基于甘肃省中低产田现状的改良措施及其应用效果

2023-05-30孙建好郭全恩赵建华李伟绮陈亮之杨新强

甘肃农业科技 2023年2期

孙建好郭全恩赵建华李伟绮陈亮之杨新强

摘要：中低产田是指土壤存在一种或几种制约农业生产的障碍因素，农业单产相对低而不稳的耕地。研究和分析甘肃省中低产田的现状及其改良技术措施，有针对性地实施中低产田改良改造，对改善甘肃省的农业生产条件和生态环境，提高土地产出率和经济效益，具有重要而深远的意义。针对甘肃省中低产田面积大、分布广和相对集中的特征，在分析中低产田障碍因素成因和主要类型的基础上，梳理了近年甘肃省主要的中低产田改良集成技术措施及其应用效果，提出了中低产田改良和治理的对策建议。

关键词：中低产田；现状；改良；治理；应用效果；甘肃省

中图分类号：S157.3 文献标志码：A 文章编号：2097-2172（2023）02-0139-06

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.02.009

Improvement Measures and the Applicati on Effects Based on the Current Situation of Middle-low Yield Farmlands in Gansu

SUN Jianhao， GUO Quanen， ZHAO Jianhua， LI Weiqi， CHEN Liangzhi， YANG Xinqiang

（Institute of Soil Fertilizer and Water-saving Agriculture， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： Middle-low yield farmlands are defined as the arable lands which have one or several obstacles to agricultural production in the soil， and lead to relatively low and unstable agricultural output per unit area. Studies and anlysis on the current situation of middle-low yield farmlands and the improvement measures in Gansu are of great importance for the targeted implementation of the improvement of middle-low yield farmlands， the improvement of agricultural production conditions and ecological environment， and the improvement of arableland output rates and economic benefits in Gansu. Aimed at the charaters of large area， wide distribution and relatively concentration in middle-low yield farmlands of Gansu， this paper， based on the analysis of cause of formation and main types of middle-low yield farmlands， sorted out the technical measures and their application effects on the improvement of middle-low yield farmlands in Gansu and proposed countermeasures and management suggestions for the improvement of middle-low yield farmlands in Gansu as well.

Key words： Middle-low yield farmland; Current situation; Improvement; Management; Application effect; Gansu Province

众所周知，我国中低产田面积达8 850万hm2，占耕地总面积的72.7%，其中4 970万hm2分布在东北、内蒙古、黄淮海、黄土高原等北方地区。中低产田的主要特征是土地生产力低而不稳、生产效益较差，粮食单产仅为高产田的40%～60%［1 ］。随着科学技术的全面发展，人们与自然和谐相处的能力逐渐增强，而改造中低产田就是我国人民不断适应自然、顺应自然和改造自然的过程。通常来讲，经济和科技发达的国家和地区，中低产田改造力度也越大，从而进一步支撑了经济的更好发展。而我国边远地区经济不发达省份，如甘肃省，中低产田分布往往与贫困、生态环境的恶化等错综交织，而这些地区的资金投入和科技支撑都相对较弱，进一步制约着当地经济和社会的可持续高质量发展。

甘肃省地处青藏高原、内蒙古高原和黄土高原三大高原交汇地带，地貌类型复杂多样，气候干燥，降水量少且分布不均。大部分耕地分布在水源缺乏或者水土流失、沙化、盐碱化严重的地区，存在农作障碍、农业的自然生产力不高、中低产田的分布相对集中等问题。因此，研究和分析甘肃省中低产田的现状及其改良技术措施，有针对性地实施改良改造，对改善农业生产条件和生态环境，提高土地产出率和经济效益，增加农民收入，确保脱贫致富的成果具有重要而深远的意义。多年来，甘肃省各級政府十分重视对中低产田的改造，先后组织实施了二次土壤普查、基本农田保护试点、河西地区绿肥丰收计划、中低产田改造、瘠薄梯田改造、沃土工程、土壤有机质提升等项目，取得了一定的成效。

1 甘肃中低产田面积及分布特征

中低产田是指土壤存在一种或几种制约农业生产的障碍因素，农业单产相对低而不稳的耕地［2 - 3 ］。由于划分标准的差异，甘肃省中低产田的面积数据略有不同。杨重琴［4 ］认为甘肃省347.0万hm2的耕地中，有3/4是中低产田；孙大鹏等［5 ］认为甘肃中低产田面积为260.0万hm2。据2014年《甘肃农村年鉴》统计，当时全省耕地面积348.8万hm2，其中中低产田面积达80%以上［6 ］；张东伟等［2 ］认为中低产田约占甘肃省耕地总面积的85%。综上所述，甘肃省中低产田面积占耕地面积的75%～85%。

从甘肃省各市州中低产田分布（表1）可以看出，除了河西地區的石羊河、黑河、疏勒河三大内陆河灌区，中东部沿黄河主流及支流灌溉区和长江流域的河谷地区少数高产区域外，中低产田广泛分布于甘肃全境，尤其是占全省耕地85%以上的陇东陇中干旱半干旱雨养农业区、陇南山地雨养农业区和甘南高原农业区，是甘肃中低产田的聚集区，集中了95%以上中低产田［2，7 ］。总的来看，甘肃省中低产田面积大，分布广，相对集中于中东部和南部雨养农业区。

甘肃地处西北内陆，属大陆性温带干旱半干旱季风气候，是全国最干旱的省份之一，也是典型的以旱作农业为主的省份。全省旱地面积239万hm2，占耕地面积的70％［8 ］，旱地单产仅为水地的48％左右。总之，甘肃中低产田的分布特征的核心因素是自然条件严酷和缺水多灾，农业基础薄弱。

2 甘肃中低产田的成因及障碍因素分析

甘肃省中低产田的成因主要有以下四方面。第一，自然因素及土壤自身质地造成的土地生产力低下。由于自然及环境因素所致，甘肃省的耕地土壤耕作层浅薄，有机质含量普遍少；同时受到水土流失和山地地形因素制约，绝大多数耕地肥力属于中下等。第二，低投入，轻管理。用地与养地脱节，产量潜力没有充分发挥。第三，甘肃水资源总体缺乏，且时空分布不均；农村水利基础设施尚不完善，特别是中部和东部地区大部分耕地还没有灌排设施，现有的许多工程已超过规定的使用年限，普遍老化失修，功能衰减，制约了耕地地力的发挥。第四，农田生态环境保护不力，耕地质量破坏严重。由于不合理开发和使用土地，造成甘肃省中东部及南部局部土壤易遭受水蚀影响，耕地质量大幅下降；而在河西地区，由于不合理耕作、灌溉致使土壤盐渍化、风蚀沙化时有发生，造成了局部土地生产力退化。

根据甘肃省的地形特点及土壤理化性状，依据《全国中低产田类型划分与改良技术规范》［3 ］，可将甘肃省中低产田划分为6种类型，即干旱灌溉型、盐碱耕地型、坡地梯改型、沙化耕地型、障碍层次型、营养瘠薄型［2， 9 - 10 ］。

2.1 干旱灌溉型

主要分布在陇东和陇中及陇南的半干旱偏旱区、半干旱区、半湿润偏旱区。主要是由于降水量不足或季节分配不合理，缺少必要的调蓄工程，以及受地形、土壤原因造成的保水蓄水能力缺陷等原因形成，在作物生长季节不能满足正常的水分需求。

2.2 盐碱耕地型

主要分布在河西内陆河灌区和中部沿黄灌区。按照盐碱地的形成和土壤分类标准，将盐碱地划分为潮土地、青白潮土、湿潮土和盐化潮土。典型潮土地的主要限制因素为土壤根层含水量过多、质地粘重、耕性差、地温凉、春秋返潮严重、封冻早、解冻迟，影响播期。青白潮土又称镁质碱化土，其主要限制因素为土体中有1层镁质碱化层，水溶性镁是水溶性钙的十几至几十倍，pH在9.0以上，质地粘重、结构紧实、土质僵硬，植物根系不易伸长而呈鸡爪状。湿潮土主要分布在草甸土或草湖滩附近，主要限制因素为通体湿度大，锈纹锈斑分布较多，物理性能差，植物难以正常生长。盐化潮土主要限制因素表现为作物盐害，土壤盐分含量达4～20 g/kg。

2.3 坡地梯改型

主要分布在甘肃中东部黄土高原浅山地区。由于不合理开发和使用土地，该区域局部水土侵蚀严重，耕地质量下降。改坡地为梯田，通过修筑梯田梯埂等田间水保工程加以改良治理，将能有效改善耕地质量，提高农田生产力，更重要的是改善了水土流失的生态环境。

2.4 沙化耕地型

主要分布在河西走廊巴丹吉林和腾格里沙漠边缘地带。此类耕地剖面通层含沙，土体质地粗糙，多为绵沙及沙土，耕层浅，耕性好而肥力低，保水保肥性能差。耕地易受风沙侵蚀，春季大风能吹走表土、打坏禾苗、埋没农田。

2.5 障碍层次型

重点分布在河西戈壁和沿山地区，主要包括漏沙型和腰沙型。土壤结构上表现出在深1 m的土体中有质地粗糙、结构松散的沙层或沙砾层，而生产上则表现为漏水、漏肥、不保墒、不抗旱，作物根系难以伸扎。

2.6 营养瘠薄型

此类型分布最为广泛，是甘肃中低产田的共有特征。具体表现为土壤有机质含量小于10 g/kg、碱解氮含量小于60 mg/kg、速效磷含量小于5 mg/kg，主要限制因素为土壤瘠薄、肥力低下。

3 甘肃中低产田改良和治理的主要措施

3.1 工程措施

主要是搞好平田整地、拉沙改土、深耕深翻，修建完善田间渠系配套工程，建立科学灌水制度，实行高效配水，提高水资源利用效率。甘肃省“十四五”规划计划新建高标准农田70.0万hm2，累计建成183.3万hm2旱涝保收、高产稳产高标准农田，以确保全省每年新增高效节水灌溉面积6.7万hm2以上，高效节水灌溉面积达到100.0万hm2，农田灌溉水有效利用系数达到0.59；新建戈壁农业1.5万hm2，总面积达1.9万hm2，并将高标准农田建设与撂荒地整治、高效节水灌溉、山旱地宜机化改造、农机农艺技术集成应用、绿色标准化生产基地建设、水土保持和生态建设等相结合，一体化推进粮食安全、生态保护、产业升级。

3.2 生物措施

有机肥与无机肥合理配施，通过养畜增肥、增施农肥、平衡施肥、种植绿肥、秸秆还田、麦草覆盖、地膜覆盖等改良措施，以增加土壤碳素投入提高有机质含量为重点，逐年逐步提高土地生产力和土壤肥力。“十三五”期间，甘肃省畜禽粪污综合利用率达78%，推广测土配方为主的科学施肥技术368.0万hm2，配方肥施用160.0万hm2，有机肥施用200.0万hm2以上。在牛羊养殖大县实施粮改饲举措，完成粮改饲面积57.3万hm2。

3.3 农业措施

作物合理布局，区域化种植，用地养地结合，以多项技术效应优化种植作物及复合群体的时空匹配，以长远利益为导向，促成种植、养殖、林果、加工等各业協调有序地发展。甘肃省将在“十四五”期间，大力发展优质专用小麦，加强以抗锈为目标，兼抗其他多种病害、抗旱抗寒小麦新品种选育和示范推广工作，不断提升冬小麦综合生产能力。重点推广抗旱、抗病、抗倒、适宜密植、适宜机收的优质玉米新品种，逐步扩大粮饲兼用玉米种植面积。集中打造中部马铃薯高淀粉及菜用型生产区、河西灌区全粉及薯条（片）专用型生产区、南部早熟菜用型生产区，大力推广马铃薯加工专用型品种，推进马铃薯品种有序更新换代和区域布局全面升级优化。加快棉花机采和轻简化栽培技术试验示范推广，努力提高棉花种植效益以保护棉农的生产积极性。要因地制宜地发展杂粮杂豆和油菜、胡麻、油葵、紫苏等油料作物，不断调整和优化粮油品种结构布局，提高油料保障能力。

4 甘肃省中低产田改良中采取的主要措施及其应用效果

从20世纪80年代开始，甘肃省先后在全省组织实施了“旱农综合栽培技术示范推广”“北方旱地农业耕作栽培技术推广”“旱地玉米模式化栽培技术”“甘肃省地膜小麦穴播栽培技术示范推广”“小麦地膜覆盖栽培配套技术研究与推广”“甘肃省小麦全生育期地膜穴播栽培技术示范推广”“甘肃省旱作区膜侧沟播优质高产栽培技术研究与示范推广”等30多项旱作农业研究与示范推广项目，在旱地农业方面取得了显著的科技成果，有效地减轻了旱灾造成的损失，旱作区农业综合生产能力有了明显提高。

近年来甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所参与完成的国家科技支撑计划课题“西部水土流失和瘠薄干旱中低产田改良技术集成示范（2012BAD05B03）”，研究提出适宜甘肃绿洲边缘沙化与盐渍化中低产田改良及地力提升的多项核心技术，成果技术辐射推广面积累计达到6.7万hm2以上。其推广的主要技术措施及效果如下。

4.1 旱地全膜双垄沟播技术

主要针对甘肃省中东部旱作农业区降水量少、时空分布不均，集中降水时段与主要农作物需水关键期错位，自然降水利用率低以及春旱严重常常无法下种等突出问题，采用全地面覆盖地膜双垄面集流沟播栽培。该技术集覆盖抑蒸、垄面集流、垄沟种植于一体，改常规半膜覆盖为全地面覆盖地膜、改常规地膜平铺为起垄覆膜、改常规垄上种植为沟内种植，适用于250～600 mm的旱作农业区。2005 — 2007年在甘肃省32个县（区）累计示范推广全膜双垄沟播技术4.3万hm2（其中玉米3.7万hm2、马铃薯0.6万hm2）。其中玉米平均产量达8 380 kg/hm2，比半膜平铺栽培方式增产 2 271 kg/hm2，增产率为37.2%；马铃薯平均产量达28 913 kg/hm2，比半覆膜栽培方式增产6 945 kg/hm2，增产率为31.6%。全膜双垄沟播项目区农田降水利用率最高可达75.2%，平均达到70.1%，较非项目区平均提高10个百分点；玉米最高水分利用效率达47.1 kg/（mm·hm2），平均达到27.7 kg/（mm·hm2），较非项目区平均提高6.9 kg/（mm·hm2）；马铃薯水分利用效率达19.2 kg/（mm·hm2），较非项目区平均提高4.1 kg/（mm·hm2）［11 ］。

4.2 绿洲灌区沙化耕地修复与培肥技术

主要是针对沙化土壤保水保肥能力差、有机质含量不高、作物产量低下等问题，采用保水剂、改良剂、秸秆覆盖、有机肥等技术措施来修复和培肥沙化土壤，集成了“保水剂+缓释肥+有机肥”的风沙土培肥技术模式。该技术可以提高土壤有机质16.8%、土壤速效氮21.6%，化肥使用量减少10.0%，水分利用率提高16.8%，容重下降3.1%，玉米产量提高11.5%［12 ］。

4.3 风沙土豆科绿肥作物与粮食作物轮作综合利用技术

针对甘肃省绿洲边缘沙化农区种植结构单一、水资源短缺、综合生产能力低下的问题，在风沙土连片的民勤县重兴乡红旗村开展风沙土豆科绿肥作物与粮食作物轮作综合利用研究，主要研究粮食作物（小麦、玉米、马铃薯）、经济作物（向日葵和马铃薯）和绿肥牧草（苜蓿、草木樨、豌豆、冬油菜）之间的粮经草轮作技术。结果表明，“豌豆/玉米→麦/草木樨→草木樨/辣椒→马铃薯/豌豆”轮作模式较好，收益为3.19万元/hm2，高于传统轮作模式18.05%［12 ］。

4.4 风沙土玉米秸秆带膜还田提高土壤肥力技术

主要针对风沙土有机质低下、作物秸秆还田腐解难的问题，研究带膜还田方式玉米秸秆的腐解特征及其对玉米产量的影响。研究结果表明，将玉米秸秆粉碎后翻压的效果最好，180 d后的秸秆腐解率可以达到76.0%，同时玉米产量可提高9.47%［13 ］。

4.5 沙化土壤玉米秸秆立地过冬覆盖防风蚀技术

主要针对甘肃省绿洲边缘耕地风蚀严重的问题，在甘肃武威市凉州区永昌镇白云村和民勤县重兴乡红旗村开展了沙化土壤防风蚀技术研究，采用秸秆立地过冬、秸秆覆盖、作物秸秆高留茬等技术措施来防止水土流失。提出了沙化土壤玉米秸秆立地过冬覆盖防风蚀技术模式，该技术模式相对传统耕作风蚀量减少55.6%，土壤有机质含量提高7.1%～9.6%，水解氮含量提高8.1%～16.9%，速效钾含量提高6.2%～22.0%，速效磷含量提高9.2%～10.6%，作物产量增加2.6%～6.7%［14 ］。

4.6 绿洲边缘沙化中低产田改良及地力提升关键技术

一是沙化土壤冬春季绿色覆盖草田轮作土壤培肥技术，该技术在甘肃省民勤县重兴乡示范 1 000 hm2，玉米平均增产3 150 kg/hm2，增加纯收益4 725元/hm2［13 ］。二是沙化土壤秸秆立地过冬带状覆秸还田技术，该技术在甘肃武威市凉州区和民勤县共示范3 533 hm2，示范区作物产量增加2.6%～6.7%，增加产值750～1 200元/hm2［13 ］。三是高效固沙林药植物栽培模式，该技术在甘肃民勤推广人工接种肉苁蓉733 hm2，肉苁蓉产量1 500 kg/hm2以上，纯利润约3.75万元/hm2［13 ］。

4.7 盐渍化土壤调理剂研发与应用

针对甘肃省盐碱土面积大和磷石膏等工农业废弃物资源丰富的现状，开展利用磷石膏为主要原料研发土壤调理剂的研究，成功研制出钠质碱化土壤改良剂，并委托甘肃瓮福化工有限公司中试生产物化成产品。建立盐碱土改良剂示范区1个，试验示范13.4 hm2，核心示范266.0 hm2，辐射示范5 133.0 hm2［15 ］。并且在不同地区形成了不同的应用技术模式：如在甘肃中东部地区苹果叶缘焦枯果园形成了“深翻+撒施磷石膏土壤改良剂+果园秸秆覆盖+灌水”技术模式，可使苹果叶缘焦枯防治率达到95%以上，苹果增产率达17.8%，商品果率提高20%以上，增收7 500～15 000元/hm2，经济社会效益显著。在甘肃河西走廊和沿黄灌区次生盐渍化土壤棉花、玉米和油葵等作物种植过程中形成了“深翻+撒施磷石膏土壤改良剂+灌水+覆膜+耐盐品种”技术模式［16 ］。

4.8 耐盐碱生物菌肥引进与筛选

针对化学改良剂投入成本高、效果不稳定、对土壤环境负面影响大等问题，引进含有不同微生物菌株的菌肥（丹路菌剂、源岗生物菌剂、十三金复合菌剂、亿耕复合菌剂、亿耕解磷生物菌剂）开展试验，研究其对盐碱地的改良效果及土壤环境变化特征，从中筛选出了丹路菌剂和亿耕解磷菌剂2种适合在甘肃沿黄灌区使用的微生物肥料，并提出其田间适宜施用量为900 kg/hm2和 75 kg/hm2。

针对盐碱化土壤肥料利用率低，尤其以磷肥最为明显等问题，在盐碱化土壤上进行微生物菌剂和磷肥配施试验，结果表明磷肥配施微生物菌剂可增加作物产量210～390 kg/hm2，增幅3.65%～8.81%。其中在低施磷水平下配施微生物菌剂的效果尤为显著，推荐小麦在施纯磷120 kg/hm2的基础上配施微生物菌剂150 kg/hm2，效果最佳［17 ］。

4.9 耐盐高效作物品种引进与筛选

针对甘肃盐碱荒地和次生盐渍化耕地缺乏耐盐高效作物与品种问题，以耐盐、高效为目标，开展粮食、油料、经济作物的品种引进和筛选，比较不同作物品种在不同类型盐碱地上的耐盐能力，筛选出玉米、油葵耐盐高效作物品种各2个。在甘肃省农业科学院白银沿黄灌区农业试验站进行田间耐盐品比试验，其中，引进的玉米品种敦玉10号、大丰30、宁玉524、陇单10号、敦玉46、先玉335、陇玉033、潞玉36、亿得丰528、金穗4号，比对照品种沈单16号增产237.0～4 044.7 kg/hm2，增幅为2.13%～36.37%；筛选出适合沿黄灌区种植的玉米品种先玉335、敦玉10号，平均折合产量分别达14 007.0、15 165.2 kg/hm2。引进的7个油葵品种西域朝阳、康地5号、康地、S672、美国矮大头、DW667矮大头等比对照品种法A15增产55.0～800.0 kg/hm2，增幅为1.76%～25.64%；筛选出适合沿黄灌区种植的油葵品种西域朝阳、康地5号，平均折合产量分别达3 920.0、3 885.0 kg/hm2［17 - 18 ］。

5 对策建议

中低产田改良是一个系统工程，涉及土壤、植物营养、节水、耕作栽培、土壤微生物等多个学科，需要各学科联合攻关来有效推进中低产田改良和农业可持续发展。近年来，我国制定和出台多项改良中低产田相关政策，上马了高标准农田建设、中低产田改造等多项建设和科研项目，甘肃中低产田的改造也迎来了新的机遇。甘肃中低产田面积大分布广，旱区以干旱瘠薄型和水土流失型为主，灌区以盐碱地和风沙土为主，改造潜力十分可观，改良任务也十分艰巨。建议目前应加强以下五方面的工作：一是完善农田基础设施建设，加强高标准农田建设进度，推进农田生态修复、推广绿色高质高效技术，不断提升耕地质量，健全耕地質量监管机制；二是实施退化耕地治理，集成测土施肥、增施有机肥、绿肥种植、盐碱地改良等高效绿色技术，提升土壤有机质含量，快速培肥新增耕地，提高耕地质量；三是灌区加强农业节水精细化管理，积极推进农田高效节水灌溉技术，推广喷灌、微灌、管道灌溉、水肥一体化技术；四是旱作农业区积极发展集雨节灌，增强蓄水保墒能力，推广座水播种、集雨补灌、地膜覆盖保墒等技术，提高降水利用率；五是针对河西及沿黄灌溉农业区等盐碱地严重区，采取集中治理土壤盐渍化的工程和生物综合措施。

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