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先进科技守护资源红线

2020-07-24 11:20:35    来源: 中国自然资源报    作者:周飞飞

粮食生产根本在耕地,必须牢牢守住耕地保护红线,科学用好土地资源。7月8日,自然资源部科技发展司会同财务与资金运用司在京召开国家科技支撑计划《三大经济区与睦边扶贫区基本农田建设技术研究与示范》项目课题验收视频会,一批根据区域耕地利用特点、聚焦耕地保护关键问题的科技创新成果集中亮相。

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杨德伟 摄

将耕地保护研究拓展至多重维度

当前,城市扩张严重挤压农田空间,耕地保护面临着巨大压力,如基础设施与农田自然质量错配、农田生态环境破坏、景观布局混乱、农业污染严重等多方面的问题。

以问题和需求为导向,原国土资源部组织实施了《三大经济区与睦边扶贫区基本农田建设技术研究与示范》项目。项目起始于2015年,包括4个子课题,分别就环渤海经济区、长三角经济区、珠三角经济区和云南睦边扶贫区耕地保护中田块破碎、地区缺水、土壤污染、生态退化等问题进行了科技攻关,形成了基本农田共同体整合、时空高效利用、水土资源耦合、污染快速检测、生态质量监测,以及提升质量、促进与生态景观融合的一系列高标准农田建设新技术、新方法、新实践、新经验。

“只有在土地科学基础理论方面取得重大突破,在土地综合整治和生态修复关键技术或集成模式上有所创新,才能更好地支撑多元视角下的耕地保护。”专家组组长、自然资源部国土整治中心副主任郧文聚认为,当前我国耕地保护正在从数量—质量—生态“三位一体”拓展到数量、质量、生态、景观、文化的多元视角,尤其需要进一步厘清科学内涵,攻克工程技术难题,强化信息化、智能化的全新手段,借助科技的力量加强耕地建设。

他表示,土地科技必须将管理目标导向与科学问题导向相结合,而该项目正是通过看问题来研究技术,构建了从地块系统到农田系统再到区域系统级次分明的关系,很好地体现了“土地科技要迅速转化为农业生产力”的应用思想。

土壤健康是耕地保护的基础和前提

我国是全球土壤污染严重的国家之一。

长三角经济区农田具有土壤利用强度大、土壤环境质量受农田管理措施影响强烈、土壤污染风险易突变等特点,特别是部分地区因农药、化肥过量使用造成的农田面源污染和乡镇企业发展形成的点源污染比较严重。为此,课题组研发了农田非点源污染风险及来源识别技术、景观生态型永久基本农田基础设施建设技术、环境友好型永久基本农田土壤肥力质量提升技术,将永久基本农田基础设施建设技术与非点源污染风险防控技术、生物多样性保护技术和景观再造技术有机结合起来,并以江苏省常州市金坛区这一典型作为研究案例,获得了显著成效。

同样,土壤污染问题也是珠三角经济区基本农田质量及生态监测技术研究与示范项目子课题着力解决的重要内容。据介绍,课题组研发了一种基于胶体金试纸可视化检测技术,用于检测汞污染,具有操作简单、成本低廉、响应快速、便于携带等优点;研发了一种核酸适体荧光生物传感器检测技术,实现了对镉离子的高精度检测。

课题组还针对永久基本农田生态质量动态监测系统缺乏问题,开发了省、市、县、镇、村五级联动的监测信息采集与传输软件、信息汇总与统计分析软件、信息管理与服务软件,研发了珠三角高标准基本农田监测信息平台软件系统,实现了永久基本农田数据的多手段采集、上报及动态监测,以及基于“一张图”数据同步更新与业务协同流转的数字化监管。

构建农田生命共同体管护体系

在课题验收会上,有关“农田生命共同体”的概念颇为引人注目。

农田作为一个典型的“人工—半自然”生态系统,其有机生命构成了一个完整的生命共同体,人类作为成员之一,对共同体中的结构、功能和生命机能产生着巨大的影响。如何将永久基本农田保护区作为“山水林田湖草”生命共同体来考虑,如何在保护区共同体建设中体现农田生命活力,是研究中需要解决的主要问题。

据中国农业大学教授郝晋珉介绍,环渤海经济区永久基本农田“占”“残”“碎”“乱”等问题十分突出,导致区域、农田、地块尺度空间变异大,生态功能退化,自然景观和乡村文化岌岌可危。项目结合区域地下水缺乏等特点,重点开展了永久基本农田均质单元构建技术、永久基本农田保护区共同体整合技术、时空高效利用技术、高标准农田信息化监控与利用决策等技术等,全面为建设环渤海经济区典型农业景观及其质量提升提供技术支撑,从而形成以永久基本农田为核心的保护区共同体生态管护体系。

基于构建高效“农田生命共同体”的思路,课题组在环渤海经济区典型的农业生产大县——河北省曲周县建设了示范区,获得了明显的经济效益和生态效益,为环渤海经济区乃至黄淮海平原区的环境友好型农田建设提供了优秀范本。“我们的目标是,通过技术手段增加永久基本农田的生态韧性和资源承载韧性,从而实现永久基本农田由均质单元为主体的田块效率到共同体保护区效率的提升。”郝晋珉说。

“农田生命共同体”的理念也体现在长三角经济区永久基本农田建设技术研究之中。

长三角地区的耕地问题主要表现为出现农业空间遭到侵占、生态空间遭到阻隔、景观空间分布破碎、粮食产能提升动力不足、农业环境污染等方面。课题组重点针对粮食主产区、中心城市区及生态脆弱区,立足于“生命共同体”的多尺度性和多要素性,以促进质量提升、结构优化、功能修复、生态保育等为整治目标,研发了“区域协同安排布局+区域内建设靶区识别+靶区内地块分级排序”永久基本农田三步精选技术、融合江南特色景观的永久基本农田建设规划技术、江南水乡永久基本农田水面优化设计与调控技术,构建了江南水乡区域背景下的田园综合体永久基本农田建设模式,为永久基本农田成为空间上协调、生态可持续、人地关系顺畅的新型经济生态单元提供了有力支持。

让生态良田成为脱贫致富的沃土

与三大经济区的子课题不同,“西南睦边扶贫区基本农田建设技术研究与示范”更加关注的是生态农业服务脱贫攻坚。

据子课题负责人、西南大学资源环境学院院长石孝均介绍,西南睦边扶贫区永久基本农田的特点是“复杂、多样、退化、低效”,需要重点解决的问题有坡耕地质量退化、水土资源耦合性差、农田生态服务功能降低、农业规模化和宜机化程度低等。课题组研发了以丘陵山地坡改缓技术、宜机化地块整治技术、新整治土壤快速培肥技术为核心内容的永久基本农田保护与退化防治关键技术;以坡耕地垄作与间作耦合保水减蚀技术、轻型金属渠道技术、喀斯特坡地表层水资源调蓄利用技术为核心的水土资源耦合与田间水分调控关键技术;以田园综合体生态网络体系构建技术、永久基本农田景观生态设计及工程技术为核心的永久基本农田建设与生态景观融合关键技术,构建了适用于山地丘陵地区的高标准永久基本农田建设的技术模式。

成果中最令人关注的是课题组研发的丘陵山地坡改缓技术,即:将原坡度小于15度的丘陵山地改造为坡度小于8度。这样可使丘陵山地的地块连片,便于使用小型农用机械进行耕作,有助于改善农村劳动力减少情况下,梯田容易撂荒的问题。

应用坡改缓技术整治后的土地集中连片,不仅可以提高劳动生产率和土地利用效率,而且可以高度维持原地貌形态和协调周边生态景观,保持了整治区域的生态平衡。“我国南方丘陵地区的缓丘平坝、丘陵宽谷地区广布。显然,这项技术的应用前景非常广泛。”验收专家们表示。

为了验证多种技术体系叠加的综合效益,课题组在重庆市潼南区和江津区、云南省昆明市寻甸县建立了3个示范基地。与课题实施前或非示范区相比,示范基地种植粮食作物平均每亩节约劳动力成本150元~180元,土地生产力提高1个等级,减少水土流失8%以上,降水资源利用率平均提高12%,灌溉水分利用系数平均提升15%,生态绿化率增加20.3%。

“要破解耕地可持续利用难题,关键是根据区域耕地利用特点,开展工程技术集成创新。”《三大经济区与睦边扶贫区基本农田建设技术研究与示范》项目丰富的成果表明,无论是对平原的优质农区,还是对自然资源条件不佳的丘陵山地,都要着力研究人与自然的关系和文化的传承,研究精细化、生态化、智能化的工程技术,保障我国建成、用好“田成方、林成网、渠相通、路相连、旱能浇、涝能排”的高标准永久基本农田,为国家守护好“粮食安全”的资源红线。

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关键词: 基本农田
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