1 化肥过量投入
全国第2次土壤普查数据显示,河北省耕地有机质平均含量2.2%、全氮含量0.074%、速效磷含量6 mg/kg,含量均偏低。为了保障国家粮食安全,满足社会需求,该省在农业生产中普遍存在过量施用化肥的现象。数据显示,河北省农用化肥总施用量呈逐年增加趋势(表1),其中,氮肥用量最高(平均152.77万t),占总用量的44%以上。河北省粮食生产的主要种植模式为冬小麦/夏玉米一年两熟,该模式的氮投人量约为600 kg/ (hmz " a),是作物氮素需求量300 kg/ (hmz " a ) }'S. is〕的2倍。蔬菜生产周期短、需肥量大,讨量施肥现象更为严重。张彦才等} i}}调查发现,河北省茄果类设施蔬菜的磷肥施用量超出需求量9倍以上。
过量施用化肥会引起气候变暖、地下水污染、水体富营养化等生态环境问题,同时,化肥需求带动化肥生产,进而造成资源和能源消耗,以及环境污染。且长期过量施用化肥还会导致土壤酸化、结构破坏、重金属积累,引起土壤质量退化。而用绿肥替代化肥,能全面补充土壤养分、减少环境污染,改善土壤理化性状,提高耕地生产力。因此,发展绿肥生产是建立环境友好型农业生产方式、促进农业可持续发展的必然要求。
2 后备耕地资源利用难度大
2014年末,河北省实有耕地面积较1949年减少72.81万hmZ,总人口增加4 297.69万人,人地矛盾突出122]。开发利用后备耕地资源成为增加粮食产量、保障粮食安全、解决人地矛盾的重要途径。河北省后备耕地资源约有23.89万hmZ,由可开垦和可复垦土地构成,以可开垦土地为主,占后备耕地资源的96.99%(表2)。可开垦土地中,盐碱地占22.56%,主要集中于海兴和黄哗等地区[}z3};可复垦土地中,以废弃压占地为主(0.48万hmZ,占2.01 % ) ;可以看出,盐碱地和矿山复垦是河北省提升后备耕地综合生产力的2个重要方面。
绿肥因具有培肥改土功能而成为治理盐碱地、修复废弃矿山的有效生物途径。因此,开发利用绿肥是提升河北省后备耕地生产力的重要生物途径。
3 设施蔬菜土壤环境恶化
河北省设施蔬菜发展迅速,2014年末全省蔬菜种植面积39.98万hmz,产量2 677.41万t,成为农民增收的支柱产业[}zz}。但土壤环境恶化制约着设施蔬菜的可持续发展。设施蔬菜常年单一品种种植导致土壤元素被选择性吸收,土壤养分不均衡引起土壤微生物区系变化,有害微生物增多,脉酶、蛋白酶和蔗糖酶活性下降,土传病害加重。由于生产环境封闭,土壤长期处于高温、高湿、高蒸发、无雨水淋溶的环境中,讨量施肥导致土壤酸化、养分表聚、次生盐渍化、病虫害严重,以及产量和品质下降。轮作是防治连作障碍的有效生物措施[[25]。利用夏闲期轮作绿肥作物,可平衡土壤养分、改善土壤结构、优化土壤微生态环境,切断土传病害的传播;同时,能吸收土壤表聚养分,改善土壤的酸化和次生盐渍化状况,降低蔬菜的硝酸盐含量,提高蔬菜产量和品质,保护人类健康、减轻环境风险,促进设施蔬菜的可持续发展。
4 冬闲田光热水土资源浪费严重
河北省水资源匾乏,2014年未进行有效灌溉的耕地有113.35万hmz ,主要为春播作物区,而春播作物收获后会形成冬闲田。因地下水“限采”,河北省冬小麦种植面积下降,冬闲田面积迅速扩大。冬闲田不仅浪费光、热、水、土资源,而且更易引起土壤风蚀、水蚀、表土流失、扬尘,以及冬季雾霆、春季沙尘暴等生态环境问题[}z}。春播作物如棉花、花生等长期连作会产生连作障碍,导致土传病虫害加重,降低作物产量和品质。冬闲田覆盖绿肥作物,能充分利用光、热、水、土资源,减少扬尘、保护水土,吸收残留养分,防治地下水污染。绿肥翻压后,实现养分良性循环,改善土壤理化性状,提升农田的综合生产能力fz}l。因此,覆盖冬绿肥是提高冬闲田综合生产力、保护生态环境、实现农村生态美的重要途径。
5 优质饲草料短缺
河北省是农业大省,也是畜牧大省,肉蛋奶产量名列全国前茅。2014年河北省青伺料播种面积为5.86万hmz,远不能满足全省畜牧业发展的需求。农作物秸秆为该省发展畜牧业的主要伺料,但是,其蛋白质含量低,适口性和可消化h}差,不能满足高产、高效现代畜牧业发展的需求。优质伺草料是发展现代畜牧业的基础。在美国,优质伺草占全国畜牧业所用伺料的比例高达62.5 %。适时XU割的绿肥,蛋白质含量高、柔嫩多汁、适口性好、易消化,可作为优质牧草,如紫花首蓓、毛叶苔子、箭答豌豆、红豆草、黑麦草、小黑麦、沙打旺等。将绿肥作物纳人到河北省农作物种植制度中来,可以在实现生态养地的过程中为全省畜牧业的发展提供大量优质伺草料,实现农牧业的有机结合,促进畜牧业的转型升级与可持续发展。