甘肅砂田的研究與發展

摘要：起源于甘肅中部地區的砂田，是適應干旱、半干旱地區氣候、地理、土壤條件的產物，具有明顯改良和調節農田小環境的功效。文章簡要回顧了甘肅砂田的發展和研究歷史，分析了砂田的發展前景和砂田研究中亟待解決的幾個問題，期望有助于新時期砂田的可持續發展和現代化生產模式的創新。

關鍵詞：砂田；可持續發展；干旱半干旱地區；瓜類與蔬菜生產

砂田，也叫“鋪砂地”或“石子田”，是地表鋪蓋了一層厚度6～15cm粗砂礫或卵石夾粗砂的田地，多見于我國西北干旱、半干旱地區，是廣大勞動人民在長期適應干旱少雨及鹽堿不毛之地的耕作實踐中創造出來的獨特抗旱耕作形式，屬土壤覆蓋和免耕制度范疇。

砂田栽培是一種具有綜合效能的旱作覆蓋技術，它恰當地適應了干旱、半干旱地區的氣候、地理、土壤等自然條件，具有明顯的改良和調節農田小環境的功效。采用砂田法，可在年降水量200～300 mm的干旱條件下，奪取糧菜瓜果的高產豐收。鋪壓砂田，發展砂田產業，在干旱地區農業和農村經濟的發展中具有極其重要的作用和意義。

1 甘肅砂田的歷史與現狀

我國的砂田起源于甘肅省中部地區，約在今永登與景泰兩縣交界處的秦王川一帶。自創始之后，砂田就在隴中地區得到迅速發展，并擴展到毗鄰的隴東、河西和寧夏、青海的部分地區。近年來，與甘肅白銀市毗鄰的寧夏中衛市砂田生產發展迅速，環香山地區已成為我國規模最大的砂田西、甜瓜生產基地。

砂田的發展經歷了漫長的過程，“甘肅的砂田是應當起始明代中葉，距今大約四、五百年的歷史”。1949年，甘肅全省約有砂田3萬hm²，到上世紀80年代中期，甘肅省砂田總面積達8萬hm²左右。1990年，甘肅省政府發布的《甘肅省基本農田保護管理暫行辦法》明確將砂田列為基本農田加以保護；至1992年底，甘肅省仍有砂田10萬hm²。近年來，隨著水果蔬菜無公害生產的興起和與設施農業技術的結合。甘肅砂田又呈現不斷擴大的發展趨勢。酒泉市玉門、金塔、肅州等縣區利用水砂田種植西瓜，產量達3 000～4000婦，產值約2 000元。蘭州市皋蘭縣砂田占全縣總耕地面積的27.4％，種植的砂田棗樹成活率高、生長快、結果早，定植5年667 m²鮮棗產量達100 kg。皋蘭縣在傳統砂田基礎上獨創的“三膜一砂”甜瓜設施栽培模式，每hm²最高產量可達73 924.5kg果實品質優、口感好。白銀市平川區利用砂田與日光溫室優勢互補，配套反光幕技術、捕蟲板技術和農家肥施用技術生產無公害西、甜瓜，每667 m²平均產量3870 kg。

2 甘肅的砂田研究

甘肅的砂田研究始于1942年，時任甘肅省農業改進所張家寺農藝試驗總場主任的盛家廉(著名甘薯學家)在蘭州市紅古區的新鋪砂田上試種棉花、華萊士甜瓜等多種作物，并根據期間作物生長狀況與土壤溫、濕度變化，撰寫并發表了《從甘肅的砂田來看鋪砂防旱的作用》一文，發表在1952年3月6日的《人民日報》上。

解放以后，甘肅砂田研究有2個主要時期。第1個主要在上世紀60-80年代，蘭州大學、甘肅農業大學、甘肅省農業科學院、蘭州市農業科學研究所和皋蘭縣農技站等多名研究人員對砂田的作用和管理進行了較系統的研究，取得了大量的資料和數據，在此基礎上整理匯編出《甘肅的砂田》一書。第2個主要研究時期在上世紀90年代中期以后，隨著設施園藝產業的迅速發展和人們對于農業生態環境污染、農業用水緊缺、水果蔬菜安全性等問題的廣泛關注，甘肅農業大學、甘肅省農業科學院、中國科學院寒區旱區環境與工程研究所及蘭州市和白銀市的研究人員在砂田耕作、砂田塑料覆蓋、砂田土壤水分與養分動態、砂田西瓜甜瓜栽培與集雨補灌、砂田小麥育種等方面進行了更加廣泛深入的研究。特別在砂田西、甜瓜和果菜類蔬菜栽培方面，形成了砂田+地膜、砂田+小拱棚、砂田+塑料大棚、“三膜一砂”和日光溫室砂田無公害栽培等多種生產方式。

3 砂田的應用前景

砂田耕作法是一種特殊的免耕形式，既不同于傳統的耕作法，也不同于現代的地膜覆蓋和生物、秸稈覆蓋，既有獨特的優點，也具固有的缺陷。如何趨利避害、揚長避短，就成為砂田能否可持續發展的關鍵所在。

3．1 砂田的主要缺陷

砂田雖有諸多優點。但也存在鋪設費力、耕作不便、施肥困難和功效退化等問題。鋪設費工、勞動繁重是砂田普及的一大局限。即使進行半機械化施工，營造667 m²砂田也需投入16個工，667 m²一次性投資約1500元，施肥困難或者不平衡，是砂田耕作的另一大缺陷。按照傳統耕作法，大部分旱砂田長期不施肥。連作造成土壤肥力下降，成為限制中、老砂田產量提高的主要因素，尤以0～30 cm耕層下降為甚。所以，要保證砂田作物持續優質高產，必須解決施肥難的問題，并注意有機、無機和氮、磷肥配合。

3．2 砂田在西北地區的應用前景

我國西北干旱和半干旱地區幅員廣大，自然條件與隴中不盡相同，但氣候干旱、寒冷多風、無霜期短、水資源短缺、水土流失嚴重是共同特點。在西北地區干旱半干旱地區實行土壤免耕是有好處的，而砂田這種古老的旱作技術，符合免耕法的原理，其增溫保溫、促進早熟的獨特效果是其他免耕覆蓋方式不具備的，其快速入滲、減少降雨蒸發的效果亦優于其他覆蓋方式。在以旱作栽培為主或灌溉用水不足的地方，砂田兼具接納雨水、增溫保墑、壓堿穩水的效應，效果優于地膜覆蓋。對密度較大的農作物，砂田比地膜覆蓋容易栽培；對于果樹和經濟林木等多年生植物，土壤管理簡單，鋪砂以后不必經常翻動，可避勞務不宜之弊；用于瓜類和果菜類等成行稀植的作物生產，砂田栽培更具有早熟、優質和施肥便利的優勢。

河西、新疆、青海等綠洲地區，利用戈壁和地下的礫石建造“砂田”，除抗風蝕外，在葉面積指數較小時期和非生長季節可起到抑蒸保墑作用，最大限度保持土壤水分，緩解水源緊缺狀況，提高干旱地區的農業產量。砂田具有抑制病蟲草害的效果，生育期用藥少、農產品污染輕，有利于無公害產品和有機農業的發展。

有學者認為，與其他覆蓋技術相比，砂石覆蓋栽培費工多、成本高，加上社會技術經濟的不斷進步，灌溉條件的不斷提高，新的覆蓋技術的產生和生態農業的發展、退耕還林政策的落實，砂石覆蓋技術發展潛力不大。筆者認為，在我國人口日益增多、工農業以及生活用水壓力不斷增大、生態環境惡化、環境污染加劇的今天，北方地區砂塵暴肆虐，水源潛力已近枯竭，黃河流域的水量劇減，地下水位日益下降，發展節水農業、控制水土流失已是干旱農業區的當務之急。筆者覺得，考慮到我國(特別是西北地區)水資源匱乏現狀和地膜覆蓋對農村生態環境的污染等問題，砂田的可持續性遠較地膜覆蓋為大，應當努力改進砂田鋪設和耕作管理方法，積極研發相應機械(具)，克服其不符合現代農業發展方向的缺點，發揮其優于免耕覆蓋和地膜覆蓋的特殊優勢，使之更加符合現代農業發展的要求，當能使砂田這種古老而又科學的耕作形式在現代節水農業中發揮獨特的作用。近年來，寧夏中衛環香山地區發展了數萬hm²連片砂田甜、西瓜，形成我國目前規模最大的砂田甜、西瓜基地，就是很好的1例。

也有研究者指出，鋪設砂田導致無序采挖砂石，會加劇土壤、植被的破壞和生態環境的惡化，應限制發展嘲。但砂石采挖是否有序、能否破壞生態環境，并不取決于是否進行砂石采挖，而是取決于對砂石采挖的管理。

4 振興砂田亟待解決的幾個科學與技術問題

半個多世紀的砂田研究雖然取得了不少成績，然而，距離砂田(特別是新形勢下振興砂田)生產的要求仍相距甚遠，有許多重要的理論問題需要澄清，技術問題需要細化或規范。

4．1 砂田的適宜地區與局限性問題

砂田本是我國干旱半干旱地區人民在極端嚴酷的生態、生產條件下“不得已而為之”的創造，雖有諸多優點，但并不具有普遍應用價值。砂田具有一定的增溫保墑作用，但對作物生長環境的改良依然是有限的，區域氣溫、降水、大氣干燥度和局域地形(坡向、坡度)、小氣候和土壤類型等均會影響砂田效能。不具灌溉條件的旱砂田必須依賴于一定的降水量才能保障作物生長和產量形成，但目前尚不清楚保證不同作物旱砂田生產的臨界水分需求(播期貯水量和生育期降水量及分布)。對眾多農作物在各主要生態條件下的耗水規律已有不少研究，但畢竟砂田(包括砂田覆膜)條件下作物的耗水規律不同于灌溉條件下或旱作土田。

4．2 砂田鋪設和耕作管理標準化問題

傳統砂田是根據經驗，南一定大小比例和厚度的砂石鋪設而成，砂石的大小組成和厚度可能不但影響砂田鋪設和耕作管理成本，還與砂田功效緊密相關。呂忠恕等㈣曾將砂田覆蓋物除去5 mm以下的細小砂礫后作為覆蓋物鋪在土壤表面，其提高土壤溫度和含水量、抑制土壤水分蒸發量的效果和種植小麥的產量均優于傳統砂田。但到目前為止，對于砂礫不同粒徑和厚度的作用仍缺乏系統研究，一定程度上妨礙了砂田的標準化建設與耕作管理。

4．3 砂田施肥與補充灌溉問題

一般認為，砂田老化的基本原因是砂土混合。但迄今仍缺乏關于砂土混合和砂田條件下土壤養分、水分變化規律與砂田老化可能關系的研究。施肥困難一直是砂田生產的主要障礙之一，適合砂田條件的肥料類型及便捷施用技術應是砂田可持續發展的主要技術內容。自然降水不足時，補充灌溉可以大幅度提高砂田生產效益和水分利用效率，但對補充灌溉的臨界時期、數量、方式和適宜機械仍缺乏必要的研究，尤其對瓜類和蔬菜等經濟作物，在自然降水不足時進行補充灌溉，增產增效作用十分顯著。

4．4 砂田作物專用品種或適宜品種問題

砂田是基于惡劣自然條件和資源的免耕方式，應該有不同于大多數雨養農業和灌溉農業的作物品種。根據Donald的理想株型觀點，在較優越的栽培條件下，應選擇弱競爭力品種，以利于釋放競爭器官中的光合產物，更好地實現高產優質的目標。而砂田是干旱氣候下的產物，需要高競爭力(特別是土壤水分競爭力)的品種，可能需要以根系冗余(伴隨經濟系數的下降)為代價換取生產的可靠性，但迄今對砂田主要作物專用或適宜品種的研究仍十分有限。雖然西、甜瓜一直是砂田栽培的主要作物。但迄今仍缺乏砂田栽培的專用或適宜品種。

4．5 砂田作業機械化問題

砂田的主要缺陷之一是鋪設、耕作、施肥和更新費工費力，現代化砂田的發展亟待相應機械(具)的支持。如何實現免耕機械和農藝措施的有機結合，提高資源利用效率，兼顧生產和生態效益，應成為砂田現代化的主要研究內容之一。

4．6 病蟲害控制與有機生產

大面積單一種植同種或近緣作物必然導致病蟲草害流行。砂田適宜的作物種類有限，較難實現有效的間作或輪作。特別是新開墾砂田的地區，原有的動植物區系和土壤微生物區系受到一定程度的損害，極易引發病蟲害大面積暴發流行，但關于砂田生產條件下作物病蟲害流行的控制依然缺乏應有的策略。

砂田的特殊(嚴酷)環境有利于病蟲草害控制，如何將砂田的這種優勢與無公害、綠色生產或有機農業的理念與關鍵技術相結合，創新砂田現代化生產模式，最大限度地提高砂田生產效益，應成為砂田發展和現代化研究的主要內容和方向。

總之，砂田的原理是先進的，其在適宜地區的作用也是其他覆蓋方式不可替代的。但砂田鋪設和耕作管理、砂田作物栽培管理技術仍比較落后，在新的經濟、社會和技術條件下振興砂田，需要在鋪設規范化、耕作機械化、品種專門化、管理精準化、生產無害化(乃至綠色化、有機化)諸方面開展較為系統深入的研究，才能賦予砂田新的生機。