燕麦四六倍远缘杂交、膨润土提纯改型、北方半干旱地区优质饲草关键技术、稀土陶瓷热障涂层材料……这些都是前不久获得自治区科学技术奖的“主角”。近日,自治区政府下发《关于2016年度自治区科学技术奖励的决定》,对为自治区科学技术进步和经济社会发展做出突出贡献的科研单位、科技人员给予奖励,共奖励自然科学奖16项、科技进步奖108项。
每一项创新成果、每一个奖项,都凝聚着多少科技人员的汗水和付出,他们的创新成果改变着人们的生活。今天,让我们一起走近他们——
燕麦专家眼中的 —— “贫瘠”与“富足”
“猫儿朵窝窝”“鱼鱼”“谷垒”……各种燕麦食品深受我区各地老百姓喜爱。可你知道吗,在美味又健康的燕麦食品背后,有那么一群人,他们数十年如一日,坚守在燕麦品种选育创新之路上,引领带动自治区燕麦产业科技创新和行业进步,确保了自治区作为全国燕麦第一大省区的地位。
我区燕麦栽培历史悠久,种植面积广。一直以来,燕麦产业面临高产优质品种缺、栽培技术粗放、产业核心竞争力弱等问题。
1998年,内蒙古农业大学农学院教授刘景辉领衔,与自治区农牧业科学院、乌兰察布市农牧业科学院等单位20余人组成创新团队,开始了漫长的科技创新之路。近20年的时间里,团队的足迹踏遍自治区19个传统燕麦产区的田地山间,育成了满足不同生产需要和加工需求的优质、高产、抗逆新品种8个。
贫瘠与富足,执着与放弃,这些看似矛盾的词语,交织在团队的创新之路上。说起新品种的选育过程,刘景辉感触颇深:“燕麦生长在贫瘠的土地上,由于产量低、效益差、加工复杂,过去曾一度被人们称为‘野麦子’。贫困地区人们把它当作必不可少的干粮,因而,改良旧品种,提高产量,是农牧民增收致富的迫切渴求。”
由于受自然条件和作物生长规律等因素限制,培育新品种的过程异常艰辛和复杂。“至少需要经过7代杂交,才能形成1代稳定性状的新品种。”刘景辉告诉记者,作物生长期间,“白天晒在大田里,夜晚泡在实验室”几乎是团队的常态。
艰辛付出终得回报。团队以6倍体裸燕麦为母本、4倍体大燕麦(野生)为父本,杂交产生的F1代与6倍体裸燕麦母本回交。在国内率先攻克了燕麦4、6倍体杂交不育难题,选育出抗旱、高蛋白、高β葡聚糖品系120余份,育成高蛋白品系数量和蛋白质含量居全国领先水平。
4、6倍体远缘杂交和抗逆栽培等技术,引领了我区乃至国内燕麦科技创新,研究团队在2015年被农业部评为全国首个燕麦创新团队。项目“燕麦高产优质品种选育与栽培技术集成创新与应用”也一举夺得2016年自治区科技奖“科技进步”类一等奖。
“由于燕麦适合在盐碱地、沙地种植,这对于保护生态退化脆弱区有着积极意义。新品种、新技术的推广,提高了燕麦种植效益,满足了不同加工产品原料需求,带动贫困地区走向富裕,也正符合党的十九大提出的‘绿色发展’理念。”刘景辉说。
最令人感到欣喜的是,农牧民也从中得到了真正的实惠。通过采用“科研-企业-基地-合作社”产业链互动模式,项目引领带动了一大批农牧民逐渐走向富裕。据统计,近3年该项目成果示范推广345万亩,为企业和贫困地区农牧民新增产值7.82亿元、新增利润3.8亿元。
“无用大矿”——变身聚宝盆
说起“膨润土”这个化学名词,大部分人都会觉得很陌生。其实,它离我们并不遥远,猫砂的主要原料就是膨润土,此外,洗发水、牙膏、防晒霜……许多日用品里都含有膨润土的成分,膨润土也被称为“具有千种用途的粘土”。
在膨润土研究开发方面,内蒙古已领跑全国。在2016年自治区科技奖名单上,“富含方英石膨润土矿综合利用技术”项目荣获科技进步一等奖。
我区拥有丰富的膨润土资源,其中兴和县高庙子钙基膨润土矿储量达1.7亿吨。“因原矿中方英石等杂质矿物质含量高达30%以上,用常规的干法或湿法提纯难以分离,成了制约我区膨润土开发利用的瓶颈,被国内外专家戏称为‘无用大矿’。”项目第一完成人、内蒙古大学化工学院教授苏海全说,提纯和改型是膨润土深加工研究的重中之重。
我国膨润土资源储量居世界首位,但到目前为止,全国开采利用量还不到探明储量的1%。加大高科技开发力度,推进膨润土的深入研究,开发高科技产品,才能使膨润土资源优势转化为技术和经济优势。
2008年,内蒙古大学非金属矿开发利用团队开始立足于研究膨润土的高效分离、提纯及分级利用技术。
每项科研成果的诞生都会经历漫长的“坐冷板凳”过程。苏海全至今都记得,开始在矿上做实验时,成员们一起吃住在车间、亲自动手采矿提泥的工作场景。“没有人喊过苦和累,但成员们承受的心理压力不小。”
十年磨一剑,功夫不负有心人。团队最终攻克了难题,得到了该地区矿物组成和性能第一手基础数据,创造性地利用碱提取法实现了富含方英石膨润土矿物中膨润土和方英石的有效分离,解决了原矿中蒙脱石和方英石分离难这一国际难题,实现了兴和县高庙子钙基膨润土矿由“无用大矿”到“聚宝盆”的华丽变身。
提纯改型后得到蒙脱石含量≥98%的高纯蒙脱土。团队还成功开发了蒙脱土纳米复合材料、膨润土涂料、膨润土无机凝胶、膨润土催化剂等系列高附加值高端产品。
“党的十九大报告指出,‘必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,坚持节约资源和保护环境的基本国策’。这也可以理解为,保护生态环境,不造成资源浪费,也是一种财富。”苏海全说。
在进行科学研究的同时,苏海全团队对于生态环境的保护做出了自己的诠释——利用制备纳米二氧化硅过程中产生的废液作为膨润土提纯起始步骤的钠改型剂,实现生产废液的循环利用;将工艺残渣制备成高品质环境友好材料高吸水性膨润土猫砂,实现资源的全部利用和膨润土矿的高效、节能、环保分级应用。
抛洒汗水——守护苍茫草原
“天苍苍,野茫茫,风吹草低见牛羊。”说起内蒙古,很多人会联想起描写草原的美丽诗歌。
我区地处北方半干旱区,是我国重要的生态安全屏障和绿色农畜产品生产基地。但近年来,面临生态环境持续恶化、生态和生产及农牧民生计难以兼顾的困境,成为国际上扶贫和开发关注的热点地区之一。
“发展草牧业是实现我区绿色协调可持续发展的突破口。针对北方半干旱区寒冷、干旱、贫瘠的条件,迫切需要解决制约草牧业发展的关键问题。”中国农业科学院草原研究所所长侯向阳说。
缺乏适合该区域种植的高产、优质、抗旱抗寒性强的当家品种、适应区域条件的旱作饲草栽培管理收获和加工关键技术以及优质饲草高效生产集成技术体系,是优质饲草生产供给的突出难题。
2002年至2014年,由中国农业科学院草原研究所牵头,组织内蒙古农业大学等10余家科研、教学和推广单位,开展了北方半干旱区优质抗逆饲草新品种选育、高效饲草生产管理、收获加工利用、区域技术集成与示范研究。
项目组经过20多年的科技攻关,取得了重要创新与突破,“北方半干旱区优质饲草关键技术研究与应用”项目获得2016年自治区科技进步一等奖。
采访侯向阳的创新团队,记者听到最多的一个词是“锲而不舍”。育种工作需要前期大量搜集种质资源,团队成员曾一次次远赴国内外各地采集资源。去年9月,团队5人一行去新疆,那次的经历让成员王照兰回想起来仍心有余悸。“天很冷,忽然下起大雪,我们都被堵在了山上。然而,没有一个人着急下山,大家首先考虑的都是无论如何也要抓住一切机会,多采集一些资源回来。”
年过半百的于林清以工匠精神做科研,被人打趣为“于隆平”。一位跳槽到深圳做大学老师的前同事偶遇于林清后,对王照兰感叹说:“你看他啊,两脚沾满泥,晒得比当地农民还要黑,哪有一点高级知识分子的样子,我真不明白他图的是啥!”
就是这样一群发自内心热爱科研的人,就是这样一支执着坚持、精益求精的团队,最终研发出适合北方半干旱区的饲草新品种,创建了苜蓿种子产业化技术生产体系。
如今,团队自主育成抗寒耐旱优质豆科饲草新品种10个,高产专用青贮玉米新品种3个,增产15%以上,种植成本降低30%-40%。还筛选出抗寒耐旱抗虫优质饲草新品系22个,性状优异材料60份。构建起饲草种质资源库和中国苜蓿核心种质库。
“草原文明是中华文明的重要组成部分,在党的十九大报告中,将草原生态文明与耕地、森林、河流、湖泊放在同等重要的位置。习近平总书记对草原的重视,让我们的科研工作方向更加明确,也更有信心了。今后,我们会继续为我区草牧业发展尽一己之力。”侯向阳说。
热障涂层技术——让稀土“飞”得更高
内蒙古工业大学主校区东北角,有一间古朴的独栋砖瓦平房,房里布满各种实验气罐和器材。这里是自治区薄膜与涂层重点实验室的实验基地。
1973年出生的马文教授带领团队15位教师以及博士、研究生,从2008年开始,致力于涂层材料与技术研究以及稀土新陶瓷材料开发工作。在刚公布的2016年自治区科技奖中,马文带领团队完成的创新项目“新型稀土陶瓷热障涂层材料的基础研究”成果荣获自然科学奖一等奖。
初见马文,“理工男”是他给人的第一印象,衬衫牛仔裤,戴一副眼镜。“作为飞机发动机的核心零部件,涡轮叶片一直处于高温、高压、高速的燃气腐蚀工作环境中,服役环境非常恶劣。”马文告诉记者,“热障涂层技术利用陶瓷材料的高隔热性和耐腐蚀性来保护金属基底,在能源、航空、航天等方面都有重大应用价值。”
目前世界各国都在积极开发能够满足在更高温度下使用的未来高性能燃气轮机热端部件防护用热障涂层材料。2008年,在德国攻读博士后学位的马文接触到了不同材料的热障涂层实验,他想到了本土优势特色的稀土材料。他提出将稀土应用于热障涂层材料的想法。
通过深入研究稀土对新型稀土陶瓷热障涂层材料相演变和热物理性能的影响规律,团队发明了具有钙钛矿结构的一系列稀土改性新型陶瓷热障涂层材料。在此基础上,设计并制备了使用温度≥1250℃的双陶瓷层热障涂层体系,极大地提高了涂层的使用温度和寿命。
项目为研制在更高温度下使用的新型涂层材料开辟了一条新途径,取得了一系列创新性科研成果。
“实验室成立之初,可以用一穷二白来形容。资金、设备的匮乏还不是关键,由于项目起步早,没有任何相关资料可以参考,一切科研活动只能摸着石头过河。”马文说,一项科研能够取得成功,仅靠坚持是远远不够的,发自内心的热爱,才让团队有了一直前行的动力。
正是有了自治区千千万万个科研工作者一代一代地不懈努力,才有了今天自治区科技创新的累累硕果。“在党的十九大报告中,‘创新’是一个重要的关键词,作为一名科研工作者,创新是我们的职责和使命。创新路上,我们永不停歇!”马文说。
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