科创未来丨四川探索:给坡耕地“整容”,薄地变良田-全球最新
四川亿亩耕地,近八成在丘陵山区。
如果把这个数据细化的话,全省有5000余万亩坡度大于6°的“坡耕地”。坡耕地平整度差,易跑水、跑土、跑肥,是水土流失的主要因素。
坡耕地。省农科院供图
(资料图片仅供参考)
瞄准坡耕地产能提升,四川科研人员一直在努力。今年3月,两个好消息振奋人心:“四川坡耕地质量提升关键技术创建与应用”项目获省科技进步二等奖,与此同时“川渝瘠薄坡耕地土壤多源增碳消障产品与技术”项目在成都启动。
“意味着我们坡耕地研究3.0版成果获肯定,也正式开启四川坡耕地质效提升的4.0研究工作。”在省农科院农业资源与环境研究所研究员刘定辉眼里,四川坡耕地产能提升研究工作经历了四阶段探索,不断夯实天府粮仓“耕”基,实现坡耕地产能大幅度提升。
四川坡耕地质效提升的科研工作还在路上。
过去
改形,“坡改梯”将坡地变为平地
四川是全国水土流失较严重的省份之一。提高坡耕地生产力首先要保水土,减少水土流失。
“主要是坡改梯。”刘定辉介绍,上世纪50年代后,减少水土流失的主要办法是实施“坡改梯”工程,努力将跑水、跑土、跑肥的“三跑田”变为保水、保土、保肥的“三保田”。而后的20多年时间里,四川共改造坡耕地1100万亩,其中将坡土改梯土梯田的有817万亩。
但单纯的“坡改梯”解决不了干旱问题。“只把地变平了,没有水,农业产量并没有提高。”刘定辉说,坡改梯需要投入更多的资金和劳动力,水土保持效益不明显,甚至减少了可利用的耕地面积。
如果说“坡改梯”是坡耕地质效提升的1.0版,那么坡面水系治理就是坡耕地质效提升的2.0版。
上世纪80年代起,四川以坡改梯、建设基本农田为突破口,配套独具四川特色的坡面水系工程,根据坡耕地地形和集雨面积,建“三沟”:截流沟、边背沟、排洪沟,以及“三池”:蓄水池、积肥池、沉沙池,包括山坪塘等微小型水利工程,努力做到能排能灌,水不乱流,农业生产条件得到明显改善。
“但坡改梯和坡面水系治理都在就土改土。”刘定辉介绍,坡耕地质效提升不仅是改土,关键结果是提高粮食产量,这与农技、农艺等有紧密的关系。
现在
改技,改变耕作模式实现坡耕地增产
今年3月,“四川坡耕地质量提升关键技术创建与应用”项目获省科技进步二等奖。项目牵头人四川农业大学资源学院教授郑子成介绍,在坡耕地退化机理研究、质量提升关键技术创建、种植模式构建及应用等方面取得了重大突破,不仅减少了耕层土壤流失,也增加了坡耕地粮食产量。
项目明确了耕作方式和耕作机具的土壤侵蚀效应。“以耕种方式为例,四川农户在坡耕地习惯顺坡种植,但这一耕作方式会加剧水土流失,如果改为横坡垄作可以解决很多问题。”郑子成说。
为了减少水土流失,项目改顺坡垄作为横坡垄作,可以有效地减少水土流失,保持土壤养分,增加粮食产量。
横坡垄作的耕作方式在逐步推广开来。中江县是典型的川中丘陵山区,丘陵耕地面积占全县70%以上。2006年开始,省农科院开始在德阳中江仓山镇进行耕地质效提升试验。“经过我们10余年的不断试验推广,现在仓山镇大部分农户都采用横坡垄作。”刘定辉说。
为了更好地推广耕作方式,项目还发明了坡耕地水土保持与耕层调控的旋耕刀具,提出了旋耕刀具适配参数和耕作深度。“改进的旋耕机与传统耕作刀具相比,耕作适宜深度为10厘米左右时,耕作侵蚀速率可以降低33%,耕层土壤流失年均可以减少0.36—1.08cm。”郑子成说。
坡耕地不仅关系着农业生产还关系着生态。根据坡耕地不同坡度,项目分类构建不同模式。
比如,在中高坡度则发展经济植物篱技术。“即在田埂上种植花椒、黄花等根系发达的经济作物,既拦截降雨减少水土流失,保护生态的同时还可以增加经济效益。”刘定辉介绍,20世纪初,省农科院研发出经济植物篱技术,而后一直被农业农村部重点推广,在西南山区得到了广泛应用。
马边县荣丁镇光荣村坡耕地。祝伟 摄
未来
增碳,实现坡耕地增水增肥增效
“雨润大地。”5月22日,刘定辉前往绵阳的路上,下了一场雨。他感慨,“坡耕地质效提升研究做了这么多年,但靠天吃饭的根本还是没有改变。”
几代科研人员不断努力,但四川坡耕地农业产量还是存在不高不稳的现状,质效提升还能怎么做?
3月18日,“川渝瘠薄坡耕地土壤多源增碳消障产品与技术”项目在成都启动,由省农科院、中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所共计10家单位120余名人员参与合作。
“项目正式开启坡耕地研究4.0版的篇章。”刘定辉介绍,土壤就像一个水库,有机质就像水库的堤坝,有机质含量高才能保水、保肥,促进农作物生长。目前,全省80%左右的坡耕地有机质含量不到1%,项目将通过增碳,也就是增加有机质的方式实现坡耕地“增碳固碳、靶向消障、作物增产、品质提升、效益提高”五大目标。
此前川渝坡耕地大多依赖增施有机肥等措施培肥地力,成本高,效果也不显著。
项目设立了靶向碳基材料研发、靶向消障产品创制、典型区靶向消障绿色生产技术模式构建与应用等5个课题,历时3年,“多源”运用传统的猪粪、鸡粪、牛粪、中药渣以及研发竹纤维等新材料,增加土壤有机质,消除土壤贫瘠的“老大难”障碍。
“现在坡耕地还面临无人种地的问题,必须进行高标准农田建设,提高宜机化率。”刘定辉认为,四川要实现粮食增产,增长空间就在坡耕地,而高标准农田改造是实现坡耕地质效提升的“牛鼻子”。
截至2022年,四川已累计建成5400余万亩高标准农田。“坡耕地变为高标准农田,粮食增产才有空间。”刘定辉说,针对坡耕地产能提升,将以国家重大项目为依托,培养一支从事耕地保护和质量提升的年轻人才队伍,开启坡耕地产能提升的新篇章。
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