内蒙古地区旱作农业发展研究

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  【内容摘要】:旱作地区是粮食、油料、经济作物、畜牧业重要产区,面积广大,增产潜力亟待提高,同时又是生态环境十分脆弱地区。对旱作农牧业可持续发展研究是粮食增产、稳产的关键,是改善生态环境保证粮食安全生态安全的保障。
  【关键词】:旱作农牧业 可持续发展技术 粮食安全
  一、引言
  旱地农业在世界粮食生产过程中占有举足轻重的地位,世界干旱半干旱地区总面积约占陆地面积1/3,分布在全球50多个国家和地区,在14亿hm2耕地中,主要依靠自然降水从事农业生产的旱地占80%。如何解决人增地减、生态环境持续恶化和区域性淡水资源危机日趋严重引起粮食生产能力降低是世界观注的焦点,中国更是如此。毫不夸张地说,中国和世界的粮食安全依赖于旱地农业持续发展,生态环境的改善更离不开旱地农业生态的良性循环,因此,开展旱地农业可持续发展研究,具有重要的理论和实践意义。
  我国北方旱作地区的增产潜力巨大,对我国粮食安全意义重大。北方旱作地区虽然水资源短缺,生态环境问题突出,但可利用土地资源丰富,气候资源多样,农业增产潜力是全国最大的地区之一。北方旱作地区主要粮食作物平均水分生产潜力的理论值为5593kg/ hm2,试验值为4287 kg/ hm2,而目前实际生产水平为2585 kg/ hm2,仅为降水生产潜力的40~50%,即还有0.5~1倍的生产潜力可供开发。旱作农业的可持续发展是粮食增产、稳产保证粮食安全生产的关键。同时北方旱地农业区地处大陆性季风气候区,干旱少雨、植被稀疏,生态环境十分脆弱,水土流失、土地沙漠化、土壤盐碱化问题十分突出,直接危害农业稳定性,生态环境的安全性。旱作农业的可持续发展又是改善生态环境保持生态安全的关键所在。因此,对旱作农业技术研究具有重大的现实意义和经济意义。
  二、国内外旱作农业研究进展和发展模式
  (一)国外旱作农牧业研究进展
  美国的保护性耕作,近几十年来,美国大平原旱地农业耕作技术变化趋势是:由多耕到少耕,由表层松土覆盖到残茬秸秆覆盖,由机械耕作除草到化学除草,逐步提高保水效果和旱地产量。土壤中蓄水量从占降水量的19%提高到40%。
  澳大利亚的粮草轮作,土地荒漠化,是经过“土壤有机质衰竭——土壤结构破坏——水分渗入和储存减少——风蚀水蚀加剧、生态环境恶化——农业产量下降”这样一个过程。尽管这一恶化过程是缓慢的,但后果却是致命的。实施豆科牧草与农作物轮作,可有效地避免有机质下降,从而可保持土壤的基础肥力。
  印度的集水种植,印度虽多雨国家,但雨季、旱季分明,集水种植是印度旱作农业重要组成部分,主要有三种形式:一是利用蓄水池收集田间降水,作为补充灌溉的水源。三是田内集水,通过收集周围区域降水灌溉农田。三是发展微型集水区,种植区为沟,集水区为垄,农作物种在沟里。
  以色列的设施节水农业,以色列是一个人多地少,水资源奇缺的国家,加利利湖几乎成了以色列全国工农业用水的唯一来源,水价十分昂贵,人们常以1立方水能产出多少外汇来决定水资源的用途。水从供水口开始到用水点全部实现管道化输水,田间灌溉全面滴灌和自动化,建立节水高效型作物结构,减少了耗水量多的大田谷物面积,大力发展蔬菜、水果、花卉等经济价值高、出口创汇能力强的园艺作物,通过这些措施大大提高了水分利用率和转换效率,创造了沙漠农业的奇迹,解决了本国人民农产品短缺问题,实现了农业良性循环。
  (二)国内旱作农牧业研究进展
  我国是世界上13个严重缺水的国家之一,干旱、半干旱面积和没有灌溉条件的旱作耕地有11.1亿亩,在未来的25年内其生产潜力开发程度将由目前的45%左右提高到60~70%,才能满足这些地区食物安全和经济发展的需要。
  自“七五”以来,我国旱作农业在不同类型区主要农作物规范化栽培技术体系、作物抗旱性和水分利用效率的改善机制和途径、旱地农田水分变化规律及其调控技术等方面的研究取得了较大的进展,主要体现在旱作农业模式抗旱作物品种雨水集蓄利用技术等三个方面。初步建立了现代旱作农业模式。以我国精耕细作和抗旱保墒的旱作农业模式为基础,建立了适宜不同地区的现代旱作农业模式。甘肃镇原和宁夏海原建立了减少秋播夏收作物(如冬小麦)播种面积、增加春播秋收作物(如春小麦、谷子、马铃薯、糜子等)面积的压夏扩秋模式;河北坝上发展了喜凉蔬菜、供应温带夏秋市场的错季蔬菜生产模式;陕西渭北旱塬建立了温带水果生产模式;还有山西寿阳的玉米+大豆、玉米+菜豆、旱地蔬菜模式,辽宁阜新“三梨两杏一沙棘”模式等。
  选育推广了抗旱作物品种。我国在抗旱节水作物品种选育上取得重要进展,培育出“抗旱、优质、节水、高产”兼容型旱地小麦新品种,如西农1043、北方6878、洛旱2号、石家庄8号、普麦2号、普麦17号等,创造了旱地小麦新品种单产高达8430kg/hm2的记录。培育出的抗旱、高产、优质旱稻新品种有“旱稻297”,培育出的抗旱能力较强的谷子品种有普谷2号、普谷10号等。筛选和推广大量农作物优良品种,初步实现了旱作区的作物良种化和合理布局。
  研发了一批雨水集蓄利用技术。研究建立了以保土、保肥、保水为中心的旱作基本农田建设技术(梯田与等高种植等),提出了非耕地集雨径流和农田微生境集流技术及其集水节水灌溉技术。成功研究出以雨水存储和高效利用为核心的集蓄利用技术模式,并在全国560万处小型蓄水工程中得到应用。初步形成了具有中国特色的雨水集蓄利用技术体系。
  (三)内蒙古自治区旱作农牧业研究进展及发展方向
  在内蒙古旱作农业区域近年来研究示范的旱作农牧业技术主要包括抗旱品种、等高田建设、地膜覆盖、机械化免耕、带状留茬间作、坐水点种、集雨补灌、测土施肥和粮草轮作等,均在生产上发挥了增产增效的作用。其中等高田示范改跑土、跑水、跑肥的“三跑田”为“三保田”。机械化免耕与带状留茬间作等保护性耕作技术减轻马铃薯等裸露农田风蚀量50%以上,增产10%以上。坐水点种在凉城1500亩示范田平均增产玉米55 kg /亩;固阳县地膜覆盖玉米400亩平均增产65 kg /亩,武川县地膜马铃薯350亩平均增产270 kg /亩;在清水河县窖沟乡示范100亩旱地玉米膜下滴灌,产量达580.5kg/亩,较对照产量393.1kg/亩增产187.3kg/亩。虽然各项旱作农业新技术均有不同程度的应用,但尚未全面普及推广,特别是在粮食作物上的推广面积有限,所以目前单产与降水生产潜力还存在很大差异,亟待提高。在内蒙古西部旱作农业区域近年来研究示范的生产技术主要包括抗旱品种、等高田建设、地膜覆盖、机械化免耕、带状留茬间作、坐水点种、集雨补灌、测土施肥和粮草轮作等,均在生产上发挥了增产增效的作用。其中等高田示范改跑土、跑水、跑肥的“三跑田”为“三保田”,形成坡耕地集雨增产的有效措施普及推广。   保护性耕作技术试验研究和示范推广的旗县区已达到61个,占适宜开展保护性耕作旗县的70%,拥有各类保护性耕作机具4.3万台,其中免少耕播种机2.8万台。机械化免耕与带状留茬间作等保护性耕作技术减轻马铃薯等裸露农田风蚀量50%以上,增产10%以上。
  地膜覆盖主要在西部地区应用较多,重点在玉米与马铃薯上应用效果明显,在武川县350亩平均增产270 kg /亩;在清水河县窖沟乡示范100亩旱地玉米膜下滴灌,产量达580.5kg/亩,较对照产量393.1kg/亩增产187.3kg/亩。赤峰市全覆膜玉米技术的推广已达1万亩,敖汉旗60亩全覆膜示范田较常规覆膜亩增108.5公斤。亩产增加16.8%,间种、套种保护性耕作取得新进展。
  三、旱作农业存在的问题及技术需求
  (一)风蚀水蚀复合,影响耕地质量及生态安全
  由于地处季风气候最严酷的地区,风蚀沙化比较严重,风蚀侵蚀模数每年达1500~4500吨/平方公里,阴山北麓的马铃薯生产农田等裸露耕地的年风蚀量高达2~4mm,相当于26.2~52.5吨/公顷肥土,流失氮素40.7公斤(88.5公斤尿素,磷酸31.5公斤(68.5公斤重钙)。
  西部旱作区域以丘陵地貌及大面积坡耕地为主,加上降水集中并以阵性降水为主,水土流失普遍,黄土高原北部沟壑区土壤侵蚀模数为5000t/km2左右,个别流域高达1.8万t/km2。阴山北麓大部地区属轻度侵蚀区。局部地区为中度侵蚀,侵蚀面积为10~25%,侵蚀模数为200~2500 t/km2·a,少数地区达8000 t/km2·a以上。在典型丘陵利用径流池测定土壤侵蚀量,整个雨季的土壤侵蚀量为335~841吨/平方公里。被侵蚀土壤含有大量养分,侵蚀土壤的有机质流失为原土壤的22.95~57.8倍,氮素流失为原土壤含量的1.87倍,有效磷流失为4.3~54.5倍。由于被侵蚀的主要是表层肥沃的细土,是土壤肥力迅速下降的重要原因。
  (二)农业比较效益低,长期处于贫困状态
  旱作区域目前仍然以抗旱低产作物为主,农业比较效益很低,2006~2008年21个旱作农业旗县的人均纯收入平均为3760.2元,是同期区域(6个盟市)人均纯收入8513.9元的44.2%,是同期全区人均纯收入6294.9元的59.7%,一直是自治区贫困人口集中的地区,已经成为自治区新农村建设的重点和难点地区。
  (三)机械化装备水平低,耕作技术粗放
  该区域人均耕地5.9亩,仍然以传统耕作技术为主,机械化装备处于自治区最低水平,主要以小型农机具为主,缺乏中耕除草、追肥和收获等机具,大型联合机具更少,目前农机具的装备水平与耕地平整、精量播种、复合肥料等现实农艺措施还不能完全配套,造成农艺措施与农机使用上的脱节,造成现代机具与粗放耕作配合作业的现象也很普遍,增大了生产的风险和不稳定性,迫切需要完善配套旱地专用的农机具。
  (四)基础设施薄弱,影响现代农业技术普及
  由于经济发展滞后,农业基础设施建设比较缓慢,特别是水利设施差,严重缺乏集雨补灌设备,大部分旱作旗县的水地不足10%,而且以土渠引水灌溉为主,加上长期处于贫困状态,投入严重不足,以低效肥料(碳酸氢铵)、低价种子、低效劳动(人工)等低投入方式为主。形成农业生产风险很大与投入少的生产现状,使现代节水技术、保护性耕作技术和覆盖保墒技术等实施难度加大,造成现代农业新技术推广普及面积小,丰水年的增产潜力不能充分发挥,欠水年的作物抗旱能力不能提高的现象普遍存在,只有大规模改善基础设施与配套设备严重缺位的状况,才能更好发挥该区域进一步提高粮食、生态安全的作用。
  (五)种植结构不合理,影响农民收入的提高
  由于恶劣的气候条件与落后的设施双重制约,该区域仍然以粮食生产为主,目前绝大部分旗县低产作物荞麦、杂豆、燕麦和胡麻等的种植比重高达25~65%,经济作物比重很小,严重影响旱作地区农民的增收,目前25个旗县的年人均总收入4095.7元,比自治区年人均总收入低3691.6元。因此,需要适度调整种植结构,提高高产作物的种植比例。
  四、内蒙古自治区旱作农牧业增产、稳产技术研究
  (一)高效用水作物、品种及提高水分利用系数的研究
  通过引进国内外抗旱、耐旱、御旱作物与当地作物的多点小区试验,观察测定水分生产、利用效率,查明不同作物及品种的水分利用系数,揭示不同作物的水分生产潜力,提出适宜不类型区的主栽作物及品种,深入进行抗旱生理生化特征及基因的检查,为目前与将来不同类型区、不同发展阶段的系列高效用水作物品种选择提供技术指标。
  (二)保护性耕作技术及配套机具研究
  研发适用于条播作物、垄作区的免耕、少耕播种技术及多功能免耕播种机,包括中小型、多功能、可靠性高的复合式免耕播种机,小杂粮保护性耕作播种机具,开发农田杂草机械化除草技术及机具,地膜覆盖技术及机具。提出保护性耕作作业工艺与技术模式,
  (三)水资源高效利用技术及指标体系的研究
  通过布置田间有机培肥、等高梯田、根域微集水、沟垄种植等试验,研究提出不同类型区土壤水库扩蓄增容技术及指标体系,通过秸秆、地膜不同覆盖方式的试验研究提出适宜不同作物的保墒保水技术及指标体系,通过不同播期、间作种植方式试验研究降水利用效率试验研究提出适宜不同类型区的雨水高效利用生产模式。通过不同节水补灌试验研究适宜不同类型地区的补灌等非充分灌溉制度。
  (四)旱地培肥施肥技术及调控措施的研究
  通过布置休闲轮作、粮草轮作,绿肥套种试验,研究提高降水利用效应与土壤肥力水平的培肥技术及指标体系,通过布置不同作物旱地吸肥规律及肥料利用率试验,研究不同年型作物施肥技术指标体系,建立旱地量水施肥及水肥一体化调控技术体系。
  (五)旱地节水补灌抗旱减灾技术研究
  通过不同作物的水分胁迫与补灌梯度试验,研究提出不同干旱年型节水补灌的技术及指标体系,重点解决主要作物卡脖旱、绝收旱的补灌技术,同时明确适宜不同类型区的节水补灌设施设备。
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