土壤是粮食安全、水安全和更广泛的生态系统安全的基础,良好的土地和土壤管理具有重要的经济和社会意义。2013年6月,世界粮农组织大会通过了将每年的12月5日作为世界土壤日(World Soil Day)的决议,旨在宣传健康土壤的重要性,倡导土壤资源的可持续管理。
2021年12月5日是第八个世界土壤日,今年的土壤日主题是:“防止土地盐碱化,提高土地生产力(Halt soil salinization, boost soil productivity)。”
天然的盐碱地或钠化土壤是一种资源,它孕育着宝贵的生态系统,以及一系列适应极端条件的植物。然而,由于人类的不合理活动,带来土壤次生盐碱化迅速扩张,从而对农业生产、粮食安全、生态系统的健康和可持续发展构成威胁。
土壤盐碱化导致土壤品质劣化,一般来说异常干旱的气候或农业上过度施肥都会让盐分累积在土壤表层,植物根系无法正常吸收养分,从而造成粮食减产,土壤生态系统失衡。对于农业而言,当土壤发生盐渍化后,只有少部分作物能吸收后续的肥料,而绝大部分的肥料会随水流失或被土壤固定,造成减产和土壤品质恶化。对于其他平原地形而言,更是会造成土地荒漠化等问题。
石墨烯林业应用国家林草局重点实验室近年持续开展将石墨烯应用于盐碱地、沙地、矿山等生态脆弱区的植被恢复研究工作。团队研究发现,石墨烯因其较大的比表面积及丰富的含氧官能团,可提升根际土壤保水持肥能力;有效提升细胞抗氧化酶活性和活性氧清除能力;提高了植物对逆境胁迫的耐受性。将石墨烯应用于盐碱、沙化、矿山修复等困难立地条件下的植被恢复,能够有效提高植被的成活率和保存率,产生了较强的生态、经济和社会效益。石墨烯在盐碱地植被恢复领域的应用,将为防止土壤盐碱化,提高土地生产力,提供新的“破题”思路,带来“烯”望。
内蒙古土默特右旗盐碱地应用石墨烯技术种植的谷稗生长情况
(图中,右侧谷稗采用了石墨烯技术,左侧为对照)