国际盐碱地开发动态及其对我国的启示
2020-03-12云雪雪陈雨生
云雪雪,陈雨生
(中国海洋大学管理学院,山东青岛266100)
引言
盐碱地治理开发关系到粮食安全、国民经济发展和乡村振兴战略的实施,并且已经成为世界性难题。根据2018年《世界粮食安全和营养状况报告》(state of world food security and nutrition report),在全球范围内,缺乏营养和饥饿人数仍在上升,截止到2018年全世界饥饿人口约为8.21亿。而中国盐碱地面积已经超过1亿公顷,土壤盐碱化导致耕地不足,农业生产力下降,会严重影响粮食的有效供给。为此,国务院于2017年颁布了《关于加快农业供给侧结构性改革大力发展粮食产业经济的意见》,明确指出提高粮食的质量安全,促进农村经济的发展和实现粮食产业的创新[1];近几年,中央一号文件都明确指出要提高农业生产力和确保粮食安全。
随着国民经济的发展和工业化进程的加速,耕地占用面积增加,但我国耕地资源紧张,通过开发盐碱土来拓展耕地面积的潜力巨大。根据国家林业局2015年发布的《中国荒漠化公报》,中国的荒漠化土地面积为261.16万平方公里,其中盐渍地17.79万平方公里,我国盐碱地每年造成经济损失达到30亿元[2]。近些年来各地发生土壤次生盐渍化,低地平原地区已经出现春季返盐的现象,我国西北部地区许多地方由于干旱加之过度放牧,植被减少,土壤沙漠化和盐渍化正在增加。因此盐碱地的开发利用以及土壤盐渍化防治,对我国粮食安全、农业可持续发展及农村经济的发展具有重要意义。
世界盐碱地的开发和管理仍然处于发展阶段,国内外对盐碱地研究十分广泛。研究内容大多集中于以下几个方面:在盐碱地植物改良方面,研究植物的耐盐碱机制,并通过耐盐/盐敏感突变体鉴定和相关作图分析鉴定了耐盐基因,水稻被认为是沿海滩涂和盐碱土改良的首选粮食作物[3];在盐碱地微生物改良方面,微生物菌肥作为一种新型的肥料为盐碱地改良提供了物质技术支撑[4]。在盐碱地水利改良方面,包括灌水洗盐、排水洗盐、竖井排灌、劣质水灌溉以及改排为蓄技术[5]。在盐碱地预测方面,卫星遥感技术在20世纪七十年代用于检测土壤的动态变化,同时利用ENVI、ERDAS对遥感影像进行处理[6];土地盐碱化已成为制约生态环境建设和经济发展的突出问题,发展盐湖农业对我国粮食产业的发展、保障粮食的有效供给、维持区域生态系统的生态具有重要实践价值[7]。
目前大多数学者对盐碱地的研究主要集中在生物措施[8]、化学措施[9]、物理工程[10]等方面,关于盐碱地开发动态及政策方面的文献比较缺乏,本文结合国际盐碱地开发最新动态,提出我国盐碱地发展中存在的问题,提出在乡村振兴背景下我国盐碱地开发、治理的对策。
1 国际盐碱地开发动态
世界三大盐碱地主要是我国的松嫩平原、澳大利亚维多利亚州和美国加利福尼亚州,世界各国为了应对土壤盐碱化召开了一系列的会议。2017年第五届世界农业大会上提出农业耕作的可持续性发展,2018年8月在里约热内卢召开第21届土壤学大会,以“土壤科学:超越食物和燃料”为主题,重点讨论了是如何在可持续农业生产、土地管理和生物多样性保护之间取得平衡,以及如何养活一个饥饿的地球。
盐碱地属于比较难治理的土壤类型,尤其是重度盐碱地的治理,同时盐碱地也严重影响了各国的耕地面积以及粮食安全。从20世纪30年代开始,美国[9]、澳大利亚[11,12]、印度[13-15]、埃及[16,17]等国家就开展了研究并取得了良好的效果,例如对植物耐盐碱性的研究和耐盐碱植物的培育,利用高聚物土壤改良剂改良盐碱地,利用水利工程进行排水减盐等一系列的改良措施。
1.1 美国
新型耐盐植物的使用和栽培是改善盐碱土壤的有效方法。许多科学家利用基因转移技术,研究耐盐碱植物的基因,2017年中、美等国家研制出高产水稻,美国利用数字地形高程模型结合新的卫星图像,确定了适合种植水稻和其他作物的潜在低地,并建立了水稻基因数据库。同时,美国利用地下微生物精确识别环境污染物,以改善盐碱地的土壤有机质含量。20世纪90年代以来,聚合物改良剂在改善盐碱地方面的应用引起世界各国的关注,最近,美国将凹凸棒石(ATP)、磷石膏(PG)、风化煤(WC)组成纳米复合材料SSRA,添加到传统肥料(TF)中,开发了一种新型的盐碱土壤微生物修复肥料SSRF。为了保障粮食的安全,加强土地管理,减少土地退化,美国通过了保障农业和食品的法案,提出可持续管理战略,进行气候智能性土地利用。美国由单一的农业政策转变为环境—农业政策,从专注于生产商品数量的政策转向专注于多功能农业景观中的生产模式和生产过程的政策,保护对环境敏感的土地并减少对土壤的破坏,同时颁布了以能源为主题的农业法案《农场安全和2002年农村投资法案》(farm Security and Rural Investment Act of 2002),以节约资金和减少对土壤的污染。美国与欧盟合作形成自上而下的农业政策,其中美国的农业法案保护计划,以减少生产的负面外部性(如水污染、土壤侵蚀)和扩大为目标,并实行以分散市场为基础的绿地政策,并提出绿色带计划,改善生态环境,规范土地的使用权。
1.2 澳大利亚
澳大利亚的科学家从被石油污染的盐渍土中,提取出耐卤降解的细菌,并研究细菌的基因组列,了解在盐水环境中微生物降解碳氢化合物机理。同时利用遗传指纹图纹、植物表型和等位基因,确定耐盐性变异的遗传位点,并了解耐盐性发生的机制,提出野生大麦与小麦杂交,形成的海麦两倍体,具有良好的耐盐性和耐涝性。澳大利亚使用生物炭作为土壤改良剂,传统的化学方法改良土壤,单纯的应用一种改良剂,而澳大利亚将埋设秸秆层与烟气脱硫石膏相结合,秸秆层可以有效地保持高水率环境,促进脱硫石膏与土壤的反应。为了实现农业的可持续发展,提出水和气候计划,利用技术创新为经济发展做出贡献,提高长期生产力、土地和水资源的管理;澳大利亚还利用环境生计安全(ELS)框架发展气候智能管理,减少雨水对地表的冲刷,减少土壤肥力的降低。为了保护农业土地和减少土地退化,澳大利亚提出绿地政策,政府减少对土地利用的干预,同时实施气候变化政策,减少能源对土地的污染,开发可再生能源;进行了国家盐度和水质行动计划和建立盐度投资框架III(SIF3),并进行了14亿澳元的投资,以加强对盐碱地和农田的管理,降低旱地盐碱地盐度。澳大利亚将全球的减排措施和以生物多样性为重点的国内措施相结合,颁布了土地使用政策和生物能源政策,以维持微生物的多样性,减少农业用地的污染。
1.3 印度
印度为了培育水稻的抗洪、耐盐、抗倒伏能力,通过杂交进行菌株的进化,已研制出耐盐菌株和耐盐品种,如T.892等;印度还种植玻璃麦汁、巴里拉、盐麦汁,这些植物将碱土中的碳酸钠进行隔离,并提出可利用生物多样性恢复土壤肥力。印度农业委员会提供资金资助Br~wxling项目,用于开发耐盐碱水稻新品种,并对水稻的耐盐、耐涝、抗干旱以及抗病性进行研究。同时在印度稻瘟病严重影响了水稻的产量,中央水稻研究所通过杂交,培育有抗稻瘟病和其他经济形状的新品种,并对米裂螺旋体真菌进行检测,培育抗病水稻,增加水稻产量,以保障粮食安全。印度为改善盐碱地,提出了“全国土地现代化档案计划”,建立具有最新、实时土地档案的综合土地信息管理系统,印度还与全球环境基金合作,促进基于可持续土地和生态系统管理的实践,解决土地退化的问题,并进行了1.7亿美元的国家政策投资,解决作物残留物,改善土壤健康。印度实施土地使用和发展政策,以减少土地的退化。为加强对环境和生态的保护,印度提出了水资源政策,并实施环境保护政策,减少土壤侵蚀,保护土地脆弱区。为减少洪水对土壤的侵蚀破坏,印度颁布了印度大坝安全法案(2010年第108号法案),并建立气象站,进行实时监测,同时利用红外线光谱对土壤进行检测,建立了洪水保险,并通过遥感数据来确定受影响范围。
1.4 埃及
埃及在极端栖息地研究盐渍化土壤及微生物,分离出新的嗜碱菌如厚壁菌门、放线菌。并将微生物作为一种生物肥料,开发出细菌、真菌、放线菌等,提高土壤溶解固体磷酸盐能力,同时提出将多种微生物混合使用。为提高蚕豆植株对碱度胁迫的耐受性,用天然根瘤菌与AMF混合物,开发了一种可持续的生物肥料技术。埃及将鱼塘养殖纳入作物轮作,先在盐碱地先进行池塘养殖,再转向大田作物生产,以修复盐碱地土壤的生态系统。埃及提出利用生物炭,改善土壤对磷的吸收能力。为了实现农业的可持续发展,埃及利用遥感和信息地理系统对土壤指标进行定量研究,描绘盐碱地土壤的动态变化,在干旱地区的盐碱地建立空间决策支持系统(SDSS),研究土地的适宜性,提出土地管理计划,以减少土壤盐分。为实现农村的良好发展,提出了“Shorouk”国家农村综合开发计划,并提出了基于资源和可持续发展的能源政策、城市战略和环境政策,加强能源管理,促进环境保护,减少对土壤污染。埃及通过公共干预政策对土地的利用进行干预,减少土地开发的盲目性,并改革土地制度,加强对农业用地的管理,以减少土壤盐渍化和次生盐渍化。埃及与国际组织合作,进行灌溉改善计划,农业政策分析援助,私营部门促进农业企业投资,加强国家农业推广体系,协助小规模贫困渔民增加捕鱼量等项目,促进农业的发展,加强对农业的投资,提高盐碱地开发治理的水平。
2 我国盐碱地开发中存在的问题
2.1 盐碱地开发利用效率低
据农业第二次全国普查资料统计(1979~1985)[18],我国的盐渍土面积为5.2亿亩(不包括滨海滩涂,其中盐土2.4亿亩[18],碱性土壤1299.91万亩,盐碱土2.7亿亩。在5.2亿亩盐渍土中,已恢复种植面积为8652.58万亩。据统计,中国仍有约2.6亿亩潜在的盐渍化土壤,如果没有适当有效的利用这类盐碱地,不仅会加剧土壤的退化,而且可能会次生盐渍化。目前中国的盐碱化土壤约为14.8亿亩,占世界盐碱地面积的10%左右,与我国的18亿耕地红线面积相近。我国的西北、华北和东北地区,盐碱地的分布范围广、面积大、土地利用率低,产量低,不仅影响了当地的粮食产量,还加重了人口增长和粮食供给之间的不平衡性,造成严重的生态问题和社会问题。目前我国土地与人口、粮食的矛盾日益突出,土地资源不足和人口压力决定了坚守18亿亩耕地红线对我国实施乡村振兴战略具有重要的现实意义,为实现建设高标准农田的目标,必须提高盐碱地的利用效率。
2.2 盐碱地开发尚未形成统一的认识
我国的专家学者对盐碱地的开发进行了一系列的研究,并对盐碱地盐分的运动规律进行了预测和研究,我国农业受到传统观念的影响,主要依赖于“淡水”和“淡土”环境,盐碱环境是我国传统农业发展的制约因素,从长远来看,通过对盐碱地的治理和改造发展传统农业往往是昂贵和无偿的,特别是在淡水资源稀缺的干旱和半干旱地区。在盐碱地开发、盐碱地资源、咸水、微咸水的开发利用上仍然存在盲目性,对如何充分利用这些条件进行开发还不完全清楚。目前对盐碱地的开发治理还没有形成统一的认识,在许多地方,盐碱地的开发还没有作为一项重点任务,也没有科学统一的规划。我国盐碱地的无序开发导致生态环境的恶化,在盐碱地的改良中存在多种投资和多头管理的现象,再加上政府和社会对盐碱地的开发和保护的宣传不足,许多农业技术推广人员看不到盐碱地的利用价值,重改良轻利用。
2.3 盐碱地开发投入资金不足
无论使用生物、工程还是化学措施进行改良,盐碱地的开发和管理都需要大量的财政支持,盐碱地治理资金主要来源于中央或当地政府,中央财政资金以项目为基础进行投资,通常被推广为绿化、农业等大型项目中的附带项目,各地区盐碱地治理的资金不连续,可持续利用也就难以坚持下去。目前我国农民经营规模小,全国有2.07亿农户,规模农户有0.04亿户,仅占2%,农民的收入也比较低,对土地投入资金的能力也是有限的,由于家庭联产承包和三权分置政策的实施,农民对土地只有使用权、经营权而没有所有权,农民对盐碱地资金投入意愿低,因此盐碱地开发主要依靠政府资金,单一的资金来源也增加了政府财政的压力。目前,我国农民受教育水平较低,接受新技术能力弱,为了提高农民的素质,还需要进行资本投资,以完善教育体系和基础设施。
2.4 盐碱地开发技术推广难度大
自20世纪50年代以来,中国对盐碱地进行了大规模的改造,在沿海地区和东北地区取得了良好的效果。我国盐碱地的形成原因复杂多变,盐碱地类型呈现多样化,因而在盐碱地治理的技术推广方面存在诸多问题,主要表现为工程技术对自然资源和生态环境具有破坏性,生物技术和物理技术虽然取得了一定的成效,然而对重度盐碱地的改良技术还不够成熟。第三次农业普查的数据显示,我国专业性的农民合作社有90.5万个,农业生产经营单位204.4万个,同时我国还实施基层组织建设工程和“千县千社”振兴计划,因此我国有着良好的农业推广服务和政策。但是我国农业技术推广中仍然存在一系列的问题,首先农民文化水平在小学和初中分别占37.0%和48.4%,受教育程度不足,对新技术接受能力较弱,不能满足农业科技推广的需要;其次,盐碱地改良技术推广的人才少,人才结构不完善,人才队伍的年龄结构也不合理等,因此盐碱开发技术推广难度较大。
3 国际盐碱地开发对我国的启示
3.1 开发耐盐碱植物,提高盐碱地资源利用率
我国盐碱地开发利用效率低,培育耐盐碱植物是改良盐碱地比较有效的途径,同时还要建立盐生以及耐盐生植物种质资源库。首先提高植物的耐盐性,加强水稻耐盐机制的研究,加强耐盐水稻品种的创新,我国最新研制的海水稻,在盐碱地种植可有效的改善土壤结构,实现了盐碱地的绿色开发。其次,为了深入贯彻实施《关于加强盐碱地治理的指导意见》,需坚持因地制宜、分类治理原则,如东北苏打盐碱土所种植的羊草、白刺、怪柳等植物;沿海盐碱地所种植的桑树等植物;西北内陆盐碱地所种植的怪柳、海乳草等。最后有必要增加土壤微生物的多样性,国内外的许多研究已经证实,微生物可增强植物的抗盐碱能力,增加有机质的含量,从而增加土壤的肥力,抑制盐分的增长,形成一个可重复的菌群系统。
3.2 推动盐碱地治理的科研工作
首先,加强有关科技力量的培育,培育与农业有关的人才,加强对盐碱地治理的宣传,提高农民的素质,充分发挥农业合作社的作用,定期培训。深入落实耕地保护制度,加大盐碱地的修复与改良,减少土地的污染、退化。完善耕作制度和灌溉制度,加强节水型技术的研发,减少由于灌溉不当引起的次生盐渍化。其次,利用航空遥感等技术对盐碱地进行检测,完善已改良盐碱地的监管。提高土地整理装备、改良剂施用装备、盐碱地种植机械水平以及转基因技术、耐盐碱机理的研发能力,盐碱地改良的技术。最后,加强与国际合作,引进国际组织的资金,完善人才队伍,研制新型、低廉的化学改良剂,改善化学改良剂成本高状况,同时创新耐盐碱植物品种,加强耐盐碱植物基因的发掘。
3.3 加强盐碱地治理政策保障
在资金方面,以政府为主导,加强对盐碱地治理的投入,保证资金的连续性,以防已恢复盐碱地再退化,发挥市场机制的作用,吸引企业、农民和民间企业对盐碱地治理的投资,形成多元化、多层次的投资机制,加强科技投资,降低盐碱地治理的成本,设立盐碱地治理的专项资金,确保建设高标准农田的目标实现;在政策方面,完善土地保护管理的法律、规定,加强对盐碱地管理;政府加强盐碱地治理的引导,有序开发,同时加强盐碱地治理的体制保障,引导农民有效利用盐碱地,减少盐碱地改良的盲目性;政府利用降低税收等政策,鼓励农民对盐碱地进行投资,完善利益分配机制,加快土地改革,创新土地制度,完善盐碱地使用权的流转。加强农业、林业、水利部门的合作,统筹规划,有序开发,完善土地支持保护制度,构建新型农业土地补贴政策体系。
3.4 有效开展盐碱地治理技术推广工作
首先,改革创新技术推广的方法,发挥示范村、示范户和村级组织的作用,带动农民学习新技术的热情,培育新型职业农民;围绕盐碱地的改良状况,选择适宜的技术推广模式。其次,加强盐碱地开发治理技术的宣传,充分利用手机、电脑、电视等大众媒介,提高盐碱地农民的技术水平;开展文化节,利用“文化+”形式,对盐碱地治理的技术和方法进行宣传,加快技术的推广。最后,加强推广人员的培训,农业推广人员需明确土壤水盐的运移规律与改良机制之间的作用原理,总结盐碱地治理的经验及技术成果,以加快改良盐碱土的进程,贯彻落实乡村振兴的科技支撑计划,保障智慧型农业的发展。
纵观国内外盐碱地的改良技术,主要有生物改良、化学改良、工程改良,因此我国在开发利用盐碱地的过程中,各种技术措施要结合起来使用,同时要注意因地制宜、综合治理、生态优先的原则。我国现阶段的技术改良主要以生物措施为主,海水稻是我国刚研制成功的耐盐碱植物。海水稻的亩产量一直在不断地提高,并且海水稻在今后发展过程中仍然具有很大发展空间,这也是现阶段我国盐碱地开发的重点措施之一。