煙臺市中低產田類型分析與產能提升策略

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)

耕地是糧食生產最基本的資源保障條件,其質量直接影響糧食安全和農產品質量安全,關系到農業(yè)、農村和整個國民經(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)濟利益的驅動,果園面積迅速擴大,大量優(yōu)質糧田變成果園,果園中有機肥投入量急劇增加,導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)質高產田面積減少,中低產田面積占比增加,全市中低產田的面積約占耕地總面積的2/3[4],且這部分土地資源質量差,存在土壤板結、肥力低下、水土流失嚴重等問題。

糧食生產事關國計民生,認識和提升煙臺市中低產田地力,提升糧食產能,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田現(xiàn)狀闡述、問題分析,從技術和政策等方面提出了建議,旨在為煙臺市耕地面積增加、糧食生產和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 中低產田土壤現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 面源污染型農業(yè)用地

煙臺市是山東省重要的糧食、蔬菜和水果產區(qū)。煙臺市現(xiàn)有糧食種植面積約454.1萬畝(1畝=667 m2),糧食總產量為1 833.0 kt,主要生產模式是小麥-玉米輪作;蔬菜播種面積約61.2萬畝,蔬菜產量為2 345.3 kt;水果種植面積約269.6萬畝,產量為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16.4%,其他以淋溶、徑流和N2O的形式損失。投入的磷當季吸收利用率為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、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鍵措施。

設施蔬菜(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25.2%,是設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損失的主要驅動因子;投入的磷當季吸收利用率較低,約為17.3%,土壤殘留率可達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%;投入的氮當季吸收利用率約為30.6%,淋溶率約為22.1%;投入的磷當季利用率約為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、磷損失的主要驅動因子。

1.2 酸化型農業(yè)用地

1.3 其他障礙類型的中低產田

1.3.1 干旱缺水型農業(yè)用地

干旱缺水是影響煙臺市農業(yè)生產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),撂荒嚴重;③作物種植結構單一,產量低且種植模式亟需優(yōu)化;④鹽堿地專用農機具欠缺;⑤淡水資源短缺,低成本多水源聯(lián)合利用不足;⑥農牧結合的循環(huán)生產模式發(fā)展滯后。

2 實施中低產田改造,提高土壤綜合生產能力

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

2.1 面源污染型農業(yè)用地

2.1.1 加強農田面源污染過程及機理研究

實驗結果的檢測方法有多種，當教材中的檢測方法不能達到預期效果時，可以引導學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，實驗結果需要觀察果汁的澄清度。平時的實驗中，學生一般用肉眼觀察，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,還缺乏對農田面源污染的系統(tǒng)認識,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化過程、排放-污染過程的認識還較欠缺。今后應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)系和內在規(guī)律上,闡明土地利用、耕作管理、地理水文特征等對農業(yè)面源污染的影響機理和規(guī)律,提出科學、合理的農田面源污染防控措施與技術體系。

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

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

在面源污染監(jiān)測的基礎上,還要開展農田面源污染負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、耕作管理措施等進行參數(shù)修訂和模型修改,以更好地適應中國實際情況,提高模型估算的精度。同時,要結合農田面源污染的監(jiān)測系統(tǒng)和污染負荷估算模型,建立農田面源污染預警體系,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)

農田面源污染治理已經(jīng)取得階段性成績,一些技術的應用也取得了較好的效果,但要實現(xiàn)農田面源污染的全面防控、農村生態(tài)環(huán)境的根本好轉,仍需要加大新材料和新裝備的研究與開發(fā)。這些新產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)境治理設備或裝備的開發(fā)等。

2.2 酸化型農業(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。此外,可以將植物所需的大中微量營養(yǎng)元素、土壤調理劑及礦物載體混合,制成營養(yǎng)型有機無機改良劑。農作物的莖稈等制成的生物質炭也可用于改良酸性土壤。

2.2.2 合理施肥

施肥時應根據(jù)作物品種、產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的含量[9]。在施肥方面,可采用緩控釋肥料、水肥一體化技術等,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 干旱缺水型農業(yè)用地

一方面需要完善農田水利設施建設,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,調節(jié)并改良農田水分狀況和地區(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,制定合理的灌溉策略,提高農田灌溉水有效利用系數(shù),改善農業(yè)水資源利用現(xiàn)狀,保障農業(yè)生產的可持續(xù)性?？梢圆捎妹飧?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,如地表覆蓋、灌水壓鹽、深耕疏松、客土改土等;化學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

由于農業(yè)機械化水平較低、投資成本高、成效不明顯,導致中低產田耕地質量和產能提升緩慢,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)約等農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和目標具有重要的保障意義。

3.1 深入實施科技興農戰(zhàn)略,加快農業(yè)科技進步

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

3.2 提升農業(yè)產業(yè)化經(jīng)營水平

增強農業(yè)龍頭企業(yè)在行業(yè)的引領作用,便于改良技術的推廣和實施機械化操作,進一步擴大規(guī)模,提升生產水平,最終實現(xiàn)核心競爭力和輻射能力的全面提升。在中低產田區(qū)域優(yōu)先發(fā)展訂單農業(yè),優(yōu)化種植結構,出臺積極的企業(yè)優(yōu)惠政策,引導企業(yè)、合作社和農戶建立長期穩(wěn)定的合作關系,互惠互利,促進人民群眾增收致富。

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

因地制宜、分類高質利用農業(yè)資源,通過積極調整和優(yōu)化農業(yè)產業(yè)與產品結構,重點發(fā)展適合各種土地條件的生態(tài)農業(yè),全面優(yōu)化種植業(yè)、畜牧養(yǎng)殖業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)產業(yè)結構。針對薄弱環(huán)節(jié)加大農業(yè)基礎設施建設投入力度,為中低產田農業(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,加強對土壤改良與修復方面的投入,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,構建新型農業(yè)土地補貼政策體系,完善中低產田使用權的流轉;給予企業(yè)或種植戶政策支持或專項補貼,在農機購置、土地平整、溝渠建設、改良物資、種植技術人員培訓等環(huán)節(jié)予以資金補助,鼓勵企業(yè)、個人和社會資本等進入到土壤改良中來。

4 結語

中低產田耕地質量和產能提升是一個系統(tǒng)工程,涉及政策、基礎研究、工程、技術等各個方面。多種障礙因子的存在又增加了中低產田耕地質量和產能提升的復雜性,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)化栽培與農藝措施,建立多學科、多措施相結合的綜合提升技術,是土壤改良的理想手段。