王歡元，韓霽昌*，杜宜春，張海歐，2，童 偉，2 (.陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)，陜西省土地整治工程技術(shù)研究中心，國土資

源部退化及未利用土地整治工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710075;2.西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院，陜西西安710048)

隨著城市化進(jìn)程的加快、人口的膨脹和耕地的退化，人地矛盾日益加劇，堅(jiān)守我國1.2億hm2耕地紅線，提高耕地質(zhì)量，保障糧食安全已成為我國面臨的重大問題。特別是在我國的生態(tài)脆弱區(qū)，問題更加嚴(yán)重。對(duì)陜西省而言，隨著陜西省耕地面積的日益縮減，在關(guān)中地區(qū)可開發(fā)利用土地日益減少、陜南土地開發(fā)利用難度大的前提下，增加耕地資源的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向了具有光熱資源豐富的陜北地區(qū)毛烏素沙地。如何對(duì)毛烏素沙地進(jìn)行整治利用，提高耕地質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)土地的可持續(xù)利用成為亟待解決的關(guān)鍵問題。陜西省“十二五”規(guī)劃綱要明確提出，加強(qiáng)土地開發(fā)整理，充分挖掘陜北地區(qū)糧食潛力，建設(shè)陜西第二糧倉。

陜北地區(qū)毛烏素沙地面積廣，具有巨大的挖掘潛力，但其沙化嚴(yán)重，難以利用。根據(jù)2009年第二次土地全面調(diào)查數(shù)據(jù)匯總結(jié)果顯示，榆林市未利用地占陜西省未利用地總面積的45.60%，其中沙荒地約35.3萬hm2，占榆林未利用地總面積的91.65%。長期以來人們對(duì)其進(jìn)行了一些探索利用［1］，如黃土客土法，但在毛烏素沙地周邊缺少黃土土源，遠(yuǎn)距離運(yùn)輸成本高，加之沿途污染嚴(yán)重，造成治理時(shí)間長、經(jīng)濟(jì)效益差的狀況，所以無法大面積推廣，由此致使毛烏素沙地長期以來未作為耕地后備資源進(jìn)行有效利用。

而與此同時(shí)，毛烏素沙地廣泛分布著砒砂巖和沙。砒砂巖富含粘粉粒，無水堅(jiān)硬如石、遇水則松軟如泥，水土流失嚴(yán)重，被稱為“世界水土流失之最”和“環(huán)境癌癥”［2－3］;沙子結(jié)構(gòu)松散、漏水漏肥;土地沙漠化和砒砂巖的水土流失并稱“兩害”。目前沙地治理研究主要以防、擋為主，包括植被［4－5］、工程［6－7］以及化學(xué)措施［8］，如植被恢復(fù)、防護(hù)林建設(shè)、方格沙障、化學(xué)固沙劑等。另外，也有一些沙地利用方面的研究［9－10］。關(guān)于砒砂巖的研究則主要集中于砒砂巖的物質(zhì)特性［11］、種類和分布［12］、水土流失特征［13］、植被治理［14］和工程應(yīng)用［15］等方面?；趯?duì)兩種物質(zhì)特性的認(rèn)識(shí)，韓霽昌研究團(tuán)隊(duì)提出是否可以利用“兩害”物理構(gòu)成的互補(bǔ)性，使其復(fù)配成為新型“土壤”，從而使毛烏素沙地變?yōu)楦氐暮髠滟Y源?

1 技術(shù)簡介

該技術(shù)從單一化治理向綜合利用的模式轉(zhuǎn)變?nèi)胧郑栽黾痈孛娣e，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，實(shí)現(xiàn)土地資源可持續(xù)利用為目標(biāo)。在陜西省土地整治重大工程項(xiàng)目的支持下，圍繞砒砂巖與沙物質(zhì)結(jié)構(gòu)互補(bǔ)，復(fù)配后可成為耕作“土壤”的發(fā)現(xiàn)，首次發(fā)現(xiàn)并把砒砂巖作為了一種固沙和節(jié)水造田新的材料，揭示了砒砂巖與沙復(fù)配成土固沙和節(jié)水造田機(jī)理，系統(tǒng)開展砒砂巖與沙不同配比的室內(nèi)和田間試驗(yàn)，提出了適宜不同作物生長和固沙的最佳配比?；诿珵跛厣车毓躺吃焯锕こ淌痉?，研究制定了沙地造田工程設(shè)計(jì)通用圖集和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，形成了砒砂巖與沙復(fù)配成土固沙造田技術(shù)體系，并研究拓展了砒砂巖與沙復(fù)配成土技術(shù)在沙區(qū)林草地、城市綠化和高速路防護(hù)帶建設(shè)等方面的多元化應(yīng)用。

2011年9月4日，毛烏素沙地砒砂巖與沙復(fù)配成土核心技術(shù)研究及工程示范，通過了陜西省科技廳組織的科技成果鑒定。由國際地理聯(lián)合會(huì)副主席、中科院院士劉昌明研究員任組長，水利部原副部長索麗生教授和中國工程院院士孫九林研究員為副組長的鑒定委員會(huì)專家一致認(rèn)為:“該項(xiàng)目成果豐富，理論充分，技術(shù)先進(jìn)，具有原創(chuàng)性和重要的推廣價(jià)值，達(dá)到了同類項(xiàng)目的國際領(lǐng)先水平”。目前該項(xiàng)技術(shù)已被中央電視臺(tái)、人民日?qǐng)?bào)、光明日?qǐng)?bào)、科技日?qǐng)?bào)、陜西日?qǐng)?bào)、各大網(wǎng)站等數(shù)十家媒體多次報(bào)道。該技術(shù)成果獲2012年陜西省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和2014年國土資源科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)各一項(xiàng)。

截至2014年年底，該技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于榆林市定邊縣北園則村土地開發(fā)項(xiàng)目、榆林市榆陽區(qū)大紀(jì)汗土地開發(fā)項(xiàng)目一期工程、榆林市大紀(jì)汗土地開發(fā)項(xiàng)目二期工程(圖1)、孟家灣土地開發(fā)項(xiàng)目、岔河則土地開發(fā)項(xiàng)目、榆陽區(qū)小紀(jì)汗井克梁村土地開發(fā)項(xiàng)目、榆陽區(qū)補(bǔ)浪河鄉(xiāng)昌漢敖包村土地開發(fā)項(xiàng)目、榆陽區(qū)紅石橋鄉(xiāng)紅石橋村土地開發(fā)項(xiàng)目8個(gè)土地開發(fā)項(xiàng)目，累計(jì)整治面積4 647 hm2，新增優(yōu)質(zhì)高標(biāo)準(zhǔn)水澆地4 400 hm2。畝均投資0.8萬元，較傳統(tǒng)沙地復(fù)配黃土造地中僅黃土遠(yuǎn)距離運(yùn)輸費(fèi)一項(xiàng)每畝節(jié)支0.7萬元，總計(jì)節(jié)支超過5億元。由于成本低、收益高、群眾參與積極性高，生態(tài)環(huán)境的改善效果明顯，加之國家對(duì)新增耕地有充足的資金保障和政策支持，該項(xiàng)成果已在毛烏素沙地及周邊區(qū)域大面積推廣造地超1.3 萬 hm2。

為確保建成的新增耕地能正常運(yùn)營，項(xiàng)目全部按現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)建設(shè)，由專業(yè)農(nóng)業(yè)種植公司采用規(guī)模化經(jīng)營，建成了高標(biāo)準(zhǔn)脫毒種薯種植基地，形成種植業(yè)、畜牧業(yè)、原料加工業(yè)、旅游業(yè)等相輔相成、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的一體化經(jīng)營模式，增加了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入，確保新增耕地不撂荒，不退化。同時(shí)，經(jīng)過技術(shù)應(yīng)用和項(xiàng)目開發(fā)，項(xiàng)目區(qū)的沙塵現(xiàn)象有大幅度減少，生態(tài)環(huán)境得到改善，促進(jìn)了生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，綜合效益顯著，為陜西省耕地占補(bǔ)平衡做出重要貢獻(xiàn)。

該項(xiàng)目在堅(jiān)持既增加耕地面積，又治理生態(tài)環(huán)境的原則下，深入研究、大膽試驗(yàn)，變“兩害”為“一寶”，成功破解了砒砂巖與沙治理和資源化利用的難題。成果的示范和大規(guī)模推廣，推動(dòng)了土地整治領(lǐng)域的科技進(jìn)步，對(duì)沙地的生態(tài)整治及沙與砒砂巖的資源化利用有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。固沙造田獨(dú)特的節(jié)水技術(shù)，使沙漠區(qū)域造田成為可能，對(duì)當(dāng)?shù)厮Y源的高效利用和生態(tài)環(huán)境的持續(xù)改善發(fā)揮了重要的作用。在沙地治理的同時(shí)有利于優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土地集約利用。有利于改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率;有利于安置農(nóng)村閑散勞動(dòng)力，促進(jìn)農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)村發(fā)展。有效地緩解了陜西省重大項(xiàng)目及城市化建設(shè)占用耕地日趨緊缺的瓶頸問題，為建設(shè)“陜北第二糧倉”儲(chǔ)備優(yōu)質(zhì)耕地資源，為我國乃至全球同類型沙地和荒漠化土地的資源化利用探索了一條新途徑。

2 研究進(jìn)展與展望

Han等研究指出，砒砂巖在毛烏素沙地中可作為沙地的保水劑使用［16］，然后韓霽昌等從技術(shù)體系角度對(duì)砒砂巖與沙復(fù)配成土技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)介紹［17］，Wang等從砒砂巖與沙混合試驗(yàn)角度介紹了利用砒砂巖與沙復(fù)配成土技術(shù)控制和開發(fā)沙地的新模式［18］。隨后，有關(guān)砒砂巖與沙復(fù)配成土過程中諸多影響因素的研究陸續(xù)被報(bào)道。柴苗苗等對(duì)混合比例及作物種植季數(shù)對(duì)砒砂巖與沙復(fù)配土的土壤結(jié)構(gòu)和作物產(chǎn)量的影響進(jìn)行了研究［19］。付佩等對(duì)砒砂巖與沙復(fù)配成土造田技術(shù)進(jìn)行了研究報(bào)道［20］。韓霽昌等對(duì)砒砂巖與沙復(fù)配成土技術(shù)在毛烏素沙地土地整治中復(fù)配土的肥力狀況和調(diào)控措施進(jìn)行了研究［21］。韓霽昌等對(duì)基于毛烏素沙地砒砂巖與沙復(fù)配成土技術(shù)在工程中的應(yīng)用進(jìn)行了研究［22］。韓霽昌等對(duì)砒砂巖與沙復(fù)配成土的物理性狀及其對(duì)冬小麥產(chǎn)量的影響進(jìn)行了研究［23］。羅林濤等對(duì)砒砂巖與沙復(fù)配土上的氮素淋失特征進(jìn)行了研究［24］。王歡元等應(yīng)用土壤傳遞函數(shù)方法對(duì)砒砂巖與沙復(fù)配土的水力學(xué)參數(shù)預(yù)測進(jìn)行了研究［25］。李娟等對(duì)砒砂巖與沙復(fù)配成土對(duì)小麥光合生理和產(chǎn)量的影響進(jìn)行了研究［26］。羅林濤等對(duì)砒砂巖與沙復(fù)配土中重金屬含量進(jìn)行了研究與評(píng)價(jià)［27］。攝曉燕等［28］和張露等［29］對(duì)砒砂巖在改良風(fēng)沙土吸水和保水特性方面進(jìn)行了研究。王歡元等對(duì)砒砂巖與沙復(fù)配成土過程中沙對(duì)復(fù)配土的調(diào)控作用進(jìn)行了研究［30］。張露等對(duì)砒砂巖與沙復(fù)配土的質(zhì)地、顆粒組成、水力學(xué)參數(shù)等土壤特性進(jìn)行了研究［31］。Wang等介紹了基于砒砂巖與沙復(fù)配成土技術(shù)的毛烏素沙地土水資源可持續(xù)利用模式的應(yīng)用［32］。

綜上所述，目前對(duì)于砒砂巖與沙復(fù)配成土技術(shù)的研究已經(jīng)深入涉及復(fù)配土整體技術(shù)介紹、土壤特性研究、土壤特性對(duì)作物影響、復(fù)配土技術(shù)工程應(yīng)用等各個(gè)方面。但是從如何提高新生土壤(復(fù)配土)肥力、水肥交互作用、土壤－作物交互作用以及如何實(shí)現(xiàn)該復(fù)配土上高產(chǎn)高效等方面還有很多仍需進(jìn)一步研究的內(nèi)容。鑒于基于砒砂巖與沙復(fù)配成土技術(shù)的沙地整治工程對(duì)我國及全球沙地治理與開發(fā)有很大的借鑒意義，希望更多研究者進(jìn)行更加深入的研究工作。

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