南京师范大学：创新连作障碍消减技术，助力乡村振兴与现代农业可持续发展

　　一、基本情况

　　近年来，我国集约化设施农业生产发展迅速，据统计，我国设施农业总面积已近400万公顷。2022和2023年中央1号文件均明确指出加快发展现代设施农业这一指导意见。设施农业的迅速发展满足了我国大多数地区城乡居民的周年消费需求，带动了农村经济发展，是我国实现乡村振兴、农业强国建设的重要举措。然而，受高经济效益的驱使，设施土壤高强度利用现象十分普遍，进而导致严重的土壤退化问题，表现出以土壤结构破坏、次生盐渍化、酸化、养分失衡、土传病害爆发为特点的连作障碍现象，对我国农民持续增收、农产品安全和生态环境改善构成严重威胁。

　　云南省红河州石屏县和文山州砚山县是经济相对落后地区，鲜切花和中药材三七种植是当地的支柱产业，然而却深受连作障碍的困扰，文山州已面临无地可种三七的冏境。在此背景下，国家自然科学二等奖获得者、国家杰青、国家重点基础研究发展计划首席科学家、南京师范大学蔡祖聪教授领衔的土壤利用与修复团队秉持助农扶贫情怀，长期奔走在农业生产一线，通过十数年的研发，构建了设施农田土壤生态修复技术，有效消减了洋桔梗、三七和设施蔬菜的连作障碍。团队成员在石屏县和砚山县建立了技术示范点，为当地多家农业公司和农户提供了技术服务，为当地农民持续增收、支柱农业产业可持续发展提供了有力的科技支撑。

　　二、实施进展与成效

　　（一）研以致用，保障鲜切花可持续生产

　　洋桔梗又名“无刺玫瑰”，具备花型漂亮、花色丰富等特点，深受消费者喜爱。目前云南洋桔梗栽培面积已超万亩，取代非洲菊跃升为云南第四大切花品种。种植洋桔梗经济效益较高，当地花农每亩年收入5-6万元，部分农户可达10万元/亩以上。然而，洋桔梗种植忌连作，同一土壤上连续种植2-3年，即会发生严重的土传病害，严重时造成“颗粒无收”。以云南丽然农业公司为例，该公司200余亩洋桔梗种植大棚，经过3年的连作后，2014年洋桔梗的枯萎病发病率在70%以上，公司遭受经济损失达500万元。当年，在蔡祖聪教授团队的指导下，丽然公司应用强还原土壤处理技术有效修复了病害高发土壤。2015年，该公司基地洋桔梗长势喜人，发病率在10%以下，产量较之前有大幅提升，公司实现扭亏为盈。通过2-3年的优化与完善，在该公司建立了“洋桔梗种植-强还原处理-洋桔梗种植”的连作新模式，并创造了在同一地块连续种植洋桔梗8年的记录，云南卫视等对此进行了报道。鉴于在解决洋桔梗连作障碍问题上做出的突出贡献，2016年通过中共云南省委组织部、云南省科技厅等部门的支持，在该公司正式建立了“云南省蔡祖聪专家工作站”，公司先后入选“云南省科技型中小企业”，“云南红河国家农业科技园区示范企业”，“红河州农业产业化经营州级重点龙头企业”。团队负责人蔡祖聪教授也因此获得“2015中国科学年度新闻人物”。经过多年的努力，团队技术成果广泛应用于当地洋桔梗、非洲菊、康乃馨等鲜切花的生产中，促进了云南当地鲜切花产业的可持续发展，平均增加当地花农年收入11860元/亩，累计增加产值4800万元。

　　（二）攻坚克难，支撑当地特色产业发展

　　三七，又名田七，属五加科人参属植物，以根及根状茎入药，是云南文山州特有的名贵道地药材，具有活血化瘀、消肿定痛等功效。然而，三七的忌地性极强，连作障碍现象严重，种植过三七的土壤往往需要间隔10-30年才能再植。随着种植历史的延长，可种植三七的土壤资源日益匮乏，已无法满足三七可持续生产对土壤资源的需求。近年来，随着三七市场需求量不断增加，供需矛盾日益突出，实行连作的三七种植面积逐年增加，每年因三七连作障碍造成的经济损失达上千万元。目前，连作障碍已成为制约我国道地三七可持续生产的主要瓶颈。团队于2016年9月在文山苗乡三七科技有限公司搭建的“三七连作障碍PK平台”开展了田间试验，短期内（4-6周）快速有效地消减了土壤中的化感物质、植物致病菌等障碍因子。移栽一年三七籽条6个月后，修复后的三七存苗率达53%-71%，而未处理地块三七已“全军覆没”。团队认识到，虽然该技术能有效防控三七连作障碍，提高再植三七存苗率，但离满足农业生产的要求还有一定的距离。于是，团队成员分别于2018年和2021年进行了两次中试优化，目前团队构建的“强还原土壤处理+旱作固效+种植期根际调控”的全过程措施有效解决了文山州间隔8年以上的老地再植问题。近三年，团队帮助三七种植户治理土壤1800亩，增加三七每亩产值17160元，为重塑文山州道地三七产区地位、推动当地通过三七产业实现乡村振兴提供了有力的技术支撑。基于在三七连作障碍防控上取得的成果，团队于2021年在苗乡三七公司获批建立了第二个“云南省蔡祖聪专家工作站”和“文山州蔡祖聪专家工作站”。

　　（三）示范引领，帮助农民增收致富

　　云南省也是设施蔬菜产业大省。2021 年，云南设施蔬菜播种面积21.05万公顷，占全省蔬菜总播种面积的16.5%。设施蔬菜连作障碍给当地农民造成严重的困扰。团队成员通过不断的优化、改进，构建了设施蔬菜土壤生态修复技术及其配套产品，在云南省建立了田间示范点25个，示范田块近300个，涵盖芥蓝、番茄、苦瓜等云南省重要经济作物12种，绝大部分示范点取得了优良的修复效果。团队成员还积极致力于技术培训工作，召开农业技术培训180余场，增强当地农民现代农业生产知识，提升土壤和水肥管理技能。团队成员经过多年的努力，使得当地农民种植芥蓝、西红柿、辣椒等设施蔬菜的年产值增加5730-20672元/亩，5年内累计为农民实现增收逾8000万元，为当地农民脱贫致富提供了重要的支撑，并因此多次获得《科技日报》、《现代快报》、《中国科学报》等主流媒体的报道。

　　三、主要特点与经验

　　（一）科技创新，解决生产实际问题

　　坚持问题导向是习近平新时代中国特色社会主义思想的世界观和方法论的重要组成部分。2015年至今，团队成员往返南京-云南数百人次，通过实地调研了解当地农业生产面临的实际问题，通过相互协作、攻坚克难，为解决集约化农业生产和中药材原料生产中的连作障碍问题提供切实可行的办法。团队不满足于研发的方法和技术“有效”和论文在学术期刊上发表，坚持研发的方法和技术在生产中“可应用”，真正做到“将论文写在祖国大地上”。通过十数年的努力，构建出可借鉴、可复制、可推广的连作障碍消减技术，成功消除或减少设施蔬菜、花卉、中药材三七等经济作物的连作障碍问题，其优异的效果已通过实践的多次检验。通过解决困扰农业生产的实际问题，为农民增收致富、当地支柱农业产业发展和乡村振兴提供切实可行的科技支撑。

　　（二）绿色生态，促进农业健康发展

　　现代社会对食品安全和环境保护的要求日益提高，在此背景下，国家先后颁布《土壤污染防治行动计划》、《农药使用量零增长行动方案》和《化肥使用量零增长行动方案》等一系列行动计划与方案，旨在保护与促进现代农业的健康、绿色发展。技术和经验不足的种植者面对连作障碍问题通常采取加大农药和化肥使用量的措施，不仅收效甚微，还造成农产品农药残留风险增大，土壤退化和环境破坏。团队秉持“绿色发展”的理念，研发的技术成果以秸秆和农产品加工产生的有机废弃物为原料，不使用任何化学品，具有广谱性、综合性、环境友好、操作简便等特点，通过绿色、生态的方法实现绝大多数蔬菜、瓜果、花卉和中药材的连续种植，大幅度减少农药使用量，保障农产品安全，提高作物秸秆等有机废弃物的回田利用率，保护生态环境，支撑现代农业绿色发展。因具备绿色、高效的特点，团队技术成果于2018年被纳入《中国农业大事记》、获得“第二届中国高校科技成果交易会优秀项目展示奖”、2019年被列入江苏省耕地质量保护新技术。迄今，团队技术成果已获批国家农业行业标准1项、授权发明专利3项。

　　（三）产研融合，培育农业创新人才

　　团队还注重农业创新人才的培养，坚持带领学生走到田间地头，使学生切身体会实践生产上所面临的问题，突出其所从事研究工作的重要意义。2015年至今，团队所指导的数十名博士生毕业后或从事农业领域科研工作，或担任了当地政府乡村振兴指导员、农业产业发展顾问等。通过创新型人才培养，为农业科技创新输入新鲜血液，为农业强国建设提供根本性支撑。团队所指导的研究生和本科生参加多项省部级和国家级创业竞赛，其中《益土缘-土壤修复行业的领航者》项目获得第八届江苏省“互联网+”大学生创新创业大赛一等奖以及第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛金奖，《土壤博士-春回大地土壤修复有限公司》项目获得第十二届“挑战杯”江苏省大学生创业计划竞赛金奖和第十三届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛银奖。通过项目研发和创业历练，不仅培养了学生的科学思维和创新创业精神，提高了学生综合分析和解决问题的能力，还锻炼了学生吃苦耐劳的品格，树立了农业科技创新助力乡村振兴的价值观。经江苏省教育厅、江苏省科技厅批准，团队于2022年在云南文山苗乡三七股份有限公司建立了江苏省研究生工作站，为产学研深度融合的农业科技创新型人才培养搭建了坚实的平台。

　　四、后续计划

　　（一）依托政府引导

　　团队所研发的技术和产品，完全符合国家“提升耕地质量”、“推动农业绿色发展”、“建设农业强国”等战略规划的要求，获得政府部门的充分认可。政府政策激励将对秸秆回收、加工、贮存，降低团队所研发技术的应用成本发挥重要的作用。团队将进一步依托政府在农业领域科技资源配置中的导向作用，加强示范点的建设，以点带面，推动技术成果在全国范围内的转化与应用，在解决作物连作障碍的同时提高农业有机废弃物的循环利用率，减少农药使用量，提高农产品质量，保护生态环境安全。

　　（二）加强科技宣传

　　科技宣传对于推动科技创新、科研成果的推广应用具有不可忽视的作用。团队所研发的核心技术--强还原土壤处理是在作物种植之前消除连作障碍因子的修复方法，改变了传统农业生产流程，种植户自觉应用该项技术需要有一个接受和习惯的过程。团队将通过多种形式和渠道宣传介绍所研发科技成果和创新产品的特点和优势，充分利用舆论的推动作用，提高科技成果的知名度，促进研发技术的推广应用。

　　（三）持续优化完善

　　团队坚持为农户增收，为农产品保质量，为生态环境保安全的理念，不断积累和总结成果应用中的经验教训，结合种植户的反馈，实验室与田间试验相结合，优化改进技术产品，进一步降低处理成本，提高可操作性、应用效果稳定性和处理后的作物产量和品质，增加种植户收益，丰富城乡居民菜蓝子，为我国特色农业生产保驾护航。