中國網/中國發展門戶網訊 黃河三角洲是全球最年輕的三角洲和新生陸地之一，也是最年輕的濕地生態系統，河-海-陸交互形成了獨特的地理環境。黃河三角洲地處黃河的最末端，具備農業開發的良好條件： 黃河三角洲土地資源豐富。目前區內擁有未利用地近800萬畝，每人平均未利用地0.81畝，比我國東部沿海地區平均水準高45%。其中，未利用地中鹽鹼地270萬畝、荒草地148萬畝、灘塗212萬畝，另有淺海面積近1500萬畝。該地區水、熱條件相對較好。黃河三角洲地區屬溫帶季風氣候，光照充足，雨熱同季，氣溫適中，四季分明；年均溫12.2℃，無霜期211天，每年點0℃積溫4713.5℃，點10℃積溫4245℃，年平均日照時數2629h，基本上可滿足農作物二年三熟的需要；並且，該地區水資源供需平衡基本滿足，客水（黃河水）資源供水量為 21.7億立方米，佔供水總量的53.4%，是該地區淡水資源的重要來源。該地區生物資源豐富。該區域具有豐富的鹽生植物資源、動物資源（特別是水生動物）可供開發利用。東營河口濕地保護區是我國典型的河口濱海濕地，也是鳥類遷飛重要的轉机站，具有重要的生態功能。該地區已成為生態保護、農業開發、資源利用和可持續發展的重要科研基地，也是生態經濟協同發展的實驗區，受到了國家的高度關注。
土地鹽漬化，鹽鹼地數量大、分佈廣是黃河三角洲的主要特徵之一。農業開發不僅涉及該地區的水資源高效利用和合理分配、河口濕地的保護和整個區域的生態環境友好、土地資源的高效開發和安全、陸-海統籌發展，也關乎該地區的鄉村振興。黃河三角洲現有的 800 萬畝鹽鹼荒地多分佈于近海低地，海拔低、鹽鹼重（含鹽量一般 0.6%—1.0%，高者達 3% 以上），這造成該地區鹽鹼地改良難度大。因此，鹽鹼地農業高品質發展成為該地區可持續發展的重要環節，且面臨重要挑戰。探索鹽鹼地農業開發採用什麼理念和理論指導，採用什麼模式和技術體系，以及採用什麼樣的生産方式，不僅對於黃河三角洲生態保護和高品質發展，而且對於全國的鹽鹼地高效開發，都具有重要指導意義。
黃河三角洲鹽鹼地農業發展面臨的挑戰
習近平總書記在黃河流域生態保護和高品質發展座談會上的講話中提出，要堅持綠水青山就是金山銀山的理念，推進水資源節約集約利用。黃河三角洲作為黃河出海口的重要區域，地處河-海-陸交互區，是工業（石油）-農業-濕地複合區。其肩負著兼顧經濟高效發展和生態保護、資源可持續利用協同發展的重任，面臨著重大挑戰。
面臨鹽鹼地改良和高效利用的挑戰
該地區的農業發展首先面臨的挑戰是：土壤鹽漬化嚴重，分佈面積廣，治理難度大。黃河三角洲鹽鹼地分佈和土壤含鹽量主要受到海水和氣候條件的強烈影響。黃河三角洲鹽鹼地的分佈具有 3 個方面特徵。空間分佈。由於海水倒灌的影響，近海處的土壤含鹽量高，離海岸遠的農田土壤含鹽量低；在河流兩側的農田，由於河流淡水的側滲，以及灌溉水源充足，土壤含鹽量也比較低（圖 1a）。時間分佈。春、秋季節以返鹽過程為主，土壤含鹽量高；夏季是雨季，為鹽分下行過程，但由於該地區地下水位淺，地下水含鹽量高，可能也會出現鹽分下行和上行交替過程，影響水肥管理。種植分佈。在水資源相對較好，引黃灌溉方便，土壤含鹽量高的區域一般種植水稻；棉花主要是分佈在土壤含鹽量 0.2%—0.4% 的區域；小麥為主的輪作制分佈在 0.2% 以下的區域（圖 1b）。
近海鹽鹼地土壤積鹽嚴重。越近海的區域，由於海拔低、地下水埋深淺（1.0—2.0 米）、海水入侵嚴重、地下水礦化度高、成土母質含鹽量高等原因，加上蒸發量大，造成土體含鹽量高、結構性差、返鹽快。近海鹽鹼地持續、大量的返鹽也極大地限制了傳統鹽鹼地改造方法，如工程技術（深溝排水、排鹽，以及打井抽取地下水降低地下水位）、化學技術（石膏法置換 Na+）、生物技術（耐鹽作物吸鹽）等的應用效果，這導致對該地區鹽鹼地的治理難度大。
面臨水資源不足和高效利用的挑戰
黃河三角洲高品質發展面臨的另一重大挑戰就是水資源不足。黃河三角洲現狀供水總量為 37.8 億立方米。其中，客水資源（黃河水）佔據重要地位，佔供水總量的 53.4%；農業用水量佔到 80.4%，這説明農業用水是黃河三角洲區域的主要用水大戶；而生態環境用水量極少。因此，黃河水的供水時空分佈不平衡、濕地生態需水容易受到工、農業和城市用水的擠佔等，這些都會導致濕地生態系統維持面臨退化風險。
根據黃河三角洲區域東營和濱州 2 地 12 個氣象站 2005—2014 年（共 10 年）的每日氣溫、風速、相對濕度及日照時數等實測數據，採用聯合國糧食及農業組織（FAO）推薦彭曼公式和作物系統計算，得出黃河三角洲區域蒸散（圖 2）和主要作物的耗水量（表 1）。
水稻、黑麥草和苜蓿是需水量較大的作物，灌溉用水量也是最大的作物。如果加上洗鹽的用水量，則現狀用水量還需要再增加 100—200 立方米/畝。因此，種植結構優化調整需要考慮作物需水量和灌溉用水量的約束。
2005—2015 年，東營市耕地增加近 60 萬畝，農業用水量卻有所減少。2015 年東營市耕地面積為 335 萬畝，按糧食作物平均用水 300 立方米/畝計算，需水總量為 10.035 億立方米。而當年農業用水僅 5.72 億立方米，缺口達 4.32 億立方米。在當前水資源總量不變的情況下，需要兼顧鹽鹼地改造消耗的水資源、種植作物的需水量、農業的經濟效益，統籌制定種植制度及其在黃河三角洲的佈局規劃。
農業生産對陸-海環境品質影響的挑戰
黃河三角洲地區種植業主要依靠大量化肥、農藥、地膜的使用以獲得産量。由於土壤鹽鹼導致化肥、農藥利用率低，加上地下水位高、鹽離子交換強，硝酸鹽淋失非常嚴重，這是該地區環境面源污染的主要來源。2015 年，東營市單位面積耕地施肥量 35.7 kg/畝，約 65% 的化肥會進入土壤和地下水。10 年以上的大棚土壤硝態氮含量較棚外高 4.7—6.4 倍，速效磷高 4.6—16.3 倍，速效鉀高 1.4—2.7 倍。據中國統計資訊網《東營市 2018 年國民經濟和社會發展統計公報》，該地區多年設施種植區地下水硝酸鹽污染嚴重，含量最高的點位超標高達 27 倍。
黃河三角洲羊的飼養較多，近年來大型生豬、雞、鴨等養殖業也開始向該地區聚集。養殖業的糞污處理仍然面臨環境污染的壓力：由於畜禽糞便等廢棄物中鋅（Zn）、銅（Cu）、鎘（Cd）等重金屬殘留較高，長期大量施用畜禽糞肥造成土壤重金屬累積，加重了環境污染和生態危害。
由於黃河三角洲陸-海交互，各生態系統間相互影響強烈，農田與濕地交錯，物質能量交換頻繁。因此，該地區種植、養殖的面源污染不僅對陸地的環境帶來影響，而且對近海的污染物輸入路徑更短，輸入量也更大，控制更困難，致使該地區環境壓力要比其他農區更大。在發展農業生産的同時如何保護陸-海環境是該地區高品質發展面臨的又一個重大挑戰。
提高農業經濟效益的挑戰
黃河三角洲地區種植結構基本是糧、棉、菜三大類。由於黃河三角洲地區鹽鹼地數量大、分佈廣，農業生産主要受到土壤品質和水資源的影響。據東營市人民政府《2017 年全市農業種植結構優化》，2017 年東營市全年農作物總播種面積 453.46 萬畝，較 2016 年下降 3.3%。其中，糧食作物播種面積 366.62 萬畝，較 2016 年增長 5.4%；棉花播種面積55.40 萬畝，較 2016 年下降 34.0%；蔬菜播種面積 19.71 萬畝，較 2016 年下降 18.8%；油料播種面積 1.91 萬畝，同比下降 3.5%。據濱州市人民政府數據，濱州市 2017 年糧食播種面積 784.04 萬畝，較 2016 年增長 14.7%。其中，小麥播種面積 373.67萬畝；玉米播種面積 402.07 萬畝；棉花種植面積 60.4 萬畝，較 2016 年減少 38.4%；瓜果蔬菜累計播種面積 80.5 萬畝，較 2016 年減少 6.5%，相應産量減少 4.8%。
黃河三角洲地區種植結構的變化，對當地農業效益也提出了挑戰。受到近年來棉花價格下降的影響，鹽鹼地棉花種植面積大幅減少；糧食作物種植面積持續擴大，主要是以小麥和玉米為主的旱地作物。與原有棉田相比，冬小麥-夏玉米糧食作物每畝耗水增加 146.7 立方米（表 1）。在水資源受限的背景下，灌溉用水的增加導致了“棉改糧”的收益降低，限制了該地區農業經濟效益的進一步提升。
生産規模小和現代化水準低也是限制農業生産效益提高的障礙因素之一。據統計，東營市家庭農場經營面積共 43.4 萬畝，其中經營面積 100 畝以下的約佔總量的 30%，100—500 畝的約佔總量的 43%，500—1000 畝的約佔總量的 15%、1000 畝以上的約佔總量的 12%。規模化種植可以促進農機裝備的應用、新技術推廣、生産管理規範，從而提高經濟效益。但是，依據黃河三角洲的土地資源狀況，1000 畝以上的規模農業所佔比重較低。
黃河三角洲目前採用的還是傳統種養殖技術為主，作物産量不高，品質不佳，效益也相對較低。根據當地小麥-玉米輪作種植，高産田效益約 1 235 元/畝；大面積的中低産田效益約 565 元/畝；水稻種植效益約 462 元/畝；鹽鹼地上棉花種植效益約 195 元/畝。可見隨著鹽鹼地土壤含鹽量增加，農業投入的收益是下降的，因此提高農業經濟效益和促進農民增收遇到了瓶頸。
黃河三角洲鹽鹼地高效農業發展的新模式
針對黃河三角洲鹽鹼地農業發展面臨的挑戰，我們提出鹽鹼地生態種養迴圈的高效農業發展新模式。即採用生態系統的理論和生態工程技術，以“宜糧則糧，宜草則草”為原則，建立鹽鹼地種植制度，構建鹽鹼地耐鹽牧草種植-養殖-生物有機肥生産-鹽鹼地改良和肥力提升的生態迴圈農業生態系統，結合智慧農機、現代資訊技術，打造鹽鹼地現代生態草牧業和鹽鹼地現代精緻農業。將鹽鹼地按照高投入、高産出的精緻種植模式，有效提高水肥利用效率，提高經濟效益（圖 3）。
鹽鹼地生態種養迴圈模式總體框架
鹽鹼地生態種養迴圈模式遵循了生態系統結構功能、生態平衡和有機物食物鏈迴圈的原理，發揮植物、動物、微生物之間的生態協同功能，以農田土壤健康、生産力持續穩定，農業高産穩産、經濟效益顯著提高，以及生態環境全面改善為主要目標，構建能量物質迴圈流動路徑潔凈安全、通暢高效的生産系統。從種植系統生産的生物質資源全部參與迴圈，到實現能量物質在生態系統食物鏈中的流動和轉化，功能性有益微生物在轉化中起到關鍵的作用。該模式在黃河三角洲的應用需要做好 4 個方面的工作。
鹽鹼地土壤含鹽量分級和水土配置種植分區。根據土壤含鹽量，將土壤分為無鹽鹼、輕度鹽鹼、中度鹽鹼、重度鹽鹼 4 個等級；根據土壤含鹽量等級，建立糧食種植區、優質牧草種植區、鹽生經濟作物種植區。種植區分區時除了要考慮作物耐鹽性，還需要考慮水分利用效率、氣候適應性、可利用性等。
種養殖結構優化設計。根據鹽鹼地狀況、資源條件，從經濟效益、環境約束、資源約束等方面，應用系統工程的方法，進行種養殖結構的設計，實現經濟效益最大化、資源利用高效化、環境影響最小化，最終實現生物質在系統內迴圈的平衡。
技術整合配套設計。在土壤改良、肥力提升、植物生長調理、配套的作業機具和裝備等方面，依據節本增效、環境保護、提高效率的原則，進行技術和産品的遴選、技術整合。
農田水鹽動態監控。在形成優化種植結構、技術整合系統方案的基礎上，應用資訊技術，做好土壤水鹽動態的監控；根據土壤水鹽狀況及時調整方案，採取有效措施及時消除鹽鹼的危害。
鹽鹼地生態種養迴圈模式改良濱海鹽鹼地的效果
通過生態系統工程技術進行種養系統結構優化，鹽鹼地生態系統功能修復，驅動生態系統生物質迴圈，以生産的生物有機肥提升鹽鹼地有機質含量並激發土壤微生物功能，快速改良土壤結構，突破濱海鹽鹼地改良的技術難題。
土壤有機質是反映土壤品質、維持土壤功能的重要指標，其含量受到土壤結構和土壤-作物-大氣系統的生物化學過程的影響。通過對黃河三角洲土壤的取樣分析，結果表明土壤有機質含量與土壤鹽分含量密切相關。當表層土壤有機質含量達到 19.1 g/kg 及以上時，能夠較好地抑制下層土壤鹽分向表層土壤積聚。利用黃河三角洲不同鹽鹼化程度農田的試驗，我們逐步形成建立了以生物有機肥改良土壤結構，快速促進土壤團聚體形成，以及阻控土壤返鹽為核心的綜合配套技術。該綜合配套技術如下：在改造第一年，通過壓鹽和施用生物有機肥，耕層土壤鹽分下降並控制在 0.3% 以下，秋播種植耐鹽小麥品種（如“小偃 60”）、棉花或耐鹽牧草；改造第二年，耕層含鹽量下降到 0.2% 以下，可繼續種植耐鹽冬小麥品種，夏季冬小麥收穫後種植玉米。連續 3 年採用該綜合配套技術措施，耕層原始含鹽量大於 0.5% 的樣地，第一年改造後，冬小麥産量畝産可達 300 kg，第三年小麥畝産達到 400—450 kg。經過 3 年改造後的土壤狀況見表 2。
通過生物有機肥的施用不僅提高了土壤有機質含量，土壤團聚體也在快速發生變化。不同有機肥處理對鹽鹼土微結構特徵已經産生了明顯的影響。根據圖 4 分析，微生物有機肥處理的土壤團聚體結構更為疏鬆，結構以複雜相互連通的多孔結構為主，其中施加生物有機肥處理土壤總孔隙度達到 14.67%，顯著高於施加有機肥處理（13.55%）和施加化肥處理（12.92%）。這説明採用微生物土壤改良材料確實可以快速改善土壤結構，抑制土壤返鹽，使得土壤含鹽量得到明顯下降。
通過鹽鹼地生態種養迴圈模式生産的生物有機肥施用到農田，除了對鹽鹼地土壤結構改良具有較好效果外，在土壤的其他物理、化學、生物性狀改良方面也具有明顯效果，為鹽鹼地高效精緻種植提供了良好的土壤改良材料。
快速提高土壤有機質。採用該技術，土壤有機質由原來的 13 g/kg，提升至 16 g/kg 以上，土壤有機質提高 20% 以上。
提高化肥利用率和利用效率。提高土壤對氮素的吸附能力，減少化肥損失約 10%，提高肥料利用率約 8%。有效降低氨揮發 15%，減少氮淋失 10%，土壤總氮庫提升 10%。設施蔬菜化肥施用減少 30% 以上。促進土壤鉀素釋放，提高速效磷含量。
有效提高土壤耕層保水能力，提高土壤含水量。小麥節約灌溉用水量 26 立方米/畝，玉米節約灌溉用水量 30 立方米/畝。小麥産量 604 kg/畝，玉米産量 685 kg/畝。
減少土傳病害和蟲害，提高作物抗病、蟲能力。有機肥配合微生物菌劑在持續施用的條件下，可抑制小麥紋枯病的發生，防治效果達 45%，而且對小麥增産達 11.6%—15.2%。防控蔬菜根結線蟲效果 65%以上，提高産量達 10% 以上；設施蔬菜全生育期基本不發病、沒有重茬現象，土壤品質明顯提升，化學農藥使用減少 100%，農産品品質明顯提升。
促進秸稈的快速腐解。在冬小麥生長季節，採用該技術的農田，玉米秸稈腐解速率表現為出苗至越冬期加快，60 天時比一般土壤的秸稈腐解率高出 6.13%。在夏玉米生長季節，採用該技術的農田，小麥秸稈腐解速率亦表現為前期加快，50 天之內該技術的田塊比一般田塊的秸稈腐解率高 2.22%—5.62%。
實施鹽鹼地生態種養迴圈模式，促進黃河三角洲農業高品質發展的思考
根據黃河三角洲的自然資源條件，按照生態優先和高品質發展的方向，全域實施鹽鹼地生態種養迴圈模式，促進黃河三角洲農業高品質發展。
畫好農業高品質發展規劃圖。根據該地區鹽鹼地分佈、水資源稟賦及經濟效益目標進行全面規劃，進行資源優化配置的農業生産結構優化佈局。發展適土適水種植，發展以單位土地效益和單位水資源效益為核算的糧-草-畜牧-經濟作物優化配置的鹽鹼地現代生態種養迴圈模式，實現各種高效農業模式空間結構優化佈局下的能量物質有效迴圈和生態、經濟效益平衡。
建立農業大數據服務中心。該地區由於土壤水鹽運動頻繁，陸-海交互作用強烈，氣候條件多變，農業生態系統的穩定性差，農業生産管理、調控難度也較大，特別還涉及到農業、城市、石油、工業和濕地等不同系統的複合度高，系統平衡、協同發展需要更加精確把握整個黃河三角洲的生態環境變化和農業生産狀況變化的脈搏。建議採用遙感技術、感測器技術、客戶端資訊採集技術等，建設一個覆蓋黃河三角洲的生態環境監測網路，並建立大數據服務中心為該地區農業高品質發展提供支撐。
主抓農業綠色發展。農業高品質發展與生態、環境品質緊密關聯，黃河三角洲全域樹立“綠水青山就是金山銀山”的意識。全域綠色，農業才能綠色，而農業只有走綠色發展的道路才能實現高效益發展。農業為該地區覆蓋面積最廣、自然要素關係最緊密、生態服務功能強的産業，應該鼓勵發展有機農業、生態農業。要把生態原理、生態功能、生態要素更多地融入農業生産系統中，結合現代生物技術、現代資訊技術和現代農機裝備，發展現代生態農業，建立鹽鹼地現代生態農業模式和技術體系。
創新科技-産業高效融合機制。黃河三角洲高品質發展需要有科技創新、人才隊伍、産業發展、資金財力，以及有效政策支撐。但目前，該區域科技-産業融合仍然不活躍。要以市場為主導，以産業為動力，建立高效的融合創新機制——科技融合産業、産業融合科技。建議在黃河三角洲設立農業高品質發展科技-産業融合基金，政府、企業、金融三方融資，鼓勵科技創新團隊創業和融入企業聯合創新，支援在企業內部成立技術創新實驗室，共同解決黃河三角洲農業高品質發展面臨的技術難題。（作者：歐陽竹，中國科學院地理科學與資源研究所研究員、博士生導師，中國科學院黃三角農業工程實驗室常務副主任，國家“渤海糧倉”科技示範工程山東示範區首席專家；王竑晟，中國科學院科技促進發展局；來劍斌、王春晶、劉振，中國科學院地理科學與資源研究所生態系統網路觀測與模擬重點實驗室；孫志剛，中國科學院地理科學與資源研究所生態系統網路觀測與模擬重點實驗室、中國科學院大學；侯瑞星，中國科學院地理科學與資源研究所副研究員、碩士生導師。《中國科學院院刊》供稿）