“藏粮于地、藏粮于技”战略实施中的土壤科学与技术问题

"藏粮于地、藏粮于技"战略是国家"十三五"规划的新途径,是保障我国粮食生产和安全的必然选择。提升耕地质量和确保耕地资源的可持续利用,是实现"藏粮于地、藏粮于技"战略的基本保障和具体途径。目前我国耕地资源环境面临着多重挑战,需要依靠科技创新不断提升耕地地力。文章分析了我国耕地质量现状以及耕地资源保护和可持续利用中需要解决的问题和发展方向,并从"藏粮于地、藏粮于技"战略实施的角度,针对我国耕地资源特点,探讨了提升基础耕地地力的途径,提出了耕地资源可持续管理问题,旨在为"藏粮于地、藏粮于技"战略实施提供一定参考。     

资源环境约束下内蒙古如何为服务国家粮食安全贡献力量

粮食安全是“国之大者”。党的二十大报告指出,“要全方位夯实粮食安全根基,牢牢守住18亿亩耕地红线,确保中国人的饭碗牢牢端在自己手中”。内蒙古作为祖国北疆重要的“粮仓”“肉库”“奶罐”,在国家粮食安全中扮演重要的角色。在现有生产和供给基础上,可通过进一步提升耕地质量、优化种养殖结构、改造盐碱地等边际土地增加农业后备用地,“藏粮于地”“藏粮于技”,充分发挥内蒙古在粮食和重要农畜产品的比较优势,多措并举为切实服务保障国家粮食安全功能贡献力量。     

我国土壤资源特点与土壤安全利用

我国土壤资源丰富多样, 空间分异明显, 但宜耕地面积小, 总体质量不高;受人为活动强烈影响, 土地垦殖率高, 耕地后备资源有限。总体上, 土壤资源数量和质量均属严重制约型, 人地、人粮矛盾突出, 特别是近20 年来, 由于利用管理缺乏合理的布局和规划, 建设占用耕地使优质耕地减少过快;生态脆弱带土地退化势头没有遏止, 土壤污染有加剧趋势, 土壤安全形势日趋严峻。我国土壤资源基础调查工作基础薄弱, 土壤资源现状不清, 缺乏科学有效的土地资源评价方法和标准, 土壤资源管理相对粗放。需要加强土壤资源科学的基础研究, 深化土壤功能与安全的内涵, 更新我国土壤资源清单, 为多目标土地利用提供基础数据、模型和决策。     

红壤退化与修复长期研究促进东南丘陵区生态循环农业发展

我国东南红壤丘陵区面临侵蚀、酸化、肥力衰减、重金属污染、季节性干旱等退化问题,造成红壤生态系统退化和土地生产力下降,制约了区域农业的可持续发展。1985年鹰潭红壤生态实验站建站以来,系统开展了红壤生态系统的长期观测和生态学基础研究,以及红壤退化与修复、耕地地力演变与提升、红壤养分循环与高效利用、红壤污染与治理、红壤生态农业模式与区域发展战略等方面的应用研究和示范推广。在红壤发生方面,发现现代脱硅富铝化过程仍在继续,小流域土壤自然酸化速率较低;针对红壤农业利用中的加速酸化,研发了抑制质子产生和提升土壤抗酸化能力的新方法,挖掘了红壤区新的耐铝植物资源,揭示了植物耐铝的分子生物学机制;建立了红壤区土壤侵蚀多尺度监测方法,编制了土壤可蚀性因子分布图,查明了红壤侵蚀演变和崩岗发育机制,建立了侵蚀红壤的开发性治理模式;探明了红壤区季节性干旱发生规律,揭示了红壤孔隙形成机制以及不同尺度的水文通量,研发了农田水分高精度远程数据采集系统,建立了低丘红壤区高效节水农业模式;建立了土壤-农作物系统重金属和稀土元素迁移预测模型,提出了红壤和水稻土安全阈值,集成了红壤重金属污染治理技术模式;查明了南方红壤地力和养分平衡的演变状况,揭示了红壤碳氮转化生物网络的驱动机制,提出红壤大团聚体生物培肥技术;创建了江西省耕地保育与持续高效的现代农业技术体系,发展了红壤小流域"山水林田湖草"生态循环农业模式,为红壤区耕地质量建设、生态环境保护和新一代生态循环农业的发展作出了重要贡献。     

土壤-微生物系统功能及其调控

土壤是粮食生产的主要载体。党的“十八大”以来,习近平总书记从我国发展全局出发,深刻阐述了粮食安全的重大理论与实践问题,多次强调“解决好吃饭问题始终是治国理政的头等大事”。“藏粮于地、藏粮于技”成为我国“十三五”规划的十四大战略之一和国家重大需求,习近平总书记指出,要像保护大熊猫一样保护耕地。在“十三五”规划建议的说明中,他又对藏粮于地进行延伸,提出探索实行耕地轮作休耕制度。同时,要为粮食生产插上科技的翅膀,坚持走依靠科技、提高单产的内涵式道路。20世纪90年代以来,传统土壤物理、化学调控措施的增产潜力已达瓶颈,我国粮食安全保障亟待发掘新的增长点。例如,我国在世界7%的耕地上施用了世界1/3的化肥,氮肥的平均利用率不足30%,相当于每年损失高达500亿元。此外,大量农业化学品投入导致了有害物质积累、农业面源污染和温室气体排放等生态环境问题。据2010年环境保护部的估算,我国农业来源总N和总P占全国排放总量的57.2%和67.4%。土壤养分元素的形态转化几乎完全依赖于土壤微生物组,因此,揭秘土壤微生物组,发展土壤-微生物系统及其功能调控技术,探索现代农业管理方式对土壤微生物系统的影响及其反馈机制,已经成为我国“藏粮于地、藏粮于技”战略的重大理论和实践问题。     

东北地区耕地产能空间分异规律及产能提升主导因子分析

耕地产能能够揭示耕地生产能力及生产潜力的数量和空间布局,对于合理利用和保护耕地、确保粮食安全具有重要意义。本文在东北地区三个层次产能核算成果的基础上,分析了8个二级区耕地产能的空间格局及其分异规律,并在农用地分等因素与耕地利用潜力的相关性分析基础上,对理论产能、可实现产能与分等因素进行回归分析,探讨各二级区内耕地产能提升的主导影响因子。研究结果表明,东北地区耕地综合生产能力以西部平原和松嫩平原地区最大,理论利用潜力、可实现利用潜力基本表现为黑龙江省、辽宁省、吉林省逐渐减少,理论利用强度、可实现利用强度表现为吉林省、辽宁省、黑龙江省逐渐减少。土壤障碍层深度、有机质含量、盐渍化程度、坡度等因子是影响东北地区产能提升的主导因子。研究可为区域耕地产能提升提供参考,为耕地资源数量质量并重管理、开展土地整理规划、耕地保护和动态监测、落实耕地占补平衡制度等提供技术支撑。     

基于生态安全的石羊河流域耕地保有量测算与分析

以石羊河流域为研究对象,针对其生态环境问题主要从水资源、土地资源和生态安全三个方面进行分析,选取水资源为生态安全因子,以2003年为现状水平年,2010年和2020年为规划水平年,根据预测的农业用水量和农田灌溉配水定额可计算出基于农田灌溉配水确定的耕地面积,考虑该流域经济发展情况,再加上旱地面积可确定规划水平年基于生态安全的耕地保有量并进行对比分析,提出建议,为促进石羊河流域生态安全及耕地可持续利用提供依据。结果如下:2010年石羊河耕地保有量为525.85万亩,同比减少30.9万亩。2020年耕地保有量为465.96万亩,同比减少90.79万亩。     

中国科学院南京土壤研究所近期重要科研成果

正新垦耕地优质耕作层工程化快速构建技术面向国民经济主战场,深入贯彻落实"藏粮于地、藏粮于技"国家战略,针对我国耕地占补平衡中"占优补劣"问题,中科院南京土壤所张佳宝研究员领衔的团队经过10多年攻关,研发了以有机天然材料为核心的优质耕作层工程化快速构建技术,形成了不同类型土地整治优质耕作层构建和     

我国耕地占补平衡政策实施困境及科技创新方向

耕地占补平衡作为我国耕地保护制度的重要组成部分,是对工业化、城镇化建设占用耕地不断扩大的重要补救措施。当前,耕地占补平衡面临耕地后备资源枯竭、建设用地和生态用地占用耕地需求居高不下的困境,地方占多补少、占优补劣、破坏生态等异化行为危及国家粮食安全和生态安全。在耕地保护制度转型的大背景下,必须深刻理解我国人地矛盾的长期性、极端性和复杂性,明确耕地占补平衡在保护耕地资源、优化国土空间、促进均衡发展方面的不可替代作用;以科技创新为引领,提升全社会耕地资源认知水平,加快形成以耕地质量和产能为核心的占补平衡新体系、差异化耕地占补平衡调控机制、生态优先的全域土地综合整治工程技术体系;实施中国耕地资源安全保障重大科技行动,强化耕地资源全要素监测监管能力和科技支撑能力,全面提升我国耕地保护监督的科学决策与智慧管理水平,支撑耕地保护向数量、质量、生态“三位一体”纵深发展。     

南方红壤丘陵耕地生态修复补偿标准研究

科学制定生态补偿标准,引导企业合理规模种植,对于南方红壤丘陵山地生态脆弱区耕地生态修复具有重要意义。本文从企业微观经济行为出发,构建南方红壤丘陵山地新开垦耕地的生态补偿标准、新增生态系统服务价值、利用方式转化比例、土地面积的四维空间理论方法,提出以生态修复为导向的南方红壤丘陵山地生态脆弱区新开垦耕地补偿标准制定方法。并以浙江省松阳县为例进行了实证研究,研究结果表明：面向720 hm²待修复耕地,综合考虑当前生态补偿标准、县级政府财政能力,设定生态系统服务价值修复量为1000万元/a,补偿标准0.51万元/（hm²·a）,企业转换利用方式种植脐橙转换面积比例为50%,需补偿资金为368.49万元/a。建议面向南方红壤丘陵山地生态脆弱区新开垦耕地生态修复目标,出台空间定位准确和补偿标准细化的精准生态补偿政策。     

要素替代、技术进步与建设用地集约利用的关系研究

我国正处在工业化和城镇化中期阶段,经济发展总是伴随着建设用地大量投入,然而在耕地红线和用地规划的约束下,近年来我国建设用地的集约利用程度总体呈上升趋势。对此,本文针对我国建设用地集约利用程度总体呈上升趋势的内在原因进行研究,采用要素边际利用量和技术进步率省际面板数据,运用面板数据格兰杰因果检验和回归分析方法,分析要素替代、技术进步与建设用地集约利用的关系,探讨建设用地集约利用主要驱动力。研究结果显示:①资本边际利用量对建设用地边际利用量具有明显的负向作用;②技术进步与建设用地边际利用量减少不存在明显的相互作用。我国建设用地集约利用程度的提升是由要素之间的替代作用所致,它是建设用地集约利用主要驱动力,技术进步对建设用地集约利用程度的提高没有产生显著影响,这一结论对我国政府进一步制定和实施建设用地集约利用方案提供了一定的借鉴。     

环渤海盐碱地台田季节性脱盐效率与生产效益分析

环渤海滨海地区淡水资源缺乏,季节性旱、涝与盐碱、地下潜水矿质化共生,是该地区农业生产极不稳定的主要原因。本文选择东营地区台田-浅池与黄骅重盐碱地实验台田-浅池为研究对象,采用野外实验与调查问卷相结合的方式,对比分析了两地台田-浅池模式脱盐效率和生产效益。结果表明气候季节性变化导致盐荒地表层盐量变化大,严重影响作物生长发育。台田减轻或遏制了季节性雨热条件变化下的剧烈反盐,耕层全年脱盐效率达58.8%,其中东营沙性土质台田耕层年平均脱盐效率为79.7%,种植棉花产量4500kg/hm2,与传统利用模式相比增加50%;黄骅台田耕层年平均脱盐效率为37.9%,种植棉花产量3000kg/hm2。台田浅池模式能起到降盐、稳盐及抗洪调蓄水源的作用,利于环渤海盐碱地粮食产量稳定和土地高效生产。本文研究结果可为环渤海重盐碱地土壤改造、粮食增产、土地综合利用提供重要参考。     

科技创新推进黑土地保护与利用，齐力维护国家粮食安全——用好养好黑土地的对策建议

保护和利用好黑土地资源,建设粮食产业强国是维持国家安全的重要基石。文章聚焦水-土-种-肥-药等农业资源要素,分析了当前我国东北黑土区在粮食生产、生态安全和可持续发展中存在的关键"卡脖子"问题。提出应以科技创新为引领,加强黑土地保护和作物增产技术与装备研发;构建土壤障碍因子消减和抗逆作物优化种植模式、黑土地保护长效机制,全面推进土地集约化经营和机械化生产;加快粮食生产向精准化、智慧化转型,构建多种生态系统协同发展安全模式。提出发挥中国科学院科技力量建制化和多学科优势,紧密联合地方政府、企业、农民,组建科技攻关和技术推广团队,以及推动黑土地保护性利用和健康管理核心技术落地的政策建议。     

黄土丘陵沟壑区县域耕地粮食生产力与粮食自给能力变化差异

水土流失是威胁黄土高原地区农业可持续发展的突出生态问题.为了水土保持的需要,自1979年以来,安塞县的坡耕地被逐渐退了下来,尤其是1999年以来,该区成为全国退耕还林还草工程的重点区域之一,受补贴政策的激励,坡耕地退耕的进度加快.如何实现在水土保持生态建设过程中,提高粮食生产力水平,保障粮食自给,是关系全县生态环境恢复和社会经济发展的关键.该文根据安塞县1979年～2000年的统计资料,采用耕地动态度、耕地粮食生产力相对指数和粮食自给能力相对指数这3个指标,定量分析了安塞县各乡镇在全县粮食生产中的相对重要性.通过分析不同乡镇粮食单产变化、耕地动态度、耕地粮食生产力水平和粮食自给能力变化的特点,为合理制定县域不同水土保持分区内各乡镇退耕还林、还草进度,以及相应的以基本农田建设为主的综合措施的布局提供参考.     

2000-2010年中国耕地变化与耕地占补平衡政策效果分析

本文基于中分辨率卫星遥感数据,深入分析了2000-2010年间中国耕地变化及其空间差异,并对中国耕地占补平衡政策的实施效果进行了评估。结果表明：10年间中国耕地面积有所减少,由2000年的1.85亿hm²,减少到2010年的1.81亿hm²,耕地减少的主要方式为耕地转为城镇建设用地。耕地变化在空间上呈现出西增东减,北增南减,东部沿海自然条件良好地区以及中部生态环境脆弱地区耕地减少,西部水资源缺乏地区耕地增加的基本格局。大部分省份没有实现耕地占补平衡基本目标,有18个省份占补平衡指数小于-50％。建设占用的耕地多适宜农业耕作,而新增耕地只有不到一半适宜农业耕作。研究时段内经济快速发展、人口增加以及城镇化等因素导致的建设用地需求快速增加,决定了东部地区耕地占补平衡很难有效实施。全国耕地总体占补平衡背后存在较为严重的生态风险,耕地增加过于依赖土地开发,对现有耕地的保护亟待加强。     

塔里木盆地水土资源开发及其生态环境效应

塔里木河盆地人口与经济发展而带来的水土资源开发利用程度的增加 ,对盆地生态环境产生了重大的影响。由于上游水土资源开发面积急剧增加 ,导致支流向干流输水逐年减少、年内分配趋于集中、引水口猛增导致干流下游河段断流等水文现象。塔里木盆地水土资源开发到来的效应有积极建设性的一面 ,也有消极的破坏原有生态环境的一面。积极一面主要表现在 :①人工绿洲面积扩大 ,绿洲内部小气候条件改善 ;②土地生产能力提高 ;③水资源有效利用率提高 ;④绿洲内部结构更加完善、趋于稳定等。消极一面主要表现在 :①天然绿洲植被衰退 ;②土地沙漠化和沼泽化、盐渍化并存 ;③河流水质恶化、下游地下水位下降等。塔里木河流域水土资源开发的同时要重视生态环境建设与调控具有重要意义     

中国核心生态空间的现状、变化及其保护研究

本文综合中国目前的国土区划和生态工程,提取包括水源涵养区、土壤保持区、防风固沙带、洪水调蓄区、河岸防护带和生物多样性保护区等6类国家核心生态空间,划定维护国土安全的生态红线。结果表明,中国核心生态空间面积为339.77万km2,主要分布在中西部地区。核心生态空间内的土地利用构成以林地、草地和湿地为主,耕地和城乡工矿建设用地等比重较低。1980-2008年近30年间,发挥重要生态功能的用地呈减少趋势,而以生产、生活功能为主的用地呈增加态势,区域生态调节、防护和屏障功能削弱。因此,核心生态空间内应严格控制耕地、建设用地的增长,采取有效措施使其"零增长"乃至"负增长",强调生态红线内林地、草地和湿地的绝对保护。     

盐碱地改良技术综述与一种新的研究模式展望

我国是一个农业人口大国,耕地和粮食的质量安全及稳定生产,在国民经济发展中具有非常重要的地位。体现农业综合生产能力的重要标志是耕地资源质量问题,其中对盐碱化土壤等中、低产改造利用是一项重要的基础工程,为此我国在农田盐碱地改良利用治理和研究诸多方面付出了不懈的努力,并取得了显著的成效。本文根源于我国盐碱地改良整治技术的发展,对传统的水利改良技术、后起的土壤生物化学改良技术、现代节水灌溉农田水盐调控技术研究内容和效果等进行了综述分析。随着我国多形式节水灌溉技术研究应用和推广,以适应新的灌溉条件下土壤水盐管理利用的新技术理论和方法也在不断呈现,如"土壤水盐定向迁移"和农田土壤"盐分上移地表排"即为近年来我国水利科技人员,创新提出并研究的土壤水盐改良利用新技术理论和解决模式,本文对这一新的技术理论和灌排模式研究内容进行了介绍,并提出展望。     

黄河三角洲农业高质量发展新模式

黄河三角洲是全球最年轻的三角洲和新生陆地之一,也是最年轻的湿地生态系统,生态环境脆弱,河-海-陆交互形成了独特的地理环境。土地盐渍化、盐碱地数量大、分布广是该地区的主要特征之一。农业开发不仅涉及该地区的水资源高效利用和合理分配、河口湿地的保护和整个区域的生态环境友好、土地资源的高效开发和安全、陆-海统筹发展,还关乎该地区的乡村振兴。因此,盐碱地农业高质量发展成为该地区可持续发展的重要环节,在盐碱地上发展高质量农业面临重要挑战。文章依据国家重大战略需求、黄河三角洲发展现状及主要问题,提出了应用生态系统工程技术支撑黄河三角洲盐碱地高效农业发展的新模式,并给出该地区未来生态保护和高质量发展的建议。该研究对于我国盐碱地的高效开发也具有重要意义。