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“适地适种”协同创新助力耕地保护和改良

【摘要】改造利用盐碱地,对于拓展农业生产空间、保障大食物观下的国家食物安全意义重大。我国盐碱地面积大、类型多、分布广,但“以地适种”开发利用中存在受自然资源条件和技术经济可行性等制约的问题。本文阐述了“以地适种”同“以种适地”相结合开发利用盐碱地的可行性,并提出了通过强化盐碱地开发利用总体规划、促进盐碱地开发主体与模式多元化、加强种业和农艺技术创新以及增强“以地适种”开发标准编制等方式助力盐碱地可持续开发利用的政策建议。

【关键词】盐碱地 以地适种 以种适地 协同创新 食物安全 【中图分类号】C913 【文献标识码】A

盐碱地是指由于盐分和碱性物质过多,导致土壤呈现碱性或强碱性而影响作物正常生长的土地类型。盐碱地是一种土壤顽疾,在全球分布广泛,被视为“地球之癣”。作为世界第三大盐碱地分布国家,我国现有盐碱地9913万公顷,占全球总面积的10%左右。目前,我国以9%的耕地和6%的淡水资源养活了全球约20%的人口。粮食等重要农产品安全稳定保供,需要综合改造利用盐碱地作为后备耕地资源和提升现有耕地质量。为此,2022年中央一号文件提出支持将符合条件的盐碱地等后备资源适度有序开发为耕地。2023年中央一号文件强调要持续推动由主要治理盐碱地适应作物向更多选育耐盐碱植物适应盐碱地转变,做好盐碱地等耕地后备资源综合开发利用试点。2023年7月,习近平总书记主持召开中央财经委员会第二次会议强调:“盐碱地综合改造利用是耕地保护和改良的重要方面,我国盐碱地多,部分地区耕地盐碱化趋势加剧,开展盐碱地综合改造利用意义重大。”①

不可否认,通过“以地适种”思路开发利用盐碱地面临着受水资源约束和技术经济可行性制约等问题。当前,国家提出了“以种适地”与“以地适种”结合的新思路,促进盐碱地综合开发利用。如何理解“以种适地”?为何要将“以种适地”纳入盐碱地综合开发与利用?“以种适地”与“以地适种”结合开发利用盐碱地为何可行?本文拟对此进行深度探讨。

“以地适种”开发利用的局限性

盐碱地“以地适种”开发利用,是以水利工程改水排盐和理化药剂改土消碱为重点,配套耕作栽培等农艺措施对盐碱地进行淋洗,将中度甚至重度盐碱地改良成含盐量低于3‰的轻度盐碱地,以适应常规农作物种植。这种开发利用模式虽然见效快,但存在一定的局限性。

“以地适种”开发利用受自然资源条件制约,尤其是淡水资源。我国具有开发潜力的盐碱地约为3300万公顷,约占全国总盐碱地面积的三分之一,主要分布在东北、华北和西北的19个省市区(见表1)。其中,仅13.5%分布在淡水资源相对丰富的环渤海和沿黄海地区,约11.5%分布在东北地区,其余的75%分布在淡水资源相对缺乏的西部地区,尤以西北地区为甚。以水利工程措施主导的“以地适种”方式,种植常规耗水量较大的粮食和(或)经济作物,将加剧本已较为严峻的水资源短缺问题。由于淡水资源不足,西部甚至东北地区盐碱地的开发利用将受到限制,抑制了其对保障食物安全和重要农产品供给的贡献。

“以地适种”开发利用受技术经济可行性制约。以土壤改良和水利条件改善等为主导的“以地适种”开发利用方式,不仅受水资源不足等的制约,也受开发技术难度和经济成本的制约。我国盐碱地主要有盐土和碱化土两类,其中盐土按其土壤含盐量可以划分为轻度(1‰—3‰)、中度(3‰—6‰)、重度(6‰—10‰)和盐土(>10‰)四类;碱化土的pH值一般大于9,按其交换性钠含量,可以划分为轻度(5%—10%)、重度(10%—20%)和碱土(>20%)三类。轻度盐土和碱化土稍作改良便可种植作物,开发利用的技术难度和成本相对较低。但是,中度盐土和重度碱化土以上的盐碱土须通过改良后,才能正常种植常规作物。而且,随着盐碱土含盐量和碱度的提高,开发利用的技术难度和经济成本也显著提升,技术和经济的可行性限制了其开发利用的潜力。②以黄淮海盐碱地“以地适种”开发为例,在水利工程实施后,轻度盐碱地每年的改良成本约为1000—1500元/亩,中度和重度盐碱地开发的成本分别约为每年1500—2000元/亩和3000—5000元/亩。这些成本仅为盐碱地开发利用采用农艺措施的成本,不包括水利工程成本,且这种农艺措施成本需要连续耗用3年以上。需要分别将盐度和碱度降至3‰和10%以下,才能种植常规的粮食和经济作物。因此,待开发利用盐碱地的盐度越高,其技术和经济的可行性就越低(见图1)。

“以地适种”开发利用的可持续性面临挑战。盐碱地是受自然和人为因素综合影响而形成的。自然因素包括气候条件、地下水埋深和地形地貌等。如我国东北、西北和华北的干旱、半干旱以及半湿润地区,降水量较少而蒸发量较大,导致区域性常年或季节性地表土壤盐分积聚,形成盐碱地。人为因素包括土地过度开垦和农田灌溉不合理等,致使地下水位上升,盐随水移而积聚在土壤表层。在“以地适种”开发利用模式下,这些区域性自然条件和人为土地利用等因素并未能消除,或者很难得到根本性改变。因此,盐碱地开发利用到一定年限后,如果管理不当,土地仍会返盐或出现次生盐碱化。另外,由于种植常规作物,区域性耗水量增加,可能进一步加重区域水资源短缺,进而加速土地盐碱化。此外,全球气候变化尤其是气候变暖,可能进一步加重盐碱化。比如,在内陆地区,气温上升、干旱加重,将可能导致严峻的盐碱化问题。

“以种适地”开发利用的可行性

“以种适地”是针对盐碱地的土壤特性和生态环境及田间基础设施条件等,根据作物的耐盐碱能力和农艺措施对盐碱淋洗效应的强弱,因地制宜地选用合适的作物种类及品种的盐碱地开发利用方式。“以种适地”的重点是基于作物的适应性,挖掘利用作物的生物学潜力,其可行性主要体现在作物种类、作物品种和农艺技术三个方面。

作物种类对盐碱的适应能力各异。由于盐碱地土壤盐碱含量较高,许多不耐盐碱的植物/作物在这样的土壤环境下,根系非但不能吸收、反而会失去水分;或者过量的钠等碱性离子进入体内细胞,会破坏细胞结构和功能,导致植物生长不良甚至衰老死亡。但是,不同的植物/作物种类对盐碱的耐受能力存在显著差异,一些耐盐植物/作物可以通过拒盐、泌盐、稀盐、隔盐等性能,表现出对盐碱地的不同耐受或适应能力。比如田菁是一种优良的绿肥植物,在含盐量3‰或pH值9.5的土壤中,仍然生长良好。草木犀是北方的一种优良牧草,非常耐碱,在含氯盐2‰—3‰或含全盐5.6‰的土壤中也能生长良好。种植这些耐盐耐碱的绿肥植物或饲草类作物,不仅可以支撑草畜动物饲养,而且具有较好的改土培土效应,长期种植可以显著降低盐碱地的盐度或碱度。棉花的耐盐碱能力较强,可以在中轻度盐碱土壤中生长。由于水对盐碱具有稀释作用,生长于水生或湿生环境的水稻也表现出较强的耐盐碱能力。由此,可以根据不同类型或不同开发阶段的盐碱地土壤特性进行作物种类的科学布局。

作物品种对盐碱的耐受水平不同。盐碱地开发利用的主要目的是保障粮食等重要农产品稳定安全供给,扩大水稻、小麦、玉米、大豆、油菜等重要粮油作物的种植面积。这些重要粮油作物对盐碱的耐受能力尽管相对较弱,但不同品种以及相同品种不同生育期的耐受能力存在明显差异。以大豆为例,多数品种在钠盐含量5‰以上不能正常生长,但有的品种可以生长在钠盐含量达15‰的土壤中。水稻多数品种在含盐量大于3‰时不能正常生长,但也有些品种在含盐量7‰左右时仍然正常生长。一般玉米品种在含盐量大于2‰时出现明显减产,但也有一些品种在含盐量达到5‰时仍表现出较高的产量水平。由此可知,通过作物品种的选用和搭配可以促进盐碱地开发利用。

农艺措施对盐碱的淋洗差异显著。除了作物种类及品种对盐碱耐受差异显著外,不同的耕作栽培和水肥管理等农艺措施对盐碱地的开发利用也存在差异。不合理的农艺措施,比如干旱区漫灌等,可能导致土壤次生盐碱化;合理的水肥管理,比如水肥一体化滴灌等,可以减轻盐碱对作物根系的影响。一些降水量比较丰富的沿海地区,传统的垄作/畦作以及筑墩种植等耕作方式,可以借助自然降水淋洗土壤中的盐碱,促进作物的生长。在内陆的干旱盐碱区通常采用物理隔离的措施,比如将秸秆深埋在耕层之下,阻止盐碱随水上移,降低耕层土壤的盐碱含量,改善作物的生长环境。长期施用有机肥和种植绿肥作物,可以通过改良土壤降低盐碱对作物生长的影响,促进盐碱地的开发利用。另外,由于农田水分状况的季节性差异,以及作物不同生育期对盐碱的耐受能力差异,也可以通过作物播种期调整以及适宜密植等方式,避开盐碱严重的季节和作物对盐碱敏感的生育期,进行适应性种植开发。比如宁夏银北地区实行不同作物轮作,苜蓿与油葵轮作对盐碱地的改良效果较好;江苏滨海地区优化氮肥施用和种植密度,显著提高盐碱地水稻产量。可见,可以通过农艺技术改进实现盐碱地的合理开发利用。

“以地适种”同“以种适地”相结合的科学性

盐碱地是我国农业发展重要的边际土地,其主要障碍因子是盐碱,以工程改造为主的“以地适种”开发利用可显著消减盐碱含量,但开发潜力及其可持续性受自然条件和技术经济可行性等问题的限制。以生物适应为主的“以种适地”开发利用可显著降低技术难度和经济成本,但若想扩大作物种类和品种选择,增加盐碱地开发利用面积,仍需要具备一定的田间设施条件。将“以种适地”与“以地适种”相结合,可进一步挖掘盐碱地的开发利用潜力,提高经济效益,并保护生态环境。

更系统地挖掘盐碱地的开发利用潜力。应从大食物观出发,系统挖掘盐碱地开发利用潜力。③大食物观不仅是我国人民生活水平提升的内在需求,也是我国农业资源禀赋状况的要求,是农业高质量发展的战略出发点。充分利用生态系统的生物多样性及其对环境的适应能力,宜草则草、宜果则果、宜粮则粮、宜经则经、宜渔则渔、宜牧则牧,农林牧副渔综合适应开发,可以全方位扩大盐碱地开发利用的产品方向;根据盐碱地所在区域的生态环境和地理景观属性,宜旱则旱、宜水则水、宜平则平、宜梯则梯,采取因势利导和因地制宜的工程措施,进行田间基础设施改造,可以全面提升盐碱地的综合生产能力。

更大限度地发挥盐碱地的综合效益。盐碱地是陆地生态系统的重要组成部分,不仅具有生产食用农产品的生产潜能,也具有重要的生态系统服务功能。“以种适地”的适应性开发利用方式,可以在不对盐碱地生态环境进行不可逆改造的情况下生产农产品,同时最大限度地维持其生态系统服务功能。需要指出的是,农作物对盐碱的耐受能力是有限的,盐碱地原生境下进行作物生产开发,所能选用的作物种类和品种比较有限。如果能够配套一定水平的工程改造措施,则可供选用的作物种类及品种将大幅度增加。“以地适种”的改造性开发利用方式,需要对盐碱地生态环境(包括水系、土壤甚至地形地貌)进行大幅度地人为干预改造。改造后的盐碱地虽然可以种植人们所期望的高产作物种类与品种,但开发和维护的成本较高,且盐碱地原有的生态系统服务功能也可能会丧失。如果能够结合“以种适地”的作物和农艺适应策略,不仅可以显著降低盐碱地的工程改造和维护成本,而且可以保护盐碱地的生态系统服务功能,实现综合效益提升。比如,山东滨海盐碱滩地采用“上农下渔”的台田模式,通过挖池筑台、深沟排碱,台田种植花生、玉米以及瓜果蔬菜等作物,深沟发展水产。在基本保持滨海滩地湿地功能的同时,降低盐碱地开发和维护成本。内蒙古通辽市在盐碱地上种植耐盐碱的饲草品种,发展肉羊产业。相对于玉米等作物的种植,盐碱地饲草种植开发可以在保持草地生态系统服务功能的情况下,显著降低生产成本,提高经济效益。

更加注重保护盐碱地的生态环境。如前所述,盐碱地受生态环境影响和人为农业生产活动干扰所形成。人类对盐碱地的改造开发,难以撼动区域性的降水和蒸发等自然生态环境特性。即使是可以大范围改善农田灌排条件的区域性水利工程,也难以扭转全球性的气候变化趋势。维持“以地适种”开发利用下盐碱地的农业产能,需要进行长期的工程维护;而“以种适地”开发利用对盐碱地的原生环境改造较小,生态环境保护相对容易。但是,由于生态环境的变化,尤其是农业生产可能形成次生盐碱化,需要不断地进行作物种类及品种的调整。“以地适种”同“以种适地”相结合,可以在不对盐碱地生态环境进行不可逆改造的情况下,进行作物种类和品种的选用,在保护生态环境的基础上,实现盐碱地长期可持续开发利用。

推动“适地适种”协同创新的建议

习近平总书记指出:“要全面摸清盐碱地资源状况,研究编制盐碱地综合利用总体规划和专项实施方案,分区分类开展盐碱耕地治理改良,因地制宜利用盐碱地,向各类盐碱地资源要食物,‘以种适地’同‘以地适种’相结合,加快选育耐盐碱特色品种,大力推广盐碱地治理改良的有效做法,强化水源、资金等要素保障。”④“适地适种”协同创新是指“以地适种”同“以种适地”相结合,是盐碱地可持续开发利用的战略转型与升级,是对“两山”理论和大食物观的具体践行。以下,本文将就如何促进“适地适种”协同创新提出几点建议。

第一,做好盐碱地开发利用总体规划。盐碱地是我国重要的后备耕地资源,科学开发利用好这一宝贵资源,对稳定我国粮食和重要农产品安全供给及生态文明建设具有重要意义。盐碱地多分布在我国生态脆弱区及水资源等匮缺区,其开发利用需要有总体规划,以防止无序开发的状况发生。比如,2022年9月吉林省出台《关于开展盐碱地等耕地后备资源综合利用的指导意见》,2022年12月山东省印发《山东省盐碱地生态渔业发展规划(2022—2030年)》等。可以从国家和地方等不同层面,针对盐碱地的分布和生态环境状况,制定盐碱地开发利用的总体规划及探索“适地适种”协同开发利用模式,明确综合开发利用的潜力和相应的资金需求,设立综合开发的科技创新和土地改造等工程,形成可持续开发利用的政策体系。应在国土空间、高标准农田建设、农业现代化发展等规划的指导下,开展盐碱地开发利用规划工作,以科学指导盐碱地资源综合开发利用。

第二,促进盐碱地开发主体与模式多元化。目前我国盐碱地开发的主体与模式较为单一:主体以政府和企业为主,当地农户参与不足;模式以大田作物尤其是粮油作物种植为主,农林牧副渔综合开发的模式较少。以政府为主体的盐碱地开发,其优势在于集中力量办大事,便于开展区域性大开发。但是在大面积开发之后,如果没有当地农户的积极参与,其长期的生态环境保护成本将较高。而当维护资金不足时,已开发的盐碱地将容易出现抛荒返盐趋势。比如,一些企业在政府号召和利益驱使下,投入大量资金进行盐碱地开发。但是这些企业没有与当地农户形成利益共同体,且对作物生产不熟悉,易出现土地利用不科学等问题。对当地生态环境和作物类型及品种缺乏科学了解,便难以实现“以种适地”。在以粮油作物生产为主的单一模式下,可供选用的作物种类和品种较为有限,可开发的盐碱地资源也较为有限。因此,应促进盐碱地开发主体与模式的多元化,推动盐碱地“适地适种”协同创新。

第三,加强种业和农艺技术创新。从“以地适种”到“以种适地”,再到“适地适种”协同,这是我国盐碱地开发利用的重大战略转型。为了推动“适地适种”协同创新,农业农村部向社会推介发布了第一批耐盐碱优异作物种质资源清单,涉及大豆、水稻、玉米、小麦等10种农作物,共计711份。但不可否认的是,目前生产上所利用的作物品种仍以现有的种质资源为主,产量、品质和适应性等仍需全面提升,以适应不同盐碱地生态环境和开发利用模式。一些耐盐碱的作物新品种虽然得以创新,但其产量性能和抗病性能等仍存在不足。因此,亟需加快选育耐盐碱的特色品种,以充分挖掘盐碱地综合开发利用潜力,提高盐碱地综合生产能力。此外,农艺技术层面也需要进行创新。现有技术措施主要侧重“以地适种”改良后的常规农艺技术措施,难以满足不同开发水平或者基本不改变原生环境的盐碱地利用技术需求。尤其是在大食物观下,针对草畜结合的综合开发,作物种植与水产养殖结合的种养开发模式的一些饲草、畜禽、鱼类等品种的创新,以及种植与养殖的结合技术。为了更好推动“适地适种”协同,需创新现有的适应盐碱地开发利用的“良种”和“良法”,如促进作物、畜禽、鱼类等农业生物创新,以及技术集成研发,并将针对粮食和重要农产品稳产保供、种业创新重大需求研发的耐盐碱优异农业动植物种质资源及时向社会推介发布。

第四,增强“以地适种”开发标准编制。“以地适种”同“以种适地”相结合,有利于充分利用不同盐碱含量的盐碱地。“以地适种”开发方法多针对常规作物生产,开发过程所执行的工程技术标准主要以大田作物,尤其是粮食作物种植为依据。执行这些标准,不仅开发成本较高,且可开发的盐碱地资源和可适应的生产模式较少。“适地适种”协同创新下,盐碱地改良的标准可以多样化,以降低开发和维护成本。比如用于大田作物生产的盐碱地改良,可以将耐盐碱的水稻、大豆、玉米等品种选用,与淋洗盐碱的耕作栽培技术相结合,降低改良标准。用于作物种植与水产养殖结合的盐碱地改良,可以考虑水产养殖对农田尾水的利用及其排水排盐作用,优化农田灌排设施的建设标准。用于草畜结合的盐碱地改良,可以在不进行土壤改良或者只进行基础设施建设的情况下,选用耐盐碱的饲草作物,采取放牧与舍饲结合的方式。此外,还需要明晰盐碱地开发利用的产权制度安排与收益分配,并加强盐碱地开发利用中的产、学、研结合,以更好地促进“适地适种”协同创新,助力盐碱地的可持续开发利用。

(作者为中国人民大学农业与农村发展学院教授)

【注:本文系中国人民大学科学研究基金项目“气候变化下的草地可持续治理研究”(项目编号:16XNI004)阶段性成果】

【注释】

①④《习近平主持召开中央财经委员会第二次会议强调 切实加强耕地保护 全力提升耕地质量 稳步拓展农业生产空间 李强蔡奇丁薛祥出席》,《人民日报》,2023年7月21日。

②杨劲松、姚荣江、王相平等:《中国盐渍土研究:历程、现状与展望》,《土壤学报》,2022年第1期。

③唐仁健:《全力提升耕地质量着力夯实粮食安全根基》,《人民日报》,2023年10月12日。

责编/孙渴 美编/杨玲玲

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