吉林省土地保护与可持续利用对策探析
2024-09-05张羽尚晓莉张涛
摘 要 吉林省黑土区是我国粮食作物主产区,保障着国家粮食安全。近年来,随着农业现代化和土地资源利用的加速,吉林省土地资源保护已成为一个紧迫的问题。为实现农业的可持续发展,维护生态环境的良性循环,同时给类似农业区域的土地资源管理提供参考,通过对吉林省黑土区的土壤特性、地形地貌和水土流失情况进行深入分析,揭示不同生态区的保护重点和需求。针对东部山区、中部粮食主产区和西部生态退化区基本情况,结合各区域的自然生态特点,提出了相应的保护重点和治理措施。
关键词 黑土区;土地资源保护;可持续农业;吉林省
中图分类号:F301.24 文献标志码:C DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.16.005
黑土地是指表层土壤富含黑色或暗黑色腐殖质的土壤,其性状优良、肥力高、适宜农耕。东北黑土地是全球仅有的四大最适宜耕作的黑土带之一,该地区的粮食产量约占全国粮食总产量的1/4,出口的商品粮占全国商品粮总量的1/3。在我国的粮食安全和生态安全保障体系中,东北黑土地具有重要地位。
随着我国农业现代化进程的加快,土地资源的合理利用和科学保护成为当务之急。吉林省位于我国东北部,黑土面积约110万hm2,黑土耕地约83.2万hm2,占全省耕地面积的15.6%,黑土区粮食产量占全省粮食产量的50%以上,人均耕地0.20 hm2,是全国平均水平的2倍多,与世界平均水平大致相当,被公认为我国重要的粮食生产基地之一,其拥有的丰富而独特的土地资源在保障国家粮食安全和促进生态平衡方面发挥着重要作用[1]。然而,由于长期的农业活动和不当土地管理,珍贵的黑土资源面临着日益严峻的退化和侵蚀问题[2]。因此,如何有效地实施土地保护措施,不仅是实现土地资源可持续利用的关键,也是维护区域生态环境稳定的必要条件。
深入分析吉林省黑土区的土壤特性、地形地貌及水土流失情况,以明确各区域在土地保护方面的特定需求和关注重点。从“区域特点与保护重点”出发,对吉林省东部山区、中部粮食主产区和西部生态退化区的土地资源状况进行了详细分析。强调了东部山区丘陵和山地地形带来的水土流失问题,同时关注了中部粮食主产区的土地肥力维护及西部生态退化区的土壤盐碱化等问题[3]。针对以上问题,提出了一系列具体的土地保护策略,旨在为吉林省的土地资源管理和保护提供科学合理的建议。
通过深入分析和对策建议,期望为实现吉林省农业的可持续发展做出贡献,并为相似农业区域提供可借鉴的土地资源管理和保护策略,助力吉林省黑土区域的土壤保护和可持续发展,为未来的农业生产和粮食安全做出贡献。
1 吉林省概况
吉林省拥有丰富的黑土资源,地处享誉世界的“黄金玉米带”和“黄金水稻带”[4]。省内地势东南高、西北低,属温带大陆性季风气候,年平均日照时间2 260~3 000 h,年均降水量400~600 mm,无霜期100~160 d。
东部地区主要土壤类型为暗棕壤、白浆土等,中部地区主要为黑土、黑钙土、白浆土等,西部地区主要为草甸土、风沙土、黑钙土等,表1为不同生态区土壤速效养分统计表。
吉林省现辖8个地级市、1个自治州,分别为长春市、吉林市、四平市、辽源市、通化市、白山市、白城市和松原市,以及延边州。基于地形、气候和植被等特征的差异,这些地区被划分为东部山区、中部粮食主产区和西部生态退化区三大特定区域,各区域自然生态特点的不同决定了相应的保护重点[5]。东部山区包括延边州、白山市、吉林市的蛟河和桦甸两县,以及通化市除梅河口市以外的地区。中部粮食主产区包括长春市、辽源市、松原市的扶余市、通化市的梅河口市,吉林市除蛟河和桦甸两县以外的地区,以及四平市除双辽市以外的地区。西部生态退化区包括白城市、四平市的双辽市及松原市除扶余市以外的地区。东、中、西部地区分别包含20个、18个和10个县级行政单位。在制订保护策略时,需要充分考虑土壤的特性、地形地貌和植被状况,以实现最大程度的土地资源保护。
2 不同区域土壤保护利用对策
2.1 东部山区
吉林省东部山区地势较高,地形多为丘陵和山地,地势起伏较大,表层土较薄,植被特点和地理位置对土壤有机质和区域土层厚度的分布产生重要影响[6]。由表1可知,吉林省东部山区土壤速效养分含量高于西部生态退化区,可能是由于丰富的植被提供了大量有机化合物,这些植物残体在微生物作用下分解,引起激发效应,在土壤中形成大量腐殖质。同时,该地区相对较低的温度和高湿度有利于有机质的积累,促进了腐殖质的形成。然而,地形条件是造成区域土壤侵蚀的重要原因之一。当径流沿坡向流下时,表层土壤易被地表径流冲刷裹挟运移,特别是在暴雨和融雪期间[7]。此外,由于坡度影响,地区的表土层普遍较薄,脆弱的土层结构使得土壤更易受到侵蚀,从而影响土壤的质量和生产力,吉林省东部山区接近50%的耕地耕作层厚度不足20 cm且坡耕地占比较大,加之土壤质地偏砂,更易受到侵蚀,图1为东部山区土壤剖面图[8]。
加强表土保护是保护东部山区黑土资源的重中之重,由于表层土壤含有丰富的营养和腐殖质,保护表土对于维持土壤肥力和防止土壤侵蚀至关重要[9]。鉴于此,提出了一系列保护策略,旨在减缓水土流失的速度并改善土壤质量。1)加强坡耕地的整治。由于坡耕地易受到侵蚀,合理的整治可以有效减缓土壤侵蚀速度,进而保持土地的持续利用能力。具体措施包括植被覆盖、梯田建设、水土保持工程等,不仅有助于保护土壤,还能改善地表水流模式,减少水土流失[10]。2)加强侵蚀沟的治理。侵蚀沟的存在加剧了土壤流失,影响了水资源的质量和可利用性。通过建设拦沙坝、植被恢复和沟道稳定化工程等措施,并配合土壤培肥进行侵蚀沟复垦,可以有效控制侵蚀沟的扩张,增加可耕地面积[11]。
重点保护耕地和林地也是缓解东部山区水土流失问题的关键策略。可以通过采取轮作、覆盖作物等方法来实现对耕地的保护[12]。同时,保护林地对于维护整个生态系统的稳定性至关重要。树木和其他植被可以通过根系固土和提供地表覆盖来减轻水土流失对土地的破坏。此外,保护林地有助于维持生物多样性,提高生态系统的整体健康水平。
2.2 中部粮食主产区
吉林省中部粮食主产区是东北粮食生产的重要区域。该区域拥有广阔而肥沃的耕地,土壤类型多样,以壤土为主,其表土层质地从砂质壤土到砂质黏土不等,形成了丰富多变的土壤环境。区域土壤特点主要表现在土层厚度和有机质含量方面[13]。由图2可知,该地区的土层相对较厚,在深层土壤中(犁底层),有机质含量相对较高,这一特点与东部山区的土壤明显不同。尽管深层土壤中的有机质不直接参与作物的生长,但它们在土壤生态系统中扮演着重要的角色,是土壤的重要组成部分,对维持土壤肥力起着关键作用。深层土壤中的有机质通过多年的自然积累与人为长期机械碾压和集约化利用而形成,导致耕层容重变大,水分难以下渗,土壤越来越“硬”。然而,深层土壤中的有机质虽然潜力巨大,但在农业生产中尚未得到充分利用。传统的耕作方式通常集中在表土层,而深层土壤往往被忽视,导致潜在的资源浪费和土壤生态系统的不平衡。因此建议定期对耕地进行深翻处理,打破犁底层对土壤的分层,促进土壤良性循环,为土壤提供额外的养分,并有助于改善土壤的结构和水分保持能力[14-15]。由表1可知,尽管中部粮食主产区的土壤质量相对较高,但过度的农业活动、土壤侵蚀和环境污染等因素导致土壤质量下降,玉米长期连作也加快了区域土壤有机质的消耗。因此,必须采取措施来保护和改良土壤,以确保其长期可持续利用。
土地提质增肥是防止土壤肥力退化的措施之一。因此,通过采用科学的土壤管理和施肥策略,可以有效提高土壤的营养水平和生产力。具体措施包括使用有机肥料和绿肥来增加土壤有机质含量,以及合理使用化肥来补充土壤养分[16]。
构建科学合理的耕作体系也是提升中部粮食主产区农业生产力的关键。这涉及作物轮作、深松耕作、保水节水等一系列耕作技术。通过轮作系统,可以防止土地单一耕作导致的养分枯竭和病虫害的累积。深松耕作有助于改善土壤结构,增强土壤的透气性和保水能力。保水节水技术则可以有效利用水资源,减少水土流失,确保农作物的稳定生长[17]。中部粮食主产区的农田保护是另一个工作重点。其不仅包括防止土地退化和荒废,还包括对农田生态环境的保护。通过实施农田水利设施建设和改善工程,完善田间设施与农田林网,提高灌溉效率和农田用水管理水平,大幅度提升粮食作物的产量和品质。
2.3 西部生态退化区
西部生态退化区的主要问题是干旱少雨、耕地质量等级较低且土层较薄(见图3),同时面临土壤盐碱化等问题,严重影响了农业生产和生态系统的稳定性。西部生态退化区的土地生态问题根源复杂,主要由气候条件、人类活动和土壤特性等多因素引发。
1)气候条件方面,该地区降水稀少,春季风沙大、干旱,裸露地表受到风蚀的影响严重;夏季雨水集中,坡岗地土壤易受水蚀侵害,水土流失和沙化问题严峻,部分地区生态承载力呈现下降趋势,且旱灾、洪涝和冰雹等自然灾害频发,给农业种植带来巨大损失。同时,区域蒸发率较高,有助于盐分在土壤中积累,导致土壤盐碱化加剧。2)人类活动方面,过度的农业开发、不科学的土地利用、排水和施肥不当等因素对土壤造成了严重影响。同时,土壤本身有机质含量低和较浅的土层,使其更易受到外部压力的侵蚀和破坏。因此,西部生态退化区保护应以改良培肥为主,同时注重节水保墒和土壤盐碱化的改良治理[18]。
1)改良培肥策略对于提高土壤质量至关重要。这具体包括使用有机肥料和绿肥来提升土壤的有机质含量,以及施用石灰或石膏等改良剂来调节土壤pH值,采取淋洗、排水和植被恢复等方法,减轻盐碱化问题。2)节水保墒措施在西部干旱地区尤为重要。这包括采用滴灌和喷灌等节水灌溉技术,以及通过种植耐旱作物来减少对水资源的依赖。建立和完善水土保持设施,如小型蓄水池和水土保持林,也是提高水分利用效率和减缓土壤水分蒸发的有效手段。对于盐碱地的治理,采取的措施包括深松翻土、排盐除碱及种植耐盐碱作物等[19]。3)科学的农业管理也至关重要,实施科学施肥和轮作等农业措施,以减轻土壤压力。综合性的保护措施有助于改善西部生态退化区的土地质量,实现土地资源的可持续利用。
同时,在西部生态退化区应关注耕地、草地和湿地的保护。这涉及种植结构的调整,如优化作物品种和种植模式,以适应当地的环境条件。恢复保护草地和湿地生态系统,可以增强生物多样性,维持生态平衡,防治土地进一步退化。
3 结语
通过分析吉林省黑土区的自然生态特点及土地资源状况,提出了针对东部山区、中部粮食主产区和西部生态退化区的具体土地保护策略。研究指出,东部山区需通过加强坡耕地整治和侵蚀沟治理,重点保护耕地和林地,以减缓水土流失和改善土壤质量。中部粮食主产区应聚焦提质增肥和构建科学合理的耕作体系,以防止土壤肥力退化,并保障农业持续高产。西部生态退化区则需要以改良培肥为核心,注重节水保墒和土壤盐碱化治理,以提高土地的耕作适应性。为吉林省黑土区的土地资源管理和保护提供科学合理的建议,旨在促进该地区土地资源的可持续利用和生态环境的良性循环,助力实现吉林省农业的可持续发展,有助于保护珍贵的黑土资源,实现农业生产和土地保护的双赢局面。
参考文献:
[1] 王艳丽,范世涛,张强,等.吉林省黑土地资源开发利用现状及保护对策[J].吉林农业大学学报,2010,32(S1):57-59.
[2] 尚小龙,曹建斌,王艳,等.保护性耕作技术研究现状及展望[J].中国农机化学报,2021,42(6):191-201.
[3] 翟羽娟.吉林省西部农牧交错区土地利用/覆被变化及其生态效应研究[D].长春:吉林大学,2023.
[4] 孙占祥.东北地区旱地农业研究进展与发展对策[J].寒旱农业科学,2022,1(10):4-11.
[5] 宋凤斌,杨富亿,李景林,等.吉林省东南部半山区高效生态农业模式研究:以吉林省柳河县圣水镇为例[J].地理科学,2003(3):323-328.
[6] 马云飞,许翔驰,马艳敏,等.长白山地区土壤水蚀时空演变特征及驱动因素分析[J/OL].节水灌溉:1-17[2024-07-14].http://kns.cnki.net/kcms/detail/42.1420.TV.20240227.1543.028.html.
[7] 刘宏魁,曹宁,张玉斌.吉林省黑土侵蚀区水土保持措施对土壤颗粒组成和速效养分影响分析[J].中国农学通报,2011,27(1):111-115.
[8] 张瑜,徐子棋,杨献坤,等.吉林省山地丘陵区典型坡面水土保持措施适宜性研究[J].森林工程,2021,37(6):25-33.
[9] 马凤利,张淑艳,高德全,等.吉林省东部山区半山区玉米施肥存在的问题及对策[J].现代农业科技,2020(24):147-148.
[10] 杨春杰.吉林省粮食生产可持续发展研究[D].长春:吉林大学,2010.
[11] 李超,高晓荻,仝如强,等.东北黑土区侵蚀沟治理柳桩栽植技术研究[J].中国水土保持,2027bc70b69afbfbebc8ad3088850eb3b1416754c549af21fd585180d6601f5f3e82(1):35-38.
[12] 温芳悦,张羽,陈尚才,等.秸秆还田对黑土中磷素吸附特性及释放风险研究[J/OL].中国环境科学:1-11[2024-07-14].https://doi.org/10.19674/j.cnki.issn1000-6923.20240023.005.
[13] 胡冰清,李文博,祝元丽.基于多退耕情景的吉林省中部黑土区固碳潜力与增汇格局研究[J/OL].水土保持研究:1-10[2024-07-14].https://doi.org/10.13869/j.cnki.rswc.2024.03.047.
[14] 徐晨,闫伟平,张丽华,等.不同秸秆覆盖耕种模式对半干旱区玉米生长发育及水分利用的影响[J].干旱地区农业研究,2023,41(6):157-167.
[15] 肖宇胜,关卫东,霍刚,等.探析吉林省黑土地保护及分区施策技术模式的构想[J].农业与技术,2023,43(18):104-107.
[16] 闫虹瑾.吉林:科技之翼助农“振翅高飞”[N].吉林日报,2024-03-07(6).
[17] 苑佰飞,崔海锋,李猛,等.不同水土保持措施对东北黑土区坡耕地产流产沙的影响[J].中国水土保持,2024(2):61-65.
[18] 李春泽,张超,张皓源,等.基于XGBoost与地理加权回归的吉林省西部土壤盐渍化反演[J].中国农业大学学报,2024,29(2):1-10.
[19] 苑佰飞,马玉涛,包岩,等.水稻种植对吉林省西部苏打盐碱土改良培肥效果[J].水土保持学报,2019,33(3):320-326.
(责任编辑:刘宁宁)