中国黑土地保护:政策演变、现实障碍与优化路径

《中华人民共和国黑土地保护法》于2022年正式出台,中国黑土地保护工作任重道远。采用文献分析法,根据黑土地保护政策的重点内容,将中国黑土地保护政策的历史演变过程划分为“萌芽”阶段、“建设”阶段、“体系化”阶段和“法治化”阶段。研究发现,黑土地保护面临诸多现实障碍,如黑土区水土流失严重,黑土质量不断下降,农民保护意识不强,保护性耕作推广困难,以及黑土地保护的长效机制未建立等。为切实保护黑土地,应当进一步落实《中华人民共和国黑土地保护法》提出的新要求,从加强水土流失防治、探索创新保护性耕作技术和适宜的耕作模式、调动农民参与黑土地保护的积极性、建立黑土地保护的长效机制等方面深入推进黑土地保护工作,保障国家粮食安全。

黑土地保护视角下黑龙江省畜禽养殖环境效应分析

为合理利用畜禽粪污资源,保护黑龙江省黑土地资源,优化农畜业生产布局,实现农牧业绿色发展,本研究基于2011—2020年统计数据及文献资料,测算了黑龙江省畜禽粪污排放情况,并据此分析黑龙江省畜禽粪污资源化利用潜力及畜禽养殖环境承载力。结果表明:从时间动态来看,2011—2020年,黑龙江省畜禽粪尿、粪尿养分、COD排放量均有小幅下降,降幅分别为3.68%、3.24%和5.82%;畜禽粪污的化肥替代潜力虽整体略有下降,但10年来均保持在35%以上,2020年化肥替代潜力已达到41.89%,具有较高的有机肥替代化肥潜力;黑龙江省畜禽粪污的能源潜力略有增长,但对煤炭的替代潜力呈下降趋势且替代作用并不显著,2020年畜禽粪污的沼气潜力为46.74亿m^(3),折合为标准煤仅占标准煤消费量的2.90%,能源潜力有待进一步开发利用;黑龙江省畜禽粪尿、粪尿氮、粪尿磷的耕地负荷均未超载,无养殖环境风险,畜禽养殖环境容量的空间剩余呈上升趋势,剩余约2/3,以氮为基准计算,余量为13006.13万头猪当量,以磷为基准计算,余量为8463.19万头猪当量,具有较大养殖潜力。从空间分布来看,黑龙江省各地区畜禽粪污排放及资源化利用潜力存在明显差异,哈尔滨市、齐齐哈尔市、绥化市、大庆市以及佳木斯市等畜禽养殖集聚区的畜禽粪尿资源丰富,畜禽粪污的替代化肥潜力、能源潜力及畜禽养殖发展潜力较大。

基于Theil不等系数IOWAO组合模型的黑龙江省秸秆还田机械化程度预测

玉米、水稻等作物收后秸秆处理一直是农业生产中亟待解决的问题,机械化秸秆还田是作物收后秸秆处理的重要手段,也是保护黑土资源的重要措施。结合相关文献,提出基于协整性检验的单一预测模型选择和基于误差指标最小的最优组合预测模型选择关键环节;运用协整性检验方法确定二次函数模型、ARIMA模型、H-W无季节模型作为秸秆还田机械化程度预测的单一模型;依据误差绝对值和最小法、Shapley法和基于Theil不等系数IOWAO法构建三种组合预测模型,采用误差平方和(SSE)、平均绝对误差(MAE)、均方误差(MSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)、均方百分比误差(MSPE)五个误差指标比较模型精度,确定采用基于Theil不等系数IOWAO的组合模型为最优预测作物秸秆还田机械化程度模型。结果表明,2022-2026年黑龙江省秸秆还田机械化程度将稳步提升,平均每年增加4.52%,2026年将达到74.19%,比2021年提升22.62%;2022年以后,黑龙江省秸秆还田机械化程度将进入快速发展期。为制定和实施机械化秸秆处理政策提供理论依据,为保护和恢复黑土资源生产能力提供重要支撑。

聚脲甲醛缓释肥减量深施对小麦和玉米产量及氮肥吸收率的影响

为了探究聚脲甲醛缓释肥(PF)减量深耕对小麦和玉米作物产量、氮肥利用效率以及矿质养分迁移的影响,设置对照(CK)、尿素+旋耕(OPTX)、尿素+深耕(OPTS)、PF+旋耕(PFX)和PF+深耕(PFS)5个处理,在豫南砂姜黑土小麦、玉米农田开展大区试验。结果表明,对比传统尿素(OPT)处理,PF处理小麦、玉米产量显著高于OPT处理,尤其PFS处理较OPTX处理小麦和玉米季产量分别高12%和6.4%,较OPTS处理分别高3.4%和1.8%;与产量不同,PFS处理仅显示玉米季氮肥利用率(NUE)高于OPTX和OPTS处理,而小麦季NUE甚至低于OPTS处理,这可能与PF在小麦季深耕条件下养分释放速度慢有关。对比两种耕作方式,发现PFS处理小麦季产量与PFX处理产量无显著差别,而玉米季产量显著高于PFX处理;与产量不同,PFS处理小麦季NUE显著低于PFX处理,而玉米季无显著差别,这可能与玉米季更适宜的气象条件和小麦季PF养分的后续释放有关。对比土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)残留量和总氮浓度,发现作物收获后,PFS处理0~30和30~60 cm土层NH_(4)^(+)-N残留量与PFX处理无显著差异,NO_(3)^(-)-N残留量显著低于PFX处理,而总氮含量略高于PFX处理,这可能与PF处理在小麦季深耕条件下氮素未释放完全有关。总而言之,依据作物的产量和氮肥利用效率,聚脲甲醛缓释肥在深耕条件下显示出更高的产量效益和增产潜势,尤其玉米季作物吸氮量、产量和NUE有了显著提升,值得被推荐。

白浆土改良技术对黑土生态修复的促进机制研究

白浆土主要形成于石灰岩风化后的土壤,具有较高的碱性和石灰含量,常用于土壤改良和中性化处理,以改善土壤结构和适应作物生长需求。由于长期人为活动和自然因素影响,黑土面临着土壤退化的问题。因此,该文以白浆土为例,基于黑土地区面临的生态问题,突出了黑土生态修复的紧迫性和必要性,详细探讨了白浆土改良技术对中和土壤酸碱度、增加土壤有机质含量、改善土壤结构和促进土壤生物活性等方面对黑土生态修复的促进作用。通过对白浆土改良技术的研究和实地调查,论证其在黑土生态修复中的实际效果和可行性,并提出了未来研究和应用建议,为黑土地区的生态环境保护和可持续发展提供理论和实践支持。

黑土机械压实对玉米生长、产量及氮利用效率的影响

【目的】阐明黑土机械压实对玉米生长、产量及氮利用效率的影响。【方法】设置压实程度和施氮量2个试验因素,其中压实程度设置轻度压实(C1)、中度压实(C2)、重度压实(C3)3个水平;施氮量设置施用氮肥(F)和不施用氮肥(F0)2个水平;共计6个处理,每个处理重复3次。【结果】压实程度对玉米叶面积指数(LAI)和株高均有显著影响,重度压实处理下的玉米LAI和株高显著减小,施用氮肥显著影响株高,但对LAI的影响不显著。压实程度和施用氮肥对玉米产量均有极显著影响,重度压实和中度压实相比轻度压实减产24%和10%。压实程度和施用氮肥对土壤硝态氮量有极显著影响。重度压实抑制玉米生长,减少氮吸收,进而导致土壤硝态氮量增加。压实程度对玉米地上部吸氮量和总氮素积累量有极显著影响,施用氮肥条件下,3个压实处理下的玉米氮吸收量明显增加,但氮利用效率均有所下降。【结论】黑土机械重度压实严重抑制了玉米的生长,减少了作物对土壤氮素的吸收和利用,进而导致土壤硝态氮残留量增加。

典型黑土区坡耕地表层土壤活性有机碳变化特征

以典型黑土区3种地貌类型区(漫川漫岗区、丘陵漫岗区、平原低地区)坡耕地不同坡位表层土壤为研究对象,通过测定土壤总有机碳、高活性有机碳、中活性有机碳和低活性有机碳等指标,分析黑土区坡耕地不同坡位表层土壤活性有机碳的变化特征,探究不同地貌类型区坡耕地土壤活性有机碳变化特征的差异。结果表明,坡耕地各坡位表层土壤总有机碳含量变化范围为26.57~38.61 g/kg,土壤活性有机碳含量变化范围为1.85~5.67 g/kg。3种地貌类型区坡耕地不同坡位土壤总有机碳和活性有机碳含量变化特征不同。漫川漫岗区总有机碳、中活性有机碳和低活性有机碳含量变化特征均表现为坡上和坡中显著大于坡下、坡上和坡中无显著差异;高活性有机碳含量变化特征则以坡中最高坡下最低,且不同坡位之间高活性有机碳含量差异显著。丘陵漫岗区不同坡位土壤总有机碳和低活性有机碳含量差异显著,并表现为坡下显著大于坡上、坡上显著大于坡中;高活性有机碳和中活性有机碳含量的变化则呈现坡上和坡下显著大于坡中、坡上和坡下无显著差异。平原低地区总有机碳及3种活性有机碳组分的含量在各坡位间的差异均为未达显著水平。不同地貌间典型黑土区坡耕地表层土壤活性有机碳分布规律有所差异,漫川漫岗区和丘陵漫岗区坡耕地土壤有机碳活性最差的坡位分别是坡下和坡中,而平原低地区不同坡位间无显著变化。研究结果为黑土坡耕地生态建设与保护技术的针对性设计奠定了理论基础。

基于“大数据+AI”的黑土地保护与利用智能决策关键技术研究

黑土地是一种性状好、肥力高的土壤,非常适合植物生长,广泛分布在黑龙江省、吉林省、辽宁省和内蒙古自治区,其对维护粮食安全和生态平衡极为重要。本研究将大数据与人工智能(Artificial Intelligence,AI)相结合,设计基于“大数据+AI”的黑土地保护与利用智能决策系统。该系统融合遥感、气候、土壤和人类活动数据,通过智能分析提供全面的土地退化监测和修复方案。本研究对提高黑土地保护效率、促进农业可持续发展具有重要意义。

黑土地保护与利用的多元主体协同机制研究

推进黑土地保护与利用是保障区域生态安全、农业可持续发展和国家粮食安全的关键举措和重要支撑。基于多元主体协同的视角,重点探讨了多元主体协同推进黑土地保护与利用的理论逻辑,剖析了存在的突出问题,构建了多元主体的协同机制并提出了相应的实现路径。

农机化生产中的黑土地保护策略探析

黑土地作为我国重要的农业资源,其保护与可持续利用对于国家粮食安全、生态安全和农业可持续发展具有重要意义。在农业机械化水平不断提升的激励下,探索保护黑土地的有效途径,成为农业生产有序发展的关键。基于黑土地保护理论研究现状及实施情况,分析了农机化生产对黑土地保护的影响关系,提出了农机化生产中的黑土地保护策略,并强调了黑土地保护的重要性与必然性,对于促进农机化生产与黑土地保护的协调发展具有重要理论和实践意义。

黑土资源退化的原因归纳与保护途径

黑土耕作区是我国农业生产的重中之重,在大力开展农业机械化生产的同时,如何利用良种、良法、良机提高黑土资源利用效率,改善现阶段土地退化的不利局面具有重要意义。结合我国黑土地保护政策与保护工作实施的现状,分析了黑土资源退化的主要原因,细化总结提出了预防措施,并针对关键技术进行详细分析,对解决黑土资源退化、合理保护黑土耕地具有重要意义。

黑土地保护的农机化需求及配套农艺技术

黑土地保护是东北地区农业环境保护工作的重要组成部分,面对黑土减少、地力减退等不利问题,加强规范化保护,提升保护性耕作等措施应用质量,促进农机农艺匹配成为新时期黑土耕作区的重要工作。针对多方面产生的黑土退化现象,结合农机化生产的实际情况,分析了现阶段对农机化生产和典型农机设备的技术与功能需求,总结了农机化生产与农艺技术配套发展的可行途径。希望社会各界加强对黑土地保护的重视,共同促进农业产业健康有序发展。

莆田市丝羽乌骨鸡保种现状与发展对策探析

丝羽乌骨鸡是福建省莆田市重要的地方畜禽遗传资源。该文主要阐述丝羽乌骨鸡品种特性、保护概况、保种工作发展历程和成效以及存在的问题,并针对问题为今后丝羽乌骨鸡保种工作提出建议,旨在进一步提升莆田市地方畜禽遗传资源保护利用效果,维护生物资源多样性,促进畜牧业健康可持续发展。

黑土资源的可持续利用途径及配套农机技术

在我国《乡村振兴战略规划》的实施驱动下,农村地区在强化农业生产能力的同时,持续完善环境建设与资源保护工作,黑土资源作为世界范围宝贵的土地资源,其可持续利用意义重大。为进一步降低黑土资源损耗,分析了现阶段导致黑土资源损耗的关键因素及不利影响情况,设计了黑土资源的可持续利用途径和配套农机技术合理应用方案,期望能够提高黑土地保护效能,促进农业长期可持续发展。

有利于黑土耕地保护的农艺技术及配套设备

加强黑土耕地保护是东北地区乡村振兴的关键,是农业可持续发展的重要工作,在国家政策的支持下,农民的黑土保护意识不断增强,农机、农艺融合应用一定程度改善了黑土耕地资源现阶段的退化、流失、耕层变薄等问题。为进一步加强黑土耕地保护规范性,该文分析了黑土耕地资源的现状及面临的问题,介绍了黑土耕地资源保护关键农艺技术,并对黑土耕地保护适宜农机特征进行概括,希望高效率落实促进黑土耕地保护工作。

东北地区黑土保护与区域发展综合评价及耦合协调研究

本文通过熵值法构建指标体系对东北黑土区内县级单元2020年的区域综合发展水平(经济与社会)和黑土保护情况(数量与质量)进行了评价,运用耦合协调度模型测度了黑土保护与区域发展的耦合协调关系及类型,并分类型对东北地区黑土保护利用与区域高质量发展提出了针对性建议。研究表明:①黑土区内大量区域发展水平较低的县级单元在东北地区中部形成了明显的经济社会发展塌陷区,表明黑土资源的利用并没有成为东北中部地区发展的主要推动力。②东北地区的黑土保护与区域发展之间的耦合度水平较高,表明黑土保护与区域发展之间相互作用的程度较强,有必要重视二者关系的协调;2/3的县级单元处于黑土保护与区域发展耦合协调过程中的失调阶段,表明分类型协调黑土保护与区域发展关系的任务非常紧迫。③基于黑土保护与区域发展的综合水平及二者的耦合协调关系,本文认为东北黑土区可划分为:区域发展弱−黑土保护弱、区域发展弱−黑土保护好、区域发展弱−黑土保护强、区域发展好−黑土保护弱、区域发展好−黑土保护好、区域发展好−黑土保护强、区域发展强−黑土保护好7种类型区,有必要依据类型区特征分类分区协同推动黑土保护与区域发展工作。

不同磷肥对砂姜黑土和红壤磷库转化及冬小麦磷素吸收利用的影响

【目的】探究不同磷肥对土壤磷素形态转化及小麦磷素吸收利用效率的影响,为土壤-磷肥-作物体系磷肥精准匹配及高效利用提供理论依据。【方法】在砂姜黑土和红壤上设置不施磷(CK)、施用过磷酸钙(SSP)、钙镁磷肥(FMP)、磷酸二铵(DAP)、重过磷酸钙(TSP)和聚磷酸铵(APP)6个处理,研究小麦拔节期和开花期根际与非根际土壤中磷库转化特征及其与植株体内磷素累积利用的关系。【结果】砂姜黑土施用磷肥后土壤有效磷含量提高194%—662%,不同磷肥处理小麦根际土壤中有效磷含量为APP>TSP>DAP>FMP>SSP>CK处理。施用磷肥显著提升了小麦拔节期和开花期砂姜黑土中H_(2)O-P和NaHCO_(3)-Pi含量,降低Residual-P含量,其中H_(2)O-P和NaHCO_(3)-Pi含量与土壤有效磷含量呈显著正相关,TSP和APP处理在小麦拔节期对NaHCO_(3)-Pi含量提升幅度最大,分别较不施磷提升了41.0和36.0 mg·kg^(-1)。红壤施用磷肥后根际土壤有效磷含量提高84%—791%,其中DAP和TSP处理的土壤有效磷含量显著高于其他磷肥处理,红壤中根际土壤NaHCO_(3)-Pi和NaOH-Pi含量与土壤有效磷含量呈显著正相关,施用磷肥后红壤中NaHCO_(3)-Pi和NaOH-Pi含量分别提高275.2%—848.3%和26.9%—58.3%,其中DAP和TSP处理提升效果最为显著。砂姜黑土和红壤上小麦植株磷素累积量与土壤有效磷含量在小麦拔节期均呈现显著正相关关系,砂姜黑土和红壤小麦植株磷素累积量与土壤有效磷含量在小麦拔节期均呈现显著正相关关系,根际土壤有效磷含量每提高1 mg·kg^(-1),小麦植株磷素累积量分别提高0.87和0.37 mg/pot。砂姜黑土施用不同磷肥均可显著提高植株磷素累积量,较不施磷提高15.4%—50.9%,其中APP和TSP处理使小麦植株磷素累积量及磷素利用效率较其他磷肥处理显著提高。红壤中施用不同磷肥使磷素累积量和产量分别较不施磷提高123.7%—643.9%和75.5%—337.2%,其中TSP处理的小麦产量、植株磷素累积量和磷素吸收效率较其他磷肥处理均显著提高。【结论】砂姜黑土施用重过磷酸钙和聚磷酸铵显著提高土壤H_(2)O-P和NaHCO_(3)-Pi含量,红壤施用重过磷酸钙和磷酸二铵可显著提高土壤NaHCO_(3)-Pi和NaOH-Pi含量。因此,从提高磷肥利用效率角度考虑,两种土壤均适合施用重过磷酸钙,种植小麦时,砂姜黑土还可推荐施用聚磷酸铵,红壤可选用磷酸二铵。

基于“大数据+人工智能”科研范式的黑土地保护与利用智能决策

【目的】我国黑土地受到多种自然和人类活动因素的影响,其退化问题多样以及退化程度存在明显的空间差异,为黑土地保护与利用带来挑战。在此背景下,本文拟提出基于“大数据+人工智能”的黑土地保护与利用智能决策的科研范式,实现退化问题的智能诊断以及关键保护与利用技术在黑土地全域的科学、精准和智能推荐。【方法】本文通过对国内外土壤保护与利用的文献调研,结合星、空、地、网多源观测技术和机器学习、深度学习等人工智能方法,提出了面向黑土保护与利用的智能决策和应用示范的科研范式。【结果】黑土保护与利用新科研范式的五项关键技术,包括多源数据汇聚与处理、黑土信息一张图制备、黑土地退化问题智能诊断、保护与利用技术集构建以及黑土地退化修复智能决策。【结论】本文提出的科研范式有助于我国黑土地退化问题与技术措施的智能匹配,实现黑土地保护与利用的精细化、智慧化和高效化。

“双碳”目标下《黑土地保护法》的立法意义与规范完善

《中华人民共和国黑土地保护法》于2022年8月1日起正式施行,该法的颁布具有重要的理论和实践意义。但立法目的条款中缺失对中国当下“双碳”目标的回应,忽略了黑土地巨大的碳汇能力,无法满足公众对于黑土地保护法的价值企盼,应进行立法目的条款重构并进一步完善具体法律规范,将“提升黑土地碳汇能力”增添到《黑土地保护法》的立法目的条款中。同时,黑土地的碳汇能力应当成为判断黑土地科学分区的指标之一,并编入调查和监测体系,作为黑土地质量评判要素,并落实修复质量制度。

小兴安岭——三江平原区生态问题辨析及山水林田湖草保护修复策略

为探讨山水林田湖草系统治理策略,实现生态系统服务价值的综合提升,以黑龙江省小兴安岭—三江平原区为研究对象,在分析研究区不同土地利用类型变化的基础上,基于不同土地利用类型的生态服务价值的变化,识别其面临的主要生态环境问题,提出研究区开展生态保护修复的策略。研究结果表明:(1)2005—2015年,小兴安岭—三江平原区耕地面积持续增加,林地、草地和湿地的面积持续下降,土地利用结构失衡。耕地面积主要由林地和草地转入,且主要分布在三江平原东部;(2)研究区生态系统服务价值从2005年的519.47亿元下降至2015年的495.71亿元。其中生物多样性以及土壤保持功能下降最为严重。土地利用类型的急剧变化,导致区域生态系统出现供给服务失衡、土壤保持和生物多样性功能下降及黑土退化等生态环境问题;(3)研究区山水林田湖草保护修复需突破行政边界的限制,合理规划工程布局,建立科学的评价体系和完善的监管制度;同时,需关注区域农田土壤质量变化,突出黑土地作为珍稀自然资源在山水林田湖草生态系统中的重要性。