統(tǒng)籌推進(jìn)西北地區(qū)鹽堿地綜合治理利用:現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與對策建議
中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 鹽堿地是潛力巨大的耕地后備資源和價值巨大的“潛在糧倉”,土壤鹽堿化是制約土地資源化利用和農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的瓶頸問題。黨的十八大以來,習(xí)近平總書記高度重視鹽堿地綜合改造利用工作,多次深入鹽堿地區(qū)域?qū)嵉乜疾欤鞒隽艘幌盗兄匾甘九荆瑥?qiáng)調(diào)鹽堿地綜合利用是一個戰(zhàn)略問題,必須擺上重要位置。西北地區(qū)(包括陜西、寧夏、甘肅、內(nèi)蒙古、青海和新疆)鹽堿地面積占全國的69.03%,被譽為“世界鹽堿地博物館”,該區(qū)鹽堿地是我國實現(xiàn)“藏糧于地、藏糧于技”的重要耕地補(bǔ)充資源,其綜合治理利用對拓展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間、保障大食物觀下的國家食物安全意義重大。進(jìn)入生態(tài)文明與綠色發(fā)展的新時代,如何在水資源安全、生態(tài)環(huán)境安全底線約束下統(tǒng)籌推進(jìn)西北地區(qū)鹽堿地綜合改造利用,是值得深入研究的戰(zhàn)略問題。
統(tǒng)籌推進(jìn)西北地區(qū)鹽堿地綜合治理利用的重要意義
鹽堿地綜合治理利用是嚴(yán)守耕地保護(hù)紅線和拓展糧食增產(chǎn)空間的重要抓手
當(dāng)前,我國耕地保護(hù)和糧食安全面臨的形勢依然嚴(yán)峻。一方面,現(xiàn)有耕地多處于高強(qiáng)度利用狀態(tài),農(nóng)田高產(chǎn)值提升空間不斷收窄,難度持續(xù)加大,且耕地撂荒問題突出。據(jù)第3次全國國土調(diào)查(以下簡稱“國土三調(diào)”)數(shù)據(jù),我國現(xiàn)有耕地19.18億畝(1.28 ×109 hm2),盡管守住了18億畝耕地保護(hù)紅線,但較第2次全國國土調(diào)查(以下簡稱“國土二調(diào)”)數(shù)據(jù)減少了1.13億畝。另一方面,糧食產(chǎn)需總體呈現(xiàn)緊平衡,糧食進(jìn)口量依然較大,且外部資源環(huán)境約束力度不斷增大,全國糧食安全保障壓力持續(xù)加大。根據(jù)國家統(tǒng)計局公布的數(shù)據(jù),2023年我國進(jìn)口糧食總量相當(dāng)于全國糧食總產(chǎn)量的23.29%。從實踐看,保障耕地保護(hù)紅線和糧食安全底線需要兼顧現(xiàn)有耕地產(chǎn)能提升和后備耕地資源合理開發(fā)利用。鹽堿地作為我國平抑耕地短缺、彌補(bǔ)糧食缺口的重要戰(zhàn)略后備資源,治理利用潛力巨大,可在國家糧食充裕時藏糧于地,而在國家糧食短缺時恢復(fù)產(chǎn)能。據(jù)統(tǒng)計,我國擁有約5.5億畝(3.7×108 hm2)可利用鹽堿地,近期具備農(nóng)業(yè)改良利用潛力的約1億畝,集中分布在西北地區(qū)。另據(jù)調(diào)查,當(dāng)前我國鹽堿耕地分布范圍逐步擴(kuò)大,鹽堿化程度持續(xù)加重,尤其西北地區(qū)耕地次生鹽堿化問題日益凸顯。因此,統(tǒng)籌推進(jìn)西北地區(qū)鹽堿地綜合治理利用,科學(xué)有序開墾宜耕鹽堿地,因地制宜改造現(xiàn)有鹽堿耕地,多措并舉防治耕地次生鹽堿化,對于穩(wěn)步拓展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間、全力提升耕地利用質(zhì)量、保障多元化食物供給等具有重要戰(zhàn)略意義。
統(tǒng)籌推進(jìn)鹽堿地綜合治理利用是實現(xiàn)綠色發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)的有效途徑
我國鹽堿地多地處生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)、敏感區(qū),以及水資源匱乏區(qū),全面考慮鹽堿地生態(tài)服務(wù)功能和區(qū)域水土資源承載力,統(tǒng)籌好生態(tài)安全、水資源安全和大食物供給總體安全的關(guān)系,是實現(xiàn)鹽堿地長期可持續(xù)開發(fā)和高質(zhì)量利用的關(guān)鍵。當(dāng)前,西北地區(qū)水資源供需矛盾日益突出,部分區(qū)域已處于過度開發(fā)狀態(tài),鹽堿地開發(fā)利用的技術(shù)難度持續(xù)增加、經(jīng)濟(jì)效益顯著下降和生態(tài)風(fēng)險不斷升高。據(jù)統(tǒng)計,全國水資源開發(fā)利用率為22.60%,而西北地區(qū)達(dá)到59.80%,且人均年用水量是全國的2.96倍。為此,西北地區(qū)鹽堿地改良利用亟須走產(chǎn)能提升和生態(tài)保護(hù)相結(jié)合的綠色發(fā)展道路,建立與水土資源綜合承載力相匹配的生態(tài)產(chǎn)業(yè)新格局,因地制宜提高鹽堿地生態(tài)治理能力,構(gòu)建“山水林田湖草沙”多種生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展模式,提升防風(fēng)固沙能力,防止鹽堿地荒漠化,促進(jìn)人與自然和諧共生。此外,鹽堿地具備巨大的儲碳空間與潛力,尤其堿性土壤的碳酸鈣累積可形成穩(wěn)定無機(jī)碳庫,初步估算,鹽堿地開墾可使西北內(nèi)陸鹽堿土區(qū)有機(jī)碳密度增加7.65 t/hm2 ,且塔里木盆地每年形成的無機(jī)碳匯可達(dá)2 Tg C,表明充分發(fā)揮鹽堿地固碳控排潛力,可為我國“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略實施提供有力支撐。因此,統(tǒng)籌推進(jìn)西北地區(qū)鹽堿地產(chǎn)能提升與生態(tài)保護(hù),對于促進(jìn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)高效發(fā)展、推動鄉(xiāng)村全面振興、支撐生態(tài)文明建設(shè)、緩解全球氣候變化等具有重要現(xiàn)實意義。
鹽堿地綜合治理利用是加速全球減貧進(jìn)程和提升人類共同福祉的關(guān)鍵舉措
鹽堿地作為一種自然景觀,是多種因素(包括人為因素)綜合形成的,其不可能被“消滅”,也沒有必要被“消滅”,需要在充分認(rèn)識和尊重鹽堿地科學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)上,整合多方資源、匯聚各方力量,兼顧治理、利用和保護(hù),以實現(xiàn)鹽堿地高質(zhì)量開發(fā)和可持續(xù)利用。自20世紀(jì)50年代以來,我國在西北地區(qū)鹽堿地綜合治理利用方面開展了一系列科技攻關(guān)和應(yīng)用示范,形成了一批適用于不同區(qū)域、不同類型鹽堿地改良與農(nóng)業(yè)高效利用的實用技術(shù)及方法,培育了50多種耐鹽堿的糧油、飼草、特種經(jīng)濟(jì)作物新品種(系),且在實際推廣應(yīng)用中取得了良好效果。當(dāng)前,隨著氣候變化和人類活動干擾的持續(xù)加劇,全球土地鹽堿化出現(xiàn)了許多新問題和新挑戰(zhàn)。據(jù)測算,全球超過124.95億畝(8.33×109 hm2)的土地已受到鹽堿化威脅,超過10%的農(nóng)業(yè)用地已發(fā)生了鹽堿化,主要分布在中亞、中東、南美、北非和太平洋等地區(qū)。而且全球范圍內(nèi)的鹽堿地面積呈擴(kuò)張態(tài)勢、土壤鹽堿化程度呈上升趨勢,正在導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力下降、耕地大面積撂荒,使未來糧食生產(chǎn)和供給面臨重大挑戰(zhàn),尤其人均收入低、增收難度大的貧困落后區(qū)域。因此,在西北地區(qū)探索可復(fù)制、可推廣的鹽堿地綜合治理利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)特色路徑,可為全球鹽堿地開發(fā)利用提供中國方案,為加速全球減貧進(jìn)程、提升人類共同福祉貢獻(xiàn)中國智慧。
西北地區(qū)鹽堿地綜合治理利用研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
鹽堿地資源數(shù)量與變化趨勢
我國鹽堿地資源豐富,從開發(fā)利用角度,可分為鹽堿土資源、鹽生植物資源、咸水/微咸水資源,以及旅游和生態(tài)資源等,其中鹽堿土資源是鹽堿地資源的核心部分。據(jù)調(diào)查,我國鹽堿地面積約15億畝(1×109 hm2),其中西北地區(qū)占比70%左右。同時,西北地區(qū)鹽堿地具有豐富的鹽生植物多樣性,其中新疆、內(nèi)蒙古、甘肅、青海、陜西和寧夏的鹽生植物種類分別占全國鹽生植物總數(shù)的60.54%、38.02%、37.66%、29.37%、24.14%和23.42%。而且,西北地區(qū)非常規(guī)水資源儲量較大,其中地表苦咸水資源量為1 650.883×108 m3,青海和新疆分別占75.51%和18.84%;地下苦咸水資源量為62.302×108 m3,新疆、內(nèi)蒙古和甘肅分別占49.94%、18.11%和16.52%。另外,西北地區(qū)鹽堿地具有巨大的生態(tài)產(chǎn)品價值挖掘潛力。
我國鹽堿地的形成特點和分布規(guī)律是自然鹽循環(huán)和人為鹽循環(huán)共同作用的結(jié)果,根據(jù)生物氣候和水土條件,西北地區(qū)鹽堿地基本可劃分為四大分布區(qū)(圖1):甘、蒙、新干旱—漠境鹽堿區(qū),主要分布在甘肅河西走廊、內(nèi)蒙古西部阿拉善地區(qū)和新疆天山以北區(qū)域(包括伊犁盆地);青、新極端干旱漠境鹽堿區(qū),主要分布在塔里木盆地、吐魯番盆地和柴達(dá)木盆地;黃河中上游半干旱—半漠境鹽堿區(qū),主要分布在河套平原、黃土高原及鄂爾多斯高原;內(nèi)蒙古高原干旱—半漠境草原鹽堿區(qū),主要分布在內(nèi)蒙古狼山以北直到中蒙邊境,并向東北延至二連浩特市一帶。總體上,在自然和人為因素的影響下,水、土中可溶性鹽類通過參與土壤積鹽、脫鹽過程,塑造了西北地區(qū)獨特的鹽堿地分布特點。
近40年來,隨著持續(xù)改良開發(fā),我國鹽堿地的面積、分布、利用等情況發(fā)生了明顯變化,鹽堿地呈現(xiàn)面積總量減少、空間分布碎片化、開發(fā)利用難度不斷增加的趨勢,鹽堿耕地面積呈擴(kuò)張趨勢,而鹽堿地可墾資源呈減少趨勢,尤其優(yōu)質(zhì)可墾資源。如圖1所示,在1980—2018年,我國鹽堿地總面積年減少率為22.71×104 hm2/a,其中1980—2003年呈顯著減少趨勢,年減少率為28.68×104 hm2/a,而2004—2018年呈緩慢增長趨勢,年增長率為21.09×104 hm2/a。通過比較全國第2次土壤普查(以下簡稱“土壤二普”)數(shù)據(jù)(鹽堿耕地5.79×106 hm2)與2011年原農(nóng)業(yè)部調(diào)查數(shù)據(jù)(鹽堿耕地7.60×106 hm2)可發(fā)現(xiàn),我國鹽堿耕地面積在過去30年呈持續(xù)增長趨勢。從國土二調(diào)到國土三調(diào),全國可開墾鹽堿地從1.21×107 hm2減少到了7.67×106 hm2,且適宜開發(fā)為耕地的鹽堿荒地已不足1億畝(6.67×106 hm2)。
就西北地區(qū)而言,統(tǒng)計資料顯示,新疆鹽堿地面積占全國鹽堿地總面積的36.8%,在1991—2020年,全疆鹽堿耕地面積增加超過200×104 hm2,年增長率約7.86×104 hm2/a。據(jù)全國第3次土壤普查(以下簡稱“土壤三普”)初步判定,新疆約有1.16億畝(7.73×106 hm2)鹽堿荒地具備開發(fā)利用潛力,如果開發(fā)可每年新增糧食190億斤。同時,據(jù)土壤三普鹽堿地專題調(diào)查初步結(jié)果,甘肅全省現(xiàn)有鹽堿耕地56.67×104 hm2,相比2011年增加了24.42×104 hm2,而且全省擁有宜農(nóng)墾荒地53.88×104 hm2。青海鹽堿地調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,全省鹽堿地面積達(dá)320×104 hm2,其中柴達(dá)木盆地鹽堿地面積占比超過了90%。當(dāng)前,青海適宜改造為耕地的鹽堿荒(草)地有2 000萬—3 000萬畝,其中海西州鹽堿地具備較好開發(fā)利用潛力。據(jù)調(diào)查,寧夏現(xiàn)有鹽堿地約40×104 hm2,鹽堿耕地16.58×104 hm2,具備開發(fā)利用潛力的鹽堿荒地達(dá)5.57×104 hm2。同時,陜西鹽堿地面積為35.08×104 hm2,鹽堿耕地14.24×104 hm2,其中榆林和鹵泊灘擁有超150萬畝(10×104 hm2)宜耕鹽堿地。據(jù)統(tǒng)計,內(nèi)蒙古有鹽堿地565.93×104 hm2,鹽堿耕地105.69×104 hm2,其中內(nèi)蒙古河套灌區(qū)鹽堿耕地面積占內(nèi)蒙古總耕地的68.65%;相比2000年,2020年該灌區(qū)鹽堿耕地面積(39.40×104 hm2)增加了5.07×104 hm2。目前,內(nèi)蒙古和新疆已被納入國家鹽堿地等耕地后備資源綜合利用試點省區(qū)。可見,西北地區(qū)鹽堿地農(nóng)業(yè)利用潛力巨大(表1),對區(qū)域耕地數(shù)量的增加和大食物觀下多元化食物安全的保障具有至關(guān)重要意義。
土壤鹽堿化現(xiàn)狀與演變過程
土壤鹽堿化是自然因素(如氣候、地形、地貌、土壤、植被、水文地質(zhì)、生物活動等)和人為因素(如過墾過牧、棄耕撂荒、不合理的灌排管理、水利工程和土地利用等)雙重作用下的一種土地退化形式。我國是土壤鹽堿化比較嚴(yán)重的國家,尤其在西北地區(qū),土壤鹽堿化、次生鹽堿化對植被生長、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境、工程建設(shè)、人類社會發(fā)展等方面構(gòu)成了潛在威脅。隨著區(qū)域水土資源持續(xù)開發(fā)與利用,我國鹽堿地區(qū)原有水鹽堿運移規(guī)律被干擾甚至被破壞,土壤鹽堿化程度、分布及鹽堿化耕地的數(shù)量發(fā)生了明顯變化。根據(jù)中國土壤鹽堿化調(diào)查公報顯示,當(dāng)前我國輕度、中度和重度鹽堿化土地面積分別占鹽堿地總面積的64%、33%和3%,與土壤二普相比,輕度、中度和重度鹽堿化土地占比分別增加了14.59%、減少了4.24%和減少了10.34%。同時,我國鹽堿化耕地較20世紀(jì)80年代增幅近30%,其中輕度、中度和重度鹽堿化耕地占比分別為52%、31%和17%,其可造成作物分別減產(chǎn)5%—10%、11%—20%和30%以上。
近40年來,我國西北地區(qū)土壤鹽堿化程度呈不斷增加態(tài)勢,其中:重度土壤鹽堿化面積呈降低趨勢,而輕度、中度土壤鹽堿化面積呈增加趨勢;耕地鹽堿化表現(xiàn)出局部減緩與全局加重并存、原生與次生并存,以及復(fù)墾與撂荒并存的趨勢;鹽堿化耕地增加多集中于新墾區(qū),老灌區(qū)土壤鹽堿化得到了初步緩解,而鹽堿撂荒耕地多分布在綠洲—荒漠過渡區(qū)。如圖2所示,從1995—2020年,新疆鹽堿化耕地占全疆總耕地比例從30.12%增加到了37.72%,其中輕度、中度和重度鹽堿化耕地占比分別從15.87%、8.4%和5.9%變到了31.93%、8.24%和1.89%。在2015—2017年,新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)鹽堿化農(nóng)田面積為53.1×104 hm2,其中23.2%的鹽堿化耕地為原生鹽堿土,76.8%為次生鹽堿土。目前,新疆鹽堿化耕地面積的持續(xù)增加主要分布在南疆(包括克州、巴州和喀什地區(qū)),且多集中于新墾區(qū),然而節(jié)水灌溉技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用正在加劇綠洲耕地的次生鹽堿化。在1976—2018年,甘肅景泰川電力提灌灌區(qū)土壤鹽堿化程度總體呈加重趨勢,并以次生鹽堿化為主,截至2016年,景泰縣因鹽堿化影響而棄耕的撂荒地達(dá)6.5萬畝(4 330 hm2)。當(dāng)前,甘肅輕度、中度和重度鹽堿化耕地分別占全省總耕地的49.46%、35.07%和15.47%。
青海鹽堿化土地主要分布在柴達(dá)木盆地,2000—2015年柴達(dá)木盆地重度、中度、輕度和無或弱度鹽堿化土地面積占比分別從19.35%、11.93%、13.95%和54.77%變到了8.60%、21.34%、35.49%和34.57%。整體上,青海重度土壤鹽堿化面積呈明顯減少趨勢,而中度、輕度土壤鹽堿化面積均有所增加。寧夏土壤鹽堿化主要分布在引黃灌區(qū)以北的銀北灌區(qū)及以紅寺堡為代表的揚黃灌區(qū)。在1989—2019年,銀北地區(qū)鹽堿化耕地面積總體呈增加趨勢,與1989年相比,2019年輕度、中度和重度鹽堿化耕地面積分別增加了4.92%、3.89%和0.72%。在揚黃灌區(qū),重度、中度和輕度鹽堿化耕地分別占灌區(qū)鹽堿耕地的16.5%、24.9%和58.6%,其中紅寺堡輕度、中度和重度鹽堿化土地面積分別占比14.06%、65.63%和20.31%。據(jù)統(tǒng)計,近70年來寧夏灌區(qū)土壤次生鹽堿化年增加速率約為4.6%。在1986—2016年,內(nèi)蒙古河套灌區(qū)土壤鹽堿化面積總體呈縮減趨勢,當(dāng)前鹽堿化耕地面積為32.3×104 hm2,其中重度、中度和輕度分別占比16.3%、30.6%和53.1%。陜西土壤鹽堿化面積呈上升趨勢,與1980年相比,目前關(guān)中和陜北耕層土壤均呈堿化趨勢,而陜南呈酸化趨勢,但不同土層的變化規(guī)律存在差異。
在全球氣候變化和水土資源配置調(diào)整的未來場景下,土壤鹽堿化演變進(jìn)程將加快,許多新問題和新挑戰(zhàn)將出現(xiàn)。在第六次國際耦合模式比較計劃(CMIP6)提供的SSP2-4.5和SSP5-8.5兩種排放情景下,我國西北地區(qū)原生土壤鹽堿化程度總體呈現(xiàn)持續(xù)加劇趨勢(圖2)。盡管如此,受制于社會經(jīng)濟(jì)利益與國家宏觀經(jīng)濟(jì)政策的驅(qū)動,土壤鹽堿化的演變趨勢還取決于區(qū)域水土資源開發(fā)等人類活動。尤其,西北地區(qū)現(xiàn)代節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)大面積推廣應(yīng)用導(dǎo)致的“自上而下”型土壤次生鹽堿化亦不容忽視。因此,開展原生和次生土壤鹽堿化調(diào)查,科學(xué)做好鹽堿地治理與利用,對守住耕地保護(hù)紅線、拓展糧食增產(chǎn)空間極其關(guān)鍵。
鹽堿地改良與土壤鹽堿化防治
我國鹽堿地類型多樣,分布范圍廣,鹽堿地治理問題一直備受關(guān)注,尤其從20世紀(jì)50年代開始,各農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)都加強(qiáng)了鹽堿地可持續(xù)利用及改良技術(shù)研究,并取得了長足進(jìn)展。跨入21世紀(jì),我國鹽堿地改良邁入與生態(tài)環(huán)境治理相結(jié)合的新階段,經(jīng)過多年探索與實踐,鹽堿地改良治理已形成了三大路徑,即“以地適種”“以種適地”,以及與這兩大技術(shù)路徑相結(jié)合的“適地適種”。其中,“以地適種”主要從“改土”入手,通過各種改良措施以實現(xiàn)土壤降鹽控鹽排鹽;“以種適地”主要從“改種”出發(fā),通過各種手段選育耐鹽堿的植/作物;“適地適種”協(xié)同創(chuàng)新可科學(xué)優(yōu)選鹽堿地開發(fā)利用和治理改良的有效做法,提高社會經(jīng)濟(jì)效益,加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)。
目前,我國鹽堿地改良主要有物理治理措施、化學(xué)治理措施、生物治理措施和綜合治理措施四大類(圖3)。其中,在物理治理措施中,農(nóng)業(yè)改良的工作量較大,生產(chǎn)成本較高,且操作不善易危害生態(tài)環(huán)境,而工程改良的費用和養(yǎng)護(hù)成本均較高,要求水源豐富、排灌技術(shù)完善,易造成水資源浪費,很難適應(yīng)現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展需求;化學(xué)治理措施的成本較高,不宜大范圍推廣應(yīng)用,且化學(xué)改良劑的過量施用會引起土壤二次污染風(fēng)險;生物治理措施的成本相對較低,可調(diào)控土壤微生物與酶活性,具有潛在經(jīng)濟(jì)價值,但該方法很難從源頭上解決土壤積鹽問題;綜合治理措施是在進(jìn)行單一改良的同時因地制宜融合其他有效措施,取長補(bǔ)短,以實現(xiàn)鹽堿地生態(tài)環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益提升和可持續(xù)開發(fā)利用共贏。例如,甘肅綜合采用農(nóng)藝、工程、化學(xué)、生物等措施,形成了培肥“控”鹽、節(jié)水“阻”鹽、灌水“壓”鹽、適種“抗”鹽四大技術(shù)模式,取得了良好效果。總體上,在系列鹽堿地政策、規(guī)劃、示范、工程等實施下,我國在鹽堿地綜合治理利用方面已形成了八大體系40多項實用技術(shù),包括光粒子鹽堿土改良增產(chǎn)增效技術(shù)、微生物—納米整合治理技術(shù)、咸水結(jié)冰灌溉改良技術(shù)以及炭基微生物控鹽降堿改良技術(shù)等,這些前沿技術(shù)極大提高了作物產(chǎn)量、改善了生態(tài)環(huán)境。
土壤鹽堿化防治不僅在于降低現(xiàn)有鹽堿土的鹽分、堿分含量,還在于防范土壤次生鹽堿化的發(fā)生。近年來,我國西北地區(qū)在土壤水鹽堿運移規(guī)律與土壤鹽堿化形成機(jī)理、土壤鹽堿化演變過程的智能監(jiān)測與尺度轉(zhuǎn)換、鹽堿化障礙的生態(tài)消減與地力提升、鹽堿化農(nóng)田灌排優(yōu)化管理與邊際水安全利用等方面取得了積極進(jìn)展,并為多尺度土壤鹽堿化的快速監(jiān)測評估和風(fēng)險預(yù)警及其防治對策制定奠定了堅實基礎(chǔ)。例如,內(nèi)蒙古鄂爾多斯市探索出了輕度鹽堿化耕地“化肥減施增效與生物強(qiáng)化”、中度“阻鹽培肥與增產(chǎn)增效”、重度“滴灌節(jié)水控鹽與水肥劑一體化”改良利用技術(shù)模式。另外,西北地區(qū)初步形成了“一區(qū)一策”土壤鹽堿化防治與糧經(jīng)飼作物產(chǎn)能提升技術(shù)模式,例如新疆瑪納斯節(jié)水農(nóng)田鹽堿管控和棉花—林果產(chǎn)能提升技術(shù)模式、河西走廊缺水鹽堿地多水控鹽改土和玉米—小麥產(chǎn)能提升技術(shù)模式、高揚程引黃灌區(qū)鹽堿地節(jié)水抑鹽與向日葵—玉米產(chǎn)能提升技術(shù)模式、沿黃灌區(qū)鹽堿荒地節(jié)灌控排生物培肥與向日葵—玉米產(chǎn)能提升技術(shù)模式、河套灌區(qū)灌淤鹽堿化耕地灌排協(xié)同控鹽與向日葵—玉米產(chǎn)能提升技術(shù)模式、揚黃灌區(qū)次生鹽堿化耕地精量灌排抑鹽與玉米—小麥產(chǎn)能技術(shù)模式等,這些先進(jìn)技術(shù)模式對西北地區(qū)土壤鹽堿化生態(tài)治理和鹽堿地可持續(xù)開發(fā)利用至關(guān)重要。
在自然因素和人類活動交互影響下,根據(jù)不同地域土壤水鹽堿運移規(guī)律和鹽堿化發(fā)生特點,堅持“因地制宜、多措并舉、分類施策、節(jié)水優(yōu)先”理念,制定全局與局域、近期與遠(yuǎn)景鹽堿地改良利用、產(chǎn)能提升和生態(tài)保護(hù)戰(zhàn)略規(guī)劃和政策,已成為提升西北地區(qū)鹽堿地綜合利用,以及實現(xiàn)社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、環(huán)境效益多目標(biāo)需求的關(guān)鍵舉措。尤其在現(xiàn)代節(jié)水條件下,加快突破灌區(qū)“自下而上”型和“自上而下”型土壤鹽堿化防治的理論瓶頸和技術(shù)難題,協(xié)同創(chuàng)新旱、澇、鹽、堿、瘦綜合治理,農(nóng)、林、牧、副全面發(fā)展,排、灌、平、肥統(tǒng)籌兼顧,正在成為提高西北地區(qū)鹽堿地資源利用效率和生產(chǎn)力水平,推動生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。
統(tǒng)籌推進(jìn)西北地區(qū)鹽堿地綜合治理利用面臨的問題
鹽堿地資源底數(shù)不清,土壤鹽堿化演變趨勢不明,鹽堿耕地撂荒問題凸顯
鹽堿地資源類型、分布、數(shù)量等的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源口徑不一,缺乏更加精準(zhǔn)、全面的連續(xù)性監(jiān)測數(shù)據(jù),鹽堿地資源底數(shù)不清和數(shù)據(jù)時效性差的問題突出。
氣候變化、人類活動導(dǎo)致土壤鹽堿化呈現(xiàn)不斷擴(kuò)展態(tài)勢,許多新問題、新挑戰(zhàn)顯現(xiàn),尤其內(nèi)陸河流域綠洲長期大規(guī)模節(jié)水灌溉致使“自上而下”型土壤次生鹽堿化新風(fēng)險突出,而且不合理咸水/微咸水灌溉使問題更加嚴(yán)重。
隨著鹽堿耕地面積不斷擴(kuò)大,灌溉農(nóng)業(yè)用水逐漸增加,導(dǎo)致淡水資源日益緊缺,土壤鹽堿化程度持續(xù)加劇,鹽堿耕地撂荒成為迫在眉睫的現(xiàn)實問題。
鹽堿地資源多元化開發(fā)利用不足,可復(fù)制、可推廣鹽堿地創(chuàng)新治理模式缺少
鹽堿地資源開發(fā)利用多集中于鹽堿土地,對鹽生植物、咸水和微咸水以及鹽堿草地、濕地和湖泊等資源的綠色高效、高質(zhì)高值開發(fā)利用不足,缺乏因地制宜多元化綜合利用規(guī)劃。
鹽堿地治理改良是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,現(xiàn)有農(nóng)藝、工程、生物、化學(xué)等治理措施效果單一,優(yōu)勢不能有效發(fā)揮,缺少可復(fù)制推廣、安全經(jīng)濟(jì)的精準(zhǔn)治理技術(shù)體系、產(chǎn)品和裝備。
針對“以地適種”存在受技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性和自然資源條件等制約的問題,亟待創(chuàng)新推動“以種適地”與“以地適種”相向而行、雙向發(fā)力,助力鹽堿地資源綜合開發(fā)利用。
鹽堿地長效管理機(jī)制不健全,科技支撐力度不足,“教科企推”合作水平不夠高
對鹽堿地全過程管理長效性的認(rèn)識不充分,存在資金投入不足、激勵約束機(jī)制不健全、投融資體制不完善、缺乏后期監(jiān)管運維基金、治理后產(chǎn)權(quán)不清等問題。
鹽堿地綜合治理利用方面的跨部門、跨組織和跨地域協(xié)調(diào)合作、協(xié)同攻關(guān)力度不夠,依靠科技創(chuàng)新破解鹽堿地治理和利用方面的共性、基礎(chǔ)性關(guān)鍵核心技術(shù)和前沿引領(lǐng)性技術(shù)難題有待加強(qiáng)。
在鹽堿地綜合治理利用方面雖與教學(xué)、科研、企業(yè)、推廣單位有基礎(chǔ)合作,但交流多限于省域內(nèi),借鑒國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗的能力還不夠,思路方法還不夠創(chuàng)新,產(chǎn)業(yè)鏈還不夠長。
新時期鹽堿地綜合治理、產(chǎn)能擴(kuò)增和生態(tài)效益提升的協(xié)同發(fā)展路徑尚待突破
亟待優(yōu)先保護(hù)鹽堿生態(tài)環(huán)境系統(tǒng),避免因小失大,因短期的、小面積局部的開發(fā)利用,引發(fā)鹽堿荒漠化、鹽堿塵暴等永久的、大面積的生態(tài)環(huán)境問題。
對鹽堿地區(qū)山水林田湖草沙作為生命共同體的內(nèi)在機(jī)理和規(guī)律認(rèn)識不夠,導(dǎo)致鹽堿地開發(fā)利用、生態(tài)治理與有效保護(hù)相結(jié)合的整體管理策略缺乏,使得鹽堿地治理利用缺乏韌性、穩(wěn)定性和可持續(xù)性,難以多目標(biāo)有效協(xié)同。
亟須突破傳統(tǒng)鹽堿地治理利用思維,攻關(guān)鹽堿地產(chǎn)能—生態(tài)效益協(xié)同提升理論和分類分區(qū)治理技術(shù)模式,開辟生態(tài)適應(yīng)型鹽堿地綜合治理利用新道路。
西北地區(qū)鹽堿地與土壤鹽堿化研究的重點方向
在新形勢下,受氣候變化和人類活動雙重影響,西北地區(qū)鹽堿地與土壤鹽堿化研究進(jìn)入了機(jī)遇與挑戰(zhàn)共存的創(chuàng)新跨越新階段,急需面向農(nóng)業(yè)、資源、生態(tài)、環(huán)境等領(lǐng)域和行業(yè),圍繞鹽堿地綜合治理利用研究重點方向(圖4),依靠科技創(chuàng)新破解鹽堿地與鹽堿化研究的前沿引領(lǐng)性技術(shù)難題,搶占未來鹽堿地資源高質(zhì)量開發(fā)利用科技制高點,為國家農(nóng)業(yè)升級、耕地保護(hù)、糧食增產(chǎn)、生態(tài)安全等發(fā)揮重要作用,為全球鹽堿地綜合治理利用提供科技支撐和借鑒范例。
鹽堿地區(qū)生態(tài)水文過程及土壤鹽堿化效應(yīng)
鹽堿地區(qū)生態(tài)水文過程是當(dāng)前國際生態(tài)水文學(xué)研究中的熱點方向,土壤—植被—水文耦合過程是揭示土壤水鹽堿運移規(guī)律、鹽堿地植被分布格局和土壤鹽堿化空間分異的重要切入點。在人類活動和全球氣候變化不斷加劇的背景下,突破鹽堿地區(qū)生態(tài)水文多要素的多尺度綜合融合與系統(tǒng)模擬、極端氣候事件及土地利用/覆被變化引起土壤鹽堿化過程變化的生態(tài)水文機(jī)理、全球氣候變化和高強(qiáng)度人類活動對鹽堿地區(qū)生態(tài)水文過程多重影響的檢測與歸因等關(guān)鍵科學(xué)問題,可為鹽堿地區(qū)生態(tài)環(huán)境的維護(hù)和恢復(fù)、生態(tài)水文與社會經(jīng)濟(jì)的協(xié)同發(fā)展和提升提供科學(xué)指導(dǎo)。
鹽堿地區(qū)土壤碳庫源匯效應(yīng)及其固碳潛力
鹽堿地區(qū)土壤碳庫動態(tài)及其對人類活動和氣候變化的響應(yīng)是土壤碳循環(huán)研究的前沿問題,旱區(qū)鹽堿地?zé)o機(jī)碳過程作為碳循環(huán)領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn),其可能的機(jī)理、動態(tài)與影響因素、碳匯形成潛力及效益等問題受到廣泛關(guān)注。結(jié)合長期樣地監(jiān)測、通量觀測、遙感監(jiān)測、模型模擬等技術(shù)手段,闡明氣候變化與人類活動影響下旱區(qū)鹽堿地土壤有機(jī)碳和無機(jī)碳的時空格局、演變規(guī)律及驅(qū)動機(jī)制,揭示鹽堿地區(qū)碳匯關(guān)鍵過程與調(diào)控機(jī)制以及碳庫穩(wěn)定性、碳匯可持續(xù)性及潛力,可為國家節(jié)能減排規(guī)劃和實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供科學(xué)依據(jù),為我國在國際碳平衡談判中把握主導(dǎo)權(quán)提供全面科技支撐。
鹽堿地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換過程
生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及其維持機(jī)制是生態(tài)學(xué)領(lǐng)域研究熱點,生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)制及其早期預(yù)警是生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性管理研究的重點。隨著氣候變化和人類活動對鹽堿地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)雙重擾動的不斷加劇,鹽堿地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)可能會從一種穩(wěn)定狀態(tài)跨越閾值轉(zhuǎn)變到另一種穩(wěn)定狀態(tài),引發(fā)生態(tài)環(huán)境問題,給社會經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失。在鹽堿地區(qū),揭示生態(tài)系統(tǒng)多尺度穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)制,構(gòu)建定量刻畫生態(tài)系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型,研發(fā)適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換綜合檢測方法,將系統(tǒng)臨界閾值、早期預(yù)警信號納入到生態(tài)系統(tǒng)管理體系,深入解析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)驅(qū)動機(jī)制和可持續(xù)發(fā)展多元路徑,可為加快構(gòu)建生態(tài)保護(hù)新格局、推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)提供科技支撐。
鹽堿障礙消減和產(chǎn)能擴(kuò)增與生態(tài)效益提升
土壤鹽堿障礙的綠色消減與健康保育,以及鹽堿化耕地的提質(zhì)改造與生態(tài)治理是近期鹽堿地綜合開發(fā)利用與產(chǎn)能提升的主攻方向,利用植物—土壤—微生物互作機(jī)制協(xié)同提升鹽堿地生態(tài)功能和產(chǎn)能效益已成為國際研究的新趨勢。開展鹽堿地內(nèi)穩(wěn)性地力提升與沃土創(chuàng)建技術(shù)研究,對鹽堿地農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展至關(guān)重要。當(dāng)前土壤鹽堿障礙消減和產(chǎn)能擴(kuò)增研究的前沿?zé)狳c主要集中在基于生態(tài)修復(fù)對新材料、新裝備、新工藝、新技術(shù)和新方法的探索與利用方面,特別是微生物在鹽堿地改良中的作用及嗜鹽/耐鹽微生物資源的挖掘、土壤改良劑在遏制土壤鹽堿化進(jìn)程中的作用及生物炭改良鹽堿地的潛力、生物移鹽排堿技術(shù)開發(fā)與耐鹽堿植物種質(zhì)篩選。
統(tǒng)籌推進(jìn)西北地區(qū)鹽堿地綜合治理利用的對策建議
構(gòu)建“數(shù)智”監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng),健全土壤鹽堿化風(fēng)險動態(tài)研判機(jī)制
利用遙感、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等先進(jìn)技術(shù),構(gòu)建鹽堿地多源信息融合與綜合觀測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),形成集連續(xù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)共享、災(zāi)害預(yù)警、決策制定、成效評估與綜合示范等功能于一體的“數(shù)智”鹽堿地綠色發(fā)展服務(wù)平臺。
加強(qiáng)人為、自然要素對土壤鹽堿化的影響監(jiān)測與精準(zhǔn)解析,開展典型及熱點區(qū)域(如跨流域調(diào)水區(qū)、引黃/沿黃/揚黃灌區(qū)、咸水/微咸水補(bǔ)灌區(qū))土壤次生鹽堿化發(fā)生與發(fā)展趨勢預(yù)測、預(yù)警和風(fēng)險評估研究,健全土壤鹽堿化風(fēng)險動態(tài)研判機(jī)制,提升監(jiān)測預(yù)警能力,支撐鹽堿地精準(zhǔn)治理。例如厘清大規(guī)模、長距離跨流域調(diào)水工程實施對調(diào)水區(qū)、輸水線和受水區(qū)土壤鹽堿化的長期影響,揭示人為氣候變化導(dǎo)致的河川徑流季節(jié)性變化對土壤鹽堿化演變的驅(qū)動機(jī)制,明晰土壤鹽堿化對人為過度開發(fā)導(dǎo)致的地下水枯竭的響應(yīng)。
以土壤三普為契機(jī),集成“空—天—近—地—網(wǎng)”一體化先進(jìn)調(diào)查技術(shù)與傳統(tǒng)調(diào)查技術(shù),全面摸清鹽堿地資源家底、土壤鹽堿化現(xiàn)狀和鹽堿耕地撂荒的數(shù)量、分布和趨勢以及修復(fù)與利用潛力,明確鹽堿耕地撂荒的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效應(yīng),突破鹽堿撂荒耕地復(fù)耕復(fù)種技術(shù)難點,強(qiáng)化農(nóng)戶技術(shù)選擇行為扶持政策,多措并舉盤活撂荒鹽堿耕地,如新疆天山北坡撂荒鹽堿地“綠洲1號”菌草種植技術(shù)。
科學(xué)規(guī)劃分類治理,挖掘鹽堿地資源多元利用模式
根據(jù)不同區(qū)域鹽堿地形成特點、土壤鹽堿化發(fā)生規(guī)律和已有治理技術(shù)的效果優(yōu)劣,遵循水鹽堿運動的科學(xué)原理,兼顧“流域—灌域—景觀—田塊—土層”等多尺度改良,將高效灌排耕作栽培技術(shù)、低成本高質(zhì)生物化學(xué)改良產(chǎn)品以及耐鹽堿植/作物品種、微生物菌劑等有機(jī)結(jié)合,形成可復(fù)制能推廣的“控鹽—抑堿—改土—增養(yǎng)—促生”一體化鹽堿地“一區(qū)一策”治理模式。例如,河套灌區(qū)重度次生鹽堿地工程-生態(tài)治理與節(jié)水增效技術(shù)模式。
針對鹽堿地資源分布和水資源量、生態(tài)環(huán)境狀況,制定鹽堿地開發(fā)利用的總體規(guī)劃、國家標(biāo)準(zhǔn)和專項實施方案,從鹽堿土地、鹽生植物、鹽堿水資源等方面多維推進(jìn),大力篩選先鋒耐鹽堿種質(zhì)資源,積極開發(fā)咸水淡化和利用技術(shù),探索“鹽堿地+”生態(tài)—經(jīng)濟(jì)—社會效益多贏的新路徑。例如,甘肅景泰縣創(chuàng)新出的“挖塘降水、抬土造田、漁農(nóng)并重、修復(fù)生態(tài)”鹽堿地水資源漁農(nóng)綜合利用模式。
促進(jìn)鹽堿地開發(fā)主體與模式多元化,積極推進(jìn)鹽堿地“適地適種”協(xié)同創(chuàng)新,因地制宜推進(jìn)“農(nóng)牧漁”互補(bǔ)、“糧經(jīng)飼”協(xié)同,量體裁衣構(gòu)建“宜糧則糧、宜草則草、宜牧則牧、宜漁則漁、宜果則果、宜經(jīng)則經(jīng)”食物供給體系,加強(qiáng)管護(hù)擔(dān)負(fù)生態(tài)功能的鹽堿地。例如,大力保護(hù)綠洲—荒漠內(nèi)部或周邊承擔(dān)“干排鹽”和“植物聚鹽”的鹽堿荒地。
建立健全系統(tǒng)管理機(jī)制,提升鹽堿地科技引領(lǐng)賦能水平
依據(jù)歷年中央一號文件、政府工作報告和《關(guān)于推動鹽堿地綜合利用的指導(dǎo)意見》《全國高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)規(guī)劃(2021—2030年)》等文件,健全鹽堿地綜合治理利用激勵約束和監(jiān)管運維機(jī)制,既要設(shè)計好鹽堿地的前期開發(fā)治理,也要兼顧后期管護(hù),堅持“開墾一畝、穩(wěn)定一畝”原則,保障效益持續(xù)發(fā)揮;科學(xué)引導(dǎo)社會資本開展鹽堿地治理與利用,建立“政府引導(dǎo)、市場運作、社會參與”多元化資金籌措機(jī)制,適當(dāng)以鹽堿地轉(zhuǎn)換為新增耕地的經(jīng)濟(jì)收益撬動社會資本進(jìn)入,促進(jìn)鹽堿地治理投資項目實施模式多樣化。例如,山東東營市推出的“黃河口堿地貸”鹽堿地綜合治理組合融資管理模式。
加強(qiáng)與相關(guān)部門和地方政府緊密合作,多措并舉搭建鹽堿地綜合治理利用創(chuàng)新平臺和人才儲備庫,提高科研經(jīng)費投入力度,激發(fā)科研人員創(chuàng)新活力,攻克鹽堿地生態(tài)治理利用中的技術(shù)、裝備和產(chǎn)業(yè)難題;破除鹽堿地科技創(chuàng)新政策落實落地“壁壘”,打通創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈的融合“通道”,使鹽堿地綜合治理技術(shù)研發(fā)和推廣實現(xiàn)“自上而下”與“自下而上”有機(jī)結(jié)合,以提高科技創(chuàng)新的效益和成果轉(zhuǎn)化率。
積極搭建國內(nèi)外鹽堿地綜合治理利用多層次、多形式、多領(lǐng)域合作交流平臺,聯(lián)合開展技術(shù)研發(fā),共同加強(qiáng)宣傳引導(dǎo),并通過實施“引進(jìn)來”和“走出去”相結(jié)合的開放形式,共創(chuàng)共享鹽堿地綜合治理利用先進(jìn)模式。例如,河套灌區(qū)鹽堿地治理政策、理念和標(biāo)準(zhǔn)可借鑒美國加利福尼亞州“控水排鹽+耐鹽植物種植”模式。
科學(xué)開發(fā)有效保護(hù),開辟鹽堿地區(qū)生態(tài)文明新道路
加強(qiáng)鹽堿地區(qū)生態(tài)環(huán)境的建設(shè)和保護(hù),宜開發(fā)則科學(xué)有序開發(fā),不宜開發(fā)則全力保護(hù)。對于西北地區(qū)鹽堿地,在淡水資源相對充足、排水順暢的條件下,可對鹽堿地進(jìn)行洗鹽排堿改造再種植以實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn),但潛在的生態(tài)環(huán)境影響不容忽視,應(yīng)加強(qiáng)環(huán)境影響分析論證,做好事中事后監(jiān)管工作;在淡水資源有限的條件下,要在維持鹽堿地生態(tài)功能基礎(chǔ)上科學(xué)有序開發(fā)利用,并協(xié)調(diào)好水資源開發(fā)和鹽堿地建設(shè)關(guān)系,在鹽堿含量相對較低的鹽堿地上種植耐鹽堿作物,保護(hù)好其他鹽堿地類型的自然景觀;在淡水資源缺乏的條件下,應(yīng)優(yōu)先保護(hù)區(qū)域脆弱自然鹽堿生態(tài)環(huán)境系統(tǒng),合理利用咸水/微咸水資源,在鹽堿地上開發(fā)鹽生植物的藥用、飼用、景觀生態(tài)等價值。
采用基于自然的解決方案等生態(tài)化手段,深入解析穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換視角下鹽堿地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的演變過程。秉持鹽堿地區(qū)“山水林田湖草沙”一體化保護(hù)和系統(tǒng)治理,以科學(xué)合理的治理利用促進(jìn)生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展和生態(tài)的有效保護(hù),實現(xiàn)與鹽堿地和諧共生。
基于綠色發(fā)展與生態(tài)優(yōu)先原則,遵循《“十四五”生態(tài)保護(hù)監(jiān)管規(guī)劃》,革新以人類需求為導(dǎo)向的傳統(tǒng)發(fā)展模式,研發(fā)與時俱進(jìn)、綠色高效的鹽堿地開發(fā)利用與生態(tài)保護(hù)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)綜合技術(shù)體系,開辟鹽堿地治理利用和產(chǎn)能提升與生態(tài)保護(hù)相結(jié)合新道路。
(作者:馮起、尹鑫、衛(wèi)朱猛、張舉濤、劉蔚、席海洋、魚騰飛、楊林山、劉文、陸志翔,中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院。《中國科學(xué)院院刊》供稿)