西南喀斯特生态脆弱区实行轮作休耕问题探讨——以贵州省为例

轮作休耕制度是中国农业供给侧结构性改革的有效手段,是探索藏粮于地、藏粮于技的具体实现途径,对推动中国农业绿色发展和保障国家粮食安全具有重要战略意义。西南喀斯特生态脆弱区是轮作休耕制度试点的重点区域之一,贵州作为喀斯特生态脆弱区的典型代表,探讨其实行轮作休耕的现状、问题及对策,对完善该区轮作休耕制度具有重要指导意义。本文从耕地质量和耕地环境两方面分析了贵州实施轮作休耕的必要性;在剖析轮作休耕现状的基础上提出了贵州实行轮作休耕存在的问题,其中最突出问题为轮作模式面积不大、特色不强,休耕为被动休耕、休耕农田不合理。根据存在的问题,提出了实施轮作休耕的措施与对策,重点探讨了不同退化类型耕地实施轮作休耕的技术路径,耕地质量优越区应发展山地高效的特色农作制度,重金属污染区宜实施多年休耕,连作障碍、面源污染及石漠化区应合理实施轮作和休耕,同时与秸秆还田、肥田作物、有机肥、保护性耕作等措施相结合;最后,简要介绍了贵州实施耕地轮作休耕制度的实践。     

中国典型地区轮作休耕模式与发展策略

当前,全国各地正在按照党中央的战略部署,积极探索实行耕地轮作休耕制度试点。探索科学合理的轮作休耕模式与方法,对于我国农业的未来发展具有重要意义。2017年3—6月,中国科学院南京土壤研究所赵其国院士率领中国科学院学部咨询项目"探索实行耕地轮作休耕制度试点问题咨询研究"组的各位成员,深入江苏省、湖南省、河北省的典型地区进行耕地轮作休耕考察和调研。通过深入田间地头实地察看,与干部、群众座谈交流,获取了大量的第一手资料,同时结合已有的文献资料,经过归纳总结提炼,总结分析了我国连作障碍区(江苏省)、重金属污染区(湖南省)和地下水漏斗区(河北省)的三个典型地区的轮作休耕模式与技术措施。在连作障碍区主要采取轮作和休耕措施(冬耕晒垡模式、冬种绿肥模式、种植豆类模式和增肥培肥模式);在重金属污染区进行的轮作休耕模式主要有改种作物和品种、改良土壤、科学灌溉、控制吸收和"VIP+n"创新污染治理模式;在地下水漏斗区主要采取季节性休耕和周年休耕的模式。三大典型区域在实施相应的轮作休耕模式后,其经济社会生态效益得到了相应显著提高。同时对我国典型地区的轮作休耕模式与方法提出了"四项原则"、"四个统一"和采取"八大措施"的建议。在不同地区实施轮作休耕应因地制宜,分类实施推进耕地轮作休耕发展对策,为我国科学推行轮作休耕制度试点工作提供现实参考。     

江西省耕地轮作休耕现状、问题及对策

当前,全国各地正在按照党中央、国务院提出的"探索实行耕地轮作休耕制度试点"的战略部署要求,全力推进探索实行耕地轮作休耕制度试点。为促进江西省及其他条件相近的地区进一步开展相关研究及制定相关政策,以便给实施轮作休耕试点提供参考,通过运用文献研究方法及实地考察等形式,对江西省耕地轮作休耕现状进行了调查,分析存在的问题,并提出了相关对策。结果显示:当前江西耕地作物轮作具有面积比例低、模式多种多样、分布范围广、效益明显等特点,而目前休耕主要采取退耕和休闲两种方式。同时指出当前江西轮作存在面积小、模式差、管理不善、效益低等问题,而休耕多为被动式休耕,存在面积不合理、休耕农田不合适、模式单一、周期无规律、补偿不到位等问题。由以上存在的问题,提出了今后推进全省耕地轮作休耕制度试点的对策与措施:(1)加大宣传力度,提高农民意识;(2)制定科学规划,分类进行;(3)明确范围,有效管理;(4)改善条件,打造样板;(5)确定合理的补偿标准,保障农民利益;(6)增加投入,培养人才。     

我国地下水漏斗区耕地轮作休耕制度试点成效及对策建议

地下水严重超采已成为制约河北省经济社会可持续发展的重要因素,开展地下水漏斗区耕地轮作休耕制度试点工作对地下水超采综合治理和农业可持续发展具有重要意义。本文在实地调研考察和专题研讨的基础上,全面系统总结了河北省地下水漏斗区耕地轮作休耕制度试点工作进展和成效,分析了存在的问题,并提出相应的对策建议,为开展我国地下水漏斗区耕地轮作休耕制度试点工作提供借鉴。     

中国耕地差异化休耕模式及技术措施探讨

耕地休耕模式是实行耕地休耕制度的重要组成部分,探索差异化的休耕模式对中国全面实施耕地休耕制度具有重要意义。该研究运用文献研究法、归纳总结法、系统分析法及案例分析法等,结合中国耕地休耕主要试点区实地调研资料及数据,总结、提炼差异化耕地休耕模式。结果表明:中国耕地休耕模式设计应充分考虑制度主体、制度客体及制度环境等因素的影响,从模式内涵、模式适用区域、典型案例区及主要休耕技术措施等进行设计。中国耕地差异化休耕模式主要有地下水漏斗区节水保水型休耕模式、土地污染区清洁去污型休耕模式、生态严重退化区生态修复型休耕模式、耕作过度集约化区耕地地力保护型休耕模式及耕地撂荒严重区的"流转+休耕"模式。差异化休耕模式涉及的主要技术措施包括休耕时长安排、培肥技术、休耕地翻耕技术及休耕试验示范技术等。当前中国休耕时长安排主要有季节性休耕、长期休耕及短期休耕3类;休耕培肥技术主要有少耕肥豆轮作、免耕过腹还田、免耕净种绿肥、免耕肥草间套种、秸秆还田、增施有机肥(腐熟农家肥)及上述多种方式混合形成的技术措施;休耕地翻耕技术主要有深松浅翻、深翻晒垡、旋耕保墒等;休耕试验示范技术主要包括休耕绿肥品种筛选试验、休耕时长试验、土壤指标测定试验、休耕对比示范等,并以甘肃省环县为案例对休耕模式技术措施进行分析,可为中国全面开展耕地休耕提供案例参考和技术支撑。     

美国土地休耕计划对中国耕地轮作休耕制度的启示

在我国,农民是耕地生态保护的最主要提供者和耕地休耕制度的最终利益受损者,实施合理的生态补偿是推进我国耕地休耕制度的重要保障。作为解决生态环境公共物品供给不足的手段,生态补偿正在发挥重要的作用,不仅要研究其建立和运行机制方面的问题,研究生态补偿效率对于保证生态环境服务的有效供给具有重要价值。基于此,总结美国土地休耕计划生态补偿效率效果等方面的经验,结合我国对其进行借鉴,对当前我国各地实行耕地休耕生态补偿的试点以及之后的全面推广提供参考,以提高我国生态补偿效率与参与主体积极性。     

中国耕地表层土壤重金属污染状况评判及休耕空间权衡

耕地污染影响食品安全和公众健康,如何科学治理已刻不容缓。实行耕地轮作休耕对促进耕地休养生息、推进农田土壤治理修复和保障农业绿色发展具有重要意义。近几年一些地区已率先开展休耕试点,但“休多少”、“休哪里”、“怎么休”等重大管理问题并未得到解决。为此,构建了中国耕地表层土壤重金属污染状况数据库,基于土壤重金属污染水平、土壤综合质量影响指数及其潜在生态风险,从国家尺度上依据休耕迫切性制定空间权衡规则,划分为急切必休区（I）、常规必休区（II）、严控轮休区（III）和一般轮休区（IV）,并建议按等级实施差异化休耕模式。结果表明：（1）中国耕地表层土壤重金属浓度点位超标率呈现出Cd>As>Ni>Hg>Zn>Pb>Cu>Cr;（2）中国耕地土壤总体上处于未受影响状态,重度超标占1.71%,潜在生态风险指数属于极强生态风险仅为0.29%;（3）土壤重金属污染必须休耕的占全部耕地面积的15.58%,其中I、II和III级分别占0.77%、1.53%和3.26%,且相对集中于河南和湖南。本研究有助于精准把握全国耕地表层土壤重金属污染状况及休耕的迫切性,为耕地污染治理及休耕时空配置提供依据。     

粮食安全与生态安全双约束下江苏省耕地休耕规模探讨

实施耕地休耕是巩固提升粮食产能和促进农业可持续发展的重要举措，亟需科学合理地确定我国可休耕耕地规模，为深入实施"藏粮于地"战略和扩大耕地休耕制度试点提供理论依据。该研究基于粮食安全与生态安全双重约束构建粮食主产区耕地休耕最大规模测算仿真模型，同时提出休耕规模弹性边界的确定方法并以江苏省为实证区域进行仿真预测。结果表明：当前江苏省在兼顾粮食主产区的粮食调配任务且考虑区域耕地资源可持续利用状况的基础上，仍能保有10.16%的耕地资源来支撑耕地休耕制度的实施；仿真期内区域耕地资源面积可能会由于城市快速扩张和耕地保护不力出现大幅减少，并对区域耕地休耕条件环境产生影响；同时耕地资源可持续利用状况和休耕规模适宜程度的恶化导致江苏省休耕规模弹性边界从2017年的9.93%缩减至2036年的4.81%，区域粮食安全稳定状态终将被打破。建议充分利用粮食主产区的耕地资源基础积极有序推广开展耕地休耕工作，深入部署"藏粮于地"战略以巩固提升粮食产能；建立休耕规模与生态安全挂钩的指标预警体系以实现对休耕实施方案的宏观动态调节；统筹休耕与其他耕地保护政策的正向联动，创造耕地保护政策体系内部的正向溢出效应。     

重金属污染区耕地轮作休耕治理农户参与意愿实证研究

  目的  研究我国农村重金属污染区耕地轮作休耕治理农户参与意愿,分析影响农户参与重金属污染区耕地轮作休耕治理影响因素,为我国重金属污染耕地长期治理的有效实施提供参考依据。  方法  基于343户的调查数据,构建累积logistic回归模型,探究我国重金属污染区耕地轮作休耕治理农户参与意愿及其影响因素。  结果  相比于男性,女性更愿意参与重金属污染轮作休耕治理（?0.1341）;农户参与意愿与受教育程度（?0.098）、家庭收入（0.2591）正相关,但与年龄（0.2036）负相关;农户参与意愿与轮作休耕治理政策了解程度（0.3049）、治理过程评价（0.0985）正相关,参与意愿受亲朋好友（?0.1110）影响较大,由于信任度原因现阶段农村基层组织政策宣传对农户参与意愿影响较小;农户参与意愿与轮作休耕后家庭收入变化（0.4851）正相关;农户参与意愿与自有耕地污染程度（?0.3995）负相关,与农户对环境关注度（?0.1953）呈负相关。  结论  农户个体特征及基本情况、参与后的家庭收入变化、耕地污染特征及对环境感知、政策宣讲及实施过程对农户参与意愿具备实质性影响。因此,要提高基层村组在政策宣讲和政策执行过程在农户心中的信任度;提高农业从业人员的受教育水平,降低农业从业人员平均年龄;增加农户家庭收入,拓宽农户收入来源渠道;从环境保护和收入层面加强治理的预期效应宣传,逐步消除农户污染治理与自身收入平衡的矛盾心理。     

基于"质量-风险"的干旱区休耕空间布局及补偿策略

构建节水型休耕生态补偿机制是干旱地区农业可持续发展的必然选择，探讨符合干旱地区休耕地的空间布局方法是提高休耕生态补偿效率的关键。该研究以新疆开都-孔雀河流域为例，从土壤理化属性和耕作便利条件两方面建立耕地质量评价指标体系，利用综合评估法评估流域内耕地质量状况；基于MEDALUS-ESAs模型框架，从土壤、气候、植被和土地利用与管理4个方面评估全流域的土地退化风险；综合考虑耕地质量和土地退化风险，利用Z-score方法确定休耕空间布局，并提出不同分区的休耕补偿策略。结果表明：1）开都-孔雀河流域耕地质量"总体良好，局部较差"，土地退化风险呈现"北低南高"的空间分布格局；2）流域内优先休耕区内耕地面积为67 814.60 hm2，次优先休耕区的耕地面积为71 784.94 hm2，限制休耕区内耕地面积为80 576.89 hm2，禁止休耕区内耕地面积为107 358.03 hm2；3）优先休耕区耕地的约束条件为耕地质量，可将休耕与耕地质量提升相结合，实施中长期休耕，依据农业收益损失和土地改良成本确定休耕补偿标准；次优先休耕区耕地质量较好，可与农业节水相结合，基于水资源短缺状况对耕地进行季节性休耕，依据农业收益损失确定休耕补偿标准；限制休耕区受耕地质量和生态安全的双重约束，应将休耕与耕地质量提升、生态保护相结合，实施年度休耕，依据农业收益损失、土地改良成本和生态保护成本确定休耕补偿标准。     

耕作制度对紫色水稻土有机碳累积及矿化动态的影响

以稻田长期定位试验为平台,研究常规平作（中稻-冬水田）、垄作免耕（中稻-冬水田）、垄作免耕（中稻-油菜）和水旱轮作（中稻-油菜）4种耕作制度对紫色水稻土有机碳累积及矿化动态的影响。结果表明：实行不同耕作制度均能提高土壤有机碳密度,以垄作免耕（中稻-油菜）最佳。不同耕作制度实施20年后,农田0-10 cm表层土壤有机碳密度已趋于稳定,垄作免耕会提高10-20 cm和20-40 cm土层有机碳密度,而水旱轮作各土层有机碳密度均低于其他耕作处理。不同耕作制度下水稻土中易氧化有机碳数量和有机碳氧化稳定系数差异较大,其中,垄作免耕（中稻-油菜）下水稻土有机碳氧化稳定系数最大。各耕作处理中,土壤有机碳的最大矿化速率差异显著,有机碳矿化率和pH呈显著正相关;在培养期间,垄作免耕（中稻-油菜）的累积矿化量始终显著低于其他处理;常规平作（中稻-冬水田）的总矿化强度最大,垄作免耕（中稻-油菜）最小。     

条带休闲轮作对坡地土壤水分及作物产量的影响

为探索休闲轮作模式下土壤水分动态及作物产量效应,2007年-2010年在宁南半干旱区坡耕地上设置了条带隔年休闲轮作试验。结果表明,4a后,条带休闲轮作与无条带休闲轮作(对照)相比,利于提高土壤对降水的保蓄能力,显著增加0～200cm土层土壤蓄水量。拔节和抽穗期,各处理0～200cm土层土壤含水率垂直变化表现出不同的变化趋势,条带休闲轮作显著高于无条带休闲轮作模式。研究期间,条带休闲轮作均较无条带种植模式有不同程度的增产:条带种植模式的谷子和冬小麦产量较无条带种植模式分别提高了8.79%～15.52%和6.33%～14.69%,差异显著。该研究成果可为旱区坡耕地土壤扩蓄增容和作物生产研究提供参考。     

世界耕地休耕时空配置的实践及研究进展

该文立足于探索中国耕地休耕时空配置的关键问题,沿着"典型国家及地区实践→理论成果提炼→关键问题探讨"的逻辑思路,从地理学、农学、土地科学和管理学等多学科视角,采用文献法、对比法、归纳法和实地调查法,对耕地休耕时空配置进行了研究,得到以下主要结论:1)典型国家及地区的耕地休耕时空配置主要有4种类型:目标导向型时空配置、执行方式导向型时空配置、多条件约束导向型时空配置和技术导向型时空配置。2)耕地休耕时空配置的内涵本质就是实现对休耕地"定位、定量、定时"的宏观调控,主要包括了休耕目标、休耕空间(休耕区域和休耕规模)布局和休耕时间(休耕时序和休耕时长)安排;耕地休耕时空配置过程为"休耕目标→约束条件→空间布局→时间安排",各个环节之间又相互联系,其中,约束条件主要包括粮食市场、粮食安全、生态安全、耕地质量和社会经济。3)中国耕地休耕时空配置需解决的2个关键问题是不同空间尺度的耕地休耕空间布局和不同区域的耕地休耕时间安排,而构建综合模型或评价指标体系和划分评价等级标准是解决这2个关键问题的难点和重点。     

茬口和灌水对小麦产量及水分利用效率的影响

为高效利用水分资源以及不同茬口冬小麦栽培提供合理的灌水制度,在山西临汾采用小区试验设计方法研究了茬口和灌水对小麦产量及水分利用效率的影响.结果表明:各茬口3个灌水处理的小麦平均产量以玉米茬口＞油葵茬口＞休闲茬口＞大豆茬口,水分利用效率则为油葵茬口＞玉米茬口＞大豆茬口＞休闲茬口;各茬口均随灌水量的增加产量和水分利用效率提高,大豆茬口的灌浆水、其他3个茬口的拔节水分别较拔节水、灌浆水更有利于提高小麦产量和水分利用效率.同时明确了不同灌水处理条件下,各茬口在不同生育时段贮水和耗水的动态特征.     

The influence of soil tillage system on Salsola kali L. emergence during the fallow period within cereal fields

With the move towards conservation agriculture, we have seen an increase in weeds such as Salsola kali L., well known as Russian thistle, which are wind spread over fallow land. The emergence of this weed species seemed erratic, perhaps connected to climate conditions and management techniques. In order to shed some light on this issue, we carried out a field experiment over 3 years to monitor Russian thistle density in fallow plots, comparing three tillage systems. This study provides an insight about the limitations of assuming no-tillage techniques within a cropping system that include fallow in the rotation sequence. Our results show that no-tillage systems are more vulnerable to S. kali. Low spring rain leads to high S. kali density, especially in no-tillage plots. High spring rainfall reduced the emergence in all tillage systems because of soil water saturation. Minimum tillage technique served to maintain control over this species even in weather conditions that favoured its emergence in other systems. In order to reduce the need for herbicide in fallow lands under conservation systems, we recommend the implementation of minimum tillage to combat Russian thistle infestation.     

Fallow method influences on soil water and precipitation storage efficiency

Summer fallowing is practiced in the Great Plains of the U.S.A. in order to store soil water, control weeds, make nutrients available and stabilize crop yields. Soil water storage and precipitation storage efficiencies on chemical and stubble-mulch fallow plots were compared for three 14-month fallow periods for a winter-wheat-fallow rotation (Triticum aestivum L.) and three 21-month fallow periods for spring-wheat-fallow rotation in the northern Great Plains to determine during which seasonal segment the fallow method might influence soil water storage. The experiment was conducted on a glacial till Williams loam (fine-loamy mixed, Typic Argiboroll) from July 1981 to April 1985. Soil water contents to a depth of 1.70 m were measured, using the neutron scatter technique, for seasonal segments during the fallow period. Soil water storage was similar from harvest to spring on chemical and stubble-mulch fallow plots. The over-winter to spring segment resulted in the most consistent precipitation storage efficiencies (33.3–71.1%). Soil water storage differences as a result of a fallow method are most likely to occur during summer fallow for 14-month winter-wheat-fallow rotations and during the second overwinter for 21-month spring-wheat-fallow rotations. Soil water storage for the entire fallow period was greater on chemical fallow than on stubble-mulch fallow in two out of three 14-month winter-wheat fallow periods and in one out of three 21-month spring-wheat fallow periods.     

轮作休耕模式对土壤团聚体及有机碳含量的影响

为探究轮作休耕模式对红壤坡耕地团聚体稳定性及有机碳含量的影响,通过田间试验设置了休闲地、玉米单作、玉米-豌豆-玉米和玉米-苕子-玉米4个处理,分析了不同种植模式下土壤团聚体稳定性及有机碳含量,结果表明:(1)不同种植模式下土壤机械稳定性和水稳定性团聚体组成均以≥0.25 mm粒径占比最高,机械稳定性团聚体占比在80.68%以上,水稳定性团聚体达到了77.05%以上,且≥0.25 mm团聚体所占比例大小顺序为:休闲地>玉米-豌豆-玉米>玉米-苕子-玉米>玉米单作。(2)根据不同团聚体稳定指数(MWD,GMD,R_0.25和PAD)显示,休闲地的团聚体稳定性最好,与玉米单作之间差异显著,且休闲地和玉米轮作两种模式下团聚体稳定性均优于玉米单作。(3)玉米单作土壤团聚体有机碳含量最低,玉米轮作和休闲地能显著提高有机碳含量,并且玉米-苕子-玉米轮作效果最优; ≥0.25 mm粒径范围的团聚体储存的有机碳含量最高。(4)通过对土壤水稳性团聚体稳定指数与有机碳含量的相关性分析表明,4个不同团聚体稳定指数与有机碳含量都呈极显著正相关关系,与R_0.25相关程度最高。研究结果可为试验区域坡耕地水土流失防治提供理论依据。