第2章 我国盐土及滩涂治理利用与保护战略
2.1 我国盐土和滩涂资源分布概况
目前,我国拥有各类可利用盐碱地资源约5.5亿亩,具有较好治理条件和农业利用价值的盐碱地资源约1亿多亩。
我国盐碱地资源概况及可开发利用面积情况
我国近期具备农业改良利用潜力的1亿多亩盐碱地资源主要分布在五大区域,其中东北3000万亩,西北3000万亩,中北部1500万亩,滨海1500万亩,华北1000万亩。
我国近期可利用盐渍地分区示意图
目前我国总计已形成6大类80余种盐碱地治理利用综合技术,研发了一批各盐碱区区域特色明显的关键技术,如东北盐碱区的种稻洗盐改碱技术、西北盐碱区的膜下滴灌技术、滨海盐碱区的上覆下改控盐培肥技术、中北部盐碱区的生物节水农艺技术、华北盐碱区的有机培肥盐斑改良技术等。通过多年的治理改造,我国盐碱地呈现面积总量有所减少、重度盐碱地面积比例有所降低、中轻度盐碱地比例(约占2/3)上升的特点。
盐土改良措施
2.1.1 盐土农业科研和推广的回顾
盐土农业是近年来各国土壤学家、地理学家、农学家、战略家所非常重视的一个新兴领域,它是指利用各种盐渍土、荒漠土等土地资源,并利用咸水、海水进行灌溉,种植有一定经济价值的植物新品种的农业。美国把盐土农业的概念表述为:相对于淡土(甜土)农业形成的崭新概念,主要包括盐土、咸水(微咸水)和盐生植物(耐盐植物)三大要素。
1.我国盐土农业的科研和推广情况
中国科学院南京土壤研究所从二十世纪五六十年代开始就组织大批科技队伍进行了我国盐碱地资源的调查,系统掌握了不同区域和不同类型盐碱地的资源状况、土壤和水盐特征、开发利用方式等。依托中国科学院的专业所和布局在不同区域的野外试验站和试验基地,数百名科研人员长期开展了有关盐碱地水盐运动过程、治理改造的原理和试验示范工作,已经形成了覆盖黄淮海平原、东北地区、滨海地区、河套地区、新疆等区域的盐碱土研究与盐碱地治理利用技术研发的试验示范平台,在黄淮海平原旱涝碱综合治理、渤海粮仓、新疆内陆盐碱地治理、东北苏打盐碱土治理、沿海开发等国家重大项目中为国家粮食增产、后备耕地资源开发等方面作出了重要贡献。中国科学院南京土壤研究所熊毅院士是我国公认的盐渍土研究的先驱。他采用具有我国特色的机井型工程,建成以井灌井排为中心灌排配套的水利工程系统,并提出与农业生物措施紧密结合的综合治理方式,取得了明显的除灾增产效果,促进了黄淮海地区农业生产持续良性发展。通过引进与借鉴巴基斯坦的“井排井灌”技术,以熊毅院士为首的盐碱地改良研究团队分别在黄淮海平原建立了以“水盐运移”为主导理论的灌溉洗盐排盐、降低地下水位的工程治理技术,使大面积盐碱洼地变为良田。五十年代后期,熊毅为黄淮海平原盐渍土改良和综合治理,倾注了大量心血,开展了旱、涝、盐碱、风沙自然灾害综合治理试验研究,首次在我国平原地区采取具有中国特色的机井型工程,建成以井灌井排为中心、灌排配套的水利工程系统和农业生物措施紧密结合的综合治理样板,当年就取得了显著的除灾增产效果。八九十年代,以赵其国院士为代表的南京土壤研究所老一辈科学家坚持土壤科学为国民经济服务的方针,在国家号召开发黄淮海平原时,50多岁的赵其国亲自担任并领导了国家科技攻关项目——“黄淮海平原豫北地区中低产田综合治理开发研究”并依据熊毅等老一辈科学家积累的制土改土经验,通过对该地区8县近8666.67公顷盐碱、风沙、洼地的治理开发(杨坚,2015),使该地区粮食产量和人均收入3年翻了一番,仅封丘县从1986年到1990年,粮食年增产量就达2700万斤,这经验为黄淮海同类地区的治理提供了范例。
井灌井排示意图
1989年7月,在黄淮海平原综合开发,右二为赵其国院士
特别是八十年代开展的黄淮海平原旱涝碱综合治理试验示范成效显著,李鹏总理考察山东禹城后,推动了黄淮海农业综合开发,最后为国家增产了500亿斤粮食。2009年起中国科学院主持开展了国家公益性行业(农业)科研专项经费项目“盐碱地农业高效利用配套技术模式研究与示范”,以中国科学院从事盐碱土研究的研究所为主体,联合农业院校和农业科学研究院等单位,全面开展了我国五大盐碱区以盐碱地治理和农业高效利用为主体的技术研发和示范工作,已取得一批因地制宜、行之有效、较为成熟的盐碱地农业利用技术和模式,为进一步实现我国盐碱地的分类治理、盐碱区农业资源高效利用与农业增产增效奠定了坚实基础。黄淮海平原中低产田改造(主要是盐碱地治理)1993年获得新中国成立以来第一个农业类项目的科技进步特等奖。但是“九五”至“十五”的十年间,国家基本上没有设立盐碱地治理的国家级研究项目,业已形成的盐碱地治理队伍也逐步消失,转行从事别的研究了。仅在“十五”新时期,948资助过“脱硫石膏治理盐碱地技术引进”和“耐盐植物引进”等项目。“十一五”国家设立了部分盐碱地治理项目,如:国家863计划重点项目课题“苏北滩涂耐海水植物新品种筛选培育及综合栽培技术研究与示范”“水盐调控精量灌溉技术”;国家科技支撑计划课题“盐碱土等障碍农田治理关键技术研究”“准噶尔盆地南缘土壤盐漠化生态恢复与重建技术”。
赵其国院士治理黄淮海平原获得的奖励证书
中国科学院黄淮海平原农业综合开发工作,受到中央和国务院领导同志的高度重视,在国家农业综合开发领导小组、国家计委、国家科委及有关省(区)的大力支持下,中国科学院同地方政府密切配合,将封丘、禹城、南皮试验区的成功经验,推广到5个地区(市)的44个县(市),建立23个农业综合开发基地、21个技术示范点。从1988年至1990年,通过试验示范、科技承包、技术培训和选派科技副县(市)长等多种形式,推广农业新技术50余项,累计面积达1500万亩,直接经济效益10亿元以上。3年来,在豫北、淮北、苏北地区,大力推广应用科学技术成果,积极开展科技培训工作,共举办38个培训班,参加培训人员达 5000 人次,既普及了农村科学种田知识,也为当地培养了大批农业科技人才。
2.世界盐土科技工作发展趋势
世界主要国家盐土科技工作及其发展趋势,表现为以下特点:
一是从以水利工程治理为主向以生物治理为主转变。二十世纪三四十年代,苏联学者就采用人工排水来防治土壤次生盐碱化问题。经过长期的研究和实践,人们对排水防治土壤盐碱化的重要性已有了较清楚的认识。世界各国开展了大规模的兴建水利工程,修筑各级排灌沟渠,采用明沟暗管竖井等进行排灌,比较成功的有巴基斯坦的管井排水措施、美国的防渗与排水措施等。田间水利工作在降低地下水位、将地下水位控制在临界深度以下等方面起到了显著作用。然而,由于一方面要冲洗土体中的盐分,另一方面还要控制地下水位的上升使其不致引起土壤返盐,这就要求必须具备充足的水源和良好的排水出路,做到与灌溉相结合。因此,水利措施的缺点显而易见:投资非常大,维护费用贵,含盐排出水处理难,对淡水资源依赖程度高等。因而一些学者主张寻求生物学治理措施。进入六七十年代,澳大利亚和以色列科学家提出可以利用咸水灌溉作物或通过种植耐盐植物来解决盐碱化问题,人们的观点逐步转向利用生物措施来治理盐碱地。
二是重视开发利用植物耐盐性的研究与应用。在治理盐碱地的各项技术措施中,生物措施被普遍认为是最为有效的改良途径,植物耐盐性的研究越来越受重视。国外对植物耐盐机理的研究很多,如通过对不同作物种类或品种耐盐性的比较研究,分析其耐盐性差异的生理机制,利用组织培养、分子遗传学方法对植物耐盐机理进行更为深入的研究。在人口、粮食、土地矛盾日益加剧的当今,选择具有耐盐基因和潜在经济价值的野生植物进行适应种植,可大幅度提高盐碱地作物产量。澳大利亚、美国、印度、以色列等国确定的有潜力的盐生植物达250种之多。我国盐生植物资源也很丰富,如盐蒿、海蓬子、大米草等数百种(张立宾、徐化凌、赵庚星,2007)。
2.1.2 盐土农业的推进必须从思路转变开始
2009年6月10日,温家宝总理主持召开国务院常务会议,讨论并原则通过《江苏沿海地区发展规划》,江苏沿海发展战略上升为国家战略。会议充分肯定了加快江苏沿海地区发展的重要性和必要性,并提出了八个方面的工作重点,沿海滩涂开发和沿海现代农业建设是其中的两个主要方面。滩涂开发表述为:“要加强海域滩涂资源开发。围填海域滩涂要依法科学进行,并优先用于发展现代农业、耕地占补平衡和生态保护与建设,适度用于临港产业发展。”现代农业建设表述为:“大力发展现代农业,稳定粮食生产,做强特色优势农业,提高现代渔业综合生产能力,加快建设农产品加工产业基地。”
2009年6月15日,江苏省委常委会讨论实施《江苏沿海地区发展规划》的工作部署,明确提出要大力推进滩涂资源开发,依法科学进行围填海域滩涂,加强滩涂资源的高效综合开发利用。
2009年6月18日,全省沿海滩涂围垦开发座谈会在启东市召开,江苏省委常委、副省长黄莉新出席会议并讲话,进一步强调,全面加快滩涂围垦开发步伐。从中央到地方科学、合理开发滩涂资源的力度前所未有。
滩涂围垦发展渔业
传统的滩涂盐碱地利用方法主要是种植绿肥、围垦养鱼、淡水洗盐,在改良的基础上种植耐盐或较耐盐的作物,走的是先改良再利用的路子。这种方式在我国主要盐碱地分布区域均有成功实践,但周期长、成本高、效益低。
近年来,盐城借鉴发达国家的成功经验,创新发展思路,按照“引进创新盐土农业技术,发展耐盐动植物种养,培育龙头加工企业”的总体思路,直接利用盐土或利用与改良并举,通过在盐土上种植具有利用价值、经济效益较好的耐盐植物,因地制宜养殖食草畜禽,发展海水养殖,建立生态优化的盐土农业体系。实践表明,“海水能灌溉、盐土能种菜、高效来得快”的新思路是正确的,是更为经济、高效、快捷的盐土利用途径。
已有的比较成功的盐土资源利用范例,如盐城市绿苑海蓬子开发有限公司经过成果探索、成果积累阶段,现在已进入成果转化阶段,这个阶段有着三个方面的显著变化:一是从最初的海水蔬菜开发研究发展到当前除海水蔬菜外,还有能源、粮食、花卉、药材、经济植物、牧草等耐盐植物的整体推进;二是从在东部沿海滩涂利用发展到西部盐碱干湖的荒漠治理;三是从最初的社会效益、生态效益,到通过产业化向经济效益推进。希望要从已有基础即“绿苑海蓬子1号”和“绿海碱蓬1号”两个具有自主知识产权的植物品种开始,利用已有技术、工作经验和产学研体制在省科技厅和相关部门帮助下做出更大的贡献。
盐生植物及盐土蔬菜
2.1.3 中国盐渍土研究发展历程回顾和现状特点
盐渍土在我国分布广泛,从热带到寒温带、滨海到内陆、湿润地区到极端干旱的荒漠地区,均有大量盐渍土的分布。我国盐渍土总面积约为3.6×105km2。西北、华北、东北地区及沿海是我国盐渍土的主要集中分布地区。其中,西部六省区(陕、甘、宁、青、蒙、新)盐渍土面积占全国的69.03%。我国耕地中盐渍化面积达到9.209×104km2,占全国耕地面积的6.62%。盐渍土是我国最主要的中低产土壤类型之一,其生产力水平与其质量状况有非常密切的关系。同时,盐渍土质量的变动过程较快,受人类影响明显,不当利用条件常迅速导致土壤的退化和生产力水平的降低。在人们开发和利用土壤和水资源,特别是干旱和半干旱地区水土资源的过程中,土壤盐渍化问题一直是必须重视的问题。盐渍土研究中的科学问题与生产实践结合紧密,盐渍土研究工作受到了科技工作者和社会的广泛关注。
盐渍土的研究开始于一个多世纪以前,到二十世纪二三十年代,土壤学家开始用地球化学观点、原理和方法,研究盐渍土的发生与演变问题,将盐分在土壤中迁移转化的地球化学作用规律作为盐渍土研究的基础和核心。由于盐渍土分布广泛、农业地位重要,我国历来高度重视盐渍土的调查、利用和治理方面的研究工作。新中国成立初期,国内组织的对东北、青海、西藏、新疆、宁夏、内蒙古、华北平原等地的土地资源考察和全国性的土壤普查,为摸清我国盐渍土资源状况和开展盐渍土研究打下了良好技术基础。在新疆、宁夏、内蒙古河套地区、松嫩平原和辽河三角洲等地大规模开展的盐渍土的开垦、改良和利用工作,扩展了我国耕地资源面积,对当时我国农业生产的发展做出了重要贡献。我国在二十世纪五十年代开展的盐渍土资源的大规模考察、勘测垦殖、改良和利用的实践,促进了盐渍土研究工作的发展,为我国现代的盐渍土改良科学奠定了基础,并造就出了一批著名科学家。
二十世纪六十年代至七十年代我国基础设施建设和农业发展较快,由于在农业发展过程中存在灌溉工程不配套、排水系统不健全、土地不平整、灌水技术粗放等问题,导致一些地区的地下水位剧烈抬升,土壤次生盐渍化广为发展,严重影响了农业生产发展。在这一阶段,针对次生盐渍化的困扰和危害,土壤科学工作者加强了地下水临界深度及其控制、灌溉渠系的布置和防渗、明暗沟和竖井排水技术等方面的研究,减轻和消除次生盐渍化的危害。同时,研究建立了围捻平种、沟畦台田、引洪温淤、冲沟播种、深耠浅盖、绿肥有机肥培肥改土、选种耐盐品种和生物排水等农林技术措施。在解决了生产问题的同时,也很好地解决了盐渍土研究中的一些科学问题。
二十世纪七十年代以后,我国启动了多项与旱涝盐碱综合治理相关的国家科技攻关项目,如“黄淮海平原中低产地区的旱涝盐碱综合治理”。盐碱综合治理实践和相关科学研究工作对我国北方各盐渍土和中低产地区产生了广泛影响,推动了我国盐渍土及其改良工作发展。通过治理实践和科学研究,人们认识到,应该以现代科学理论和技术为指导,根据不同条件,建立相应的综合治理模式,推动盐碱治理工作的开展。在科技攻关期间,还根据不同类型区在黄淮海平原建立了多个综合治理试验站。新疆、宁夏等地的排水种稻,吉林的综合改良苏打盐土、江浙鲁冀诸省的海涂开发、内蒙古一些地区的井排等均在综合治理方面取得了可喜进展。在这一阶段,我国的土壤科学家先后获得了国家科技进步特等奖等重要奖项,并完成了《中国盐渍土》等一系列专著。
早期我国科学家编著的部分盐土治理与开发利用的专著
赵其国院士主编黄淮海平原治理相关的论著
进入21世纪以来,随着农业发展速度加快和土地资源开发利用强度的提高,一些地区原有的盐渍化问题加剧,同时还出现了一些新的盐渍化问题。在灌溉区扩展、节水灌溉技术大面积应用、设施农业技术的推广应用、绿洲开发、劣质水资源利用、沿海滩涂资源开发、后备土地资源的开发利用以及大型水利工程建设过程中,有关盐渍土资源的利用、管理和盐渍化的防控等方面的研究与技术研发工作受到了科技工作者的广泛重视,在不同利用条件下盐渍土资源的优化管理、盐碱障碍的修复与调控、水盐动态和土壤盐渍化时空规律评估、土地资源高强度利用条件下盐渍化的防控等研究方面取得了一系列研究成果,为我国盐渍土分布区和盐渍区的农业可持续发展、水土资源高效利用和生态环境改善做出了重要贡献。