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農業生態地質學的研究進展

目前,農業生態地質研究主要集中在以下七個方面。

1.名特農林作物生態地質環境評價與開發

最好的農業生態地質環境勘查研究的名特農林業產品有四川柑桔、涪陵榨菜、廣西沙田柚、浙江玉環文旦、山東肥城桃、新疆吐魯番葡萄、河北滄州金絲小棗、元氏縣石榴、廣西荔枝、雲南貴州、河南山東煙草、滇西浙東茶葉、廣西柳江甘蔗、南寧香蕉、山東泰山(東北麓)和河北千千。而且各地積累了大量數據,總結了很多理論認識。利用這些數據及其規律,人們正在尋找或發現許多新的農林優勢區域,擴大種植,在改造當地劣勢區域中促進農林發展。

2.中低產田牧區生態地質環境研究與改造。

近年來,地質、農業部門在中低產田、牧區草埂改造方面積累了大量經驗,如寧夏銀川平原(低窪鹽堿地)、河南平原商丘地區蔣莎黑土、河北平原黑龍港地區(低窪鹽堿地)等。為了提高作物產量和品質,人們從改善土壤和地質環境的角度出發。在區域生態地質結構系統研究、農業環境地球化學和生態水文地質結構調查的基礎上,通過井灌、井排、井渠結合、降低地下水位或施用巖石礦物添加劑(如河北農業大學使用的沸石)等方法改良土壤,效果顯著。原地質礦產部地球物理地球化學勘查研究所通過1∶20萬區域地球化學調查數據,研究了不同區域鋅、銅、鈷、鉬、硼含量與作物產量的對應關系,總結分析了元素含量與標準值的對比,找出了生物生長缺陷和低產的原因,總結提出了壹些局部元素和相應作物正常、過量或不足生長的閾值。類似研究的進展為微肥的制備和田間應用提供了技術基礎。

此外,在控制水位、充分利用淺層地下水和水資源可持續開發利用方面,如中國地質大學(武漢)和河北省地質勘查局在河北省衡水地區開展了“農業-水資源-地質環境”系統工程技術研究,為海河平原廣大中低產地區提高水資源產量和有效利用、發展節水農業提供了示範,效果明顯。

3.農業地質環境調查與保護

由於農業地質災害或人類活動,平原地區仍有許多廢棄礦山和塌陷區、磚坑和旱坑,此外還有壹些荒山、荒坡和荒地。近年來引起了山東、河北、湖南等地農業地質研究的重視。

許多單位對水土流失、土地荒漠化、沼澤、鹽漬化、冷浸田、巖土崩塌、泥石流和洪水淤積以及工業廢物、生活汙水和過量施用化肥農藥造成的土地汙染進行了大量的農業生態地質調查、分析和評價,其中值得指出的是中國地質大學(武漢)、湖北省第二水文地質工程地質隊和武漢水利水電大學相互合作。成功地研究了洞庭湖區洪澇災害的防治,正確地指出了地質構造沈降、泥沙淤積和堤防圍堰是造成內澇嚴重、洪水頻發和生態環境全面惡化的主導因素,提出了“淤田擴湖”的方法應順應自然,並采取相應的工程措施,創造協調發展的“人工-自然復合地質環境系統”,為有關方面提供了必要的決策依據。

4.農業生態地質區劃與農業生態地質調查

近年來,各地農業生態建設的情況極大地推動了當地農業生態地質區劃的研究。四川、廣西、湖北、山東、河北、河南、江西、廣東、安徽、江蘇、吉林、浙江、雲南、貴州、遼寧等省(區)開展了不同程度的農業生態地質區劃。主要是在行政區劃的基礎上,以影響農林牧土地資源開發利用(特別是農業生物生產的適宜性)的氣候、地形、巖土結構(某些情況下還有地球化學和水資源環境)等因素作為區劃依據,為農業結構的科學調整和區域水土資源的合理利用提供決策依據,如四川盆地棉花種植的調整、河北獻縣紅棗種植的區劃等,都產生了較大的經濟效益。

為促進我國農業和農村經濟的可持續發展,原地質礦產部在“九五”期間開展了1 ∶ 5萬區域地質調查中的農業生態地質調查,並在東部地區開展了低山丘陵、山前平原、中原平原和沿海平原的專項調查試點。目前也取得了不錯的效果。例如,中國地質科學院水文地質與環境地質研究所繪制了非常有創意的河北省中原地區農業生態地質圖,探索出了壹條基礎和公共區域地質調查相結合的調查路徑,總結出了壹套調查內容、方法和工作的具體部署。

5.巖石和礦物的農業利用

由於農業經濟的發展,農業巖礦資源的開發利用達到了前所未有的水平。

目前我國常用的農用巖石礦物有沸石、蒙脫石、伊利石、高嶺石、凹凸棒石粘土、海泡石、海綠石、蛭石、石灰石、白雲石、石膏、麥飯石、磷灰石、矽藻土、菱鎂礦、蛇紋石、褐煤、泥炭、綠豆、珍珠巖、凝灰巖、火山渣、浮石、火山熔巖。分別用作礦物肥料、飼料、農藥及其載體,或用於改良土壤。

河南、雲南、山東、浙江等地質局、中國地質科學院、中國地質大學研制的沸石粉肥料等特種礦物微肥,提高了玉米、煙草、辣椒等作物的產量,同時提高了產品質量;紅棗、煙臺蘋果和玉環柚的產量和含糖量增加,病害減少。

近年來,巖石飼料的發展取得了很大進展。浙江、江蘇、湖南、河南、山東、四川等地礦局利用沸石、海泡石、麥飯石、粘土等非金屬巖石礦物研制豬、雞、鴨、水貂、牛、蝦、魚的飼料添加劑,大大提高了產量和質量,縮短了飼養周期。

中低溫地熱水的利用同其他農業巖礦壹樣,已得到廣大農業相關部門的認可。地礦部已協助有關農業單位在華北地區初步建立了20多個地熱農業基地,主要以蔬菜種植、水產養殖和種蛋孵化為主。河北滄州成功解決了魚蝦蟹熱水越冬問題,建成35座越冬大棚,4口熱水井,每年促使數百萬公斤食用菌進入國際市場。雄縣、萊文、固安、河間已建成地熱溫室220座,溫室120多座。據粗略統計,河間市每年冬春供應蔬菜200多萬斤,食用菌5萬斤。天津建設了近萬平方米的地熱孵化場,北京也被用於建設大型農業大棚和地熱養魚,取得了可觀的經濟效益。

6.農業生態地質工程的設計與實踐

以農業生態地質調查為基礎,以促進區域農業和農村經濟可持續發展為目的,進行農業生態地質工程綜合設計,使農業生態地質研究成果更具針對性、實用性和可操作性。如中國地質科學院水文地質與環境地質研究所在河北省元氏縣開展了農業生態地質工程設計的探索,取得了可喜的成果和經驗。這是壹個值得關註的領域。

7.農業生態地質學的理論研究和新技術應用。

十幾年來,農業生態地質學的研究使人們深刻認識到:①這壹研究領域是地學和農學的交叉,具有巨大的生產潛力。它研究“人類控制下的農業生態系統與地質環境系統的關系”。本文研究了地球表層帶區域生物生產的最佳轉化和利用,以及生物生產的保障和促進之間的關系。(2)系統論、信息論等現代科學技術理論以及生態學、生態經濟學的原理和規律正在深刻地影響著傳統地質學和農學的研究內容和方法,產生、發展和豐富了農業生態地質學或農業生態地學的概念和內涵。(3)研究內容包括生態地質結構、生態地球化學、生態水文地質和生態經濟地質。不同於以往的強調,它強調環境開發利用的可持續發展,這是最好的環境保護。④大量著名農林特產地生態地質規律的總結和認識,對現有地質資料的重新認識和國家對農業生態地質調查的重視,極大地促進和豐富了地學與農學的交叉滲透和內涵,推動了農業地學理論研究的廣度和深度。陸續出版了壹批專著,如《新疆塔裏木盆地西部平原生態環境地質綜合研究》(林念鋒等,吉林大學出版社,1992);雲煙生產的土壤地質背景(曾等,雲南科學技術出版社,1993);郭林農業生態地質研究——金絲小棗農業生態地質環境(邵世雄、侯春堂,科學出版社,1995);《區域地球化學在農業和生命科學中的應用論文集》(李嘉熙,地質出版社,1996);巖土-植物大系統研究(李等,科學出版社,1996);《元素生態地球化學及其應用》(尚領等,遼寧大學出版社,1997),邵世雄、侯春堂主編的《科學家出版社國際公司》(1999)等。

在新技術手段的研究中,值得註意的是遙感技術在農業地學中的應用取得了很大的成果。其中,北京市地礦局利用具有經濟、快速、高精度特點的彩色紅外航片對北京地區1∶2.5萬土地利用現狀進行調查,水文地質與工程地質研究所利用遙感技術對黃土高原水土流失規律進行研究,巖溶地質研究所利用Landsat TM數據和計算機技術對黔東南苗族侗族自治州巖溶地區進行土地資源調查和農業地質研究。它在研究土壤侵蝕、開發適於耕作的草地和再生稻資源、選擇茶園和柑橘等經濟作物方面顯示了巨大的作用,引起了國外同行的註意,並在維也納舉行的國際會議上獲獎。河北省遙感中心利用遙感技術對河北農業地質背景進行了調查,山西、天津、江西都結合扶貧工作利用遙感技術進行了類似的農業地質調查,都收到了良好的效果。

在農業地質地球化學調查中,利用計算機技術處理相關圖像和化學元素數據(如河北承德地區),研究稀土元素豐度(吐魯番盆地),棗果、棗葉與土壤元素的對應關系等。(河北獻縣),再如1∶20萬區域地球化學調查數據在農業科學中的應用研究(中國地質科學院測試研究所)及相應農業生態地質環境數據庫的建立。

此外,利用中子水分儀觀測地下水動態、利用穩定同位素15N技術觀測肥料吸收效果,也正在相關農業和地質研究部門逐步應用和推廣。

此外,令人欣慰的是,農業生態地質研究逐步建立了野外試驗基地,如河北景縣王通水資源綜合利用試驗場、滄州獻縣棗林生態地質場試驗場、中國地質科學院水文地質與環境地質研究所試驗場等。

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