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土壤修复

旗下栏目: 土壤修复 濒危物种 林业矿业

为合理利用耕地提供科技支撑

来源:中国科学报 作者:陈萌山 人气: 发布时间:2021-04-06 09:38:10

2020年12月,中央经济工作会议和中央农村工作会议再次强调,“要严防死守18亿亩耕地红线,采取长牙齿的硬措施,落实最严格的耕地保护制度”“坚决遏制耕地‘非农化’、防止‘非粮化’,规范耕地占补平衡”。因此,科学利用和保护耕地事关国家粮食安全,需要切实重视加强。

当前我国耕地不仅数量减少,而且退化严重,主要表现为土壤酸化、盐碱化、黑土地退化,以及耕层变浅。

耕地土壤酸化趋势加重。我国14.5%的耕地已严重酸化。近30多年来,湖南、江西、广西等省份土壤pH值小于5.5的酸化耕地面积增加了35%,作物减产20%以上。

耕地土壤盐碱化问题严重。我国盐碱耕地约1.14亿亩,较上世纪80年代增加2600万亩,增幅近30%。其中,轻度、中度和重度盐碱耕地占比分别为52%、31%和17%,可造成作物减产5%~10%、11%~20%、30%以上。

东北黑土地退化严重。我国黑土区耕地面积2.78亿亩,自20世纪50年代开垦以来,耕作层土壤有机质含量由开垦前8%~10%下降到2.5%~3.5%。

此外,我国土壤耕层变浅也十分普遍。耕作层小于20厘米面积占比71%,由此造成水肥利用率低,作物抗逆性差。据农业农村部《2019年全国耕地质量等级情况公报》,将全国20.23亿亩耕地质量等级由高到低依次划分为一至十等,评价为一至三等的耕地面积为6.32亿亩,占耕地总面积的31.24%;评价为四至六等的耕地面积为9.47亿亩,占耕地总面积的46.81%;评价为七至十等的耕地面积为4.44亿亩,占耕地总面积的21.95%。

因此,当前,我国迫切需要加强耕地质量科学创新,强化国家耕地安全战略科技力量,为耕地合理利用和地力提升提供有效的科技支撑。

笔者调研发现,从科学研究角度,目前我国耕地保护与利用存在四大问题。

一是缺乏顶层设计。耕地相关学科的研究以科学家的兴趣为主,不具有总体性和战略性,国家使命要求没有充分体现,如耕地保护的相关标准缺失。

二是欠缺系统性研究。耕地保护既包括数量也包括质量,需要多学科的交叉融合,二者的综合研究不够,如从数字土壤到智慧耕地的融合研究不够。

三是科技支撑不足。主要是协同高产与耕地保护技术缺乏;有机肥供肥缓慢,秸秆还田碳氮比过高造成减产,有机资源高效利用技术需要创新;农田水土流失严重,耕层土壤逐渐变薄,保护性技术及机械缺乏。

四是研究条件落后。耕地相关学科投入少,研究平台基地相对薄弱。近年来以土壤组学和智慧耕地为代表的学科前沿已经出现,迫切需要通过改善科研条件,取得原创性突破性成果,进一步提升国际话语权。

针对上述耕地保护与利用存在的科技问题,笔者建议,系统开展国家耕地质量科学研究,有关研究平台纳入国家发展和改革委员会《国家重大科技基础设施规划》,由北京市统筹协调建设用地,共同打造耕地保护利用科技支撑国之重器。应重点开展以下学科领域的研究开发。

土壤组学研究,建设宏基因组、宏转录组、基因组、蛋白组、代谢组、转录组学和生物信息学实验室,从本质上揭示微生物新基因、微生物群落的功能及多样性。

土壤改良研究,建设土壤物理、土壤化学、土壤生物、土壤监测、改良装备实验室,阻控土壤酸化、盐碱化、黑土地退化及耕层变浅,实现中低产田改良与地力提升。

耕地保育研究,建设土壤培肥、土壤耕作、养分管理、新型肥料、环境生态实验室,充分利用有机肥、秸秆和绿肥资源,科学施用化肥,培肥地力。

智慧耕地研究,建设数字土壤、土地利用、农业遥感、信息技术实验室,推进国家高标准农田建设、监测、评价与管理的数字化改造,实现全国所有高标准农田建设成果“一张图”。

耕地管理战略研究,建设全国耕地利用监测网络,研究耕地监测、保护和利用的理论、方法、技术、产品、政策等,发布耕地保护标准,建立大数据中心,成为国家耕地质量战略研究中心和策源地。

国际合作研究,牵头组织国际耕地质量大科学计划,整合全球资源,为我所用,引领国际合作。

(作者单位:中国农业科学院)

(编辑:逍遥客)

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