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段雪院士团队攻克“原位超稳矿化”盐碱地改良技术
2026-09-03 08:49:35
作者：段雪（中国科学院院士，北京化工大学应用化学系教授）
耕地保护是粮食安全的基石，拓宽和改良可耕地面积是国策，长期以来，我国盐碱地改良主要通过淡水洗盐、脱硫石膏、生物炭等传统技术，但始终面临三大核心痛点：一是高耗水，每亩改良需消耗大量淡水资源，在干旱半干旱盐碱区推广受限；二是易反复及盐碱转移，改良后土壤盐碱度常出现反弹及次生盐渍化，改良效果难以持久；三是成本高，传统技术制约规模化应用。
一、传统技术困局下的原创突围
雷晓东教授团队基于层状双金属复合氢氧化物（LDHs）的分子组成及溶解度极低特性，研发出了有效的改良技术。这种特性如同“分子牢笼”，能精准锁定土壤中的盐碱离子，阻止其再次释放。经过上千次配方调试，团队最终研发出含二价和三价金属离子的酸性金属盐矿化剂，施入盐碱地后能与土壤中碱基（OH-、CO32-）和盐基（Cl-、SO42-）阴离子原位反应，形成溶度积极低的LDHs矿化结构；同时借助阳离子黏土的静电引力，固定溶解性Na+，从根源上降低土壤盐碱度。与传统技术不同，该原位超稳矿化技术不需要采用淡水洗盐，不产生盐碱离子转移。团队前期在内蒙古科左中旗的60亩和科右中旗4300亩盐碱地改良示范田中，采用“原位超稳矿化”盐碱地改良技术改良的地块土壤pH值从10.0以上降至8.0以下，盐碱离子含量降低60%以上，且连续5年未出现反弹；而传统脱硫石膏改良地块1年后盐碱度便再次回升。这一技术突破了传统改良技术的“被动调节”思维，以“主动矿化”的原创思路，实现了盐碱地改良从“治标”到“治本”的跨越，成为我国盐碱地改良领域的标志性原创技术。该技术在中化环境于吉林大安安广镇组织的17家改良技术比对中，综合评分位列第一。
二、田间实践 改写 “盐碱版图”
72岁的村民巴图祖辈都生活在内蒙古科左中旗。站在自家长满玉米苗的地头，开心地讲道：“我们这片地有希望了。”这片曾被当地称为“不毛之地”的盐碱地，如今已是北化团队的核心示范基地。2024年11月，雷晓东教授团队在衢州资源化工创新研究院（化工资源有效利用全国重点实验室衢州基地）支持下、与零立科技和中建五局合作，扎根科左中旗宝龙山和腰林毛都镇，拉开了2万亩盐碱地综合利用财政部、农业农村部试点项目“攻坚战”的序幕。不同于传统技术的“单一改良”，团队构建了“矿化改良 + 机械粉垄 + 智能灌溉”的全链条体系：先采用“原位超稳矿化法”把致盐碱离子锁进LDHs的超稳结构中，再通过机械粉垄打破盐碱土壤板结层，最后依据作物需水规律实施滴灌，实现水资源的高效利用与节约。秋收数据显示，该试点项目玉米亩产达2000斤以上，较改良前增产超一倍以上，每亩为农户增收超1000元。此次改良成功实现产量翻倍，破解了当地盐碱地改良的“卡脖子”难题，所形成的原位超稳矿化法盐碱地改良体系也为全国同类盐碱地改良提供了“可操作、可复制”的技术范式。
在雷晓东教授团队实验室，一张标注着不同颜色的“全国盐碱地改良地图”格外醒目，红色区域代表已落地项目，黄色区域是正在开展的适应性研究，蓝色区域则是未来规划的推广目标。当前，团队正针对我国不同类型盐碱地开展适应性研究：在新疆干旱区，研发“矿化剂 + 有机缓释肥 + 保水材料”复合体系，解决营养贫乏和水资源短缺问题；在东北苏打盐碱区，优化矿化剂配方结合抗板结材料，应对高碱性土壤及板结难题；在山东滨海盐渍区，探索“矿化固盐 + 水利淡盐”组合技术，降低海水倒灌带来的影响。雷晓东教授表示，团队在衢州资源化工创新研究院的支持下，已与中建五局、七化建、中化环境和首创环境等企业达成多项合作意向，将在新疆、内蒙古、吉林、山西和山东等不同区域开展盐碱地改良工作。
作者介绍：
段雪：应用化学家，中国科学院院士，北京化工大学应用化学系教授、博士生导师，化工资源有效利用国家重点实验室学术委员会常务副主任，英国皇家化学会会士，教育部“长江学者奖励计划”特聘教授。段雪院士长期从事应用化学研究，在“以产品性能导向的插层结构计”和“以产品生产导向的插层过程控制”方面开展应用基础和工程化研究。凝炼了“以性能为导向设计插层结构”和“以产品为导向控制组装过程”两类关键科学问题，开展了应用基础和工程化研究，发展了系列插层结构功能材料，提出了成核晶化分离等系列插层组装方法，形成了系统的研究体系。将研究成果应用于大规模工业实践,实现了多项科技成果的工业转化，推动了溶解乙炔多孔吸附材料、汽车制动液和功能性插层材料等行业的发展和科技进步。先后主持了《青海盐湖资源综合利用》《塑料制品中限制使用有毒有害物质的建议》和《能源金属资源可持续利用与我国储能技术发展策略研究》等多项重大战略咨询项目；在《AIChEJ》《Chem.Eng.Sci》等国际化工主流刊物，以及《Angew.Chem.Int.Ed》《Adv.Mater》等国际重要刊物发表了一批高水平论文；获国家发明专利授权50余项，申报国际发明专利30余项。研究成果获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖1项、北京市科技进步一等奖2项、教育部、北京市、石化局科技进步二等奖4项和中国科学技术协会第二届青年科技奖。荣获国家有突出贡献的中青年专家、中国青年科技奖、全国“五一”劳动奖章、全国杰出专业技术人才等荣誉称号。
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