李 曉

(煙臺市福山區(qū)福新街道生態(tài)環(huán)境中心 山東煙臺 265500)

耕地是糧食生產(chǎn)最基本的資源保障條件,其質(zhì)量直接影響糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全,關(guān)系到農(nóng)業(yè)、農(nóng)村和整個國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展大局。煙臺市地處膠東半島東北部,土地開發(fā)歷史悠久,是我國東部沿海地區(qū)土地墾殖利用率最高和耕地高度集中的地區(qū)之一[1]。但是煙臺市地形地貌復(fù)雜,屬低山丘陵區(qū)[2],低山和丘陵面積占比分別為37%和40%[3],耕地資源短缺。此外,由于經(jīng)濟利益的驅(qū)動,果園面積迅速擴大,大量優(yōu)質(zhì)糧田變成果園,果園中有機肥投入量急劇增加,導(dǎo)致耕地中有機肥的施用量大幅減少,土壤肥力顯著下降。優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)田面積減少,中低產(chǎn)田面積占比增加,全市中低產(chǎn)田的面積約占耕地總面積的2/3[4],且這部分土地資源質(zhì)量差,存在土壤板結(jié)、肥力低下、水土流失嚴(yán)重等問題。

糧食生產(chǎn)事關(guān)國計民生,認(rèn)識和提升煙臺市中低產(chǎn)田地力,提升糧食產(chǎn)能,已成為保障煙臺市糧食安全的重要手段。本文以煙臺市耕地為研究對象,通過對煙臺市中低產(chǎn)田現(xiàn)狀闡述、問題分析,從技術(shù)和政策等方面提出了建議,旨在為煙臺市耕地面積增加、糧食生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 中低產(chǎn)田土壤現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 面源污染型農(nóng)業(yè)用地

煙臺市是山東省重要的糧食、蔬菜和水果產(chǎn)區(qū)。煙臺市現(xiàn)有糧食種植面積約454.1萬畝(1畝=667 m2),糧食總產(chǎn)量為1 833.0 kt,主要生產(chǎn)模式是小麥-玉米輪作;蔬菜播種面積約61.2萬畝,蔬菜產(chǎn)量為2 345.3 kt;水果種植面積約269.6萬畝,產(chǎn)量為7 435.0 kt。

在小麥-玉米輪作體系中,化肥氮(N)、磷(P2O5)平均投入量分別為457、210 kg/hm2,超出推薦用量15%和38%以上。投入的氮當(dāng)季吸收利用率為40.7%,土壤殘留率為36.2%;其余的氮素通過不同的途徑損失,其中氨揮發(fā)率達(dá)16.4%,其他以淋溶、徑流和N2O的形式損失。投入的磷當(dāng)季吸收利用率為21.0%,土壤殘留率為78.8%,徑流、淋溶損失量分別可達(dá)0.20、0.12 kg/hm2。小麥-玉米輪作體系氮損失途徑主要是氨揮發(fā),影響氨揮發(fā)的主要因素有施氮量、土壤性質(zhì)、肥料種類和施肥方法等。氮肥投入過量和肥料種類不匹配是小麥-玉米輪作體系氨揮發(fā)損失的主要驅(qū)動因子,控制氨揮發(fā)是提高小麥-玉米輪作體系氮肥利用率的關(guān)鍵措施。

設(shè)施蔬菜(日光溫室)體系中氮、磷平均投入量分別為2 025、1 306 kg/hm2,超出推薦用量的184%和140%;投入的氮當(dāng)季吸收利用率僅為29.4%,土壤殘留率為37.2%,其余氮素通過不同途徑損失,其中淋溶損失可達(dá)25.2%,是設(shè)施蔬菜氮損失的主要途徑,氮的超額投入和灌水過量是氮素?fù)p失的主要驅(qū)動因子;投入的磷當(dāng)季吸收利用率較低,約為17.3%,土壤殘留率可達(dá)82.1%,土壤磷的淋溶量低于總施磷量的0.5%。露地蔬菜(蔥、姜、蒜等)氮、磷平均投入量分別為469、336 kg/hm2,超出推薦用量的24%和9.2%;投入的氮當(dāng)季吸收利用率約為30.6%,淋溶率約為22.1%;投入的磷當(dāng)季利用率約為23.0%;露地蔬菜的氮、磷損失也是以淋溶為主,主要驅(qū)動因子是化肥超額投入和灌水過量。

果園(以蘋果園為例)氮、磷平均投入量分別為360、163 kg/hm2,超出推薦施肥量的71.4%和42.0%;投入的氮當(dāng)季吸收利用率約為35.9%,土壤殘留率占49.6%,其余氮素通過不同途徑損失,其中徑流損失率約為10.1%,主要以硝態(tài)氮為主;投入的磷當(dāng)季利用率約為25.2%,土壤殘留率為74.4%,徑流損失主要發(fā)生在土壤表層0～5 cm,以水溶性磷為主,約占0.7%;徑流是果園氮、磷損失的主要途徑。此外,無覆蓋與植草覆蓋相比,徑流量增加90%以上,地表覆蓋度低是氮、磷損失的主要驅(qū)動因子。

1.2 酸化型農(nóng)業(yè)用地

1.3 其他障礙類型的中低產(chǎn)田

1.3.1 干旱缺水型農(nóng)業(yè)用地

干旱缺水是影響煙臺市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最為重要的氣象因素。干旱缺水型土壤主要分布在煙臺市丘陵區(qū),以土層薄缺水為主要特征,由于降雨量不足或季節(jié)分配不合理,以及土壤保水蓄水能力缺陷等原因,無法滿足作物生長對水分的需求,需要通過發(fā)展灌溉加以改造。

1.3.2 鹽堿障礙性農(nóng)業(yè)用地

鹽堿地主要集中在萊州市,屬于濱海鹽堿土,土壤中鹽分主要來源于海相沉積物或是由海水浸漬造成。鹽堿地在開發(fā)利用過程中存在以下主要問題:①土壤有機質(zhì)含量低、提升慢,氮、磷含量低,鉀含量較高,土壤通透性差,微生物多樣性缺乏;②重用輕養(yǎng),撂荒嚴(yán)重;③作物種植結(jié)構(gòu)單一,產(chǎn)量低且種植模式亟需優(yōu)化;④鹽堿地專用農(nóng)機具欠缺;⑤淡水資源短缺,低成本多水源聯(lián)合利用不足;⑥農(nóng)牧結(jié)合的循環(huán)生產(chǎn)模式發(fā)展滯后。

2 實施中低產(chǎn)田改造,提高土壤綜合生產(chǎn)能力

煙臺市耕地中有2/3是中低產(chǎn)田,耕地質(zhì)量問題亟待解決。提高耕地土壤質(zhì)量,防止退化和污染,減少環(huán)境帶來的負(fù)面影響,是實現(xiàn)土壤資源可持續(xù)利用的重點。

2.1 面源污染型農(nóng)業(yè)用地

2.1.1 加強農(nóng)田面源污染過程及機理研究

實驗結(jié)果的檢測方法有多種，當(dāng)教材中的檢測方法不能達(dá)到預(yù)期效果時，可以引導(dǎo)學(xué)生思考在其他實驗中有沒有出現(xiàn)過類似的問題，有沒有方法可以借用。例如，在“果汁中的果膠和果膠酶”實驗中，實驗結(jié)果需要觀察果汁的澄清度。平時的實驗中，學(xué)生一般用肉眼觀察，各個試管中的果汁澄清度差異很不明顯。這時，教師可以啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想到：在“亞硝酸鹽的測定”實驗中曾經(jīng)使用過分光光度計來測量吸光度從而推測亞硝酸鹽的含量，若在本實驗中也使用分光光度計來定量檢測，將定性試驗改為定量試驗，就可以明確地比較出不同實驗組中的果汁澄清度差異。

從污染物全生命周期的角度來看,還缺乏對農(nóng)田面源污染的系統(tǒng)認(rèn)識,尤其是對污染物在不同土地利用方式、不同耕作管理措施、不同地理特征下的遷移轉(zhuǎn)化過程、排放-污染過程的認(rèn)識還較欠缺。今后應(yīng)把工作的重點放在土地多尺度利用、氮磷等營養(yǎng)元素投入和成污過程(排放-運移-消納-成污)三者之間的聯(lián)系和內(nèi)在規(guī)律上,闡明土地利用、耕作管理、地理水文特征等對農(nóng)業(yè)面源污染的影響機理和規(guī)律,提出科學(xué)、合理的農(nóng)田面源污染防控措施與技術(shù)體系。

2.1.2 開展流域尺度的農(nóng)田面源污染監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)及負(fù)荷估算模型研究

盡管在第一次全國污染源普查的基礎(chǔ)上,我國構(gòu)建了全國農(nóng)田面源污染國控監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)并實現(xiàn)了業(yè)務(wù)化運行,但現(xiàn)有監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)在布點、監(jiān)測技術(shù)、監(jiān)測手段等方面還不足以適應(yīng)我國當(dāng)前農(nóng)田面源污染防治的復(fù)雜形勢,特別是難以準(zhǔn)確評估農(nóng)田面源污染對水體污染的貢獻(xiàn)。因此,構(gòu)建全國農(nóng)田面源污染環(huán)境監(jiān)測“一張網(wǎng)”,開展新監(jiān)測技術(shù)、新監(jiān)測方法的研究十分必要,同時需建立科學(xué)合理的面源污染評價方法。

在面源污染監(jiān)測的基礎(chǔ)上,還要開展農(nóng)田面源污染負(fù)荷估算方法和模型的研究?，F(xiàn)有主流模型大多是根據(jù)北美地區(qū)的環(huán)境特點建立的,需要根據(jù)中國的土地利用、地理地貌特征、耕作管理措施等進(jìn)行參數(shù)修訂和模型修改,以更好地適應(yīng)中國實際情況,提高模型估算的精度。同時,要結(jié)合農(nóng)田面源污染的監(jiān)測系統(tǒng)和污染負(fù)荷估算模型,建立農(nóng)田面源污染預(yù)警體系,以更好地判斷、評估和管控面源污染。

2.1.3 加強新材料與新裝備的研發(fā)

農(nóng)田面源污染治理已經(jīng)取得階段性成績,一些技術(shù)的應(yīng)用也取得了較好的效果,但要實現(xiàn)農(nóng)田面源污染的全面防控、農(nóng)村生態(tài)環(huán)境的根本好轉(zhuǎn),仍需要加大新材料和新裝備的研究與開發(fā)。這些新產(chǎn)品包括新型肥料的研制與開發(fā)、新型環(huán)境材料的開發(fā)、新的環(huán)境治理設(shè)備或裝備的開發(fā)等。

2.2 酸化型農(nóng)業(yè)用地

2.2.1 施用土壤改良劑

施用土壤改良劑,提高土壤的酸堿度。土壤改良劑主要有貝殼粉、生石灰以及由磷礦粉和鉀長石制備的硅鈣鉀鎂肥等堿性物質(zhì)。此外,可以將植物所需的大中微量營養(yǎng)元素、土壤調(diào)理劑及礦物載體混合,制成營養(yǎng)型有機無機改良劑。農(nóng)作物的莖稈等制成的生物質(zhì)炭也可用于改良酸性土壤。

2.2.2 合理施肥

施肥時應(yīng)根據(jù)作物品種、產(chǎn)量水平和土壤肥力等因素來確定肥料品種、施肥時期、施用量和施用方法,并通過合理的水肥管理減少養(yǎng)分的淋失。如:選擇尿素和硝酸銨等不易引起土壤酸化的肥料品種;在作物需肥關(guān)鍵期施肥,以提高作物對養(yǎng)分的吸收效率;確定合理的施肥量,減少養(yǎng)分損失;通過秸稈還田或施用有機肥,增強土壤對酸堿的緩沖能力。

2.2.3 優(yōu)化農(nóng)藝措施

果園自然生草可提高土壤的酸堿度和土壤中有機質(zhì)的含量[9]。在施肥方面,可采用緩控釋肥料、水肥一體化技術(shù)等,保障肥料養(yǎng)分釋放與作物吸收同步,最大限度地提高肥料利用率。

2.3 干旱缺水型農(nóng)業(yè)用地

一方面需要完善農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè),通過整修田間灌排渠系、平整土地、擴大田塊、修筑道路和植樹造林等措施,調(diào)節(jié)并改良農(nóng)田水分狀況和地區(qū)水利條件;另一方面通過發(fā)展噴/滴灌、測墑補灌、水肥一體化等新型節(jié)水灌溉技術(shù),制定合理的灌溉策略,提高農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù),改善農(nóng)業(yè)水資源利用現(xiàn)狀,保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性。可以采用免耕制,減少土壤水分蒸發(fā),增加水分向土壤入滲。

2.4 鹽堿障礙型農(nóng)業(yè)用地

要針對土壤鹽漬化不同類型、障礙程度、鹽堿的發(fā)生演變規(guī)律以及人為影響要素等特點,因地制宜地開展鹽堿地綠色開發(fā)利用。物理方法主要是針對地表土層的修復(fù),如地表覆蓋、灌水壓鹽、深耕疏松、客土改土等;化學(xué)改良方法包括施用酸性肥料,增施有機肥、土壤改良劑等。

3 政策與保障

由于農(nóng)業(yè)機械化水平較低、投資成本高、成效不明顯,導(dǎo)致中低產(chǎn)田耕地質(zhì)量和產(chǎn)能提升緩慢,需要全方位的政策支持。因此需要確立可持續(xù)長期利用的土壤改良技術(shù)開發(fā)及推廣鼓勵政策,建立可持續(xù)區(qū)域發(fā)展決策系統(tǒng)及保障體系,這對于緩解人地矛盾,實現(xiàn)藏糧于地、降鹽增碳等綠色生態(tài)和資源節(jié)約等農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和目標(biāo)具有重要的保障意義。

3.1 深入實施科技興農(nóng)戰(zhàn)略,加快農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步

鼓勵高校、科研院所與實力較強的相關(guān)企業(yè)建立起產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的新型農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新體系,創(chuàng)新各類中低產(chǎn)田改良利用理論與技術(shù),推動農(nóng)業(yè)高質(zhì)量綠色發(fā)展,為中低產(chǎn)田可持續(xù)利用提供強有力的科技支撐。完善基層農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣部門農(nóng)業(yè)科技推廣服務(wù)網(wǎng)絡(luò)與科技示范網(wǎng)絡(luò),提升農(nóng)業(yè)經(jīng)營者素質(zhì),充分利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

3.2 提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營水平

增強農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)在行業(yè)的引領(lǐng)作用,便于改良技術(shù)的推廣和實施機械化操作,進(jìn)一步擴大規(guī)模,提升生產(chǎn)水平,最終實現(xiàn)核心競爭力和輻射能力的全面提升。在中低產(chǎn)田區(qū)域優(yōu)先發(fā)展訂單農(nóng)業(yè),優(yōu)化種植結(jié)構(gòu),出臺積極的企業(yè)優(yōu)惠政策,引導(dǎo)企業(yè)、合作社和農(nóng)戶建立長期穩(wěn)定的合作關(guān)系,互惠互利,促進(jìn)人民群眾增收致富。

3.3 加強農(nóng)業(yè)資源合理利用和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)

因地制宜、分類高質(zhì)利用農(nóng)業(yè)資源,通過積極調(diào)整和優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu),重點發(fā)展適合各種土地條件的生態(tài)農(nóng)業(yè),全面優(yōu)化種植業(yè)、畜牧養(yǎng)殖業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。針對薄弱環(huán)節(jié)加大農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入力度,為中低產(chǎn)田農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供可靠保障。

3.4 加強政策性資金支持力度

以財政資金為主導(dǎo),加強對土壤改良與修復(fù)方面的投入,保障資金的連續(xù)性;發(fā)揮市場機制的作用,形成多元化、多層次的投資機制,降低治理成本;政府利用降低稅收等政策,完善利益分配機制,構(gòu)建新型農(nóng)業(yè)土地補貼政策體系,完善中低產(chǎn)田使用權(quán)的流轉(zhuǎn);給予企業(yè)或種植戶政策支持或?qū)ｍ椦a貼,在農(nóng)機購置、土地平整、溝渠建設(shè)、改良物資、種植技術(shù)人員培訓(xùn)等環(huán)節(jié)予以資金補助,鼓勵企業(yè)、個人和社會資本等進(jìn)入到土壤改良中來。

4 結(jié)語

中低產(chǎn)田耕地質(zhì)量和產(chǎn)能提升是一個系統(tǒng)工程,涉及政策、基礎(chǔ)研究、工程、技術(shù)等各個方面。多種障礙因子的存在又增加了中低產(chǎn)田耕地質(zhì)量和產(chǎn)能提升的復(fù)雜性,單靠一項或少數(shù)幾項措施很難取得理想的改良效果。從源頭控制抓起,篩選和培育抗性品種,優(yōu)化栽培與農(nóng)藝措施,建立多學(xué)科、多措施相結(jié)合的綜合提升技術(shù),是土壤改良的理想手段。