東北黑土區(qū)坡耕地水土流失對糧食生產(chǎn)的影響

1治理水土流失,推動農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展中國東北部包括黑龍江省、吉林省、遼寧省和內(nèi)蒙古東部四盟（市），總面積124.4萬公里，人口1.19億人。該區(qū)不僅工業(yè)發(fā)達,而且是我國重要的商品農(nóng)業(yè)基地和糧食安全保障基地。當前,黑土退化成為制約東北地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素。因此,治理水土流失,遏制黑土退化趨勢,對于進一步鞏固東北地區(qū)作為國家重要商品糧基地的地位,具有十分重大的現(xiàn)實意義和深遠意義。廣義的黑土區(qū)指的是有黑色表土層分布的區(qū)域,主要土類包括黑土、黑鈣土、草甸土、白漿土、暗棕壤和棕壤,行政區(qū)域是除遼西、赤峰市(褐土區(qū))、通遼市南部和呼倫貝爾市西部以外的東北各市、縣,大體相當于熊毅主編的《中國土壤》中的黑鈣土、黑土、暗棕壤帶,總面積約103萬km2。狹義的黑土區(qū)指的是有典型黑土分布的區(qū)域,主要包括松遼平原東部的黑土、白漿土區(qū)和興安嶺與三江平原西部的暗棕壤、黑土區(qū),總面積37.69萬km2。據(jù)全國第二次土壤普查,在黑土區(qū)域內(nèi),典型黑土的面積約為7萬km2。2糧食產(chǎn)量及商品率高黑土區(qū)是我國最大的商品糧生產(chǎn)基地,著名的玉米帶和大豆主產(chǎn)區(qū),在國家糧食安全體系中起著舉足輕重的作用。據(jù)統(tǒng)計,2004年在廣義的東北黑土區(qū),糧食產(chǎn)量達7673.7萬t,相當于當年全國糧食總產(chǎn)的16.35%,其中:玉米產(chǎn)量3976.1萬t,相當于當年全國玉米產(chǎn)量的30.52%;大豆總產(chǎn)969.1萬t,占全國當年大豆總產(chǎn)的55.69%(表1)。黑土區(qū)2004年總?cè)丝?0400.4萬人,人均糧食占有量742.7kg,比全國人均量(362.2kg)高1倍以上。其中,吉林省人均糧食占有量達942.9kg,居全國各省市和自治區(qū)之首(表2)。從20世紀90年代以來,黑龍江省、吉林省的糧食商品率高達50%~75%。黑龍江省農(nóng)墾系統(tǒng)糧食產(chǎn)量1132.2萬t,交售量1009.0萬t,商品率高達89%。每年黑土區(qū)可提供商品糧4000萬t左右,糧食外銷量達2000萬~2500萬t。不僅如此,東北黑土區(qū)糧食生產(chǎn)的季節(jié)同全國其他糧食主產(chǎn)區(qū)之間的不同步性可以使國家在糧食供給的季節(jié)性方面得到很好的調(diào)節(jié)。3侵蝕溝和土壤結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀水土流失是各種生態(tài)退化的集中反映,又是導致生態(tài)進一步惡化的根源。水土流失對糧食生產(chǎn)的影響主要表現(xiàn)在以下方面:一是侵蝕溝侵吞耕地,使耕地面積減少。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計,黑土區(qū)有各類侵蝕溝25萬多條,吞沒耕地48.3萬hm2,若按每公頃耕地年產(chǎn)玉米7500kg計,每年損失糧食可達36.23億kg。在水土流失嚴重的區(qū)域,更有大量耕地喪失。黑龍江省拜泉縣有各類侵蝕溝27000多條,總長度1120km,溝壑密度0.31km/km2。該縣黃家溝等6條小流域有侵蝕溝1764條,侵吞耕地1890hm2,占該區(qū)耕地面積的14.35%。綏化市共有各類侵蝕溝近2萬條,因溝壑切割和表土流失殆盡而棄耕的土地達2.67萬hm2。吉林省榆樹市劉家鎮(zhèn)松花江沿岸15km的范圍內(nèi),已形成侵蝕溝306條,侵蝕溝總長度6.5萬m,其中大型侵蝕溝49條,溝壑密度達4.4km/km2,侵吞耕地275hm2。二是剝蝕表土,惡化土壤結(jié)構(gòu),降低土壤肥力和糧食生產(chǎn)能力。由于嚴重的水土流失,造成黑土層逐漸變薄,土壤肥力明顯下降。據(jù)黑龍江省克山水土保持試驗站監(jiān)測和調(diào)查,開墾80~100年的土地,黑土層被侵蝕掉2/3左右,殘留黑土層厚度僅有15~20cm;開墾60~70年的土地,黑土層被侵蝕掉1/2左右,殘留黑土層厚度27~28cm;開墾30~40年的土地,黑土層被侵蝕掉1/3左右,殘留黑土層厚度40~42cm。據(jù)吉林省第二次土壤普查資料統(tǒng)計,因水土流失,全省腐殖質(zhì)層厚度僅剩20~30cm的黑土面積已占黑土總面積的27.74%,腐殖質(zhì)層厚度小于20cm的黑土面積占11.46%,完全喪失腐殖質(zhì)層而心土裸露的黑土面積占2.8%。隨著水土的流失和用養(yǎng)失調(diào),黑土的有機質(zhì)含量也明顯下降。吉林省墾前自然黑土表層有機質(zhì)含量多在40~60g/kg,現(xiàn)在則多在20~30g/kg之間。黑龍江省黑土農(nóng)田養(yǎng)分平均含量的變化見表3,其中有機質(zhì)含量由1979年的43.20g/kg下降至2002年的39.44g/kg,平均每年下降0.16g/kg。據(jù)中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所調(diào)查,黑龍江省北部地區(qū),黑土開墾年限不超過百年,有機質(zhì)含量由100g/kg左右下降至現(xiàn)在多為40~50g/kg;而南部地區(qū),開墾年限超過百年,有機質(zhì)含量則由50~60g/kg下降至現(xiàn)在的20~30g/kg。至于土壤結(jié)構(gòu)漸趨惡化,主要表現(xiàn)在土壤板結(jié)、容重增大、孔隙減少、持水量降低、保水保肥性能減弱上。因土壤肥力下降,導致了糧食產(chǎn)量下降。2006年到賓縣調(diào)查,在相同措施的情況下,該縣坡耕地因水土流失,糧食單產(chǎn)比平地黑土低20%~30%。張興義對1.4hm2的坡耕地測產(chǎn),采樣102個點,坡地中上部“破皮黃”黑土的產(chǎn)量最低,為0.103kg/m2,而坡麓黑土最高產(chǎn)量達0.211kg/m2,表明強烈侵蝕的坡耕地糧食產(chǎn)量可下降51%。若按坡耕地糧食生產(chǎn)因水土流失減產(chǎn)15%計,則黑土區(qū)700萬hm2左右的水土流失型坡耕地,將導致糧食減產(chǎn)72億kg以上。侵蝕溝導致的糧食損失和坡耕地水土流失導致的糧食減產(chǎn),總量將達108億kg,相當于目前糧食總產(chǎn)的14.1%。如果不加以治理,將全面惡化保障糧食安全的土地基礎。4增施化肥、保水提效是扶貧的基本保障目前黑土區(qū)不僅在全國的糧食生產(chǎn)中占有重要地位,是國家最為重要的商品糧食生產(chǎn)基地,而且由于土壤肥力較高,若進一步遏制退化趨勢,還具有巨大的增產(chǎn)潛力。其潛力主要體現(xiàn)在以下方面:4.1擴大農(nóng)田灌溉面積和水稻種植面積的潛力黑土區(qū)農(nóng)田的有效灌溉面積遠低于全國平均水平。以吉林省、黑龍江省為例,有效灌溉面積占耕地面積的比例分別為33.0%和21.1%,而全國平均水平已達42.1%。經(jīng)水資源供需平衡分析,尤其是進一步利用界江界湖的水資源,加大水利建設力度,仍可擴大農(nóng)田灌溉面積。新增農(nóng)田灌溉面積將由三部分構(gòu)成:一是對現(xiàn)有大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造,已列入國家規(guī)劃并正在實施的大型灌區(qū)有38處,可新增農(nóng)田灌溉面積51.5萬hm2;二是新建大型灌區(qū),正在建設和即將建設的灌區(qū)有松嫩平原的大安灌區(qū)、三家子灌區(qū)、哈達山水利樞紐下游灌區(qū)、尼爾基水利樞紐配套項目引嫩擴建骨干一期工程和三江平原兩江一湖(黑龍江、烏蘇里江和興凱湖)水稻生產(chǎn)基地建設項目,這些工程的實施,可新增水田面積72.5萬hm2,改善水田面積35.1萬hm2,新增旱田灌溉面積4.4萬hm2;三是分散的中小型灌區(qū)的續(xù)建配套與節(jié)水改造,包括農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)增加的中型灌區(qū)骨干工程和田間節(jié)水改造工程,預計可新增灌溉面積約3.2萬hm2。若新增水田按每公頃增產(chǎn)6000kg、改善水田按每公頃增產(chǎn)3000kg、旱田灌溉按每公頃增產(chǎn)2250kg計,僅此一項,即可增產(chǎn)糧食836萬t。4.2增施化肥和科學施肥的增產(chǎn)潛力實施黑土培肥和科學的土壤養(yǎng)分管理,也可全面提高土壤質(zhì)量和糧食產(chǎn)量。目前,東北黑土區(qū)的化肥施用量仍低于全國平均水平。按播種面積計,2004年東北黑土區(qū)施肥量平均為217.8kg/hm2,較當年全國平均施肥量301.96kg/hm2低27.87%。黑龍江省農(nóng)田的平均施肥量尤低,2004年為145.42kg/hm2,較全國平均施肥量低51.84%,與玉米高產(chǎn)區(qū)經(jīng)濟施肥量300kg/hm2相比,差距較大。因此,增施化肥仍有較大增產(chǎn)潛力。在肥料的配比上,目前施用N∶P2O5∶K2O的比例為1∶0.66∶0.25,存在著重磷肥輕鉀肥的問題,比例的不合理也造成養(yǎng)分失調(diào)。因此,加強土壤養(yǎng)分管理、增施有機肥、深施化肥、推廣新型肥料可獲明顯的增產(chǎn)效果。目前,黑土區(qū)較高施肥水平的縣(市),全縣平均單產(chǎn)玉米8400kg/hm2(吉林公主嶺)、水稻9000kg/hm2(吉林前郭爾羅斯等)、大豆2700kg/hm2(黑龍江克東、富錦)。如果將目前的施肥量提高到最佳經(jīng)濟施肥量,即施用純養(yǎng)分量達到300kg,使黑土區(qū)吉林、遼寧的玉米和黑龍江省的大豆平均產(chǎn)量達到上述高產(chǎn)縣的水平,即可增產(chǎn)糧豆1440萬t。但是,進一步增加化肥的投入還受到肥料與糧食價格的重要影響和制約。4.3加強科技投入,改造中低產(chǎn)田,實施水土流失治理工程和推廣旱作高產(chǎn)栽培技術(shù)的潛力根據(jù)本區(qū)糧食生產(chǎn)實際,單產(chǎn)>6000kg/hm2的為高產(chǎn)田,3000~6000kg/hm2的為中產(chǎn)田,<3000kg/hm2的為低產(chǎn)田。目前,黑土區(qū)有耕地面積2280.48萬hm2,中低產(chǎn)田占耕地比例達60%~67%,即中低產(chǎn)田面積仍達1400萬hm2左右。中低產(chǎn)田的障礙類型大體可劃分為坡耕地水土流失型、漬澇型、缺水干旱型、瘠薄型、鹽堿型、風沙型等。加強農(nóng)田基本建設,通過水利措施、土壤改良措施、耕作措施和先進栽培技術(shù)措施的綜合集成,可顯著提高中低產(chǎn)田的生產(chǎn)能力?！熬盼濉逼陂g,松嫩—三江平原區(qū)域農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)項目進行了不同類型中低產(chǎn)田綜合治理,歷經(jīng)5年,示范區(qū)20.5萬hm2的糧豆單產(chǎn)比“八五”平均提高44.6%。黑土區(qū)存在水蝕的耕地面積為1205.0萬hm2,占耕地總面積的52.8%。實施黑土保護工程,進行大面積坡耕地的水土流失治理,建立科學的黑土輪作制度以及以深松免耕、少耕和地面覆蓋、增施有機肥、秸稈還田為主要內(nèi)容的保護性耕作制度,可以遏制黑土退化的趨勢及其對糧食生產(chǎn)的影響,獲得糧豆的大幅度增產(chǎn)。據(jù)2006年在黑龍江省拜泉縣調(diào)查,該縣新生鄉(xiāng)共有耕地1.25萬hm2,經(jīng)水土流失治理,糧食單產(chǎn)由1980年的1500多kg/hm2提高到目前的6225kg/hm2;該縣通雙小流域在1979年至1985年間,實施坡改梯713.3hm2,與未治理的坡耕地對比,糧食單產(chǎn)提高36.6%(表4)。經(jīng)該縣調(diào)查分析,在水土流失治理措施中,除梯田外,坡耕地改順坡打壟為等高種植可增產(chǎn)10%左右,建地埂植物帶可增產(chǎn)15%左右。生產(chǎn)條件的改善與品種的改良是相輔相成的。將新品種引進和自主選育相結(jié)合,借助生物技術(shù)手段,可加快育種步伐及良種更換速度。按每更新一次品種可增產(chǎn)10%左右計,到2030年更新2~3次品種,其增產(chǎn)能力更是巨大的。加強科技投入,還包括推廣先進的和標準化的耕作栽培技術(shù)。目前各地推廣的“米麥間作”、“玉米旱作保墑或?qū)捳懈裟晟钏杉夹g(shù)”、“玉米耐密品種種植技術(shù)”、“大豆壟三栽培或大壟密植技術(shù)”、“超級稻品種及其配套栽培技術(shù)”等均有顯著的增產(chǎn)效益,已實現(xiàn)小面積玉米單產(chǎn)17460kg/hm2、水稻單產(chǎn)13500kg/hm2、大豆單產(chǎn)4560kg/hm2的高產(chǎn)典型,推廣這些先進技術(shù)可以促進糧食單產(chǎn)水平的大幅度提高。綜合以上灌溉、施肥、水土保持和中低產(chǎn)田治理、推廣優(yōu)良品種與先進的耕作栽培技術(shù),加上國家實施的穩(wěn)定完善農(nóng)村基本經(jīng)營制度和切實加強“三農(nóng)”工作的政策,在未來的15~20