深读周刊·人物｜在盐碱地上“冻冰化水”的人

编者按

春回大地，这个春天，我们再次走向大地。

去年，河北日报记者采写了《河北盐碱地治理答卷》系列报道，曾在收获和播种的季节造访这片土地。那时，耕耘在现在的盐碱地和昔日的盐碱地上的人们向我们发出邀约，一定要在春天再来看看这片土地。如今，我们如约回到这里，为您讲述这片土地上的更多故事。

2024年3月26日，中国科学院南皮生态农业试验站海兴盐碱地资源高效利用试验基地，郭凯（右）在试验田里取土样。郭凯供图

【阅读提示】

又是一年春忙时，中国科学院南皮生态农业试验站海兴盐碱地资源高效利用试验基地，试验田里又出现了手拿土钻的科研人员。

春季是返盐的高峰期，钻土取样，获得土壤水盐数据，是验证冬季咸水结冰灌溉效果的关键一环。

用咸水灌溉盐碱地，这种听起来有点“反常识”的科学试验，已经在这里连续进行了近20年。

然而，这种超出普通人认知的做法，其实是个改良盐碱地的好办法。

更令人想象不到的是，这项科研人员接力开展了近20年的研究，竟然是从在冰箱里冻冰开始的。

“反常识”的技术和它背后的科研人

3月15日，中国科学院南皮生态农业试验站海兴盐碱地资源高效利用试验基地，一辆汽车驶进了小院。车上下来的人，没有进屋，就匆匆忙忙地直接走向试验田。

这个人，就是中国科学院南皮生态农业试验站副站长郭凯。

试验田里处处都是春日气息。3月底，第一茬油葵就要进行播种，有的地块正在进行土地整理，为春播做准备。

而试验基地外则是完全不同的景象，仅一路之隔的中重度盐碱荒地上，除了些杂草什么都不长，不少地方还泛着白花花的“碱嘎巴”。

“这是因为我们的试验田在冬天灌了水，把盐都淋下去了，而外边的地，现在正是返盐严重的时候，连盐地碱蓬都不好长出来。”郭凯说。

郭凯所说的“冬天灌了水”，是指冬季咸水结冰灌溉技术。正是因为应用了这项技术，这片试验田的土壤含盐量，已经从10‰降到了3‰。

海兴县土地盐碱化严重，往盐碱地里再浇咸水，为啥含盐量不升反降？

这是因为咸水结冰后遇升温融化，先融化的水含盐量高，携带大量盐分渗入深层土壤，后融化的则是微咸水和淡水，而这些微咸水和淡水，刚好可把表层多余的盐分继续往深层土壤淋洗，实现耕层脱盐。

看似“反常识”“反直觉”的做法，竟然是淡水缺乏地区改良盐碱地的一个好办法。

不过这项技术刚提出来时，可没少受到质疑。如今这项技术能从河北走向全国，离不开一群老专家的执着。

时间回到2005年1月30日，河北省农林科学院召开了一场座谈会，二三十位来自不同领域的农业专家前来参会。时任中国科学院南皮生态农业试验站站长的刘小京，与当时已经退休的原中国科学院石家庄农业现代化研究所党委书记田魁祥，一起参加了这次座谈会。

会间交流时，有人提到了时任北京师范大学副校长史培军负责的一项海冰农业灌溉研究。含盐量不同的海水冰点不同，渤海冬季结冰可将海水进行咸淡分离，依据这项技术原理，对海冰进行采集、脱盐、存储，并将海冰水用于农田灌溉。

盐碱地缺少淡水，但能就地抽取咸水，咸水结冰后，是否也能像海冰水一样用于农田灌溉？刘小京的头脑中，立即闪过了这样的念头。但这个想法提出后，有人支持，也有不少人质疑。

“科学研究就是要大胆假设，小心求证。”面对不同的声音，田魁祥态度明确，想法是否可行光靠想并不行，要去验证，让数据说话。

说干就干。

2005年1月31日，座谈会第二天，实验就开始了。实验室设在中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心一间闲置的小温室里，田魁祥和王容、高福存等几位已从研究所退休的老专家成为研究团队的主力。实验用到的“关键设备”，则是田魁祥找来的一台1979年购置的进口单开门旧冰箱。

第一次的实验很简单，用盐水冻冰。

“往1升水里加30克盐，放到冰箱里去冻，结果上边结的冰是‘甜’的，底下不结冰的水是咸的。”回忆起19年前的实验场景，如今已经82岁的田魁祥依旧印象深刻。而他口中的“甜冰”，其实并不是真的带甜味。

沧州滨海盐碱地，浅层水多是含盐量高的苦咸水，当地百姓习惯把含盐量低、苦咸味轻的微咸水和淡水叫“甜水”。田魁祥他们这些曾在盐碱地上扎根了几十年的老科研工作者，即使如今已经离开了那片土地，与当地百姓一样很多用词习惯却依然保留着，正如他们对那片土地的热爱未曾改变。

第一次盐水冻冰的结果，为咸水结冰灌溉的可行性“加了码”，一组科学严谨的实验随即正式开始了。

第一阶段主要研究水、冰和盐。老专家们制作了不同浓度的盐水，放到冰箱里冻起来，观测其结冰、融化的过程。

第二阶段的研究又加入了土，把不同浓度的盐水结的冰，放到土的表面，观测入渗过程。

实验设计越来越复杂，需要冻冰、装土的容器越来越多。水盆、花盆、鱼缸……自发的实验，没有经费，老专家们把家里能找来的容器都用上了。

“但田老师总是强调，实验数据一点不能马虎。哪一层的土含水量是多少，含盐量是多少，都要认认真真测量记录。”王容说。

就这样，用冰箱冻了快半年的冰，进行了几百次的实验后，研究团队终于掌握了咸水结冰的基本规律。

2006年的海兴冬季咸水结冰灌溉试验现场。（照片翻拍） 河北日报记者常方圆摄

一场持续了近20年的科研接力

3月15日上午，郭凯一直在基地不同的地块里来回穿梭，一会儿蹲在地上扒拉扒拉土，一会儿弯着腰捏捏植物的叶子，一会儿又站起来望望地里植物的整体生长情况。

“芙蓉葵的根部，已经开始向外冒嫩芽了，枸杞开始长新叶了，柽柳估计到月底才会发新芽……”每年3月开始，郭凯几乎每周都要往试验基地里跑一趟。虽然每次来隔的时间都不长，但一到基地，他一定会先到地里转一圈。“春天植物生长快，几天不见就变个样。我看它们就像孩子一样，不想错过它们成长的过程。”郭凯说。

今年是冬季咸水结冰灌溉在海兴开展大田试验的第19年，也是郭凯来到海兴的第16年，这里对他来说，确实已经像家一样了。

2008年，正在读硕士研究生二年级的郭凯，带着同门师兄交给他的一份论文，来到了海兴试验基地。论文的题目为《冬季咸水结冰灌溉后土壤水盐运移规律的初步研究》，这是咸水结冰研究团队发表的首篇论文。而郭凯要做的是，把这个“初步研究”继续深入下去。

显然，想要做成这件事，不吃些苦是不行的。

郭凯刚到海兴时，基地还只有几间土坯房，冬天能御寒的，只有一台“没什么效果”的电暖器。进行大田灌水，要等气温下降到-5℃以下，冷风一吹，像刀子一样割得人脸疼。

“2009年那个冬天特别冷，眼看着水灌进田里就开始结冰了。为了计算灌水量，我们在现场安了一块水表，灌完水，水刚停，‘咔咔’几声，水表就冻坏了。”郭凯说。

不过，就算自己冻得难受，郭凯却还是盼着天能再冷一些。“天冷了，才能保证试验正常进行。”

在这片试验田里，郭凯不是第一个心甘情愿为此受苦的人。他来海兴前，负责灌水试验的，是如今已经退休的中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心正高级农艺师孙家灵。

“1月20日，开始做冬季盖冰试验。”“1月21日，开始浇水，用拖拉机带水泵，连浇4天。”在孙家灵保存至今的一本工作日志里，清晰地记录着2006年首次开展咸水结冰灌溉大田试验的过程。

大冬天往啥都不长的荒地上灌水，一灌还是4天——第一年做大田试验，研究团队的一系列做法，让当地村民很是莫名其妙。但几个月后，村民们的想法就完全转变了。

2006年春天，研究团队在咸水结冰试验区种植了棉花，当年就实现丰收。

“每年4月底开始种棉花，种之前，我们会把这些棉茬还田培肥。现在我们的棉花籽棉亩产能达200公斤。”站在当年那片试验区前，郭凯颇为自豪地说。

“我刚来时，基地里还只种了柽柳和棉花。后来，又种了油葵、枸杞等，等我博士毕业后两三年，基地的种植体系已经基本形成了。现在基地里已种了50多种植物。”郭凯边走边介绍。

大田试验不断完善的同时，实验室里的研究也没有停止。

在首篇论文成果的基础上，郭凯在导师刘小京的指导下，很快确定了自己下一步的研究方向。对不同含盐量的咸水结冰灌溉的效果已经有了初步研究，那咸水含盐量相同，但离子构成不同，又会怎么影响对土壤盐分的淋洗效果呢？郭凯设计了新实验，研究对象不仅包括咸水含盐量，还包括钠吸附比等指标。

还是要利用冰箱让咸水冻冰，但由于要考虑的因素增多了，实验变得更为复杂。

“在实验室里做实验，每天面前就只有这些土柱。”郭凯说。

土柱，就是装在有机玻璃容器中的柱状土体，高1米，直径10厘米。利用土柱，能对不同咸水冰的融化入渗过程进行观察测定。

不同浓度的咸水冰的融化入渗所需时间不同，短的20个小时左右，长的达三四天。这段时间里，郭凯要定时进行观察测量，连觉都睡不好。

从读硕士到读博士，随着研究的不断深入，郭凯在实验室里面对的土柱越来越多，从几十个到了几百个。越来越多的土柱，带来了越来越丰富的数据，也让郭凯对咸水结冰规律的认识越来越清晰。

“我们发现，在一定范围内，含盐量越高，渗透速度越快，对土壤盐分的淋洗效果反而越好。也就是说，在一定条件下，咸水灌溉的淋盐效果，要好于直接使用淡水。”郭凯说，与土柱为伴的过程虽然枯燥，但有了新发现的喜悦，总能把枯燥冲淡。

2024年3月26日，中国科学院南皮生态农业试验站海兴盐碱地资源高效利用试验基地。郭凯供图

一项走向全国的盐碱地改良技术

“看，这是我今年新添的好东西。”打开汽车后备箱，郭凯取出了一个公文包大小的手提箱，里面是一台手持多参数速测仪，这是他新设计的仪器。

“开机，把探针往土里一插，就能显示土壤含水量、含盐量、温度等数据了。”郭凯介绍。

水盐数据是研究盐碱地的基础。咸水结冰灌溉，淋盐效果究竟怎么样，还是得靠数据来说明。

从2008年到海兴参与试验起，郭凯几乎每个月都要到试验田里取土样。土样取出来，送到实验室进一步处理，就能得到各项具体的水盐数据。

“刚开始参与大田试验，心里没底，取样时会忍不住尝尝不同深度的土。越深的土层，尝着越咸，土尝着越咸，我就越放心。”郭凯笑着说，如今有了速测仪，再不用干尝土样的“傻事”了。

这次来基地，取土样还是郭凯的主要目的之一。不过说话间，他又放回了速测仪，还是从后备箱里拿出了那把常年携带的土钻。

“速测仪主要是为了出门用，走到哪儿就能测到哪儿。在‘家’里不能图省事，还得用土钻，这样能保证数据更准确。”郭凯说。

从山东到东北，从内蒙古到新疆，这几年，郭凯没少到全国其他盐碱地区学习交流经验，海兴试验基地也没少接待来自全国各地的参观者。来来往往间，冬季咸水结冰灌溉的技术也被带到了更多的盐碱地上。

2016年起，郭凯等人在内蒙古河套重度盐碱区连续3年开展了冬季咸水结冰灌溉试验。试验区位于黄河“几字弯”顶部的乌梁素海附近，虽与海兴同属重度盐碱区，但两地的条件又有所不同。

“河套地区凭借得天独厚的地理位置，已有2000多年的引黄灌溉历史。然而，长期灌排不合理，导致地下水位上升，带来了次生盐渍化的问题。”郭凯说，当年在河套地区做试验，地下水位最高的地方，只有20厘米，一脚踩下去，表面是一层厚厚的盐壳。

用咸水结冰灌溉，既能节约引黄水的用量，也有助于防止次生盐渍化的发生。3年的试验结果表明，在河套盐碱地中采用冬季咸水结冰灌溉，能有效改变土壤水盐动态过程，变春季积盐为脱盐，降低土壤含盐量。

郭凯在河套地区开展的试验，引起了当地农业科研人员的关注。在他之后，内蒙古农业大学的研究团队也开始了针对冬季咸水结冰灌溉的研究。

在东北，中国科学院东北地理与农业生态研究所的研究团队也把目光投向了冬季咸水结冰灌溉技术。

与沧州滨海、河套地区又不同，东北地区的盐碱地是苏打碱土，化学障碍突出，土壤中的盐以碳酸钠、碳酸氢钠为主，pH值高。

“这几类盐碱地中，在苏打碱土上进行咸水结冰灌溉，效果是最好的。”读研究生期间，郭凯就曾在土柱入渗实验中，做过针对苏打碱土的实验，结果显示，咸水中含有钙、镁等离子，与苏打碱土中的钠离子发生交换吸附，入渗速度快，淋盐效果好。因此，他对在东北开展的咸水结冰试验特别关注。

郭凯的微信里，加了不少研究冬季咸水结冰灌溉的同行好友。打开他们之间的聊天记录，全都是有关方案、数据、难题的交流探讨。

从田魁祥等老专家用一台旧冰箱做冻冰实验开始，经过近20年的研究，冬季咸水结冰灌溉技术已经从河北走向全国，又吸引着越来越多的科研人员继续加入这场科学的接力。

在海兴，郭凯的研究还在继续。

“下一步不光要考虑咸水结冰，还要与其他措施配套起来，包括土壤培肥、适生种植、种植制度等。在进行盐碱地改良的同时，围绕着农田生产实际，把耕地质量和产能提上来。”郭凯说。（河北日报记者 常方圆）

■记者感言

“反常识”的坚持背后

冬季咸水结冰灌溉的想法刚被提出来时，曾经并不被看好，以至于研究团队为项目申请国家自然科学基金，连续申请了3年才成功。

一个听起来“反常识”的想法，为什么如今能变成一项应用到全国的盐碱地改良技术？这背后，是一场持续了近20年的科研接力。

回顾这一过程，82岁的老研究员田魁祥总结了三句话：一句是，科学实验要坚持大胆假设，小心求证；一句是，要把自己融入国家发展的大局中；还有一句是，机会总是留给有准备的人。

这三句话，说出的是一代代科研人员的科学信仰、家国情怀和奋斗精神。

因为相信科学，田魁祥等人从一开始，面对外界的质疑，不肯轻易地放弃这个“异想天开”的研究方向。

“在盐碱地上，几十年来我们这些搞研究的做过的事太多了，干成的有不少，没干成的其实更多。不管干没干成，都是在为下次接着干做准备。”田魁祥说。

半个多世纪以来，河北的盐碱地走过了一段“逆天改命”的不凡历程。从研究水盐运动规律，到选育耐盐碱的“金种子”，再到地膜覆盖、秸秆还田、咸水结冰灌溉……每一项大大小小的研究背后，都是这种不信邪、不服输、不怕苦的精神力量在支持。

一代一代的科研人员，一代一代地扎根坚守，一代一代地薪火相传。

科学探索之路从来不是一条好走的路，为什么总有人坚定地出发、不懈地坚持、充满想象力地摸索？

因为，他们对这片土地爱得深沉。

他们曾见过这里的贫瘠，白花花的盐碱地长不出粮食，老百姓连饭都吃不饱。他们见证和创造着这里翻天覆地的改变，如今在盐碱地上，人们种粮种菜、养鱼养虾，绝不缺少丰收的图景。

耕耘者没有放弃这片土地，这片土地，也没有辜负耕耘者。

如今的盐碱地上，新的身影还在不断出现，新的故事还在不停发生。

文/河北日报记者 常方圆