喚醒"沉睡"的耕地
同一片土地上，一壟玉米茁壯成長，另一壟玉米卻矮小萎蔫，土壤改良實(shí)驗(yàn)取得明顯的對(duì)比數(shù)據(jù)，這讓廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)崗位專家劉忠珍和團(tuán)隊(duì)成員十分驚喜。
劉忠珍團(tuán)隊(duì)在粵北取得的成果，折射出土壤質(zhì)量對(duì)糧食安全的重要作用;加大中低產(chǎn)田改造力度，提升耕地地力等級(jí)等工作也被寫入中央一號(hào)文件。廣東耕地面積不足，復(fù)耕復(fù)種率高，為應(yīng)對(duì)由此帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)，2020年以來，廣東出臺(tái)一系列舉措為土壤“把脈問診”。兩年多來，多地土壤酸堿度等重要指標(biāo)的改善，標(biāo)志著廣東在耕地保護(hù)和質(zhì)量提升方面取得階段性進(jìn)展。
多名專家表示，通過系統(tǒng)性提升耕地質(zhì)量，廣東在播種面積不變的情況下，糧食有望增產(chǎn)7%。值得注意的是，土壤改良的成本問題近年來也迎來解決曙光，“既能種糧，又能掙錢，還能保護(hù)耕地”的三贏局面正在廣東逐漸成形。
治“廢土”
土壤酸化是南方地區(qū)普遍存在的耕地質(zhì)量問題。酸化土壤影響作物產(chǎn)量，嚴(yán)重酸化的土壤如同廢土，寸草不生。在土壤pH值僅為3.6的試驗(yàn)田塊上，廣東專家摸索出一套綜合治酸方法，為全國提供了可行的解決方案。
7月上旬，全國農(nóng)田建設(shè)相關(guān)高素質(zhì)農(nóng)民培育活動(dòng)在江門臺(tái)山啟動(dòng)，現(xiàn)場舉辦了酸化耕地治理培訓(xùn)班，共吸引1萬余人線上線下參與學(xué)習(xí)。省農(nóng)科院資源環(huán)境研究所(下稱“資環(huán)所”)專家、省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳輪作休耕省級(jí)技術(shù)指導(dǎo)組成員張木介紹，土壤酸化治理培訓(xùn)之所以選在江門“開講”，是因?yàn)閺V東是南方地區(qū)土壤酸化較為典型的省份，pH值低于5.5的酸化土壤占全省耕地的56%以上。而全省耕地中，又以臺(tái)山?jīng)_婁鎮(zhèn)的土壤酸化情況最為嚴(yán)重。
“2020年我們?cè)谠囼?yàn)地塊測量酸堿度時(shí)，得到的pH值為3.6，幾乎就是廢土。”張木回憶道。當(dāng)土壤pH值低于5.5時(shí)，作物就會(huì)出現(xiàn)不同程度的減產(chǎn);pH值在4.3左右時(shí)，作物基本無法生長;pH值低于4的土地，連野草都長不出來。
為何臺(tái)山會(huì)出現(xiàn)酸化如此嚴(yán)重的土壤?資環(huán)所所長顧文杰分析，廣東高溫多雨的氣候本身就較易形成酸性土壤，臺(tái)山的土壤天然含硫，產(chǎn)酸更是最為嚴(yán)重。“若高強(qiáng)度利用土地，偏施濫施化肥，酸化還會(huì)更加劇烈。”顧文杰說。
臺(tái)山試驗(yàn)地塊的土壤具備酸化的絕大多數(shù)前提條件，這為探索酸性土壤治理提供了非常好的樣本。如能“攻下”這種反酸田，全國的土壤酸化問題就有望迎刃而解。
2020年起，資環(huán)所學(xué)科指導(dǎo)專家唐拴虎和張木團(tuán)隊(duì)在該地塊上開展了一系列實(shí)驗(yàn)，從最傳統(tǒng)的撒石灰到最先進(jìn)的改良劑，團(tuán)隊(duì)全部試了一遍，并最終得出了酸化土壤治理的一套綜合方案。
該方案分為“降—阻—控”三步：先投放堿性物料“降酸”，再通過增施有機(jī)肥等方式“阻酸”，以科學(xué)配方施用化肥等方式“控酸”。多管齊下，沖婁鎮(zhèn)的土壤環(huán)境大為改善，原本顆粒無收的“廢土”上，現(xiàn)在畝產(chǎn)已達(dá)380公斤。
此外，由于各地的土壤情況、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)習(xí)慣特點(diǎn)等都不完全相同，張木還“定制”了不同的治酸方案。“比如，粵西地區(qū)種糧面積大，我們就推廣雙季稻‘秸稈還田+改良劑’改酸作為主要技術(shù);粵北則應(yīng)用三熟制下‘秸稈/綠肥還田+改良劑’生態(tài)改酸模式;在珠三角、粵東地區(qū)，三熟制下‘有機(jī)替代+改良劑’培肥改酸模式則更為適合。”張木說。
2020年，省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳印發(fā)的耕地保護(hù)與質(zhì)量提升項(xiàng)目實(shí)施方案提出，到2025年，項(xiàng)目區(qū)退化耕地質(zhì)量等級(jí)提升0.5，土壤pH值平均增加0.5個(gè)單位。2021年底晚稻收割后的數(shù)據(jù)顯示，10個(gè)試點(diǎn)縣的土壤pH值提高了約0.3，順利完成了階段性任務(wù)，廣東的土壤酸化治理技術(shù)模式也被評(píng)為2021年度全國優(yōu)秀模式，資環(huán)所也憑借土壤酸化治理技術(shù)兩次獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
解“毒土”
廢棄的礦場等地的土壤常受到重金屬“毒害”，要安全利用土地費(fèi)時(shí)費(fèi)力。近年來，多個(gè)科研團(tuán)隊(duì)提出不同方案為土壤“解毒”，一片片赤地逐漸復(fù)綠的同時(shí)，多種土壤“補(bǔ)劑”也發(fā)揮出意想不到的效果。
南方地區(qū)土壤酸化不僅直接造成作物減產(chǎn)，酸性土壤中的有毒物質(zhì)也更為活躍，鎘、鉛、汞等重金屬更容易被作物吸收，最終流向餐桌。“而根據(jù)2014年發(fā)布的全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)，全國耕地土壤污染物點(diǎn)位超標(biāo)率達(dá)19.4%，主要污染物正是這些重金屬。”廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)重金屬污染農(nóng)田安全利用崗位專家李義純介紹。
重金屬一旦進(jìn)入土壤便很難分離。在粵北一些地區(qū)，農(nóng)戶曾嘗試通過改種花卉、加裝光伏板等方式實(shí)現(xiàn)土地的安全利用，但這使得廣東的種糧面積進(jìn)一步受限;另一種思路是施用土壤鈍化劑，讓重金屬“安靜”下來，不被作物吸收。“但鈍化劑價(jià)格昂貴，農(nóng)民使用積極性不高。”李義純說。
如何便宜高效地解決土壤重金屬問題?多個(gè)團(tuán)隊(duì)提出了不同的方案。
能否將鈍化劑兼具肥料的功能，既控重金屬又保產(chǎn)量?循著這一思路，李義純及團(tuán)隊(duì)研發(fā)出3種功能性肥料。在重金屬污染稻田應(yīng)用示范面積超過1萬畝。每種配方的生產(chǎn)成本在600元/畝，水稻增產(chǎn)約5%。“施用鈍化劑的成本低于1100元/畝時(shí)，農(nóng)民可獲得較好收益，功能性肥料則可以進(jìn)一步打開利潤空間。”李義純說。
劉忠珍團(tuán)隊(duì)則使用生物炭技術(shù)治理土地重金屬問題，相關(guān)方案已在粵北試點(diǎn)地區(qū)取得成功。“生物炭材料具有碳元素含量高、疏松多孔、吸附能力強(qiáng)等特性。將生物炭投放至農(nóng)田中，可有效鈍化重金屬，改善土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，同時(shí)增加土壤碳儲(chǔ)量。”劉忠珍說。
劉忠珍向筆者展示了近年來的工作成果：在一片被礦場尾砂污染的土地上，研究人員將黑色粉末狀的生物炭和其他改良劑材料一起撒進(jìn)土壤中，半年之后，原本的不毛之地上已覆蓋了一層草本植物和灌木，形成了郁郁蔥蔥的植被景觀。“多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果超出預(yù)期，說明生物炭還有避免土壤板結(jié)、激活土壤養(yǎng)分、改善微生物生境等其他潛在特性，未來團(tuán)隊(duì)會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)研究。”劉忠珍說。
針對(duì)全省不同情況的耕地，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、省農(nóng)科院等機(jī)構(gòu)正陸續(xù)開展公益性土壤檢測服務(wù)。“多年實(shí)踐中，我們已總結(jié)了評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的指標(biāo)體系，目前正在梳理土壤健康診斷的標(biāo)準(zhǔn)流程。隨著未來‘土壤醫(yī)院’開始運(yùn)行，通過對(duì)農(nóng)田進(jìn)行健康診斷，土壤修復(fù)與改良的方案也會(huì)更加精準(zhǔn)，為種植業(yè)創(chuàng)造更多價(jià)值。”劉忠珍說。
救“死土”
解決耕地質(zhì)量問題，也是在解決土地撂荒問題。近年來，廣東專家攻關(guān)中低產(chǎn)田改造，270萬畝冷浸田從無人愿種的“死土”變成出產(chǎn)良米的沃土。眼下，農(nóng)戶、企業(yè)更在探索冷浸田“漁稻共生”，每畝收益可能超過1萬元。
在惠州、清遠(yuǎn)、梅州等地，有約270萬畝冷浸田。冷浸田是一種典型的中低產(chǎn)田，常出現(xiàn)在山腳、水庫下游等易積水的地方。由于長期被冷水浸泡，冷浸田中幾乎沒有微生物幫助植物“消化”能量，土壤也被泡得又散又稀。業(yè)內(nèi)形象地將冷浸田稱為“死土”，下大力氣治理也難有起色，因此不少農(nóng)戶寧愿撂荒棄耕。
如何改良“死土”成了資環(huán)所學(xué)科指導(dǎo)專家徐培智的主要研究課題。徐培智和團(tuán)隊(duì)10年中走遍了全省270余萬畝冷浸田，并有了收獲：草莖點(diǎn)霉、草酸青霉兩種真菌因具有耐冷特性而在冷浸田中成為優(yōu)勢種群。以嗜冷微生物為基礎(chǔ)，徐培智和團(tuán)隊(duì)研發(fā)了幫助嗜冷微生物繁衍的生物稻糠活化土壤養(yǎng)分，配合有效排水，氮肥前移，消減鐵、硫等還原離子等技術(shù)措施，使“沉睡”在冷浸田中的養(yǎng)分能夠被作物有效吸收利用，該技術(shù)獲得了廣東省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
“死土”的重新激活，在廣東更產(chǎn)生了意外驚喜：因“不好種”而被長期擱置的冷浸田反而因沒有污染等問題，生態(tài)環(huán)境優(yōu)越，地下泉水的浸潤則使田塊適合種植有機(jī)優(yōu)質(zhì)稻，平均每畝新增效益超過200元，可觀的利潤受到惠州、梅州、清遠(yuǎn)等多地種植戶和合作社的青睞。該技術(shù)目前已在全省范圍迅速推廣，并連續(xù)多年列入廣東省主推農(nóng)業(yè)技術(shù)。“此外，以往冷浸田種得少污染少，加上常有山泉水浸泡，還適合配合牛蛙等的飼養(yǎng)發(fā)展‘漁稻共生’項(xiàng)目，項(xiàng)目在試點(diǎn)地區(qū)開展后，收益有望達(dá)到1萬元/畝。”徐培智說。
“質(zhì)量好、效益高、農(nóng)民賺錢又省心的土地，是不太可能撂荒的。”顧文杰總結(jié)道。為此，全省多個(gè)研究機(jī)構(gòu)目前正著力探索既改良耕地品質(zhì)，又提高種植效益方案。比如，針對(duì)糧食作物利潤小，農(nóng)戶不愿多施有機(jī)肥的問題，省農(nóng)科院多個(gè)研究所合作推廣“稻—稻—薯”“稻—稻—菜”等輪作模式，在種植高價(jià)值作物時(shí)施有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑改良耕地。
“夏糧、秋糧收獲后，秸稈還田可為冬種經(jīng)濟(jì)作物提供養(yǎng)分;種植經(jīng)濟(jì)作物時(shí)施有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑，作物品質(zhì)更好產(chǎn)量更高，農(nóng)戶更賺錢;來年春耕時(shí)，施過有機(jī)肥的土壤不板結(jié)，養(yǎng)分足，又節(jié)省化肥使用量，避免酸化、面源污染等問題。”顧文杰說。
