深刻认识我国耕地质量内在悬殊差异

2020年9月11日 15:13:48 来源: 中国科学报
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  我国幅员辽阔,地形复杂,从南到北纵贯7个气候带,从东到西横跨4000米高差,自然条件千差万别,相应的经济社会发展程度也不相同。

我国耕地便是广泛分布于如此多样化的本底条件下,既有雨热同期、风调雨顺下的雨养农业,又有完全依赖灌溉的绿洲农业;既有高度规模化、机械化经营的连片农场,又有错落有致的细碎梯田;有的耕地土壤肥沃,“一两土二两油”,有的耕地却土壤贫瘠,退化严重。这些多样化特征决定了我国耕地质量存在悬殊的内在差异,耕地保护绝不能“一刀切”。

耕地生产力形成的基本条件

一是气候条件。农作物生产的本质是光合作用,光、温、水是农作物生长的“能量源”,耕地资源发挥作用的前提是农业气候资源的丰沛程度和可利用程度。因此,气候条件是决定区域耕地质量水平的基准因素。从这个视角来看,稳定南方、沿海耕地资源,高效开发利用其气候资源是耕地保护的重要职责。

二是土壤条件。土壤为农作物生长提供必要的养分、空气和水分,并支撑植株稳固与根系生长,是农作物生长的“加工厂”。土壤质地、容重、厚度、持水能力、矿物质营养元素与微量元素含量、有机质含量、PH、阳离子交换能力、土壤生物群落等众多物理、化学、生物因素共同影响农作物生长。团聚体稳定、疏松透气、养分充足、微生物种群丰富的土壤更有利于农作物扎根并能有效提升农作物产量及抗病虫害能力。

三是技术条件。耕作技术条件是人类利用耕地的方式、方法与工具、设施的集合,是提升粮食生产效率的“催化剂”。在当前务农机会成本上升、农业劳动力大量析出的社会背景下,发展耕地集约化利用,建设集中连片、高度机械化、灌排设施完善、生态良好、抗灾能力强的高标准农田对维护粮食安全,抑制耕地“非粮化”与“边际化”现象具有重要意义。发展耕作技术不能重利用技术,轻养护技术。中国农业大学李保国教授等在长期探索实践中证明实施秸秆覆盖免耕的保护性耕作技术,对增加土壤有机质,保持水土资源发挥重要作用。

四是环境条件。环境条件是耕地利用的“警示灯”。一方面,大量农药投入在避免和挽回农业病虫草害损失的同时,也引发害虫天敌与土壤动物的大量死亡,严重破坏农田生物多样性。另一方面,汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)等重金属元素通过工矿业三废(废水、废气、废渣)排放以及生活垃圾填埋等方式扩散富集到耕地土壤中,引发农作物株高、主根长度、叶面积等一系列生理特征病变,降低农作物产量与品质。此外,过量的氮肥施用使我国耕地土壤酸化严重,加剧土壤养分元素流失,引起土壤结构板结,并活化土壤重金属元素,从而极大降低农作物产量。最后,各类污染物进入土壤,还会危害土壤动物与微生物群落结构,抑制土壤酶活性,阻碍土壤中有机质分解、腐殖质形成等物质转化过程,影响耕地可持续利用;并通过饮用水或土壤?植物系统经食物链进入人体,危害人体健康。

五个内在结构性差异

一是灌溉区与雨养区的差异。水分胁迫是农作物生长的重要限制因素,土壤水分缺失不仅影响器官发育、花后光合产物的积累及转运,进而影响产量,还会降低农产品品质,而灌溉是减缓水分胁迫的主要手段。我国水资源短缺问题突出,水资源总量仅占世界总量的6%,干旱缺水地区面积占全国国土面积的52%,其中完全没有灌溉条件的旱耕地达4100万公顷。雨养农业区与灌溉农业区之间、旱区雨养农业与湿润区雨养农业之间在作物品种选择与潜在产量、水资源承载力、蓄排水设施需求等多维度差异悬殊,并影响耕地资源质量。

二是山区与平原的差异。根据《中国县域统计年鉴》定义,我国山地面积大于80%的县约有900个,占全国土地总面积的近45%,山区县的耕地面积约占全国耕地总量的四分之一。山区与平原的耕地资源质量差异覆盖自然、社会、经济多方面。一方面,山区土壤发育因坡度、坡面差异而比平原地区更不均衡,且土壤厚度较薄,更易发生水土流失与养分流失,受滑坡等自然灾害损毁风险也更高。另一方面,山区耕地受地形影响难以形成连片规模经营,机械化率与农业劳动生产率普遍较低,且农业劳力成本更高,边际化形势比平原地区更为严峻。

三是一熟与多熟差异。熟制,可以理解为某一地区或生产单位一年内复种的程度和类型。区域性积温条件差异,造就了我国多种熟制并存的局面,有东北、内蒙古等中温带地区与青藏高原气候区的一年一熟,也有华北平原、陕西关中地区暖温带的二年三熟,还包括南方热带-亚热带地区的一年两熟甚至一年三熟。地区间熟制的差异直接引起粮食产量的悬殊差异,进而影响耕地资源质量。例如有研究得出,黄淮海平原实施小麦、春玉米、夏玉米一年三作两熟制间套作种植模式比一年一熟制春玉米增产140.85%。

四是清洁与污染的差异。2014年生态环境部和自然资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示,中国几近20%耕地已被污染,土壤点位超标率为19.4%,其中南方土壤污染更重于北方,长三角、珠三角、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出,西南、中南地区土壤重金属超标范围较大,耕地土壤环境质量总体堪忧。土壤污染对耕地资源质量的破坏几乎是“毁灭性”的,不仅从土壤结构、土壤动物与微生物、作物生长等方面严重破坏农田生态系统并威胁人体健康,还存在发生滞后、不可逆、长期持续、治理困难等问题。

五是技力与地力的差异。一块地产多少粮食受到耕作技术与设施条件(即技力)与土壤物理、化学、生物性状(即地力)两方面因素共同作用。两者相辅相成又相互影响,有的地区地力良好,却因为技力不足而难以挖掘生产潜力,也阻碍了耕地规模化经营;有的地区过分强调施技,长期高强度利用耕地,却导致土壤有机质大幅下降,耕作层变薄变硬,最终走向“无地可施”。因此,保护耕地资源需要厘清技力与地力的差异,既要“藏粮于地”,又要科学施技,形成“既施技又养地”的良性循环。

构建严格的耕地质量红线保护战略

回首改革开放40年,最可骄傲的成就之一,就是中国人吃饱了。建设新时代的美丽中国,下一程将是如何“吃得更好、生活得更幸福”。其中一个最突出的问题是,作为最具中国特色的“最严格的耕地保护”新战略应该如何确定?笔者以为,应当把握好如下四点:

其一,我国水稻、小麦、玉米的种植区在气候、土壤、技术、环境等方面内在差异显著,耕地保护要厘清影响耕地质量的区域性主控因子,从系统化角度因地制宜制定策略。

其二,地形各异、灌溉条件各异、多熟制并存是我国耕地利用的基本国情,不容易改变,耕地保护必须严格保护优质耕地资源。

其三,技力提升与地力保护并举,既关注粗放利用对耕地资源的浪费,又关注过度利用对耕地资源的损耗,发展用养结合的耕地保护策略。

其四,细化耕地资源质量条件组合类型,有针对性构建最严格的耕地质量红线保护制度,通过合理建设、保育来提升和维护耕地资源质量。

目前,我国小麦、水稻、玉米的单产冠军与世界先进水平尚有差距,全国平均单产的差距更大。因此,不管是地力,还是技力都有提升发展空间。而随着我国经济社会转型步入高质量发展阶段,对可持续发展科学技术、工程技术和科学管理的要求会更高。扛起“最严格耕地保护”的新使命,我们要深刻认识我国耕地质量的内在悬殊差异,既要充分发挥“能量源”,“加工厂”与“催化剂”的协同作用,又要重视“警示灯”的变化。

本文来源: 中国科学报
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