盐碱地如何变良田?

2023-12-19 17:06:08 admin 12

盐碱地是重要的后备耕地,对保障国家粮食安全意义重大。从20世纪50年代起,我国就开始了改良利用盐碱地的研究和探索,经过多年努力,已取得阶段性成果,针对每个区域、每种类型的盐碱地治理模式正不断取得新突破。

  站在山东东营市黄河口,只见滚滚黄河水从这里奔涌入海。东营市是一片“退海之地”。地下水都是咸咸的海水,造就了大片极具代表性的滨海盐碱地。这些泛着斑白盐渍的盐碱地,曾是荒凉贫瘠、不毛之地的代名词,“春天白茫茫,夏天雨汪汪,十年九不收,糠菜半年粮”,曾是当地农民的真实写照。

  2021年10月21日,习近平总书记在东营市的黄河三角洲农业高新技术产业示范区考察调研时强调,开展盐碱地综合利用对保障国家粮食安全、端牢中国饭碗具有重要战略意义。此后,习近平总书记多次就盐碱地综合改造利用作出重要指示。今年5月,习近平总书记在河北沧州市考察时指出,开展盐碱地综合利用,是一个战略问题,必须摆上重要位置。今年7月20日召开的中央财经委员会第二次会议上,习近平总书记指出,做好盐碱地特色农业大文章。12月1日出版的第23期《求是》杂志发表习近平总书记的重要文章《切实加强耕地保护 抓好盐碱地综合改造利用》。

  10月,记者走进东营市现代农业示范区青坨管理区一大队,试验田里,中国科学院遗传与发育生物学研究所田志喜研究团队的耐盐碱大豆新品系“科豆35”已结出累累硕果,饱满的豆荚昭示着丰收的喜悦。

  在东营,汇聚了中国科学院、中国农业科学院、中国农业大学等多家高校、科研机构的学者,涌现出一批科研成果。经过几代人的努力,东营市初步探索出一条“以盐适种、生态优先、用养结合、提质增效”的盐碱地综合利用特色路子,昔日的盐碱滩正华丽“变身”。

  在我国,盐碱地是主要的中低产土壤类型之一。据全国第二次土壤普查数据,我国约有各类盐碱地资源14.9亿亩,其中约有5.5亿亩盐碱地具备一定的利用价值。2011年,原农业部组织对盐碱地面积较大的京、津、冀、晋、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、浙、皖、鲁、陕、甘、青、宁、新等18个省(自治区、直辖市)开展了调查,查明可利用盐碱地总面积约2.99亿亩,其中盐碱耕地1.14亿亩,盐碱荒(草)地1.85亿亩。

  盐碱地是重要的后备耕地。在目前的耕地保护和粮食安全形势下,充分挖掘盐碱地综合利用潜力,加强现有盐碱耕地改造提升,有效遏制耕地盐碱化趋势,可以大大拓展农业生产空间,对保障国家粮食安全的重要意义不言而喻。

  这项工作也有着重要的生态意义。目前,我国部分地区耕地盐碱化趋势加剧,“三北”等地区盐碱地上植被稀疏,防风固沙能力差,如不加快治理,将增加荒漠化风险。对盐碱地进行综合治理,可有效改善水土生态环境,构建“山水林田湖草沙”生命共同体。

  改造自然的不懈探索

  盐碱地主要分为盐化土壤和盐碱化土壤两个类型。在自然环境下,盐碱地多位于气候干旱、地下水位高、地下水矿化度高、地势低洼缺少排水出口的区域,其形成原因与水息息相关——由于降水量小,蒸发量大,溶解在水中的盐、碱随着水分的蒸发,在土壤表层积聚,从而形成盐碱地。此外,干旱、不合理耕作、落后的排水设备、设施栽培等人为因素,也会导致土壤次生盐碱化。按照地理区位、土壤因素、气候条件以及盐碱成因等,我国的盐碱地大致可分为滨海盐碱区、黄淮海平原盐碱区、东北松嫩平原盐碱区和西北内陆盐碱区。

  我国治理盐碱地有着悠久的历史,这也是一段人类改造自然、战天斗地的历程。相传公元前2200年,大禹治水就有建立沟渠排灌网改良盐碱地的实践,并在农书《禹贡》中对卤土(盐碱土)进行了分类与专门描述。在公元6世纪成书的《齐民要术》中,也有“绿肥轮作改碱”的记载。

  大规模盐碱地改良利用则始于新中国成立后,政府组织多轮大规模盐碱地综合治理和后备耕地开发。20世纪50年代后期到60年代末,国家大规模开展水利建设,逐步建立健全了主要灌区的骨干工程及配套渠系工程,实施拦河修坝、修建平原水库、引黄灌溉等,拉开了盐碱地治理的序幕。20世纪70年代起,人们一方面健全完善水利工程体系,疏浚整治黄河、淮河、海河等,一方面加强农田水利建设,完善灌排设施,通过洗盐、排盐治理盐碱地,取得积极成效。20世纪80年代起,盐碱地治理总体思路逐步由“以水治土”向“防治并重、农水结合、综合治理、因地制宜”转变。2013年,国务院批复实施《全国高标准农田建设总体规划》,各地持续推进高标准农田建设,极大提高了农田灌排能力,为预防土壤盐碱化提供了基础条件。2020年,农业农村部启动退化耕地治理试点,组织在河北、内蒙古等8个省(自治区)中轻度盐碱耕地上推进多模式探索。

  与此同时,盐碱地治理政策也在不断完善。2014年,国家发改委、科技部、原农业部等10部门联合印发《关于加强盐碱地治理的指导意见》。在《农田水利条例》《土壤污染防治行动计划》《关于加快发展农业循环经济的指导意见》《全国土地整治规划》等文件中,均提出要加强盐碱地治理改良与利用。

  经过长期持续治理,我国盐碱地改良取得阶段性成效。在黄淮海平原,盐碱耕地面积从上世纪80年代的5000万亩减少到目前只有零星分布,已成为重要的粮食主产区。在东北松嫩平原,人们采用旱改水的方式改良利用苏打盐碱土,不仅成功治理了盐碱地,而且兼具经济和生态效益。

  从“以地适种”到“地种互适”的双向奔赴

  7月9日,在位于新疆维吾尔自治区和田地区的新疆生产建设兵团第十四师二二五团,中国农业大学教授胡树文团队在中轻度盐碱化耕地上播撒青储玉米种子,开始一项土壤改良试验——在水肥一体化滴灌时,使用团队自主研发的新型功能性水溶性土壤改良剂。

  “从7月31日到9月18日,我们共使用了5次土壤改良剂,每次间隔10天左右。”中国农业大学硕士研究生邹力告诉记者,滴灌土壤改良剂一周后,实验组和对照组的玉米长势差异就很明显了。到9月1日,实验组的玉米就进入大规模抽雄阶段,较对照组提前了10天。

图片关键词在新疆生产建设兵团第十四师二二五团的试验田里,胡树文团队科研人员与试验组(左为使用改良剂的土地)、对照组(右)玉米的合影。 资料图

  仅用了52天,青贮玉米亩产增产显著,9月20日的实地测产结果显示:实验组亩产达到3292.38公斤,对照组的亩产为2056.86公斤,增产了60%;实验组的青贮玉米穗重为每亩1172.34公斤,穗长为29.72厘米,对照组分别737.1公斤、25.2厘米。经测试,与对照田相比,改良后的根区土壤盐分下降了62%,根区土壤水分增加了173%。

  这都要归功于胡树文团队经过十多年攻关探索出的“重塑土壤团粒结构高效脱盐”盐碱地治理技术模式。

  “盐碱地土壤干硬、板结,既不透水,也不透气。不但植物不容易生存,微生物大多也处于休眠状态,并且很多盐碱土壤的养分很少,甚至低于临界值。”胡树文介绍,他的核心技术是开发出环保的生物基改良剂,让原本小颗粒的土壤胶结成微团聚体。土壤颗粒变大后,透水性、通透性增加,导水率大幅度提升,洗盐、脱盐效率大大提高;土壤颗粒间的缝隙增大,使得深层的盐碱更难通过毛细现象上升到耕作层,让土壤具备了作物基本的生长条件。在此基础上,种植的作物和土壤中的微生物所分泌出的物质,可以进一步抑制土壤中的盐碱,让团聚体更稳定,不容易“返盐”。再配合引水洗盐等措施,随着种植年限的增加,逐步降低土壤中的盐碱含量,培肥土壤。

  在东营,人们垒起台田,抬高耕作层的高度,使得地下的盐水无法通过毛细现象到达地表。在土壤一定深度埋设有小孔的暗管,让土壤中的盐水淋溶进入暗管,从而将盐分排出土体。西北内陆地区通常采用膜下滴灌改良技术,创造弱碱环境,在滴灌的同时抑制水分蒸发。

  在这些技术中,水都扮演着关键角色。上世纪,我国在黄淮海平原实施了“农业科技黄淮海战役”“渤海粮仓”等一系列科技会战,摸清了盐碱地治理的基础理论——水盐运动规律,即“盐随水来、盐随水走”。因此,以水洗盐(碱)、以水压盐(碱),灌排配套、盐随水走,是最基本的技术,在实践中要“以水定地”,优先考虑当地的水资源禀赋、水利设施建设情况。

  总体上说,目前盐碱地治理主要有“以地适种”和“以种适地”两大技术路线。早期的盐碱地治理以改良土壤为主。然而,要彻底将土壤中的盐碱降为零,不但投入大,实践也很难达到。选育出适应盐碱地的作物品种,让“改地”和“改种”“双向奔赴”,无论是从效率还是经济上,成为更加现实的选择。

  目前,我国已在水稻、小麦、大豆、马铃薯等作物耐盐碱品种选育、推广上取得了积极进展。2020年至2022年,国家审定耐盐碱品种11个,可在中轻度盐碱地淡水灌溉种植。2019年开始设立国家耐盐碱小麦品种试验,2022年以来国家共审定6个耐盐碱小麦品种。地方还审定登记了一些水稻、小麦、玉米、大豆、马铃薯、高粱等耐盐碱品种。

  在粮食、油料作物很难生长的重度盐碱地上,选育出适宜的饲草作物如长穗偃麦草、高粱、饲用玉米、田菁,耐盐碱中草药、牧草、林果等特色作物,能在更大广度上挖掘盐碱地的农业生产潜力。

  2016年,吉林省白城市大安市红岗乡万发村的大片土地只是长着一株株碱蓬的荒地。那一年,“引嫩入安”工程给万发村带来了盐碱地改良所需要的水资源,也让在外做生意的武在洲决心改变这片土地的面貌。

图片关键词2017年,武在洲第一次在万发村的盐碱地上进行改良试种,最终失败。

  武在洲成立大安市兆丰种植家庭农场,先后流转了万发村7800亩地,每年种一季水稻。通过“种稻压碱”,采用中国科学院东北地理与农业生态研究所梁正伟研究员团队研发的盐碱地三良一体化高效治理与综合利用大安模式,配合使用黑土粮仓科技会战大安盐碱地水田示范区免费提供的酸性磷石膏改良剂及耐盐碱水稻品种,让土壤中的盐碱含量一点点降低,水稻产量则逐年上升——最初一垧地(15亩)只能收1000斤,慢慢增长到2000斤,2022年已经增长到1.1至1.2万斤,今年更是喜获丰收,每垧地能收1.5至1.7万斤。

图片关键词经过多年持续努力,今年这块地的水稻长势良好。 资料图

  在众多作物中,水稻是盐碱地改良重要的先锋作物。在一些盐碱程度较重的地块,如果具备灌溉条件,可通过种稻大幅度降低土壤中盐、碱的含量,为今后种植其他作物创造条件。此外,绿肥植物如油菜、田菁,因其在改良土壤物理性质、培肥地力方面的表现优异,也被视为潜在的先锋作物。

  “我们会遇到各种问题,涉及板结土壤改良、微生物的使用、作物育种和栽培、使用机械控制地下水位等,需要多个学科的学者共同努力。我们的团队成员来自土壤学、微生物、育种、栽培、水利等十几个学科。”胡树文将盐碱地改良比喻为“木桶”,每一个领域的“短板”,都有可能影响到盐碱地改良的成果。

  淡化表层、防治盐碱,培肥耕层、提升地力,是盐碱地改良的基本路径。盐碱地改良措施可大体分为4类:工程措施、农艺措施、化学措施和生物措施。在实践中,需要集成各种技术、措施,形成“良田+良种+良法”,以达到最优效果。多年来,各个地区已形成特色鲜明的区域技术模式,包括西北内陆区的膜下滴灌高效节水控盐技术模式,西北沿黄灌区“三控一改”盐碱地生态治理模式,松嫩平原苏打盐碱地“以稻治碱”技术模式,滨海盐碱地“粮草轮作”高效绿色改良模式,黄淮海平原以高标准农田建设为核心的小麦玉米“吨粮田”模式等。

  增粮又增收的双赢

  盐碱地里能够发展什么产业?

  答案是,粮油饲统筹、农牧渔结合、风光电赋能、一二三产业融合。盐碱地开发利用是篇大文章,关键在于因地制宜,根据当地盐碱地特点、自然气候条件以及资源承载力,精准施策。

  采用遥感反演与地面采样相结合的方式,中国科学院遗传与发育生物学研究所黄河三角洲盐碱地农业试验站站长王建林绘制出一张分辨率精确到10米级别的东营市盐碱地分布图——8243平方公里土地中,有非盐碱地64.8万亩,轻度盐碱地189.5万亩,中度盐碱地302.9万亩,重度盐碱地164.1万亩,盐碱荒滩176.5万亩。

  “摸清底数是盐碱地综合利用的前提和基础。”王建林说,“综合考虑土壤盐碱化程度、有无灌溉条件,以及当地自然禀赋,可以准确规划出每个区域适宜的主导产业,为优化农业产业结构的政府决策提供依据。”

  根据测算结果,东营市水稻潜在播种面积约为36万亩,主要分布在沿黄及滨海中度—重度盐碱地;大豆潜在播种面积为62万亩,主要分布在轻度—中度盐碱地;小麦、玉米潜在播种面积为185万亩,主要分布在非盐碱地和轻度盐碱地。滨海滩涂和重度盐碱地潜在咸淡水养殖面积达到100万亩以上。

  以此为依据,王建林规划出适宜每个村的特色产业——

  在离黄河较远的,水资源不足以支撑水稻种植的利津县陈家屋子村、前毕村、前邵村,采用“上农下渔”的模式,在台田水塘里粗放养殖鲈鱼和南美对虾,目前已示范了3000亩。

  在灌溉便利的利津县北宋镇东潘村,采用稻麦两熟、水旱轮作种植方式:先种一季水稻,用大量灌溉降低土壤中的盐分,再种一季小麦,通过在地面覆膜减少蒸发,阻止“返盐”。

  对于利津县汀罗镇毛坨村的重度盐碱地,采用“占地不用地”的方式——建设冬暖式蔬菜大棚,采用基质栽培,种植甜瓜、黄瓜等蔬菜,通过发展设施农业摆脱土地的束缚。

  “盐碱地综合利用要进入良性循环,必须要提高效益,农民能挣钱,这项工作才能真正落到实处。”王建林说。

  2013年起,王建林开始以“稻花香”为亲本材料,选育适宜黄河三角洲的耐盐水稻品种,不仅产出的大米品质要优异,还要适当缩短生育期,一方面减少对水资源的消耗,另一方面满足下一季作物的生长需求,形成水稻和油菜或小麦轮作的种植模式。王建林还针对黄河滩区独特的地理和水源条件,发展了稻鸭共生的生态农业模式,制定了“稻鸭共生技术规程”山东省地方标准,利用该技术生产的大米获得了国家有机认证和地理标志产品。

  “我们常说,‘产量不够,品质来凑’。作物对抗盐碱的环境需要消耗能量,因此,在盐碱地上追求高产是不现实的。但是同时,作物会产生各种各样的风味物质来对抗逆境的伤害,使得盐碱地里产出的产品,不论是口感、营养含量,还是抗氧化性,都优于普通的作物。”王建林表示。

  在一份农业农村部食物与营养发展研究所做的“黄河口大米独特品质挖掘研究报告”中,选取“津原U99”“金稻919”“盐黄香粳”“中科发928”“小粒香”5个水稻品种,将东营市盐碱地种出的稻谷与非盐碱地出产的稻谷进行分析比对,结果显示:盐碱地产出的大米,超氧化物歧化酶(SOD)活性、总酚含量、总抗氧化能力均显著高于同品种非盐碱地种植的大米。“黄河口大米”中的钠、钾、钙、锌、磷等矿物质含量显著提高。

  “通过培育优质品种、实施种养结合有机种植、打造盐碱地特色农业品牌,实现优质优价提高附加值,归根到底都是为了最大限度提高每亩地的综合效益,让农民获得更高的收益。”王建林说。

  “十四五”时期,中国科学院遗传与发育生物学研究所把“盐碱地适生作物创制与产能提升技术”作为科技创新的三大主攻方向之一,立足滨海盐碱地资源禀赋,在轻中度盐碱地,通过选育耐盐高产粮油作物,集成资源高效生产技术,构建高效种植制度,大幅提升粮油作物产能。在中度盐碱地,选育耐盐饲草作物,集成种草、制草、养畜关键技术,建设规模化草牧场,结合粮油作物秸秆,形成盐碱地“牧草生产—牛羊养殖—粪污还田—地力提升”为一体的种养结合模式。在重度盐碱地,筛选、驯化耐盐先锋植物,实现饲草化利用;在滨海滩涂,集成咸水渔业养殖技术,建设标准化渔场,实现盐碱地和多水源的综合高效利用,并在养殖水面进行光伏发电、在鱼塘堤坝进行风力发电。因地制宜构建滨海盐碱地综合利用模式,实现从盐碱荒滩逐渐向农场、牧场、渔场、电场的转变。

  针对区域盐碱地的特点,突破技术瓶颈,集成技术建立高效模式,并形成完整的产业体系,盐碱地治理才能走上可持续发展的道路。

  “盐碱系”全产业链的新未来

  在盐碱地改良的路上,武在洲已坚持了近8年。

  今年10月,当稻谷全部归仓,武在洲掩饰不住内心的激动:“产量达到历史新高,又赶上粮食价格好,每垧地能挣上近5000元。”

  武在洲告诉记者:“此前7年,我一直在赔钱,辛辛苦苦终于有了效益,能挣上钱很不容易。我相信,一年会比一年好。”

  盐碱地有“土地顽症”之称,其改良是世界性难题,投入高、见效慢,具有复杂性、长期性和反复性。

  盐碱地的改良和综合利用是一个系统工程,要将耕地土壤盐渍化治理、盐碱地耕地后备资源开发、农田水利基础设施建设和特色农业统一谋划。不仅要研发低投入、高效率的技术,还要坚持安全、绿色,避免对耕地和环境的污染、破坏。不仅要在技术上有所突破,还要解决盐碱地特色农产品产业化水平较低的问题,充分体现改良土地带来的效益。

  为进一步发挥科技支撑作用,在开展基础研究的同时,还要开展生物、化学、农业、水利等多领域系统研究,加强技术集成创新。

  2022年底,国家盐碱地综合利用创新中心正式批复。这是继玉米种业、耐盐碱水稻、乳业、生猪之后科技部批复的农业领域第5个国家技术创新中心,由中国农业科学院与山东省人民政府共同组建,中国农科院农业资源与农业区划研究所、黄三角国家农高区和山东省农业科学院作为牵头建设单位,联合国内18家优势科研院所、高校、企业共同建设,旨在聚焦核心技术研发和技术的工程化应用,促进重大研究成果的产业化。

  “我们希望到2025年,建成国际先进的国家技术创新中心,突破一批盐碱生物育种关键核心技术,带动盐碱地耕地质量显著提升,推进盐碱地农业高质量发展。”中国农业科学院党组成员、副院长,国家盐碱地综合利用技术创新中心理事长梅旭荣表示,中心围绕盐碱地生物育种、盐碱耕地产能提升和盐碱地生态化利用三个方向,突破整个产业链上的技术瓶颈。

  梅旭荣说:“我们着重开展四方面工作,一是构建耐盐碱种质资源收集、鉴定、评价体系,培育耐盐碱新品种。二是提升耕地产能,重点突破盐碱地土壤改良和快速培肥等技术。三是探索盐碱地的生态化利用,研究盐碱地农田和非农田生境中的植物作物时空配置技术,特别是要发展适合不同等级盐碱地种植制度,探索盐碱地适生特色作物高值化利用途径。四是要搭建从基础理论到关键技术到装备产品、利用模式的综合创新平台。”

  “盐碱系”全产业链需要发挥政府与市场“两只手”作用,动员企业、新型经营主体、科研机构、金融机构等广泛参与,适度有序分类开发,综合施策、久久为功。

  “在山东,我们通过‘稻香小镇+农产品深加工终端产业链’模式,审批贷款3亿元支持潍坊寒亭区北部灌溉项目,为改善盐碱区农业种植条件开辟了政策性金融支农路径;在河北,探索出‘规模化种植+良种繁育推广+盐碱地综合整治利用’支持路径,推动旱碱麦产量最高可达每亩600斤;在吉林,推出‘耕地改造提升贷’等专属产品,配套设计了盐碱地综合利用、耕地提质增效、供应链、区域统筹等融资模式,审批农地贷款84亿元,充分满足不同企业的融资需求。”相关金融机构负责人介绍,下一步,金融机构将进一步推广模式创新,从全生命周期角度谋划盐碱地综合利用信贷支持工作。

作者:农民日报·中国农网记者 姚媛

来源:农民日报 https://www.farmer.com.cn/2023/12/08/99942173.html

标签: 盐碱地
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