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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地,率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù),率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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【中國(guó)科學(xué)報(bào)】撫去黑土地的“傷痕”

2019-12-26 中國(guó)科學(xué)報(bào) 秦志偉
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語(yǔ)音播報(bào)

  在東北黑土區(qū),有一個(gè)由約60萬(wàn)條侵蝕溝形成的巨大鴻溝。那是水土流失留下的傷痕,直接帶來(lái)耕地破碎化以及糧食產(chǎn)量下降。

  “東北黑土區(qū)旱作農(nóng)田86%為坡耕地,其中60%的坡耕地存在侵蝕溝,損毀耕地達(dá)到500萬(wàn)畝以上?!敝袊?guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)東北地理所)研究員張興義在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)。在他看來(lái),研究溝道侵蝕機(jī)理及復(fù)墾填埋技術(shù),進(jìn)行相關(guān)生態(tài)修復(fù)技術(shù)、生態(tài)產(chǎn)品的研發(fā)與集成示范已迫在眉睫。

  2017年7月,由東北地理所承擔(dān)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“東北黑土區(qū)侵蝕溝生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)與集成示范”啟動(dòng),張興義擔(dān)任首席科學(xué)家,來(lái)自10家單位的140余名科研人員協(xié)同攻關(guān)。一場(chǎng)保護(hù)黑土地、恢復(fù)侵蝕溝的行動(dòng)拉開(kāi)帷幕。

  可怕的“溝壑”

  簡(jiǎn)單地說(shuō),水土流失是侵蝕溝形成的“罪魁禍?zhǔn)住薄?/p>

  張興義介紹,水土流失雖然在全國(guó)區(qū)域都有發(fā)生,但東北黑土區(qū)的情況更為嚴(yán)峻。由于自然地理?xiàng)l件、氣候因素及采取的耕作方式等,這里成為了全國(guó)唯一面積增加、侵蝕溝強(qiáng)度加劇的區(qū)域,被列為國(guó)家急需治理的三大區(qū)域之一。

  例如,東北農(nóng)作的顯著特征是壟作。壟作多順坡或斜坡,且夏季雨水相對(duì)集中,只要坡度大于0.5度就存在水土流失。其總體表現(xiàn)為坡面侵蝕和溝道侵蝕,而后者尤為嚴(yán)重。

  東北黑土區(qū)侵蝕溝專(zhuān)項(xiàng)普查(2013)結(jié)果顯示,東北黑土區(qū)侵蝕溝長(zhǎng)度超過(guò)100米的有29.6萬(wàn)條,僅溝道本身就損毀土地4000平方公里。

  最令張興義擔(dān)憂(yōu)的是,溝道侵蝕整體仍處于加劇發(fā)展的態(tài)勢(shì)。

  課題負(fù)責(zé)人之一、東北地理所研究員劉曉冰表示,侵蝕溝不僅帶來(lái)耕地碎片化,嚴(yán)重阻礙大機(jī)械作業(yè),還加劇了黑土層流失。

  項(xiàng)目組長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,黑土層變薄速率為2~3毫米/年,黑土層厚度已由開(kāi)墾前的50~60厘米變?yōu)楝F(xiàn)在的30厘米左右,約10%的坡耕地黑土層流失殆盡,變?yōu)椤捌破S”。同時(shí),項(xiàng)目組田間試驗(yàn)結(jié)果顯示,黑土層消失導(dǎo)致玉米、大豆分別減產(chǎn)60%和30%,坡耕地糧食生產(chǎn)能力嚴(yán)重下降。

  “作為人類(lèi)最寶貴的自然資源,黑土形成要經(jīng)過(guò)一萬(wàn)年,而東北黑土區(qū)開(kāi)發(fā)利用只有百余年歷史?。 睆埮d義對(duì)此非常著急。

  中央一再?gòu)?qiáng)調(diào),要把飯碗牢牢端在自己手里,而且要裝自己的糧食。作為我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)和重要商品糧基地的東北黑土區(qū),保護(hù)黑土層、加快侵蝕溝修復(fù)工作刻不容緩。

  治理效益可觀(guān)

  此前,各地相繼探索出各具特色的侵蝕溝治理技術(shù)和模式,但其效果如何、哪些成功、哪些需要完善尚無(wú)系統(tǒng)調(diào)查總結(jié)。對(duì)此,項(xiàng)目組第一次對(duì)東北近50年侵蝕溝治理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了全面梳理,對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

  張興義介紹,項(xiàng)目總結(jié)提出當(dāng)前在東北黑土區(qū)實(shí)施的侵蝕溝治理模式總體可劃分為工程措施為主、植物為輔,植物為主、工程為輔,植物和復(fù)墾四大類(lèi),并編制了治理技術(shù)應(yīng)用指南,作為工程指導(dǎo)文件下發(fā)到東北黑、吉、遼和內(nèi)蒙古東四盟市及工程項(xiàng)目縣市(旗)。

  如今,水土流失治理的需求和途徑均發(fā)生了改變,科技進(jìn)步已成為實(shí)現(xiàn)侵蝕溝治理成效的重要保證。

  侵蝕溝的修復(fù)和治理看似簡(jiǎn)單,其實(shí)不然。最關(guān)鍵的問(wèn)題是,填埋后如何保證不再重新生成?“增設(shè)滲井實(shí)現(xiàn)水流垂直入滲,布設(shè)暗管實(shí)現(xiàn)地下導(dǎo)排水系統(tǒng),是消減地表匯流沖刷力、阻止再次成溝的關(guān)鍵技術(shù)?!睆埮d義說(shuō)。

  以秸稈填埋為主體的侵蝕溝復(fù)墾技術(shù)為例,張興義介紹,基于溝道整形和溝底鋪設(shè)暗管后,秸稈壓實(shí)打捆填埋,上層覆蓋半米土,再沿溝線(xiàn)橫向修筑攔水土埂,埂前鋪設(shè)滲井至地面。當(dāng)暴雨來(lái)臨時(shí),水流會(huì)被土埂截住,并沿滲井垂直入滲,以此變侵蝕溝道地表徑流為地下暗流,削減水流沖力。

  那么,填埋后的秸稈是否會(huì)因腐爛導(dǎo)致溝道塌陷?項(xiàng)目組系統(tǒng)調(diào)查測(cè)定,初步發(fā)現(xiàn)填埋10年以上的秸稈仍在土底部保存完好,未出現(xiàn)明顯塌陷。上述問(wèn)題解決后,一套包括溝底整形、暗管鋪設(shè)、秸稈(煤矸石)填埋、表層覆土、滲井鋪設(shè)等在內(nèi)的技術(shù)體系就此形成。

  2017年9月起,張興義團(tuán)隊(duì)分別在黑龍江海倫市、寧安市、賓縣,吉林長(zhǎng)春市雙陽(yáng)區(qū)建立了秸稈填埋核心示范區(qū),在黑龍江新華農(nóng)場(chǎng)建立了煤矸石填埋核心示范區(qū)。兩年的觀(guān)測(cè)結(jié)果顯示,初步達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求。

  用這項(xiàng)效果好、深受歡迎的技術(shù)治理后的侵蝕溝到底啥樣?用張興義的話(huà)說(shuō),遠(yuǎn)看一片帶或一片林,近看林草全覆蓋。最關(guān)鍵的是看不到溝了。

  據(jù)統(tǒng)計(jì),2017年至2018年項(xiàng)目共推廣治理侵蝕溝3165條,可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益990.45萬(wàn)元。張興義計(jì)算,東北黑土區(qū)長(zhǎng)度小于100米的侵蝕溝有30萬(wàn)條左右,其中約有一半可采用復(fù)墾技術(shù)治理。以20萬(wàn)條侵蝕溝為、每條復(fù)墾面積10畝計(jì)算,可復(fù)墾再造耕地200萬(wàn)畝。按畝產(chǎn)600斤糧食計(jì)算,每年可增收糧食12億斤。

  生態(tài)和經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展

  在黑龍江拜泉縣、海倫市及吉林長(zhǎng)春市雙陽(yáng)區(qū)的侵蝕溝修復(fù)地區(qū),養(yǎng)鵝示范基地、林草(藥)間作示范區(qū)、大榛子示范基地等成了農(nóng)民又一增收渠道,也喚起了當(dāng)?shù)厝说臉O大熱情。

  張興義表示,項(xiàng)目首次嘗試實(shí)現(xiàn)生態(tài)治理與經(jīng)濟(jì)收益的協(xié)調(diào)發(fā)展,構(gòu)建了侵蝕溝種—養(yǎng)生態(tài)產(chǎn)品綜合開(kāi)發(fā)模式。

  以高效養(yǎng)鵝核心示范基地為例,該基地建在拜泉縣新生鄉(xiāng)自建村。課題負(fù)責(zé)人之一、吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院教授竇森介紹,他們通過(guò)選取谷稗、苦麥菜、菊苣、黑麥草4種牧草和普通玉米進(jìn)行飼喂研究,探索出一種非常高效的飼喂模式。目前兩個(gè)核心示范基地鵝存欄量過(guò)萬(wàn),預(yù)計(jì)戶(hù)均年收益達(dá)10萬(wàn)元以上。

  有了科技的保駕護(hù)航,無(wú)論是侵蝕溝修復(fù)還是生態(tài)產(chǎn)品開(kāi)發(fā),目前都有了不錯(cuò)的成績(jī)。

  然而,相對(duì)于東北黑土區(qū)近60萬(wàn)條侵蝕溝來(lái)說(shuō),這些還只是冰山一角。而項(xiàng)目研發(fā)的技術(shù)和構(gòu)建的模式不僅適用于東北黑土區(qū)全區(qū)域,對(duì)于我國(guó)其他區(qū)域也有借鑒意義。

  張興義堅(jiān)信,雖然項(xiàng)目在實(shí)施過(guò)程中還存在諸多挑戰(zhàn)和困難,但這項(xiàng)研究對(duì)保障糧食安全和促進(jìn)農(nóng)民增收的作用非常明顯,未來(lái)必將有更廣闊的應(yīng)用空間。

  (原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2019-12-26 第1版 要聞)

打印 責(zé)任編輯:江澄

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