高志建,樊慶魯,劉 瑜,王國棟,楊國江,石 磊,王 軍,曾勝和,陳 云*
(新疆農墾科學院,新疆 石河子 832000)
“耕地是我國最為寶貴的資源。我國人多地少的基本國情,決定了我們必須把關系十幾億人吃飯大事的耕地保護好,決不能有閃失”。自2015年中央1號文件提出“實施耕地質量保護與提升行動”以來,國務院連續4年提出相同的要求。
兵團墾區有播種耕地面積138.49萬hm2(2019年統計數據),大部分位于荒漠與綠洲生態環境的過渡帶,與沙漠、荒漠接壤,受風沙、鹽堿、干旱的脅迫,生態環境脆弱,整體質量較差。按照耕地質量等級國家標準及參考新疆維吾爾自治區耕地質量等級區域劃分,兵團耕地質量等級:評價分級為一等至三等的占比20%左右,四等至六等的占比55%左右,七等至十等的占比25%左右(表1)。

表1 新疆維吾爾自治區耕地質量等級區域劃分
從全兵團來看(表2),耕層土壤有機質含量平均為13.49 g/kg,與第二次土壤普查相比,降低了0.41 g/kg,降幅2.95%;全氮含量平均1.142 g/kg,與第二次土壤普查相比,增加了0.35 g/kg,增幅44.56%;有效磷含量平均18.79 mg/kg,與第二次土壤普查相比,增加了10.79 mg/kg,增幅134.88%;速效鉀含量平均175.00 mg/kg,與第二次土壤普查相比,降低了144.00 mg/kg,降幅45.14%。有機質、速效鉀含量表現為下降趨勢,全氮、有效磷含量表現為上升趨勢。

表2 新疆生產建設兵團耕地土壤養分統計
根據西北區耕地土壤養分分級指標(表3),兵團耕地有機質為四級、全氮為三級、有效磷為五級、速效鉀為二級。

表3 西北區耕地土壤養分分級指標
從兵團各師來看(表4),土壤有機質平均含量最低的為第十四師(3.13 g/kg),最高的為第九師(23.25 g/kg),高于現測平均值且高于第二次土壤普查的為第四師、第五師、第八師、第九師、第十師、第十二師、第十三師;全氮平均含量最低的為第十四師(0.283 g/kg),最高的為第二師(1.555 g/kg);有效磷平均含量最低的為第十四師(13.72 mg/kg),最高的為第三師(24.67 mg/kg),均高于第二次土壤普查含量,且第一師、第二師、第三師、第六師含量高于現測平均值;速效鉀平均含量最低的為第十四師(151.69 mg/kg),最高的為第十二師(285.01 mg/kg),其中各師速效鉀平均含量均低于第二次土壤普查含量。
1.3.1 化肥投入量
2015年兵團農業化肥總用量167萬t,按播種面積折算,用量83.5 kg/667 m2;大部分單位或團場職工尿素的投入量在40~50 kg/667 m2,有的達到了60 kg/667 m2,氮磷肥投入比例在1∶0.6~0.7。
1.3.2 有機肥投入量
調研中發現,90%的團場職工很少施用有機肥或者沒有施用有機肥的習慣。2018年團場綜合配套改革前因為政策的強制要求,部分團場耕地尚施用500 kg/667 m2左右有機肥,2018年以后大部分耕地則未施入有機肥。
農業面源污染的污染源主要有:化肥污染、農藥污染、殘膜污染、秸稈焚燒污染、養殖業污染及水土流失等。
以2017年兵團第二次全國污染源普查數據為例,兵團當年秸稈產量為1 079.82萬t,秸稈可收集資源量985.71萬t,秸稈利用量911.89萬t;地膜使用量7.48萬t,多年累積殘留量23.42萬t;畜禽規模養殖場水污染物排放量:化學需氧量3.92萬t,氨氮0.02萬t,總氮0.15萬t,總磷0.04萬t。
兵團優高等級耕地僅占耕地總量的20%,中低等級地占總量的80%,且多數職工群眾對土地的使用停留在維持簡單再生產,滿足自身需求的基礎上,追求短期效益,未能合理使用耕地。據調查,耕地土壤理化性狀差,養分嚴重不足,例如有機質含量與第二次土壤普查相比下降0.41 g/kg,速效鉀含量下降144 mg/kg。
2.2.1 化肥投入量大且結構不合理
團場職工重化肥投入,以棉花為例,根據調查,部分耕地氮肥(純N)施用量達27.6 kg/667 m2,磷肥(P2O5)施用量達17 kg/667 m2,施用量大且結構不合理,超過了氮磷肥1 :0.3~0.4的配施標準,起不到增產增效的作用,反而加劇了土壤污染,同時由于肥料當季利用率低(氮肥30%~40%,磷肥10%~25%,鉀肥35%~45%),淋溶、固定、流失在土壤中,致使土壤板結,微生物種群數量和比例失調,多樣性和功能活力降低。
2.2.2 有機肥投入量少
由于有機肥養分含量低,當季見效慢,單獨施用不能滿足農戶追求農作物快速生長和提高當季作物產量的需求及其他一些方面的原因,團場職工在有機肥投入方面積極性不高。
新疆現有耕地中受不同程度鹽堿化危害的土地面積約占總面積的30%,兵團南疆三地州耕地面積中鹽堿化面積占60%;以第二師三十八團、第十四師二二四團等為代表的新建團場次生鹽堿化加重。土壤次生鹽堿化是土壤潛在鹽堿化的表象化,是由超量用水導致地下水位上升超過臨界深度、使用高礦化度水灌溉、排灌不配套、排水不暢、開墾利用本身含鹽高的土壤等原因造成。
2.4.1 種植業面源污染嚴重
(1)種植業生產中生產資料投入不合理現象較為嚴重。主要表現在過量施用化肥、農藥及大規模使用農膜,不僅破壞了土壤結構,還污染地下水。農膜、農藥包裝等農業廢棄物缺乏統一回收管理,散落田間地頭或溝渠、路邊,造成土壤和水體污染。(2)農作物秸稈綜合利用率低,焚燒現象普遍存在。(3)土壤重金屬和有害元素增加。化肥從原料開采到加工生產,都會帶進一些重金屬元素和有害物質,其中在磷肥的生產中帶入相對較多。我國農業生產過程中施用的磷肥約占總施肥量的20%,磷肥生產的主要原料為磷礦石和硫酸,磷礦石含有大量有害元素F和As,加工過程中還會帶進Cd、Cr、Hg等其它重金屬,而利用廢酸生產的磷肥還會帶有三氯乙醛。
2.4.2 畜禽養殖業面源污染嚴重
畜禽養殖業水、污分流和糞污資源化利用程度不高。畜禽養殖業污染監管體系不健全,部分養殖場建設管理不規范,畜禽散養比例高,種養脫節導致畜禽糞便污染土壤和環境;另外每年有超過8 000 t的抗生素被廣泛用于畜禽養殖業,只有少量抗生素參與動物的新陳代謝而被有效利用,大部分抗生素及抗性基因隨動物尿液和糞便排出體外,被制造成有機肥用于農業生產,導致土壤抗生素污染。
兵團目前尚缺乏對不同區域、不同利用方式下耕地質量變化特征與規律的監測,不能及時有效評價與預警,尤其是在高強度、高投入的利用方式可能導致農田肥力退化,引起一些生態環境問題。在此背景下,對耕地質量進行動態監測、對變化態勢進行預警,對于提高墾區耕地質量、指導耕地質量管理、確保國家糧食安全和農業可持續發展具有十分重要的意義。
大部分團場和團場職工,包括一些種植大戶在耕地質量保護與提升方面主體意識薄弱,對耕地質量保護與提升積極性不高。
按照兵團耕地保有量不低于109.19萬hm2、永久基本農田保護面積不低于90.81萬hm2的總體要求,以增加耕地面積、提高耕地質量為目標,加強中低產田改造,建設集中連片、設施配套、高產穩產、生態優良、抗災能力強、并與現代農業生產和經營方式相適應的基本農田,實現土地資源的可持續利用和社會經濟的可持續發展。
(1)堅持有機無機相結合的原則,在合理利用畜禽養殖糞便及農作物秸稈的基礎上配施化學肥料,以有機肥替代部分無機肥,培肥地力,穩定提高農作物產量與品質。(2)堅持用地養地相結合的原則。對耕地進行綜合培肥,合理施肥、耕暄深翻、輪作倒茬、秸稈還田、種草肥田、地膜清理等有利于耕地保護和中低產田改造的技術措施。(3)推廣測土配方施肥。實行定額施肥,調整氮磷肥施用比例,根據耕地地力、作物需肥規律、目標產量、產品品質、生態環境等因素,實施主要作物化肥投入控制在最高用量標準之內的制度,減少不合理化肥用量,尤其是要減少不合理的氮肥和磷肥用量。
3.3.1 物理措施
(1)水利措施。控制灌區引水,提高水資源利用效率;進行渠道防滲,減少輸水損失;加強灌溉管理,實行計劃用水;提高灌溉技術,降低灌溉定額。加強灌區排水,將地下水位控制在臨界深度以下,根據不同區域的情況采用明排、豎排、暗排、揚排及干排,要加強明渠排水管理,及時清淤,保證排水暢通[2]。(2)平田整地。田塊地面不平是土壤鹽堿化的重要原因,田埂、地頭以及田中的高起斑塊等常常是農田鹽堿化最重的地方,應結合深翻和深松等措施,做好農田土地平整工作。
3.3.2 農業生物措施
(1)深松深翻。疏松耕作層土壤,截斷土壤毛細管,使土壤水分蒸發減弱,達到控制土壤返鹽的目的。(2)選種耐鹽作物和植物。一般塊根作物耐鹽堿能力較差,谷類作物和牧草類較強,水生作物最強。棉花、花生、甜菜、高粱、向日葵、水稻等都是較耐鹽堿的作物,鹽角草、草木犀、紫花苜蓿等是對改良鹽堿土有積極作用的植物。(3)增施有機肥,合理控制施用化肥。有機肥經過微生物的分解后,轉化形成的腐殖質,不僅提高了土壤的緩沖能力,還能和碳酸鈉發生化學反應形成腐殖酸鈉,起到降低土壤堿性的作用,形成的腐殖酸鈉還可以促進作物生長,增強作物的抗鹽能力。腐殖質通過刺激團粒結構的形成,增加孔度,增強透水性,使鹽分淋洗更容易,進而控制土壤返鹽。有機質通過分解作用產生的有機酸,不僅可以中和土壤堿性,還可以加速養分的分解,刺激遲效養分的轉化。(4)植樹造林。樹木有強大的蒸騰作用,能有效降低地下水位,減少水分地面蒸發,改善田間小氣候,減輕旱澇鹽堿危害。
3.3.3 化學措施
最常見的化學措施是施用石膏(硫酸鈣),使鈣離子代換鈉離子,變堿土為含硫酸鈉的鹽土,再經過灌溉沖洗使鹽堿土壤得到改良[2]。
3.4.1 控制污染源頭
嚴格控制化肥和農藥的使用,推廣科學精準的施肥技術和合理使用農藥技術,如實施測土配方施肥技術、提高有機肥施用量、推廣水土保持技術等。采用病蟲害綜合防控技術,由單純化學防治逐漸轉向生物防治、物理防治或低污染化學防治,同時要提高農藥利用率。
3.4.2 阻斷污染過程
以生態工程技術為手段,主要包括利用人工水塘、植被緩沖帶、濕地系統等阻斷污染物由農田及水體的遷移。
3.4.3 綜合修復污染農田
重金屬和農藥污染農田問題比較突出,一般采用化學—微生物—植物聯合修復技術體系,對污染農田進行治理和改良。
3.4.4 農業廢棄物綜合利用
主要包括殘膜的回收和再利用,養殖場畜禽糞便的處理與資源化利用等。加強科技創新,提高殘膜回收的質量和效率,加快回收新機型的研制與推廣。
3.4.5 加大宣傳力度,提高群眾對農業面源污染治理的認識
廣泛宣傳農業面源污染的危害和原因,增強職工群眾對土壤質量的保護意識,充分調動職工群眾參與農業面源污染治理工作的積極性和主動性,改善施用農藥、化肥不合理及隨意排放畜禽養殖廢水、糞污所帶來的面源污染問題。
3.4.6 加大對農業面源污染治理的支持力度
在項目立項、資金投入等方面予以重點扶持,保障農業面源污染治理機制長效運行。
建設兵團耕地質量監測網絡和耕地質量大數據平臺,及時了解掌握耕地質量狀況,促進耕地資源合理利用,提高耕地綜合生產能力,加快實施并網國家耕地質量監測網絡工作。根據作物布局、耕作制度、代表面積、管理水平、生態環境的差異,按照主要土壤類型設置1個監測控制點的標準,在全兵團建設15個左右耕地質量長期定位監測控制點,開展耕地地力、土壤墑情和肥效監測。
土壤安全和耕地質量保護關系著全民健康、糧食安全和生態安全,然而由于對耕地資源的不合理利用,以及廢水、廢渣、農藥、地膜、化肥、有毒物質等對大氣、水源和土地的污染,導致耕地質量下降,隨著社會經濟的發展呈現出愈演愈烈的趨勢。耕地質量保護與提升工作是一項系統、基礎和長期工程,需要強化協調配合,形成合力,久久為功。發揮兵團土壤肥料科研院所、教學和推廣單位的作用,分區域、分土壤類型提出耕地質量建設和污染耕地治理的技術方案,開展指導服務,落實關鍵措施,提升耕地質量。對一些重點區域開展聯合攻關,攻克技術瓶頸,集成組裝一批耕地質量保護與提升的技術模式。結合新型職業農民培訓工程、農村實用人才帶頭人素質提升計劃,提高植棉大戶、合作社等新型經營主體耕地質量保護和科學施肥技術應用能力。大力宣傳耕地質量保護的重要意義,推廣用地養地和科學施肥的典型經驗,堅持用養結合、投入產出相平衡,全面提升耕地質量,充分發揮耕地資源良性循環的無限性,提高耕地整體產出能力,這是發展農業生產,走農業可持續發展道路的要求和必然選擇。