国内外红壤研究与开发现状及发展趋势

时间:2014-05-30 17:56  来源:未知  发布:admin  浏览:
红壤是世界上分布最广的土壤类型之一,其主要分布在亚洲、非洲、大洋洲、南美洲和北美洲南部。但由于国外同纬度的红壤区大多为干旱草原与沙漠,因此,国外对红壤改良的研究甚少。自上世纪80年代以来,有关红壤开发治理的国际学术会议共8
红壤是世界上分布最广的土壤类型之一,其主要分布在亚洲、非洲、大洋洲、南美洲和北美洲南部。但由于国外同纬度的红壤区大多为干旱草原与沙漠,因此,国外对红壤改良的研究甚少。自上世纪80年代以来,有关红壤开发治理的国际学术会议共8次,除1次由美国Rockefeller基金资助在香港大学召开外,其余均为我国有关单位主办,但国外在土壤改良方面的一些技术与经验也值得我们借鉴。
我国是世界上对红壤研究最多的国家,红壤改良技术的研究一直居世界领先地位。从上世纪50年代开始,我国就对红黄壤资源、类型、分布、基本特性和肥力演变等进行了大量而深入的调查研究,并全面开展了红黄壤荒坡地开发利用、中低产田(地、园)改良和山水田综合治理等一系列应用开发研究,取得了一批达到国际先进水平的重大成果。进入80年代以来,相继开展了南方红黄壤区土壤改良利用区划和南方丘陵山区综合科学考察,取得一大批重大成果,出版了一系列专著,并在主要生态类型区建立了一批农业生态试验站(点),进行长期的定位试验研究。“八五”至“十一五”期间的连续四个五年计划中,科技部都列专项资助开展红壤区小流域治理、中低产田改良、农业结构调整、土壤培肥与质量提升等方面的研究。同时,红壤的开发利用也进入了一个新阶段,促进了红壤地区由“沟谷型”农业向低丘岗地立体开发、农林牧渔综合农业发展的转变。
国内外对红壤改良技术的研究主要集中在生态治理、合理耕作栽培措施、土壤养分管理、水土流失控制、生物资源利用等五个方面,现将这些研究方面的国内外现状与发展趋势简述如下:

1、生态治理研究

国外发达国家由于生态保护较好,在红壤生态治理方面主要重视对土壤障碍和污染红壤的修复上,利用碱性工业废弃物治理酸化、生物修复污染土壤方面的研究较多。我国由于对红壤的开发利用强度大,红壤生态治理重点围绕红壤开发治理模式的构建进行研究,提出了一批有效的开发治理模式,主要有:(1)封禁治理模式,封禁即自然封育,亦称封育、封山育林,适宜于交通不便、人口较少、经济发展落后以及不宜人工造林的山区;(2)小流域综合治理模式,该模式以小流域为单元进行综合治理,已成为治理大江大河、改善农业生产条件和开展生态建设的主要做法,该模式高度重视因地制宜和协调流域内自然、社会和经济发展,通过“猪沼果”、种草养畜等生态模式、“大封禁,小治理”模式等有效降低流域内水土流失,并促进种养殖业的同步发展,有效提高了区域生态安全;(3)“香根草篱”坡耕地水土保持耕作模式,利用香根草适应性广、抗逆性强等特点,发挥其在拦截泥沙、固坡护堤、改善农业生产条件等方面优势,实现红壤水土治理;(4)“林下流”治理模式,根据“远看青山在,近看水土流”的实际情况和突出问题,采用“林下补种草灌”、“针阔混交”、“分类综合”等治理模式,取得了显著的治理效果;(5)崩岗治理模式,根据南方红壤区崩岗严重的现状,经过研究和探索,成功的探索出系列具有针对性的治理模式,取得了良好的生态、社会和经济效益;(6)侵蚀劣地快速绿化模式,针对在侵蚀严重的花岗岩和红黏土劣地上直接植树种草,成活率低,生长速度缓慢等问题,通过利用先锋植物改善土壤条件,提高绿化效果,主要有“客土”治理模式和“类芦”治理模式;(7)裸露山体缺口治理模式,利用分类和治理技术,根据“立体绿化、乔灌优先、林草结合、慎用藤本”治理原则,取得了显著的效果;(8)水源区保护模式,包括“山江湖库”综合治理模式和库区“生态修复”模式,前者通过整体规划和综合治理,建立层次性植被保护带,改造和利用现有水里工程等措施,实现整体治理的目标;后者针对实际情况,因地制宜开展库区生态修复,提高林草覆盖率,提升区域生态质量。
我国生态治理改良红壤的模式研究,今后将有如下发展趋势:一是加强各种模式的配套栽培管理技术研究,以增强各种模式的功能;二是加强对红壤及红壤区生态演变的监测,建立环境监测体系,加强生态预警体系建设;三是加快研究土壤化学-生物-工程相结合的退化阻控和障碍修复体系。

2、耕作栽培技术研究

耕作栽培措施是红壤改良的有效途径之一。美国、澳大利亚、欧洲等发达国家或地区大多采用休耕、免少耕、秸秆覆盖等措施来降低水土流失,促进地力恢复,日本和东南亚国家则主要采用轮作、覆盖和增施有机肥等措施来改良红壤。我国从上世纪50年代开始就对改良红壤的耕作栽培技术进行研究,提出了施用石灰、钙镁磷肥和种植绿肥改良红壤技术,进入80年代以后,随着红壤开发力度的加大,我国科技人员研究提出了等高种植、免少耕、深松耕、横坡开沟、横坡垄作、秸秆覆盖、地表绿色覆盖等保护性耕作技术,减少了红壤的养分流失,提高了土壤的保水性能,提高了土壤质量;为解决红壤长期连作带来的土壤退化,研究提出了一批红壤改良的合理种植制度,包括轮作复种模式、果园套种模式、间套种植模式及稻田水旱轮作模式等,如江西提出了红壤旱花生-冬菜-大豆-芝麻-冬菜-红薯轮作复种模式、果园套种绿肥(大豆、花生)模式、玉米与红薯间作模式等,不仅较好克服了连作障碍,而且改良了土壤,提高了作物产量和种植效益;同时,也研究提出一批改良红壤的栽培管理技术,如水田控水灌溉技术、肥料深施技术、肥料分次施用及以水带肥技术;研制一些改良红壤的物化技术产品,包括各种保水剂和土壤调理剂,特别是在利用农业废弃物资源,研究出复合的红壤调理剂等方面取得了较大进展,如江西研制出以作物废弃物、石灰、食用菌残渣等为主要原料的红壤改良剂,应用后不仅能改良土壤,而且能明显提高作物产量。
耕作栽培措施改良红壤的发展趋势:一是各项措施改良红壤的长期效应将越来越引起专家学者的关注;二是红壤改良的耕作栽培技术将与促进区域特色农产品的产业化、绿色化发展紧密结合;三是对机械化耕作、化学农药(特别是除草剂)对土壤生态的影响将也是研究的热点问题之一;四是根据不同利用方式和主导产品,集成研究出适宜不同区域和不同种植模式,红壤改良与农产品优质高产相结合的工程化技术体系。

3、水土保持技术研究

土壤侵蚀是全球性的主要环境问题之一。据估算全球水土流失面积约占地表总面积的10.95%。预防和治理土壤侵蚀、改善生态环境、建设美好人居环境,已成为全世界普遍关注的重大环境问题和人类生存发展问题。美国通过休耕、免耕、少耕和工程等措施在一定程度上缓解了红壤的侵蚀和流失,澳大利亚通过大面积种植牧草有效防治了红壤侵蚀和流失,拉美、东南亚国家主要采用工程措施与生物措施、技术与经济相结合的办法,通过建立一批“生态农场”控制水土流失,发达国家还针对土壤侵蚀过程、侵蚀预报模型等进行了较系统的研究,先后开发了通用土壤流失方程(USLE)和修正的通用土壤流失方程(RUSLE)、水蚀预报模型(WEPP)、荷兰模型(LISEM)、欧洲水蚀预报模型(EROSEM)等。
我国是世界上水土流失最严重的国家之一,红壤区又是我国水土流失最严重的区域,早在上世纪20~40年代,我国就开始了水土流失规律和治理的研究,1991年全国人大颁布了《中华人民共和国水土保持法》,1993年我国政府确立水土保持是必须长期坚持的一项基本国策。红壤区的水土保持技术研究也取得了重大进展:一是提出了以植树造林、提高植被覆盖率控制区域水土流失的技术,如江西实施山江湖工程、红壤区实施的小流域治理等,都是以提高植被覆盖率为核心技术的治理水土流失技术;二是提出了一批农田尺度的植被控制水土流失技术,如植物篱技术、农果复合模式、农田防护林等;三是根据不同立地条件设计出合理的工程设施,对水土流失进行拦截,如坡改梯工程、集雨工程等。
红壤改良水土保持技术的研究趋势:一是水土保持将与农业面源污染控制紧密结合;二是水土保持技术要突出生态效益与经济效益的统一,在控制水土流失的同时,要让农民取得良好的经济效益,提高农民参与实施的积极性;三是工程措施与生物措施要紧密结合,提高水土保持的效果。

4、生物资源利用技术

利用生物改良红壤是红壤改良的重要技术途径。国外发达国家在接种有益菌群、施用微生物菌肥等生物防治土壤退化及化学-微生物-富集植物修复污染红壤方面做了很多研究,近年来在利用生物技术培育耐红壤逆境及高效红壤改良生物方面开展了很多研究。我国在利用生物资源改良红壤方面开展过很多研究,早在上世纪50年代就提出了利用红薯、大豆等先锋作物改良红壤的技术,利用茶叶耐铝毒特性,在红壤区大力发展茶叶生产,筛选出一批适宜红壤生长的绿肥作物用于改良红壤,提出了利用作物间的互生相克关系,发展轮作复种、间作、套种模式减轻土壤连作障碍的技术。进入九十年代以来,利用微生物和土壤动物改良红壤开始引起重视,已明确了蚯蚓等土壤动物的改土效果,筛选出不少能改良红壤的微生物菌剂,并研发出一批生物肥料产品。进入新世纪以来,随着生物技术的发展,耐红壤铝和亚铁毒害、耐酸、耐瘠、耐旱种质资源的筛选、创建与选育,开始越来越引起重视,可能将成为我国红壤改良的重要技术途径之一。
利用生物改良红壤研究趋势:一是利用土壤微生物和土壤动物改良红壤将成为红壤退化阻控和障碍修复的重要发展方向;二是利用植物进行红壤改良将更多地与经济效益、开发利用模式、主导产品与主导产业、绿色食品生产紧密结合;三是利用生物转基因技术培育出耐红壤不良因子的植物新品种将成为一个热点研究方向;四是开发耐红壤不良因子、改良土壤效果好、具有开发利用前景的生物质能源作物。

5、施肥与养分平衡技术研究

合理施肥、培肥土壤是红壤改良的核心技术途径。国外发达国家十分重视土壤养分的平衡和土壤地力恢复与提升,除休耕和种植肥田作物恢复和提升地力外,还大力发展了农作物秸秆还田、农业废弃物无害化处理还田技术,大力推广高效多功能复合肥、缓控释肥、有机无机复合肥、功能化微生物肥等,美国在上世纪70~80年代还提出了“最佳管理措施(BMPs)”,不仅大大提高了肥料利用率,而且能有效控制农业污染。我国对红壤的养分平衡和地力提升也进行了长期的研究。上世纪50~70年代就提出了种植绿肥、施用农家肥和施用磷肥改良红壤的技术,80年代开始在全国建立了多个红壤施肥长期定位试验,研究不同有机无机配比、氮磷钾配比对红壤肥力变化的影响,为土壤合理施肥提供了科学依据,并对不同地区主要作物的平衡施肥技术进行了系统研究,90年代以后,农业废弃物资源肥料化利用、缓控释肥料、高效复合肥、有机无机复合肥、微生物肥等研究开始在我国兴起,也取得了很大成果。目前为至,基本上明确了各主要作物的平衡施肥的大量元素合理配比,有机无机肥配合施用的改土效果得到肯定,高效复合肥、新型肥料及肥料增效剂产品也不断出现,测土配方施肥、养分精准管理技术得到了发展和应用。但我国总体水平与国外发达国家还有一定差距。
红壤改良施肥与养分平衡技术研究的发展趋势:一是基于红壤肥力差异、适宜不同区域和不同作物的精准平衡施肥模型或施肥系统的研究;二是提高肥料利用效率和控制养分流失的施肥技术;三是新型高效肥料和肥料增效剂产品的研发;四是有机肥和生物肥对平衡土壤养分和提高土壤质量的效果研究。
综上所述,我国是在红壤利用强度高的条件下进行红壤改良技术研究,与国外比较技术难度更大,而且我国的研究涉及面更广、技术途径更多、研究也更系统。国外除在红壤污染的生物修复、红壤退化监测、新型肥料研发与利用等方面的研究较我国先进外,在多样性开发治理模式的创建、耕作栽培技术改良红壤、高利用强度下红壤培肥技术、生态措施水土保持技术、红壤改良与作物高产技术配套等方面均落后于我国,因此,我国的红壤改良研究总体上处于国际领先水平。目前存在主要问题包括:一是应用性研究多,机理性、规律性的基础研究少;二是单项技术研究多,工程化、标准化的技术研究少,特别没有针对不同生态区域、不同利用方式的红壤改良技术体系;三是面临化学污染加重、机械化水平提高等新形势对红壤改良带来的新问题缺乏应对研究;三是红壤改良与区域特色产业发展、资源利用、环境保护、农业增效、农民增收结合不够,技术推广应用度不够。

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