21世紀以來中國中低產(chǎn)田改造技術(shù)研究進展

李明秋,郭錦標

(河南理工大學(xué) 測繪與國土信息工程學(xué)院,河南 焦作 454000)

21世紀以來中國中低產(chǎn)田改造技術(shù)研究進展

李明秋,郭錦標

(河南理工大學(xué) 測繪與國土信息工程學(xué)院,河南 焦作 454000)

借助于中國知網(wǎng)(www.cnki.net),在收集、整理大量文獻資料的基礎(chǔ)上,從工程、生物、化學(xué)、生物培肥和綜合五個方面系統(tǒng)梳理和總結(jié)了自21世紀以來中國中低產(chǎn)田改造技術(shù)的類型、特點及其適用范圍。結(jié)果表明：包括工程技術(shù)和土壤培肥技術(shù)等在內(nèi)的傳統(tǒng)技術(shù)仍然是目前中國治理各種中低產(chǎn)田的基礎(chǔ)技術(shù),新的中低產(chǎn)田改造技術(shù)在不斷誕生,特別是在生物技術(shù)和化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,中低產(chǎn)田改造逐步由單一技術(shù)向多種技術(shù)融合轉(zhuǎn)變;今后研究的重點應(yīng)放在中低產(chǎn)田治和防的平衡問題,增施有機肥與土壤面源污染問題,中低產(chǎn)田改造技術(shù)的大范圍推廣問題和中低產(chǎn)田改造與農(nóng)村土地綜合整治的聯(lián)動問題。

中低產(chǎn)田;改造技術(shù);研究進展;21世紀

糧食安全始終是關(guān)系到中國社會穩(wěn)定和國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題。中低產(chǎn)田改造不僅是確保中國在耕地面積不斷減少的大背景下糧食中長期供求平衡的重要措施,也是實現(xiàn)中國土地資源可持續(xù)利用的有效途徑[1]。2008年11月發(fā)布的《國家糧食安全中長期規(guī)劃綱要(2008—2020年)》明確提出要加快改造中低產(chǎn)田,力爭到2020年中低產(chǎn)田所占比重降到50%左右。2016年發(fā)布的國家“十三五”規(guī)劃綱要也明確提出,以糧食等大宗農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)為重點,大規(guī)模推進中低產(chǎn)田改造和高標準基本農(nóng)田建設(shè)。進入21世紀以來,學(xué)術(shù)界對中低產(chǎn)田改造的相關(guān)問題開展了大量研究,取得了豐碩成果。本文借助于中國知網(wǎng)(www.cnki.net),在收集、整理大量文獻資料的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)梳理了21世紀以來中國中低產(chǎn)田改造技術(shù)的演變歷程和發(fā)展趨勢,并提出了今后的研究方向。

1 中低產(chǎn)田改造技術(shù)的系統(tǒng)梳理

由于中國地域廣闊,不同區(qū)域間中低產(chǎn)田的成因、類型差異較大,改造技術(shù)也不盡相同。綜合相關(guān)文獻資料,可以將目前常用的改造技術(shù)細分為工程技術(shù)、生物技術(shù)、化學(xué)技術(shù)、土壤培肥技術(shù)和綜合技術(shù)等,見表1。

1.1 工程技術(shù)

工程技術(shù)涵蓋的范圍較廣,適用于多種類型的中低產(chǎn)田改造。綜合相關(guān)文獻資料,工程技術(shù)可概括為:①土地平整技術(shù)。對地表高低起伏,容易跑水跑肥、不便灌溉的中低產(chǎn)田,可通過土地平整來提高地表的平整度。但土地平整技術(shù)僅適用于改造范圍較小、地表起伏不大的中低產(chǎn)田。此外,在地表平整過程中如果不對耕作層進行剝離并在平整后進行回填,容易導(dǎo)致部分土地的耕作層被掩埋或遭到破壞,造成耕地質(zhì)量下降。②坡改梯技術(shù)。對地表起伏較大的中低產(chǎn)田,通過實施坡改梯技術(shù),改變區(qū)域微地形,截短坡長,降低坡度,以達到減少地表沖刷,提高其保水、保土、保肥性能的目的。③興修水利設(shè)施。對因地勢低洼或氣候干旱導(dǎo)致排水不暢、易旱、易澇、易漬等原因造成的中低產(chǎn)田,可通過興修和配套水利設(shè)施,完善排灌體系,加固堤防,推廣節(jié)水灌溉工程技術(shù)等措施來保證農(nóng)田灌溉或降低地下水位。④排水洗鹽技術(shù)。通過在農(nóng)田內(nèi)開挖較深的明渠或地下暗渠,將下滲到土壤中的鹽分通過地下排水的方法排水洗鹽,也是治理鹽堿地的重要技術(shù)手段之一。⑤地表覆蓋技術(shù)。利用地表覆蓋可減少地表水分蒸發(fā),抑制鹽分在地表聚集,是蓄水保墑和改良鹽堿地的重要手段。蔡太義等[5]的試驗結(jié)果表明,渭北旱塬區(qū)當(dāng)春玉米生育期的降水量低于390mm時,利用秸稈覆蓋可起到蓄水保墑和增加土壤有機質(zhì)含量的功效,增產(chǎn)效應(yīng)明顯。

表1 中低產(chǎn)田改造代表性技術(shù)成果

(接表1)

1.2 生物技術(shù)

利用生物技術(shù)改造中低產(chǎn)田廣泛應(yīng)用于鹽堿地改造、土壤理化性狀改善和土壤肥力提升等方面。綜合相關(guān)文獻資料,生物技術(shù)主要包括:①培育耐障礙因素的作物新品種,如耐鹽堿的作物新品種和耐旱的作物新品種等。通過培育、篩選能夠適應(yīng)鹽環(huán)境下的抗鹽作物新品種是目前開發(fā)利用鹽堿地的最為有效的途徑之一;②通過合理調(diào)整耕作制度來提高作物產(chǎn)量和土壤肥力。相關(guān)試驗表明[9],在黃土高原地區(qū)實施秋豆(當(dāng)?shù)胤N植的一種大豆品種)——小麥輪作不但有利于氮磷養(yǎng)分的累積,減少小麥生育后期鉀素的損失,而且提高了來年小麥的產(chǎn)量;③綠肥種植技術(shù)。綠肥作為一種重要的有機肥,具有提高土壤有機質(zhì)含量、培肥地力的作用。相關(guān)研究表明,把油菜作為綠肥,在其盛花期還田能顯著提高土壤全氮、全磷和有機質(zhì)含量,并能增加稻田土壤的總孔隙度,減少土壤容重[35]。

1.3 化學(xué)技術(shù)

化學(xué)技術(shù)是指針對酸性土壤或堿性土壤,通過施用化學(xué)改良劑來降低土壤酸度或堿度的一種技術(shù)手段。在土壤改良中,目前應(yīng)用較多的化學(xué)改良劑有磷石膏、石灰、粉煤灰、硫酸亞鐵、氯化鈣、硫酸、硫磺、腐殖酸鈣、腐殖酸和復(fù)合微肥等。施用化學(xué)改良劑主要用于改良土壤的物理、化學(xué)和生物性質(zhì),使其更適宜于植物生長進而提高作物產(chǎn)量。如在酸性土壤中施入適量的生石灰,可降低土壤的酸度,有利于土壤結(jié)構(gòu)的形成;在堿性土壤中施入適量的石膏,可降低土壤pH值和堿化度,對土壤結(jié)構(gòu)的改善也具有重要作用;在砂姜黑土中施入適量的粉煤灰,可有效降低土壤容重和土壤粘粒,增加土壤非毛管孔隙度和滲透性系數(shù),使土壤中“固、液、氣”三相比例趨于協(xié)調(diào)[15]。

1.4 土壤培肥技術(shù)

綜合相關(guān)文獻資料,目前我國土壤培肥的主要技術(shù)手段可分為:①增施有機肥。有機肥包括漚肥、堆肥、餅肥、廄肥、綠肥、沼肥等,是各種動植物的廢棄物及其殘體經(jīng)過一段時期的發(fā)酵腐熟后形成的。增施有機肥不但能為各類農(nóng)作物的生長發(fā)育提供持久、全面的養(yǎng)分,而且還可以提高土壤有機質(zhì)含量,促進土壤微生物繁殖和團粒結(jié)構(gòu)的形成,從而改善土壤的生物活性和理化性狀。試驗結(jié)果表明,在農(nóng)田中施用有機肥可在一定程度上抵消反復(fù)耕作對土壤團聚體的破壞,促進土壤的團聚化,提高團聚體內(nèi)顆粒有機碳的含量[36]。②秸稈還田。秸稈還田包括簡便易行的秸稈直接還田和堆漚、過腹還田。通過秸稈(包括北方的麥秸、玉米、大豆秸稈和南方的玉米、水稻秸稈)還田,可有效增加土壤中的有機質(zhì)含量,加速土壤熟化,改善土壤理化性狀,提升土壤肥力。秸稈還田的增肥增產(chǎn)作用顯著,一般可增產(chǎn)5%—10%。③種植綠肥。種植綠肥可提高土壤有機質(zhì)含量,改善土壤團粒結(jié)構(gòu)和理化性狀,提高土壤自身調(diào)節(jié)水、肥、氣、熱的能力。④通過增施微肥以補充土壤中所缺乏的微量元素,如銅肥、硼肥、、錳肥、鐵肥和鋅肥等。王改玲等[37]在黃土高原地區(qū)的多年研究結(jié)果表明,在施N、P肥的基礎(chǔ)上增施Zn、B、Mn可顯著提高小麥生物學(xué)產(chǎn)量和小麥品質(zhì)。

1.5 綜合技術(shù)

由于大部分中低產(chǎn)田存在一種以上的障礙因素,因此在治理過程中就需要多管齊下。如賓士友等[28]針對廣西淺瘦型中低產(chǎn)田,提出了加深耕層、增施有機肥、興修水利、建立排灌系統(tǒng)等綜合措施;對潛育型中低產(chǎn)田,提出了開溝排水、半旱式栽培、增施有機肥和平衡施肥等綜合措施。目前我國正在實施的中低產(chǎn)田改造項目“渤海糧倉科技示范工程”是運用綜合技術(shù)改良中低產(chǎn)田的典型代表。該工程有兩個特點:①范圍大,涉及遼寧、天津、河北、山東等四個環(huán)渤海省(市),面積高達110萬km2。②中低產(chǎn)田改造技術(shù)的集大成者。該區(qū)域內(nèi)最大的障礙因素是土壤鹽堿化,其次是土壤貧瘠和淡水資源匱乏。該工程自2013年4月啟動以來,先后篩選出了20余個耐鹽堿、耐貧瘠小麥、玉米、水稻品種,完善了中低產(chǎn)田土壤深松深耕技術(shù)、土壤養(yǎng)分活化技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),取得了明顯成效。該項目2014年在河北省共建成22個省級千畝示范區(qū),13個萬畝輻射區(qū),推廣輻射面積12萬hm2,總增產(chǎn)糧食2.65億kg,節(jié)水1.2億m3,節(jié)本增效4.92億元[38]。

2 研究進展評述及展望

進入21世紀以來,中國在中低產(chǎn)田改造技術(shù)研究方面呈現(xiàn)出以下特點:①包括工程技術(shù)和土壤培肥技術(shù)等在內(nèi)的傳統(tǒng)技術(shù)仍然是目前我國治理大部分中低產(chǎn)田的基礎(chǔ)技術(shù),其他技術(shù)只有與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合,才能實現(xiàn)預(yù)期目的。②新的中低產(chǎn)田改造技術(shù)不斷涌現(xiàn),特別是在生物技術(shù)和化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。如耐鹽堿、耐貧瘠和耐旱的作物新品種篩選與培育、復(fù)合微肥和土壤改良劑、土壤粘合劑的成功研制、利用粉煤灰改良砂姜黑土的理化性狀、利用磷石膏來改良貴州黃壤土等。③中低產(chǎn)田改造逐步由單一技術(shù)向多種技術(shù)融合轉(zhuǎn)變。渤海糧倉科技示范工程就是這方面的典型代表。

綜上所述,進入21世紀以來,我國學(xué)者對中低產(chǎn)田改造技術(shù)進行了系統(tǒng)研究,成果豐碩,但目前的研究還存在一些不足,今后還應(yīng)重點開展以下研究:①中低產(chǎn)田的治和防的平衡問題。由于中低產(chǎn)田是一個動態(tài)的概念,如何防范由于利用或管理不當(dāng)導(dǎo)致高產(chǎn)田變中產(chǎn)田、中產(chǎn)田變低產(chǎn)田,或改造后的中低產(chǎn)田出現(xiàn)“返貧”現(xiàn)象,這是需要學(xué)術(shù)界在技術(shù)層面予以關(guān)注的問題,但這方面的研究遠遠落后于改造方面的研究。近年來,我國不斷加大對農(nóng)田整治的投資力度,但部分整治區(qū)域的農(nóng)田水利設(shè)施、交通設(shè)施和綠化工程由于后期管護措施不到位,導(dǎo)致上述設(shè)施和工程的利用效益逐年遞減,直至最終報廢,整治效益難以長期發(fā)揮。②增施有機肥與土壤面源污染問題。增施有機肥不但能為農(nóng)作物的生長提供全面、持久的養(yǎng)分條件,而且還可提高土壤有機質(zhì)含量,促進微生物繁殖,改善土壤的理化性狀和生物活性,因此是提高土壤肥力的關(guān)鍵措施之一。由于部分有機肥摻雜有諸如塑料制品、建筑垃圾、工業(yè)廢棄物等生產(chǎn)、生活垃圾和有害物質(zhì),將這些有機肥施入農(nóng)田中,容易產(chǎn)生農(nóng)村土壤面源污染問題。此外,由于我國北方地區(qū)地表水污染嚴重,利用工業(yè)污水和生活污水灌溉農(nóng)田也是導(dǎo)致我國土壤面源污染的重要原因之一。③農(nóng)田改造技術(shù)的大范圍推廣問題。由于不同地區(qū)中低產(chǎn)田產(chǎn)生的原因不同,自然條件和社會經(jīng)濟條件也不相同,因此,在治理中低產(chǎn)田的技術(shù)選擇上存在差異是必然的。但對于產(chǎn)生原因相同的不同地區(qū),能否用同樣的技術(shù)進行治理是需要關(guān)注的問題。因為目前很多技術(shù)特別是現(xiàn)代技術(shù)僅在個別地區(qū)小范圍進行試驗,取得了較好的效果,但這種技術(shù)能否在其他自然和社會經(jīng)濟條件不同的地區(qū)推廣還需要大量的試驗特別是大田試驗研究。④中低產(chǎn)田改造與農(nóng)村土地綜合整治結(jié)合聯(lián)動問題。目前,中低產(chǎn)田改造是作為農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)的重要組成部分,主要由農(nóng)業(yè)部門投資完成的,主要任務(wù)是改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和提高土地質(zhì)量,而農(nóng)村土地綜合整治則是服務(wù)于耕地占補平衡工作由土地部門投資完成的,主要任務(wù)是改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件,增加耕地面積,盡管兩項工作在改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的目標上是一致的,但在增加耕地面積和提高耕地質(zhì)量特別是土壤肥力上則存在著目標上的差異,加上資金來源和組織實施的主體不同,造成兩類項目各行其是,難以形成合力。

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LiteratureReviewonLow-mediumYieldingFieldImprovementinChinaSince21stCenturyandResearchProgressofImprovementTechnology

LI Ming-qiu,GUO Jin-biao
(College of Surveying and Land Information Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454000,China)

Based on the collection and collation of a large number of literature by means of China Knowledge Network(cnki.net),the types,characteristics and application range of low-medium yielding fields improvement technology in China since 21st century were systematically summarized and summarized from five aspects of engineering,biology,chemistry,biological fertilization and synthesis in this paper.The results showed that traditional technologies including engineering technology and soil fertility technology were still the basic technologies for controlling various low-yielding fields in China. New low-yielding cropping technologies were also emerging,especially in biotechnology and chemistry in the field of technology,the transformation of middle and low yield farmland would be changed from single technology to multi-technology integration.In the future,the focus of research should be on balance of control and prevention in low-yielding fields,organic manure and soil non-point pollution,large-scale extension of transformation technology and low-yielding fields in rural land reform and the linkage problem.

low-medium yielding fields;improvement technology;research progress;the 21st century

10.3969/j.issn.1005-8141.2017.05.004

F301.24

A

1005-8141(2017)05-0529-04

2017-03-10；

2017-04-22

國家自然科學(xué)基金面上項目(編號:41371524);河南省哲學(xué)社會科學(xué)規(guī)劃項目(編號:2015BJJ022);河南省高校科技創(chuàng)新人才(人文社科類)支持計劃項目(編號：教社科〔2014〕295號)。

及通訊作者簡介：李明秋(1965-),男,河南省鄧州人,博士，教授，主要從事土地管理和土地整治方面的教學(xué)和研究工作。