“以種適地”與“以地適種”雙向發力——新疆探索鹽鹼地高效治理新路徑
“新疆鹽鹼地開發任務重,但綜合利用潛力巨大”“堅持‘以種適地’‘以地適種’相結合”“耐鹽植物利用或改良劑可提升資源利用效率或排鹽效率”……在日前舉辦的中國土壤學會鹽鹼土專業委員會2024年度學術年會暨“鹽鹼地節水改良與利用”學術研討會現場,院士專家暢所欲言,紛紛為新疆鹽鹼地治理獻計獻策。
在新疆,超過三分之一的耕地存在不同程度的鹽鹼化,鹽鹼荒地面積約佔全國的三分之一,且新疆屬於干旱半干旱區,水資源緊缺問題突出。鹽鹼地改良,水是關鍵,處理好節水與鹽鹼地改良的關系,更加高效地對鹽鹼地進行綜合利用,是新疆鹽鹼地治理面臨的重要課題。
近年來,新疆鹽鹼地治理堅持因地制宜、分類施策,堅持“以種適地”和“以地適種”相結合,逐步探索出了以最低成本實現鹽鹼地治理效益最大化的有效路徑。
因地制宜 分類施策
8月16日,在博湖縣塔溫覺肯鄉靈峰家庭農場的1000畝暗管排鹽綜合改良重度鹽鹼地示范田裡,一大片火紅的辣椒挂滿枝頭。不遠處,長勢正旺的玉米預示著即將迎來大豐收。
“兩年前,這裡試種枸杞、油葵,由於地下水位高、鹽鹼重、播種期晚,產量都不理想。”靈峰家庭農場負責人趙杰邊走邊介紹,從今年開始,終於看到了效益。
趙杰介紹,2023年開始,這塊地採用了新疆農業科學院的暗管排鹽技術,集合破障、土壤改良劑、水肥鹽調控等綜合技術,不僅耕層土壤含鹽量降低了,而且良好的排水系統使得作物播種期提前一個多月。今年種植的辣椒、玉米耐鹽性差,但長勢都很好。
靈峰家庭農場鹽鹼地改良效果是“十四五”國家重點研發計劃“新疆綠洲節水抑鹽灌排協同產能提升技術模式與應用”項目取得的階段性成效。
該項目於2022年啟動,將於2025年結題,總投資8000余萬元,由新疆農科院牽頭,聯合疆內外10余家高校、科研院所、企業等,主要解決新疆綠洲水資源短缺與耕地大面積鹽鹼化嚴重制約農業可持續發展等問題。
新疆鹽鹼地面積大、類型多,成因復雜,治理難度大。對此,項目組在南北疆確定了4個重度鹽鹼化耕地綜合治理核心示范區,靈峰家庭農場所在的焉耆盆地就是其中之一。
項目組首席科學家、新疆農科院土壤肥料與農業節水研究所所長徐萬裡介紹,這裡的鹽鹼地位於博斯騰湖附近,地下水位高、蒸騰量大,形成了典型的湖泊周邊、平原水庫附近鹽鹼地類型。針對這種類型,構建良好的灌排系統是關鍵。
於是,項目組在這裡示范應用暗管排鹽技術。該技術根據“鹽隨水來,鹽隨水走”的水鹽運動規律,將排水管埋置於地表以下1—2米深度,結合灌溉淋洗,把鹽鹼地土壤表層鹽分淋溶,通過暗管快速排走,達到加快改良效果。
在伽師縣、克拉瑪依市、兵團第一師2團3個重度鹽鹼化耕地綜合治理核心示范區,項目組結合當地鹽鹼地成因等,因地制宜,在暗管排鹽技術基礎上,分別採用了“干播濕出+化學劑改良”“水肥鹽調控+改良劑應用”“稻棉輪作”等主要治理模式。
“鹽鹼地分為輕度、中度、重度。不同區域的鹽鹼地成因、類型都不同,提高鹽鹼地的綜合利用效率其實就是找出適合當地的技術模式,盡可能用最少的水將鹽排走,用最低的成本實現土地產出效益最大化。”徐萬裡說。
中國工程院院士、山西農業大學教授徐明崗認為,對鹽鹼地的治理應堅持分類綜合治理,梯次提升質量﹔還要綜合運用工程、農藝、化學、生物等措施,分區開展鹽鹼耕地治理改良與質量提升,例如對西北綠洲區,應堅持節水灌溉洗鹽、地膜覆膜滴灌控鹽、化學治鹼淋鹽、井灌井排、飼草種植改良、糧飼輪作等相結合的方式。
改造培育 協同推進
“新疆農業發展史就是一部與鹽鹼地斗爭的歷史。”曾經,這是大部分人的認知。
新疆“三山夾兩盆”的地形,容易導致土壤鹽漬化,因為新疆河流大多為內陸河,從山區挾溶鹽不斷向盆地輸送鹽分,同時蒸發強烈且降水少,造成含鹽地下水通過上升水流向地表積聚,形成鹽鹼土。
“我們要轉變觀念,與鹽鹼地‘和平相處’。以前總想著怎麼改造鹽鹼地,降低鹽分適合作物生長,但當下新的發展階段、新的生產方式需要更加高效的辦法。”從事鹽鹼地治理20多年,徐萬裡感觸頗深。
徐萬裡介紹,過去,新疆對鹽鹼地的治理主要是以適應作物生長為主導,通過灌溉等工程措施降低土壤鹽分。但隨著耕地面積不斷增加、耕作模式轉變,水資源緊缺導致土水矛盾更加尖銳,通過冬灌、春灌改良鹽鹼地的傳統方式已無法普遍實現,這就需要轉變思路,由治理鹽鹼地適應作物向選育耐鹽鹼作物適應鹽鹼地轉變。
2023年中央一號文件強調,強化干旱半干旱耕地、紅黃壤耕地產能提升技術攻關,持續推動由主要治理鹽鹼地適應作物向更多選育耐鹽鹼植物適應鹽鹼地轉變,做好鹽鹼地等耕地后備資源綜合開發利用試點。
徐明崗建議,針對輕、中度鹽鹼地,宜重點開展小麥、玉米、油菜、大豆、苜蓿等作物的耐鹽鹼種質篩選,培育耐鹽鹼、高產、優質新品種。針對重度鹽鹼地,宜開展土著原生境植物耐鹽鹼能力、經濟價值評價,篩選一批耐鹽鹼性好、經濟價值高的特色耐鹽鹼植物,宜草則草、宜果則果、宜林則林。
選育耐鹽鹼的品種來適應鹽鹼地,新疆已經探索出了相關經驗。
不久前,在奇台縣吉布庫鎮,得益於新疆農科院經濟作物研究所油料團隊選育的耐中、重度鹽鹼優良品種華油雜158R,秋播油菜畝產達到157.9公斤,這標志著新疆鹽鹼地秋播油菜種植模式首次試驗成功。
中國科學院新疆生態與地理研究所也一直在探索,該所研究員田長彥團隊在克拉瑪依市等重度鹽鹼區域種植鹽生植物——鹽地鹼蓬。測算數據顯示,3年后,這些鹽鹼地將成為中輕度鹽漬化土壤,棉花等耐鹽鹼作物可以在上面生長,棉花平均畝產可達350公斤。
一些企業也在探索鹽鹼地綜合利用模式。比如新疆黑果枸杞生物科技有限公司利用鹽鹼地種植黑果枸杞,生產口服液、面膜、醋等多種產品,經濟效益可觀。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所農業資源研究中心研究員劉小京說,耐鹽鹼作物品種不足、良種良法配套新技術缺乏是目前“以種適地”面臨的主要難題。建議利用分子設計育種技術加快耐鹽鹼作物品種的選育,加強耐鹽特色植物和經濟鹽生植物的開發利用,研發配套鹽鹼地特色植物適鹽種植技術,實現良種良法配套。同時提高鹽鹼地適宜作物種植的補貼力度,提高鹽鹼區域高標准農田建設項目資金標准等。
創新技術 協同治理
新疆地質結構獨特,山區、盆地相間,盆地主要由海相、湖相沉積構成,天然土壤母質含鹽量高,地下水礦化度高。
通常來說,礦化度大於1g/L(1升水裡面含鹽量1克)、無法直接利用的劣質水被稱為苦咸水。同時又將礦化度在1—3g/L的水劃分為微咸水、3—10g/L的水劃分為咸水、10—50g/L的水劃分為鹽水、大於50g/L的水劃分為鹵水。
中國工程院院士、中國水利水電科學研究院研究員王浩認為,新疆苦咸水資源總量佔水資源總量超過三分之一,但苦咸水的利用率不足8%。因此,對苦咸水開發利用是協同解決水資源短缺和鹽漬化的有效方式。
統計數據顯示,巴楚縣、伽師縣、岳普湖縣等典型鹽鹼化比較重的縣域50%以上(以水井數量統計)的地下水礦化度超過2g/L,部分區域超過3g/L。按照每畝灌溉定額為400立方米計算,每年輸入鹽分畝均800公斤以上。
“已經存在的鹽鹼地問題需要治理,但灌溉還會產生新的鹽鹼化問題,這同樣需要引起關注。”徐萬裡說,苦咸水淡化和安全利用是團隊接下來研究的重要方面。
浙江大學建筑工程學院教授王建江提出了基於先進設備的鹽鹼水多梯度淡化關鍵技術與規模化應用。該技術利用水動力學及膜法集成處理淡化方法,將鹽鹼地上的鹽、鹼、酸與土壤徹底分離,並將廢渣資源化利用,目前已在新疆逐步進行試點。
記者了解到,一方面,在新疆,目前苦咸水利用主要採用咸淡混灌的方式,鹽分依然通過灌溉回到田間。如何徹底解決鹽分問題,是苦咸水淡化技術發展的新方向。另一方面,當下苦咸水淡化成本普遍很高,大規模推廣存在挑戰。
8月16日,自治區科學技術廳發布新疆“兩重”(重大科技專項和重點研發任務專項)項目,水資源利用領域就包括新疆苦咸水資源利用與鹽鹼耕地協同治理關鍵技術研發與應用重大科技專項。
徐萬裡說,摸清苦咸水安全利用條件下鹽鹼地鹽分累積、水鹽運移規律,創新苦咸水淡化的關鍵技術,降低苦咸水淡化成本,提出苦咸水分級安全利用綜合技術等都是亟待解決的問題。(謝慧變)
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