高志建,樊庆鲁,刘 瑜,王国栋,杨国江,石 磊,王 军,曾胜和,陈 云*
(新疆农垦科学院,新疆 石河子 832000)
“耕地是我国最为宝贵的资源。我国人多地少的基本国情,决定了我们必须把关系十几亿人吃饭大事的耕地保护好,决不能有闪失”。自2015年中央1号文件提出“实施耕地质量保护与提升行动”以来,国务院连续4年提出相同的要求。
兵团垦区有播种耕地面积138.49万hm2(2019年统计数据),大部分位于荒漠与绿洲生态环境的过渡带,与沙漠、荒漠接壤,受风沙、盐碱、干旱的胁迫,生态环境脆弱,整体质量较差。按照耕地质量等级国家标准及参考新疆维吾尔自治区耕地质量等级区域划分,兵团耕地质量等级:评价分级为一等至三等的占比20%左右,四等至六等的占比55%左右,七等至十等的占比25%左右(表1)。
表1 新疆维吾尔自治区耕地质量等级区域划分
从全兵团来看(表2),耕层土壤有机质含量平均为13.49 g/kg,与第二次土壤普查相比,降低了0.41 g/kg,降幅2.95%;全氮含量平均1.142 g/kg,与第二次土壤普查相比,增加了0.35 g/kg,增幅44.56%;有效磷含量平均18.79 mg/kg,与第二次土壤普查相比,增加了10.79 mg/kg,增幅134.88%;速效钾含量平均175.00 mg/kg,与第二次土壤普查相比,降低了144.00 mg/kg,降幅45.14%。有机质、速效钾含量表现为下降趋势,全氮、有效磷含量表现为上升趋势。
表2 新疆生产建设兵团耕地土壤养分统计
根据西北区耕地土壤养分分级指标(表3),兵团耕地有机质为四级、全氮为三级、有效磷为五级、速效钾为二级。
表3 西北区耕地土壤养分分级指标
从兵团各师来看(表4),土壤有机质平均含量最低的为第十四师(3.13 g/kg),最高的为第九师(23.25 g/kg),高于现测平均值且高于第二次土壤普查的为第四师、第五师、第八师、第九师、第十师、第十二师、第十三师;全氮平均含量最低的为第十四师(0.283 g/kg),最高的为第二师(1.555 g/kg);有效磷平均含量最低的为第十四师(13.72 mg/kg),最高的为第三师(24.67 mg/kg),均高于第二次土壤普查含量,且第一师、第二师、第三师、第六师含量高于现测平均值;速效钾平均含量最低的为第十四师(151.69 mg/kg),最高的为第十二师(285.01 mg/kg),其中各师速效钾平均含量均低于第二次土壤普查含量。
1.3.1 化肥投入量
2015年兵团农业化肥总用量167万t,按播种面积折算,用量83.5 kg/667 m2;大部分单位或团场职工尿素的投入量在40~50 kg/667 m2,有的达到了60 kg/667 m2,氮磷肥投入比例在1∶0.6~0.7。
1.3.2 有机肥投入量
调研中发现,90%的团场职工很少施用有机肥或者没有施用有机肥的习惯。2018年团场综合配套改革前因为政策的强制要求,部分团场耕地尚施用500 kg/667 m2左右有机肥,2018年以后大部分耕地则未施入有机肥。
农业面源污染的污染源主要有:化肥污染、农药污染、残膜污染、秸秆焚烧污染、养殖业污染及水土流失等。
以2017年兵团第二次全国污染源普查数据为例,兵团当年秸秆产量为1 079.82万t,秸秆可收集资源量985.71万t,秸秆利用量911.89万t;地膜使用量7.48万t,多年累积残留量23.42万t;畜禽规模养殖场水污染物排放量:化学需氧量3.92万t,氨氮0.02万t,总氮0.15万t,总磷0.04万t。
兵团优高等级耕地仅占耕地总量的20%,中低等级地占总量的80%,且多数职工群众对土地的使用停留在维持简单再生产,满足自身需求的基础上,追求短期效益,未能合理使用耕地。据调查,耕地土壤理化性状差,养分严重不足,例如有机质含量与第二次土壤普查相比下降0.41 g/kg,速效钾含量下降144 mg/kg。
2.2.1 化肥投入量大且结构不合理
团场职工重化肥投入,以棉花为例,根据调查,部分耕地氮肥(纯N)施用量达27.6 kg/667 m2,磷肥(P2O5)施用量达17 kg/667 m2,施用量大且结构不合理,超过了氮磷肥1 :0.3~0.4的配施标准,起不到增产增效的作用,反而加剧了土壤污染,同时由于肥料当季利用率低(氮肥30%~40%,磷肥10%~25%,钾肥35%~45%),淋溶、固定、流失在土壤中,致使土壤板结,微生物种群数量和比例失调,多样性和功能活力降低。
2.2.2 有机肥投入量少
由于有机肥养分含量低,当季见效慢,单独施用不能满足农户追求农作物快速生长和提高当季作物产量的需求及其他一些方面的原因,团场职工在有机肥投入方面积极性不高。
新疆现有耕地中受不同程度盐碱化危害的土地面积约占总面积的30%,兵团南疆三地州耕地面积中盐碱化面积占60%;以第二师三十八团、第十四师二二四团等为代表的新建团场次生盐碱化加重。土壤次生盐碱化是土壤潜在盐碱化的表象化,是由超量用水导致地下水位上升超过临界深度、使用高矿化度水灌溉、排灌不配套、排水不畅、开垦利用本身含盐高的土壤等原因造成。
2.4.1 种植业面源污染严重
(1)种植业生产中生产资料投入不合理现象较为严重。主要表现在过量施用化肥、农药及大规模使用农膜,不仅破坏了土壤结构,还污染地下水。农膜、农药包装等农业废弃物缺乏统一回收管理,散落田间地头或沟渠、路边,造成土壤和水体污染。(2)农作物秸秆综合利用率低,焚烧现象普遍存在。(3)土壤重金属和有害元素增加。化肥从原料开采到加工生产,都会带进一些重金属元素和有害物质,其中在磷肥的生产中带入相对较多。我国农业生产过程中施用的磷肥约占总施肥量的20%,磷肥生产的主要原料为磷矿石和硫酸,磷矿石含有大量有害元素F和As,加工过程中还会带进Cd、Cr、Hg等其它重金属,而利用废酸生产的磷肥还会带有三氯乙醛。
2.4.2 畜禽养殖业面源污染严重
畜禽养殖业水、污分流和粪污资源化利用程度不高。畜禽养殖业污染监管体系不健全,部分养殖场建设管理不规范,畜禽散养比例高,种养脱节导致畜禽粪便污染土壤和环境;另外每年有超过8 000 t的抗生素被广泛用于畜禽养殖业,只有少量抗生素参与动物的新陈代谢而被有效利用,大部分抗生素及抗性基因随动物尿液和粪便排出体外,被制造成有机肥用于农业生产,导致土壤抗生素污染。
兵团目前尚缺乏对不同区域、不同利用方式下耕地质量变化特征与规律的监测,不能及时有效评价与预警,尤其是在高强度、高投入的利用方式可能导致农田肥力退化,引起一些生态环境问题。在此背景下,对耕地质量进行动态监测、对变化态势进行预警,对于提高垦区耕地质量、指导耕地质量管理、确保国家粮食安全和农业可持续发展具有十分重要的意义。
大部分团场和团场职工,包括一些种植大户在耕地质量保护与提升方面主体意识薄弱,对耕地质量保护与提升积极性不高。
按照兵团耕地保有量不低于109.19万hm2、永久基本农田保护面积不低于90.81万hm2的总体要求,以增加耕地面积、提高耕地质量为目标,加强中低产田改造,建设集中连片、设施配套、高产稳产、生态优良、抗灾能力强、并与现代农业生产和经营方式相适应的基本农田,实现土地资源的可持续利用和社会经济的可持续发展。
(1)坚持有机无机相结合的原则,在合理利用畜禽养殖粪便及农作物秸秆的基础上配施化学肥料,以有机肥替代部分无机肥,培肥地力,稳定提高农作物产量与品质。(2)坚持用地养地相结合的原则。对耕地进行综合培肥,合理施肥、耕暄深翻、轮作倒茬、秸秆还田、种草肥田、地膜清理等有利于耕地保护和中低产田改造的技术措施。(3)推广测土配方施肥。实行定额施肥,调整氮磷肥施用比例,根据耕地地力、作物需肥规律、目标产量、产品品质、生态环境等因素,实施主要作物化肥投入控制在最高用量标准之内的制度,减少不合理化肥用量,尤其是要减少不合理的氮肥和磷肥用量。
3.3.1 物理措施
(1)水利措施。控制灌区引水,提高水资源利用效率;进行渠道防渗,减少输水损失;加强灌溉管理,实行计划用水;提高灌溉技术,降低灌溉定额。加强灌区排水,将地下水位控制在临界深度以下,根据不同区域的情况采用明排、竖排、暗排、扬排及干排,要加强明渠排水管理,及时清淤,保证排水畅通[2]。(2)平田整地。田块地面不平是土壤盐碱化的重要原因,田埂、地头以及田中的高起斑块等常常是农田盐碱化最重的地方,应结合深翻和深松等措施,做好农田土地平整工作。
3.3.2 农业生物措施
(1)深松深翻。疏松耕作层土壤,截断土壤毛细管,使土壤水分蒸发减弱,达到控制土壤返盐的目的。(2)选种耐盐作物和植物。一般块根作物耐盐碱能力较差,谷类作物和牧草类较强,水生作物最强。棉花、花生、甜菜、高粱、向日葵、水稻等都是较耐盐碱的作物,盐角草、草木犀、紫花苜蓿等是对改良盐碱土有积极作用的植物。(3)增施有机肥,合理控制施用化肥。有机肥经过微生物的分解后,转化形成的腐殖质,不仅提高了土壤的缓冲能力,还能和碳酸钠发生化学反应形成腐殖酸钠,起到降低土壤碱性的作用,形成的腐殖酸钠还可以促进作物生长,增强作物的抗盐能力。腐殖质通过刺激团粒结构的形成,增加孔度,增强透水性,使盐分淋洗更容易,进而控制土壤返盐。有机质通过分解作用产生的有机酸,不仅可以中和土壤碱性,还可以加速养分的分解,刺激迟效养分的转化。(4)植树造林。树木有强大的蒸腾作用,能有效降低地下水位,减少水分地面蒸发,改善田间小气候,减轻旱涝盐碱危害。
3.3.3 化学措施
最常见的化学措施是施用石膏(硫酸钙),使钙离子代换钠离子,变碱土为含硫酸钠的盐土,再经过灌溉冲洗使盐碱土壤得到改良[2]。
3.4.1 控制污染源头
严格控制化肥和农药的使用,推广科学精准的施肥技术和合理使用农药技术,如实施测土配方施肥技术、提高有机肥施用量、推广水土保持技术等。采用病虫害综合防控技术,由单纯化学防治逐渐转向生物防治、物理防治或低污染化学防治,同时要提高农药利用率。
3.4.2 阻断污染过程
以生态工程技术为手段,主要包括利用人工水塘、植被缓冲带、湿地系统等阻断污染物由农田及水体的迁移。
3.4.3 综合修复污染农田
重金属和农药污染农田问题比较突出,一般采用化学—微生物—植物联合修复技术体系,对污染农田进行治理和改良。
3.4.4 农业废弃物综合利用
主要包括残膜的回收和再利用,养殖场畜禽粪便的处理与资源化利用等。加强科技创新,提高残膜回收的质量和效率,加快回收新机型的研制与推广。
3.4.5 加大宣传力度,提高群众对农业面源污染治理的认识
广泛宣传农业面源污染的危害和原因,增强职工群众对土壤质量的保护意识,充分调动职工群众参与农业面源污染治理工作的积极性和主动性,改善施用农药、化肥不合理及随意排放畜禽养殖废水、粪污所带来的面源污染问题。
3.4.6 加大对农业面源污染治理的支持力度
在项目立项、资金投入等方面予以重点扶持,保障农业面源污染治理机制长效运行。
建设兵团耕地质量监测网络和耕地质量大数据平台,及时了解掌握耕地质量状况,促进耕地资源合理利用,提高耕地综合生产能力,加快实施并网国家耕地质量监测网络工作。根据作物布局、耕作制度、代表面积、管理水平、生态环境的差异,按照主要土壤类型设置1个监测控制点的标准,在全兵团建设15个左右耕地质量长期定位监测控制点,开展耕地地力、土壤墒情和肥效监测。
土壤安全和耕地质量保护关系着全民健康、粮食安全和生态安全,然而由于对耕地资源的不合理利用,以及废水、废渣、农药、地膜、化肥、有毒物质等对大气、水源和土地的污染,导致耕地质量下降,随着社会经济的发展呈现出愈演愈烈的趋势。耕地质量保护与提升工作是一项系统、基础和长期工程,需要强化协调配合,形成合力,久久为功。发挥兵团土壤肥料科研院所、教学和推广单位的作用,分区域、分土壤类型提出耕地质量建设和污染耕地治理的技术方案,开展指导服务,落实关键措施,提升耕地质量。对一些重点区域开展联合攻关,攻克技术瓶颈,集成组装一批耕地质量保护与提升的技术模式。结合新型职业农民培训工程、农村实用人才带头人素质提升计划,提高植棉大户、合作社等新型经营主体耕地质量保护和科学施肥技术应用能力。大力宣传耕地质量保护的重要意义,推广用地养地和科学施肥的典型经验,坚持用养结合、投入产出相平衡,全面提升耕地质量,充分发挥耕地资源良性循环的无限性,提高耕地整体产出能力,这是发展农业生产,走农业可持续发展道路的要求和必然选择。