1980天津市中低產(chǎn)田時空分布與限制因素研究

0挖掘天津中低產(chǎn)田糧食生產(chǎn)潛力糧食安全與中國的社會穩(wěn)定和人民生活方式有關(guān)。近年來,隨著中國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化步伐的不斷加快,大量耕地被侵占,使得原本有限的耕地資源更為緊張。面對近16億人口對糧食需求的不斷增長,2013年中央農(nóng)村工作會指出:解決好吃飯問題始終是治國理政的頭等大事。要確保“我們的飯碗主要裝中國糧”這一要求,除必須堅守18億畝耕地這一紅線外,還必須從提高糧食綜合生產(chǎn)能力上入手。據(jù)統(tǒng)計,中國耕地有2/3以上是中低產(chǎn)田,具有巨大的增產(chǎn)潛力。改造中低產(chǎn)田,挖掘現(xiàn)有耕地的生產(chǎn)潛力是實現(xiàn)耕地總量動態(tài)平衡、保障中國糧食安全的重要途徑,同時也是實現(xiàn)土地資源可持續(xù)利用和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的一個必要途徑。天津瀕臨渤海,土壤鹽堿程度高,淡水資源短缺,土壤地力差,糧食單產(chǎn)相對較低,中低產(chǎn)田面積大。挖掘天津中低產(chǎn)田糧食生產(chǎn)潛力,對于提高糧食生產(chǎn)綜合能力,保護土壤生態(tài)環(huán)境等具有重要意義,而掌握中低產(chǎn)田的類型及區(qū)域分布是科學改良中低產(chǎn)田的基礎(chǔ)與前提。有研究人員對天津市耕地總體分布及質(zhì)量狀況進行了初步調(diào)查,但對天津市中低產(chǎn)田類型及區(qū)域分布的研究未見報道。本研究在前人研究的基礎(chǔ)上,通過擬定天津市高、中、低產(chǎn)田劃分標準,分析1980—2010年30年間天津市6個區(qū)縣中低產(chǎn)田面積動態(tài)變化,研究天津中低產(chǎn)田空間分布狀況及中低產(chǎn)田的主要限制因素,并提出相應的改良措施建議,旨在為天津市中低產(chǎn)田改良及糧食增產(chǎn)提供基礎(chǔ)理論依據(jù),并為環(huán)渤海地區(qū)中低產(chǎn)田的改造提供借鑒。1材料和方法1.1天津市耕地種類天津市環(huán)城四區(qū)2010年年末常用耕地面積合計56654hm2(其中東麗區(qū)9893hm2、津南區(qū)14140hm2、西青區(qū)14190hm2、北辰區(qū)18431hm2),約占天津市2010年年末常用耕地面積(398793hm2)的14%;另外,由于環(huán)城四區(qū)所處地理位置特殊,耕地大部分用來種植蔬菜,只有約40%的耕地種植大田作物。因此,本研究選取天津薊縣、武清區(qū)、寶坻區(qū)、寧河縣、靜海縣和濱海新區(qū)大港6個主要農(nóng)業(yè)區(qū)縣為對象,研究其30年來中低產(chǎn)田的變化狀況。1.2“四荒四低”耕地自然條件及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中低產(chǎn)田分類方法包括產(chǎn)量法、限制因素法和地力等級法。產(chǎn)量法是以單位面積的糧食產(chǎn)量為依據(jù)對耕地進行劃分的,包括平均產(chǎn)量法和潛力產(chǎn)出率法。這種方法具有操作簡單、數(shù)據(jù)獲取方便、易被大眾接受等優(yōu)點。限制因素法是依據(jù)農(nóng)田土壤有無障礙因素以及障礙因素的程度對農(nóng)田加以歸類,據(jù)此可將中低產(chǎn)田劃分為坡耕地型、干旱型、瘠薄型、鹽堿型、風沙型、漬澇型等。限制因素法能夠揭示影響糧食產(chǎn)量的因素,對中低產(chǎn)田改造具有較高的指導意義。地力等級法以耕地現(xiàn)實生產(chǎn)水平、灌溉條件、耕作性能、耕層厚度、養(yǎng)分含量、田面坡度、水土流失程度等為指標,對耕地進行綜合評等定級。地力等級法對耕地質(zhì)量有個綜合的認識,不僅考慮到了產(chǎn)量因素,而且考慮到了耕地的內(nèi)、外部條件,應用較廣泛。目前,中國高產(chǎn)田和中低產(chǎn)田的劃分主要以糧食產(chǎn)量為依據(jù)。1990年開展的全國范圍內(nèi)“四荒四低”資源調(diào)查中,中低產(chǎn)田主要是以3年的糧食平均標準單產(chǎn)(將不同作物產(chǎn)量折算為本地代表作物的產(chǎn)量)為計算指標來劃分的。由于中國地域遼闊,影響作物產(chǎn)量的氣候、土壤、水文、地形地貌等自然和社會經(jīng)濟條件存在著較大區(qū)域差異,因此,不同地區(qū)有不同的劃分標準。如北方山西省以單產(chǎn)在2250kg/hm2以下為低產(chǎn)田,2250~4500kg/hm2為中產(chǎn)田;內(nèi)蒙古河套地區(qū)以3000kg/hm2以下為低產(chǎn)田,3000~4500kg/hm2為中產(chǎn)田;江漢平原和鄂北地區(qū)以水稻單產(chǎn)4500kg/hm2以下作為低產(chǎn)田;而江蘇省則以單產(chǎn)在7500kg/hm2以下為低產(chǎn)田,7500~9000kg/hm2為中產(chǎn)田。1992年天津市農(nóng)業(yè)區(qū)劃委員會以全縣3年平均糧食修正耕地年單產(chǎn)上、下20%之間為中產(chǎn)田,高于上限為高產(chǎn)田,低于下限為低產(chǎn)田,上、下限數(shù)值取50kg的整倍數(shù)。全市各區(qū)縣按照這一規(guī)定,分別制定了本區(qū)縣的高、中、低產(chǎn)田的產(chǎn)量標準。由于生產(chǎn)水平的不一致,各區(qū)縣標準出入很大,如薊縣的低產(chǎn)標準為<6000kg/hm2,武清為<5250kg/hm2,大港和靜海為<2250kg/hm2。本研究在此基礎(chǔ)上,結(jié)合天津的實際情況,擬定了高、中、低產(chǎn)田劃分標準,即鄉(xiāng)鎮(zhèn)(公社)當年糧食平均產(chǎn)量比當年天津全市糧食平均產(chǎn)量高15%為高產(chǎn)田,鄉(xiāng)鎮(zhèn)(公社)當年糧食平均產(chǎn)量比當年天津全市糧食平均產(chǎn)量低15%為低產(chǎn)田,其它歸為中產(chǎn)田。1.3數(shù)據(jù)收集和統(tǒng)計1.3.1天津市糧食播種數(shù)據(jù)選取天津市6個主要農(nóng)業(yè)區(qū)縣(薊縣、武清區(qū)、寶坻區(qū)、寧河縣、靜海縣和濱海新區(qū)大港),收集和整理天津市統(tǒng)計年鑒(1981、1986、1991、1996、2001、2006、2011年)及相關(guān)區(qū)縣統(tǒng)計年鑒(1980、1985、1990、1995、2000、2005、2010年)數(shù)據(jù),包括分鄉(xiāng)鎮(zhèn)(公社)耕地面積、分鄉(xiāng)鎮(zhèn)(公社)糧食作物播種面積和產(chǎn)量、分區(qū)縣糧食播種面積和產(chǎn)量。1.3.2低產(chǎn)田面積及耕地高產(chǎn)田面積為當年確定為高產(chǎn)田的公社(鄉(xiāng)鎮(zhèn))的耕地面積之和;低產(chǎn)田面積為當年確定為低產(chǎn)田的鄉(xiāng)鎮(zhèn)(公社)的耕地面積之和;中產(chǎn)田面積為當年確定為中產(chǎn)田的鄉(xiāng)鎮(zhèn)(公社)的耕地面積之和。1.3.3種植種植能力及產(chǎn)量在劃定的中低產(chǎn)田中,調(diào)查土壤類型、立地條件、灌溉能力、種植制度、當前種植作物、常年產(chǎn)量等信息。以全國第二次土壤普查推薦的土壤養(yǎng)分分級標準及有無灌溉條件、土壤含鹽量為依據(jù)進行空間分析,確定主要限制因子。2結(jié)果與分析2.11糧食產(chǎn)量分析1980—2010年天津市及薊縣、武清區(qū)、寶坻區(qū)、寧河縣、靜?？h、濱海新區(qū)大港6個區(qū)縣糧食平均產(chǎn)量見表1。天津市糧食平均產(chǎn)量由1980年的2445kg/hm2提高到2010年的5130kg/hm2,提高了109.82%。2.21現(xiàn)狀、變化及原因1980—2010年天津市薊縣、武清區(qū)、寶坻區(qū)、寧河縣、靜海縣和濱海新區(qū)大港6個區(qū)縣中低產(chǎn)田面積的變化情況見圖1。由圖1可以看出,1980—2010年30年間天津市薊縣、武清區(qū)、寶坻區(qū)、寧河縣、靜海縣和濱海新區(qū)大港6個區(qū)縣中低產(chǎn)田面積總體上呈逐年下降的趨勢,由1980年的291250.13hm2,下降至2010年的76489.87hm2,降低了74%。分析其原因,主要可能是農(nóng)業(yè)灌溉條件逐步改善、鹽堿地面積不斷下降、科學技術(shù)不斷進步等因素促使中低產(chǎn)田不斷改造,面積逐年降低。2000年中低產(chǎn)田面積比1995年有所上升,主要原因為2000年天津普遍干旱,農(nóng)業(yè)受旱面積達到326666.67hm2,占全市耕地面積的76%,致使糧食產(chǎn)量下降,中低產(chǎn)田面積增加。近30年來,雖然天津市中低產(chǎn)田面積不斷下降,但截至2010年,天津市中低產(chǎn)田面積仍然高達76489.87hm2,占天津市耕地面積(2010年天津市耕地面積398793hm2)的19%,因此,中低產(chǎn)田改造任務仍然艱巨。2.32天津市中低產(chǎn)田分布現(xiàn)狀天津市不同區(qū)縣之間中低產(chǎn)田面積差異明顯。不同區(qū)縣中低產(chǎn)田面積從大到小的次序是靜海、薊縣、濱海新區(qū)大港、武清區(qū)、寶坻區(qū),寧河縣2010年沒有中低產(chǎn)田。各區(qū)縣具體情況是:靜?？h32981hm2,占總中低產(chǎn)田面積的43.12%,主要分布在靜海鎮(zhèn)、王口鎮(zhèn)、陳官屯鎮(zhèn)、大邱莊鎮(zhèn)、蔡公莊鎮(zhèn)、梁頭鎮(zhèn)、西翟莊鎮(zhèn)、梁王莊鄉(xiāng)、楊成莊鄉(xiāng)和大豐堆鎮(zhèn);薊縣14218.13hm2,占總中低產(chǎn)田面積的18.59%,主要分布在漁陽鎮(zhèn)、官莊鎮(zhèn)、馬伸橋鎮(zhèn)、下營鎮(zhèn)、下倉鎮(zhèn)、羅莊子鎮(zhèn)、五百戶鎮(zhèn)、西龍虎峪鎮(zhèn)、穿芳峪鎮(zhèn)、許家臺鄉(xiāng)和孫各莊鎮(zhèn);濱海新區(qū)大港13180.13hm2,占總中低產(chǎn)田面積的17.23%,主要分布在太平鎮(zhèn)、小王莊鎮(zhèn)、中塘鎮(zhèn)和港西街;武清區(qū)10716.33hm2,占總中低產(chǎn)田總面積的14.01%,主要分布在梅廠鎮(zhèn)、大黃堡鄉(xiāng)、大堿廠鎮(zhèn)和王慶坨鎮(zhèn);寶坻區(qū)5394.27hm2,占總中低產(chǎn)田面積的7.05%,主要分布在高家莊鎮(zhèn)和史各莊鎮(zhèn)。以2010年天津市土地利用現(xiàn)狀圖作為依據(jù),從中提取“水田”和“旱地”兩種土地利用類型得到天津市耕地分布圖,進而從中提取上述有中低產(chǎn)田分布的鄉(xiāng)鎮(zhèn)的耕地,得到天津市中低產(chǎn)田分布圖,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)中低產(chǎn)田具體分布情況見圖2。由圖可知,天津市中低產(chǎn)田從北到南均有分布,但以南部靜?？h最為密集,占到中低產(chǎn)田總面積的43.12%。2.4天津市中低產(chǎn)田空間分布現(xiàn)狀作物生長狀況取決于生長環(huán)境對其最適生長的環(huán)境因素值的滿足程度。根據(jù)木桶法則,在一定的技術(shù)條件下,中低產(chǎn)田的生產(chǎn)能力由主要限制因素決定。比較各環(huán)境因素的滿足度,滿足度較小的因素是影響作物生長的主要限制因素,也是形成中低產(chǎn)田的主要原因。滿足度最小的為第一限制因素,即最大限制因素,次之為第二限制因素,依次類推。以GIS作為技術(shù)手段,將天津市中低產(chǎn)田空間分布圖與天津市耕地地力調(diào)查點點位圖疊加,進行空間分析,以土壤有機質(zhì)含量、全氮含量、速效鉀含量、有效磷含量、耕層含鹽量、灌溉能力這些可量化的指標,對天津市中低產(chǎn)田的主要限制因素進行定量分析。依據(jù)全國第二次土壤普查推薦的土壤養(yǎng)分分級標準(表2),對土壤有機質(zhì)含量、全氮含量、速效鉀含量和有效磷含量處于三級(中等)~六級(極低)水平的中低產(chǎn)田面積進行統(tǒng)計分析,土壤有機質(zhì)含量<3%的面積為56302.4hm2;土壤全氮含量<0.15%的面積為53102hm2;土壤速效鉀含量<150mg/kg的面積為25011.93hm2;土壤有效磷含量<20mg/kg的面積為35376.67hm2。灌溉能力為無灌溉條件(不具備條件或不計劃發(fā)展灌溉)的面積為9990.07hm2;耕層含鹽量>2‰的面積為7732hm2。綜合分析結(jié)果表明,導致中低產(chǎn)田的主要限制因素分別是:土壤養(yǎng)分含量低、干旱缺水和土壤鹽漬化。3天津中低產(chǎn)田糧食1年增長量、減量中低產(chǎn)田改造是采取工程及農(nóng)藝技術(shù)措施,投入資金改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施,有針對性地解決或減輕制約耕地生產(chǎn)力提高的主導限制因素,改善農(nóng)業(yè)的生態(tài)環(huán)境,以提高耕地的生產(chǎn)能力,使低產(chǎn)田逐步變?yōu)橹挟a(chǎn)田,中產(chǎn)田逐步變?yōu)楦弋a(chǎn)田。本研究結(jié)果表明,1980—2010年30年間,隨著科學技術(shù)的進步和經(jīng)濟的發(fā)展,天津市糧食平均產(chǎn)量提高了109.82%,天津市中低產(chǎn)田面積不斷下降,由1980年的291250.13hm2,下降至2010年的76489.87hm2,下降了74%。經(jīng)過30年的不懈努力,中低產(chǎn)田面積明顯下降,但也應清醒地認識到,截至2010年,天津市中低產(chǎn)田面積仍然高達76489.87hm2,占全市耕地總面積的19%。天津不同區(qū)縣中低產(chǎn)田面積差異明顯,不同區(qū)縣中低產(chǎn)田面積從大到小的次序是靜海縣、薊縣、濱海新區(qū)大港、武清區(qū)、寶坻區(qū)、寧河縣,其中低產(chǎn)田分別占全市中低產(chǎn)田面積的43.12%、18.59%、17.23%、14.01%、7.05%和0。無論從全市角度,還是從靜海、薊縣、濱海新區(qū)大港、武清等地而言,提高中低產(chǎn)田的產(chǎn)量潛力巨大。以中低產(chǎn)田每公頃每年增產(chǎn)750kg測算,天津全年可增產(chǎn)糧食57367.402t。從糧食增產(chǎn)限制因素分析可知,2010年天津中低產(chǎn)田影響糧食增產(chǎn)的限制因素主要為土壤養(yǎng)分含量低、干旱缺水和土壤鹽漬化。中低產(chǎn)田改造是一個復雜的過程,需要大量人力、物力、技術(shù)及國家政策的支持。依據(jù)天津市中低產(chǎn)田形成的主要原因,提出如下幾條改造建議。(1)繼續(xù)加強政策引導,增加資金投入。中低產(chǎn)田糧食增產(chǎn)潛力巨大,為保障國家糧食安全,中低產(chǎn)田改造應該在國家戰(zhàn)略層面制定相應的支持政策,并保證一定的資金投入。目前,資金短缺是制約中國中低產(chǎn)田改造工作順利開展的重要因素之一。繼續(xù)加大資金投入力度是進行中低產(chǎn)田改造的關(guān)鍵,建議國家和天津市財政持續(xù)給予專項建設(shè)資金予以支持。(2)加強農(nóng)田基本建設(shè)、完善水利設(shè)施。農(nóng)田基本建設(shè)是一項重要的工作,農(nóng)田基本建設(shè)不搞好,改造低產(chǎn)田就無從談起。一是要完善配套設(shè)施,既要新建水利設(shè)施,也要把年久失修的水利設(shè)施修復起來、完善起來,灌渠要防滲,排渠要暢通,路、橋、涵、閘要配套。二是要大力推廣節(jié)水灌溉技術(shù)(噴灌、微灌、滴灌和覆膜灌等),改變傳統(tǒng)的大水漫灌,水資源浪費嚴重的現(xiàn)象,提高水資源的利用效率。三是推廣雨水、咸水綜合利用技術(shù),開展雨水高效蓄積與利用、咸水安全補灌等工作,多水源保障作物水分供應,緩解干旱缺水現(xiàn)狀。(3)培肥地力、改善土壤結(jié)構(gòu)。一是要增加有機肥投入,改良中低產(chǎn)田土壤結(jié)構(gòu),增強其蓄水、保水、保肥及供肥能力?？刹捎媒斩捴苯舆€田、堆漚還田技術(shù)及使用優(yōu)質(zhì)商品有機肥;二是繼續(xù)實施測土配方施肥,根據(jù)土壤養(yǎng)分狀況、農(nóng)作物需肥特性,給出N、P、K大量元素、Ca、S等中量元素及Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素施用數(shù)量、施用時期及科學的施用方法,最大限度滿足農(nóng)作物生長發(fā)育對不同養(yǎng)分的需求,同時降低由于不合理施肥對環(huán)境產(chǎn)生的污染,確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、生態(tài)、安全。(4)控鹽治堿,降低鹽堿危害。天津瀕臨渤海,