,微生物组王曙阳副研究员研发了甜高粱青贮复合微生物菌剂工艺技术及饲料生产技术,完成了青贮微生物复合菌剂在窖池发酵甜高粱饲料的评价,证实甜高粱是牛羊等的优质饲料。2013年,利用近代物理所研发的甜高粱青贮复合微生物菌剂生产了甜高粱青贮饲料50万吨,支撑了当地养殖业的发展。

除研发甜高粱在畜牧业的使用技术之外,科技人员还研发出用甜高粱汁生产酵母系列产品——人体免疫调节剂酵母β-葡聚糖、可清除人体自由基的酵母谷胱甘肽,以及用甜高粱汁生产氨基酸、果葡糖浆等产品,大大延伸了甜高粱的产业链。实践证明,甜高粱汁还能替代玉米作为生物化工产业的优质原料,可以显著降低成本,提高生产效益。

新产业与新打算

近代物理所的推广种植情况表明,甜高粱产业极其适合在光照充裕、缺水、有大量盐碱沙地的甘肃发展,是一种循环经济产业,能使农民较快脱贫,值得更大范围的试点和推广。据估算,推广种植100万亩甜高粱可形成上百亿元的产业,可为养殖业提供充足的优质饲料,提高草食畜承载能力,有效缓解水资源短缺,等效增加可用耕地,部分缓解耕地短缺状况,还可为生物化工产业提供优质廉价的原料,综合效益十分显著。甜高粱循环经济产业将极大推动地方经济转型和产业升级,形成一个现代农业发展新模式。

在地方政府的大力支持下,2014年,甜高粱种植面积进一步扩大,种植基地主要分布在我省的武威、定西、张掖以及新疆喀什等地。武威荣华集团在腾格里沙漠深处建成了甜高粱种植和配套养殖基地,目前,该集团养殖有奶牛1万头,将逐步扩大到4万头奶牛、2万头肉牛。

近代物理所所长肖国青说,未来计划在河西走廊布局上百万亩甜高粱的试点推广。目前正在争取经费和政策支持,一方面加强科技投入继续培育良种,研究大面积推广后可能面对的病虫害,评估对生态的影响;另一方面结合地方经济特点发展相应产业,延伸甜高粱产业链,推动地方经济发展。希望政府能够出台优惠政策鼓励“企业牵头+农户”模式,形成产业链和市场。未来,甜高粱产业有望建成数百亿元甚至千亿元产值的产业链,对保障甘肃乃至全国的粮食安全、食品安全、带动区域经济发展、提高农民收入、改善生态环境具有十分重要的意义。

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