黄河三角洲:盐碱地变粮仓

文摘   科学   2024-01-08 14:04   北京  
黄河三角洲地区土地资源丰富,但盐碱地多,发展农业的先天条件不足。唤醒沉睡的盐碱地资源可有效提高土地增量,实现耕地资源扩容、提质、增效。近年来,我国搭建了现代农业科技创新平台,不断探索盐碱地开发利用模式,治理思路由“改地适种”转变为“改种适地”,研发出多种适应盐碱地生长的作物新品种(系),发展盐碱地特色农业,打开了黄河三角洲盐碱地变粮仓的新局面。
黄河三角洲土地资源概况
黄河三角洲位于渤海南部的黄河入海口沿岸地区,主要在山东省东营市和滨州市境内。现代意义上的黄河三角洲是指1855年以来黄河冲积作用形成的冲积扇,以利津县为顶点,北到徒骇河口、南到小清河口,主体位于东营市境内呈扇状的三角形地区,面积约5450平方千米,地势平坦。

黄河三角洲区位条件优越,石油、天然气、卤水等资源丰富,有大面积的滩涂、荒草地等未利用地,土地资源丰富,开发潜力巨大,在环渤海经济圈和黄河流域经济发展及我国耕地保护红线维护方面都起着举足轻重的作用。20世纪50至80年代,黄河每年自黄土高原携带约11亿千克泥沙过境入海,三角洲岸线以每年150米左右的速度向海淤进,每年可造陆数万亩,速度之快,使黄河三角洲成为我国东部沿海增长速度最快的土地,也是最年轻的陆地。据统计,2009年黄河三角洲拥有未利用地近800万亩(约5333.33平方千米),人均未利用地0.81亩(540平方米),比我国东部沿海地区平均水平超出近45%。
然而在我国三大三角洲中,黄河三角洲的开发程度明显低于长江三角洲、珠海三角洲。影响黄河三角洲土地开发的关键因素是土壤盐渍化。其底层海浸母质是发生土壤盐渍化的潜在因素。黄河三角洲盐碱地是我国乃至世界上规模最大、利用难度最大的三角洲型盐碱地之一。三角洲土壤在发育过程中受地势低平、排水不畅、降水量少而蒸发量大、地下水埋藏浅而矿化度高及海潮侵袭等因素的影响,普遍存在不同程度的盐渍化,且呈现越靠近海滨盐渍化程度越高的趋势。盐渍化一度被称为土地的“绝症”,盐碱地也成为绿色“禁区”。曾经的黄河三角洲“夏天水汪汪,冬天白茫茫,旱了收蚂蚱,涝了收蛤蟆”,“十年九不收,糠菜半年粮”是以前生活在黄河三角洲的人们生活的真实写照。

黄河三角洲地区虽拥有丰富的土地资源,但很多土地为盐碱地,耕地生产力低下,发展农业的先天条件不足。山东省有盐碱地近900万亩(6000平方千米)。其中,黄河三角洲地区有盐碱地698.56万亩(约4657.07平方千米),主要分布在东营、滨州两市。东营市的盐碱地面积约为341.8万亩(约2278.67平方千米),其中盐碱耕地面积196万亩(约1306.67平方千米)。如能唤醒沉睡的盐碱地,可有效提高土地增量,实现耕地资源扩容、提质、增效。

黄河三角洲位置示意图 图/本刊编辑部

位于东营市黄河口的滩涂

黄河三角洲盐碱地的治理

中华人民共和国成立后,我国陆续开展对黄河三角洲盐碱地的治理,先后在黄河三角洲地区启动了以引黄调水为代表的大型水利工程建设和以黄淮海平原农业资源综合开发为代表的土地整治工作,采取了挖沟排盐、种稻改盐、台田降盐、上农下渔等多种措施和模式,一定程度上改善了盐碱地的农业生产条件。地方农业技术人员与科研院所的科研人员也采取化学措施(如施用化学改良剂等)、工程技术措施(如修筑台田、挖沟排盐、暗管排盐等)、农艺措施(如膜下滴灌、垄作排盐、微地形排盐等)及生物措施(如施用微生物菌肥、选择优质耐盐物种等)等,并多方位多角度地开展对盐碱地的科学研究,研究成果对黄河三角洲盐碱地治理与科学合理的开发利用起到了相当大的促进作用。但是,盐碱地治理并不是一件简单的事情,在复杂的自然因素和人类活动因素的共同作用下,黄河三角洲盐碱地因利用方式、开发与保护程度的不同,导致各种用地类型之间相互转化,且遵循空间上就近转化的规律。例如,由于轻盐碱地与耕地呈斑状镶嵌分布,它们之间转化频繁,合理利用会使轻盐碱地变为耕地,不合理利用则导致耕地次生盐碱化。由海向陆带状分布有滩涂、光板地、重盐碱地、水体(虾池)、林草苇地、轻盐碱地、耕地,会出现光板地与滩涂、重盐碱地、水体、林草苇地之间相互转化,轻盐碱地、重盐碱地和耕地之间相互转化等情况。区域分布的生态规律、不同盐碱地类型之间的转化规律、季节动态变化规律以及人类活动因素带来的次生盐渍化等,都给黄河三角洲盐碱地的治理和开发利用带来重重阻碍。

2009年11月,国务院正式批复《黄河三角洲高效生态经济区发展规划》,标志着黄河三角洲地区的发展上升为国家战略,成为国家区域协调发展战略的重要组成部分。发展规划中的黄河三角洲高效生态经济区是以黄河历史冲积平原和鲁北沿海地区为基础,向周边延伸扩展形成的经济区域。其地域范围包括东营和滨州两市全域,以及与其毗邻、自然环境条件相似的潍坊市寒亭区、寿光市、昌邑市,德州市乐陵市、庆云县,淄博市高青县和烟台市莱州市,共计6个设区市的19个县(市、区),总面积2.65万平方千米,约占山东省面积的六分之一。2015年10月,黄河三角洲农业高新技术产业示范区成立,该区盐碱地面积达43.97万亩(约293.13平方千米),覆盖了轻度、中度和重度三种盐碱地类型,是滨海盐碱地的典型代表,也是探索盐碱地治理新技术的天然试验场。

以夯牢粮食安全根基为使命,山东省多年来持续挖掘盐碱地利用潜力,针对在现代农业下盐碱地亟须解决的“卡脖子”问题,高标准严要求,主动寻求突破口,积极探索盐碱地治理与开发利用的生产模式、科学治理模式。开发利用模式逐渐由以往的“改地适种”向“改种适地”兼容与转变,研发耐盐作物新品种(系),有效利用盐碱地。如2012年,组建青岛海水稻研发团队,设立青岛海水稻研究发展中心,开始了对耐盐碱水稻的选育研究。2020年,东营市海水稻测产达亩产860千克。

2019年,山东省与中国科学院启动黄河三角洲现代农业技术创新中心共建工作,着力推进现代农业、盐碱农业领域基础研究和关键技术研发,努力打造农业新旧动能转换示范样板。该中心围绕盐碱地综合利用、传统劳动力替代、生产资料绿色替代、营养健康、全链条增值五个目标,打造盐碱地现代农业工程技术体系、新兴产业体系、生产经营体系三个体系,承担起为建设黄河流域盐碱地现代农业科技创新先行示范区提供技术支撑的重要责任。

2021年10月,习近平总书记来到黄河三角洲农业高新技术产业示范区考察调研。总书记勉励大家:“18亿亩耕地红线要守住,5亿亩盐碱地也要充分开发利用。如果耐盐碱作物发展起来,对保障中国粮仓、中国饭碗将起到重要作用。”习近平总书记在党的二十大报告中指出:“全方位夯实粮食安全根基,全面落实粮食安全党政同责,牢牢守住18亿亩耕地红线,逐步把永久基本农田全部建成高标准农田,深入实施种业振兴行动,强化农业科技和装备支撑,健全种粮农民收益保障机制和主产区利益补偿机制,确保中国人的饭碗牢牢端在自己手中。2022年1月,《中共中央国务院关于做好2022年全面推进乡村振兴重点工作的意见》要求“积极挖掘潜力增加耕地,支持将符合条件的盐碱地等后备资源适度有序开发为耕地。研究制定盐碱地综合利用规划和实施方案。分类改造盐碱地,推动由主要治理盐碱地适应作物向更多选育耐盐碱植物适应盐碱地转变。支持盐碱地、干旱半干旱地区国家农业高新技术产业示范区建设”。

除此之外,科技部正式批复建设国家盐碱地综合利用技术创新中心。该中心围绕盐碱地生物育种、产能提升和生态化利用三大领域开展关键核心技术研发攻关,探索建立我国盐碱地现代农业科技创新体系,为我国盐碱地现代农业产业体系构建提供技术支撑。如今,黄河三角洲全面打响“盐碱地科技会战”,力争为推动盐碱地区农业农村现代化作出新贡献。

截至2022年底,黄河三角洲地区已有50多家高校、院所的科研团队搭建起36个盐碱地研究创新平台,实施耐盐碱作物育种创新等17个重大项目,搜集耐盐小麦、大豆、中草药等种质资源2.1万余份;进行技术创新,如推广大豆玉米带状复合种植的方式,发挥大豆固氮养地作用,提高土地利用率;帮助当地建立从实验室分子设计到精准加速育种,再到田间不同梯度盐碱地测试的三级育种体系;应用国内首个盐碱地育种加速器,通过调节光、温、水、气等指标模拟作物最佳生长环境,加快生长周期。

东营市牛庄镇金丰家庭农场千亩试验田中,农民驾驶大型农机在田间进行大豆玉米带状复合种植作业

盐碱地治理获得显著成效

在多方的共同努力下,黄河三角洲盐碱地改良治理工作稳步推进,成果日益显现。

山东省东营市河口区土壤盐碱化程度较高,自1996年群众开发摸索,到2003年大规模开发,全区共实施“上农下渔”盐碱地开发15万亩(100平方千米),实现新增耕地面积6万亩(40平方千米),新增养殖水域面积5万亩(约33.33平方千米),全区农民人均增加耕地0.86亩(约573.33平方米)、增加养殖水域面积0.71亩(约473.33平方米),人均纯收入增加1400多元。河口区的盐碱地采用“上农下渔”模式,即在盐碱地上开挖池塘,养鱼、蟹、虾、鸭等动物,用挖池塘的土堆筑台田,种植农作物。这种模式改良盐碱地用时短,开发当年即可在该地上种植棉花等耐盐碱作物,耕种2~3年后即可达到一级耕地标准,取得了良好的经济效益、社会效益和生态效益。

东营市利津县汀罗镇毛坨村,位置偏远,交通不便。“远离水源年年旱,土地宽阔光盐碱。人种天收无保障,要想致富难上难”是当地流传的顺口溜。这个仅有120户、480多口人的小村庄,有地碱、水咸、干旱等问题,尽管拥有6000多亩(约4平方千米)土地,但大都是当地农民所说的“啥也种不了”的盐碱地。2008年,青岛农业大学以毛坨村为试验示范点,在此设立了“青岛农业大学黄河三角洲重盐碱地改良及生态农业试验工作站”“青岛农业大学研究生工作站”,重点在现代高效农业研究与开发、新农村建设与规划、盐碱地改良及利用、重盐碱地区村镇绿化、盐生植物的栽培管理与生态环境改善等方面进行科技攻关,并将相关科技成果在利津县、河口区、垦利区等地进行推广示范。在毛坨村启动了盐碱地改良、工厂化育苗、村镇绿化、水产养殖、耐盐植物等领域的课题研究及技术攻关,形成了盐碱地改良、上农下渔、无土栽培、稻鸭共生、耐盐林果、粮油栽培六种生产模式为主的盐碱地生态农业发展模式,取得了良好的经济效益、社会效益和生态效益,该盐碱地生态农业发展模式被人们称为“毛坨模式”。毛坨村开拓出农民增收、农业高效、农村发展的新局面,率先探索出一条在盐碱地上“发展现代农业、培育新型农民、建设美丽农村”的可行路径,从毛坨到东营,技术成果成功辐射黄河三角洲,“毛坨效益”很快显现。

东营市黄河入海口两侧新淤地带曾是一片荒芜的盐碱地,如今已经成为万亩优质盐碱地水稻田

种稻改碱是黄河三角洲盐碱地改良的措施之一。水稻是黄河三角洲盐碱地改良的“先锋”作物。盐碱地开垦后先种两三年水稻,用淡水压碱,之后再种其他作物,能够简单有效地改良盐碱地。自2012年以来,山东省农业科学院水稻所创新团队与原济南军区黄河三角洲综合训练基地合作开展盐碱地水稻轻简化栽培试验,引入水稻旱条播、旱穴播和水直播技术,根据盐碱地特点,进行改良创新,并开展了圣稻14、圣稻19等自主选育品种的盐碱地轻简化栽培试验,均取得亩产千斤以上的产量成果。

2022年拍摄的东营市利津县汀罗镇毛坨村卫星影像图,图中可见毛坨村的耕地上郁郁葱葱,种满了农作物,盐碱地生态农业发展模式效果显著

淡水资源在黄河三角洲弥足珍贵,以水压盐的治理措施使黄河三角洲淡水资源压力增大。为此,黄河三角洲农业高新技术产业示范区精打细算用好淡水资源,采用管道节水降盐、微咸水利用等新模式,用“管道”代替过去的“渠道”,一条小沟代替过去10米宽的深沟,三年时间可将土壤盐度从4‰~6‰稳定控制在3‰以下,节约淡水38%以上。结合应用微生物菌肥、生物有机肥、绿肥等肥料及秸秆还田等方式,依托精准施肥技术,采用用养结合、种养结合的方法,地力得到明显提升。

改良土壤是盐碱地农业生产的基础条件,但要挖掘盐碱地开发利用潜力,还需寻求新突破。进入新阶段,盐碱地综合利用从治理盐碱地适应作物转向选育耐盐碱作物适应土地,兼顾开发利用和生态治理,实现藏粮于地和藏粮于技。一方面加强盐碱地改良关键技术研究,另一方面加强耐盐碱农作物品种选育及核心技术攻关,在耐盐碱新品种推广示范上下功夫,促进土壤盐碱化地区农业发展的经济、社会和生态效益统一。

2021年,中国农业科学院烟草研究所滩涂生物资源保护利用创新团队揭示了黄河三角洲野大豆、田菁和甜高粱等耐盐碱植物根际微生物组组装机制,研究结果有助于理解微生物对宿主盐碱胁迫的调控作用,为创制新型微生物制剂,实现盐渍土改良奠定基础。

2022年,中国科学院遗传与发育生物学研究所部署了黄河三角洲盐碱地农业示范工程,集中种植了耐盐大豆、水稻、高粱、玉米、田菁、长穗偃麦草等具有自主知识产权的新品种(系),示范面积达1500亩(1平方千米)。对示范区盐度为6‰~8‰的盐碱地采用“旱直播+微咸水灌溉”的种植方式种植耐盐水稻新品系“盐黄香粳”200亩(约0.13平方千米),用收割机实收面积10.78亩(约7186.67平方米),收获稻谷鲜重5930千克,去掉含水量和杂质计算亩产为505.1千克。由此可见,“盐黄香粳”集耐盐、优质、高产于一体,能够适应中重度盐碱地和微咸水灌溉,为促进我国盐碱地利用提供了重要种源。

2022年7月,国家盐碱地农业科技创新联盟成立。联盟以解决盐碱地综合利用、产能提升和产业发展的关键技术创新、成果转化等问题为导向,开展联合攻关、技术服务、发展引导、产业规划和品牌提升等业务,成员单位涵盖了该领域多家科研机构、高等院校和公司企业。

另外,由中国农业科学院农业资源与农业区划研究所牵头的中国农业科学院创新工程联合攻关重大科研任务“盐碱地产能提升关键技术与集成示范”,从“种”“肥”“水”“生”四个方面破解产能提升的技术卡点,预期构建针对轻度、中度和重度盐碱地,提升粮油作物、饲草作物和特色植物产能的综合技术体系,为我国开展大面积盐碱地改良提供可借鉴的示范样板。

近年来,黄河三角洲的盐碱地开发利用相关的农业科研团队转变育种观念,蹚出科学开发利用盐碱地新道路。黄河三角洲农业高新技术产业示范区立足盐碱地特色优质资源,聚焦功能粮食、中草药、林果、种畜等7类耐盐碱特色物种,发展盐碱地特色种业,规划建设集种质资源库、育种平台、繁育基地、示范基地、种业总部基地于一体的盐碱地特色现代种业创新示范基地,打造耐盐碱作物种质资源库(圃)。引进多家种子企业,配套育种机械研发生产平台,推行商业化育种机制,初步构建起集品种选育、良种繁育、推广销售于一体的盐碱地特色种业链条。黄河三角洲农业高新技术产业示范区瞄准科技创新创业资源,通过平台培育、项目带动,建立了“平台+企业+项目+产品”“基地+企业+项目+产品”的孵化育成模式,引进科技型企业,培育了智能农机装备制造、盐碱地中药材、生物技术等一批新兴产业。同时,借助加速育种平台,精准培育出一批耐盐碱植物新品种,如耐盐藜麦、耐盐马铃薯、航天大豆、耐盐小麦等。由山东省花生研究所采用系谱法选育的花生品种——花育25号适应性好,具有一定的耐旱性,是一个超高产大果型花生新品种。在黄河三角洲农业高新技术产业示范区的试种鉴定表明,在盐度为2.5‰~3‰的轻度盐碱地上,亩产可达500千克;在盐度超过4‰的中度盐碱地上,亩产还能达到350~400千克。目前,黄河三角洲农业高新技术产业示范区已筛选评价育种材料6000余份,选育37个耐盐作物新品种(系),示范推广面积9.2万亩(约61.33平方千米)。

位于潍坊市的海水稻种植基地试验田里的海水稻进入收获期,稻田里一片金黄

东营市中心城周边划定为永久基本农田的区域,黄河两岸一片绿色,成为天然的生态屏障
位于东营市现代农业示范区的中国农业科学院东营耐盐作物研究基地现拥有占地1000亩(约0.67平方千米)的标准化试验田,规划了科学试验区、中间试验区和育种示范区三个功能区,重点进行水利设施改造、盐池及田间气象站建设,在东营打造中国农业科学院种业创新工程支撑基地、黄河三角洲农业高新技术研究基地、现代农业科研成果展示基地。目前,509亩(约0.34平方千米)试验田承担了中国农业科学院、中国科学院、山东省农业科学院、浙江省农业科学院、山东农业大学的8项科研课题,其中旱作物4项,水稻试验4项,包括高营养紫米稻研发、杂交新品种中试、营养水稻材料试验、彩色稻展示等。其中中紫1号性状比较好,亩产已经达到400~450千克。中紫4号的总蛋白、总脂肪、铁、锌、膳食纤维、维生素A、维生素B2、维生素B6都较普通米有所增加。事实证明,黄河三角洲的盐碱地不仅能够种植作物,还能通过技术手段培育出优质高产的农作物。

在黄河三角洲农业高新技术产业示范区内,工作人员正操控机械开镰收割航天大豆,航天大豆是黄河三角洲孵化的优质农产品之一

黄河三角洲黄河两岸的农田里种满了小麦,种质资源攻关培育出耐干旱、盐碱的小麦新品种,为粮食安全增添了一重保障

近年来,占黄河三角洲很大面积的东营市盐碱地粮食产量不断攀升,特色农产品营养丰富、品质优良,如新品种小麦“济麦60”在盐度平均为3.75‰的土地上实现亩产460.98千克,耐盐大豆新品系“科豆35”亩产达270千克……

未来的盐碱地开发治理之路充满了希望与挑战。持续挖掘盐碱地潜力,“向盐碱地要地、要粮、要效益,须坚持‘生态优先、以水定产,因地制宜、分类施策’”。积极探索盐碱地特色的现代农业高质量发展新路径,因地制宜发展盐碱地特色农业,统筹实施适应盐碱种子培育工程、盐碱地治理工程、绿色种养循环项目等,重构生态系统循环功能和自我修复能力,以高质高效农业助力黄河流域生态保护和高质量发展,对我国粮食安全有着特殊而重要的意义。
※审图号/GS(2023)1408号
※图/VCG
审:joker
复审:suzie
审:顺宇
※原文选自《地图》杂志2023年第3期转载及杂志订阅、购买,均请联系后台。
《地图》杂志 2023年第3期,长按识别可直接购买商
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