2021年农业农村部农业重大技术协同推广计划试点生产障碍耕地安全利用

2021年农业农村部农业重大技术协同推广计划试点

四川省生产障碍耕地安全利用技术示范与推广

项目实施方案

组长单位：四川省农业科学院土壤肥料研究所

推广首席：林超文（研究员）

技术首席：张世熔（教授）  秦鱼生（研究员）

实施时间：2021年1月至2021年12月

联 系 人：林超文（四川省农业科学院土壤肥料研究所，13648031380）

一、现状及问题

（一）四川省障碍地比例大，治理难度大

土壤是经济社会可持续发展的物质基础，关系人民群众身体健康，保护好土壤环境是推进生态文明建设和维护国家生态安全的重要内容。根据四川省环境保护和国土资源部门在2014年发布的四川省土壤污染状况调查公报所述，全省土壤总的点位超标率为28.7%，镉污染物点位超标率为20.8%，远远高于全国点位超标平均水平的19.4%和镉点位超标率7.0%。四川省土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧。土壤主要的污染地区为：攀西地区、成都平原区、川南地区，尤其以成都平原为代表。

由于土壤具有特殊性，与大气、水相比，是最终的污染物受体，也是最难于处理的环境介质，目前国际国内也无现有的经验可以利用。在确保当前粮食生产安全的前提下，缺乏成熟可靠且“低成本、能复制、易推广”的综合防治集成技术体系。并且相关技术要求高，农业农村部门缺乏农耕农艺措施为主的生产障碍耕地防治专业技术人员，修复利用经验不足。同时四川省存在以石亭江流域的工业生产污染类型，川南土壤酸化区污染类型与攀西地区工矿生产与地质高背景区等多种污染类型，与其他省份单一的污染类型相比，污染类型更为复杂，治理难度更大。四川省污染耕地存在于成都平原区等典型的经济发达地区，以及川南乌蒙山区贫困聚集区与三州贫困地区和川北秦巴山区等，这些地区种植结构多样，生态环境复杂，同时也有很多贫困地区，污染耕地安全利用工作更为艰巨。

全省常年农作物播种面积约1.5亿亩，2019年全省农作物秸秆可收集量约为3000万吨，综合利用率约为2700万吨，秸秆综合利用率90%。但全省秸秆综合利用仍存在区域发展不平衡、关键技术不完善、高值化利用比例低等问题，亟需通过成熟的秸秆综合利用关键技术推广带动全省秸秆综合利用的发展。在障碍耕地区，由于农产品的秸秆比可食部分富集重金属能力更强，因此常规的秸秆还田等技术无法满足障碍耕地的安全利用，该区域的特殊性对秸秆利用提出了离田秸秆，能源化，基料化等新的要求。

（二）安全利用技术前期基础较好

技术基础：四川省从2014年开始在全省67个县开展实施四川省农产品产地土壤重金属试点项目，通过项目实施，摸清了土壤重金属污染来源，掌握主要污染防控技术和模式，开展综合防控技术示范，开展水稻安全利用示范。在此基础上形成了《四川省农产品产地土壤重金属污染源解析总结报告》等六大技术报告，探明了四川省三大典型污染区域重金属污染输入来源，初步探明了以工矿业大气沉降来源为主的成都平原污染类型，以成土母质和矿山开采污染来源为主的攀西地区污染类型，以此为基础筛选出了沈稻1号，成恢3203和川优6203富集镉能力较弱的低积累品种水稻，集合土壤调理剂，叶面阻控剂等农作物安全利用技术，保证污染耕地的安全利用，并以项目为依托在当地开展示范。初步编制了四川省《农用地土壤环境质量类别划定技术方案》、《轻-中度污染耕地安全利用工作方案》和《农用地土壤环境保护工作方案》为四川省全面开展农产品产地土壤重金属污染防治提供技术指导。通过工作的开展，初步保证了轻度污染地区农产品的安全生产，降低了中度污染地区的农产品污染风险。通过项目的实施，形成了一支包含四川农业大学，四川省农科院和一批科研机构和大专院校专家为主的污染耕地安全利用专家团队。

（三）急需开展障碍耕地安全利用技术协同推广

由于前期项目经费支持有限，通过农产品产地土壤重金属试点项目在全省开展的示范措施以单一措施为主，并且示范面积有限，与国家对四川省完成污染耕地安全利用工作的目标有较大差距。急需在前期工作的基础上对技术模式进行综合和推广，进一步加大推广力度，为我省障碍耕地安全利用技术提供技术支撑。

二、工作目标

（一）总体目标

通过聚集全省农业环境科研、教学、推广等领域顶级技术人才，探索农科教、产学研多方协同推广新机制，构建一支上连科技前沿、下接基层一线的障碍耕地安全利用技术服务队伍，大力推广四川省障碍耕地安全利用和秸秆科学利用工作，提升基层农技人员服务水平和种植大户技术应用能力，把农业科技优势转化为产业优势和经济优势，为保障我省农产品安全提供科技引领和支撑。

（二）具体目标

推广障碍耕地农耕农艺调控技术、土壤调理钝化技术、秸秆离田综合利用技术等安全利用技术3项，组织召开全省污染耕地安全利用技术现场展示会2次、技术研讨会1次，集中举办技术培训会3期，组织专家团队现场技术指导100人次以上，培训基层农技人员和新型农业主体700人次以上。

三、技术措施

（一）障碍耕地安全利用技术内容

1．成都平原区生产障碍耕地安全利用技术 

（1）成都平原区石灰调酸技术

石灰是碱性物质，在酸性土壤中适量施用石灰，可以提高土壤pH值，促使土壤中重金属阳离子发生共沉淀作用，降低土壤中重金属阳离子的活性，还可为作物提供钙素营养。施用时采用人工或机械化的方式，将石灰均匀地撒施在耕地土壤表面，并耕翻混匀，同时补施硅、锌等元素。石灰施用频率为1次/年，且稻田土壤pH值达到7.0后，需停施1年。连年过量施用石灰容易破坏土壤团粒结构，易导致土壤出现板结现象。

成都平原地区轻中度污染耕地石灰调酸施用方式：施用于水稻移栽或小麦种植前5-7天与底肥一起撒施，推荐施用量见表1所示。

表1 成都平原区建议石灰施用量 kg/亩/年

（2）成都平原区低积累品种示范

低积累水稻品种示范

不同水稻及小麦品种对重金属积累差异较大，在轻中度重金属污染土壤中种植可食用部分重金属富集能力较弱，但生长和产量基本不受影响的水稻、小麦品种，可以抑制重金属进入食物链，有效降低水稻及小麦的重金属污染风险。水稻、小麦品种主要包括长江上游和四川省推荐审定的部分主推品种以及当地自选主推品种。

成都平原地区轻中度污染耕地推荐种植的低积累水稻品种：皖稻68，B优827，天优占华，成恢3203，德粳2号等。

（3）成都平原区重金属阻控施肥技术

施肥是满足作物生长所需养分的重要途径，同时可以对重金属有效性产生较大影响。优化施肥是指根据土壤环境状况与种植作物特征，优化有机肥、化肥种类及施用量。化肥的施用要结合当地耕作制度、气候、土壤、水利等情况，选择合适的氮磷钾肥料品种。避免化学肥料活化重金属污染物，同时施肥时应把握适度原则，防止过量施肥引起土壤盐化、土壤酸化、土壤板结等问题及可能的二次污染。

成都平原轻中度污染耕地地区优化施肥推荐：水稻秧苗移栽或小麦种子播种后，选择尿素或碳铵为氮肥，钙镁磷肥为磷肥，硫酸钾为钾肥。氮磷钾的施用量分别10~13kg/亩N、7~8kg/亩P2O5和7~8kg/亩K2O。向稻田土壤中施入40%的尿素、40%硫酸钾及100%磷肥作为底肥，3-5天后进行秧苗移栽，当水稻进入分蘖期后，施入剩余的尿素与硫酸钾。除常规施肥外，增施或50-100kg/亩的硅钙肥或400-600kg/亩的有机肥。

（4）成都平原区原位钝化技术

通过向土壤中添加钝化材料，将土壤中有毒有害类重金属离子由有效态转化为化学性质不活泼的形态，降低其在土壤环境中的迁移、生物有效性和毒性。在施用钝化剂时，选择土壤pH在4.5～6.0之间，土壤镉含量在0.6mg/kg以上的耕地。

成都平原地区轻中度污染耕地效果较好的钝化材料及施用方式：镉康30kg/亩、腐殖酸50kg/亩；商品钝化剂可选用健地丰1600kg/亩、楚戈300kg/亩、天杰160kg/亩等；各种钝化剂的施用于水稻移栽或小麦种植前5-7天与底肥一起撒施，并与土壤混匀。

2．川南地区障碍耕地安全利用技术

（1）川南地区镉低积累水稻品种示范

不同作物种类或同一种类作物的不同品种间对重金属的积累有较大差异，在重金属轻、中度污染土壤上种植可食部位重金属富集能力较弱，但生长和产量基本不受影响的作物品种，可以抑制重金属进入食物链，有效降低农产品的重金属污染风险。川南地区推荐使用的镉低累积水稻品种：德香4103、泸优616、泸优9803、泸优907、辐优838、福2Y优363、川香优2号、冈优305、菲优188、中嘉早17、南粳32、成恢3203和川优6203等。

（2）川南地区水分调控技术

酸性土壤在淹水条件下，土壤环境呈还原状态，土壤pH值显著升高，镉容易形成硫化物沉淀，活性也随之降低，从而减少作物对镉的吸收。淹水灌溉期间，应加强灌溉水质监测，确保灌溉水中重金属含量达到农田灌溉水质标准要求。

在水源充足，排水方便的田块，在保证灌溉水源清洁的前提下，实行有水层灌溉，水稻分蘖盛期露田但不晒田，乳熟期浅水灌浆不脱水，田间基本保持有水层，至收获前7～10天排干水，方便收割；在水源不足，排水不便的田块，在保证灌溉水源清洁的前提下，在水稻分蘖初期至收割前7天，田块都要淹水灌溉且要达到2～5cm深，分蘖盛期前实行浅水灌溉，分蘖盛期后进行淹水灌溉，收获前1周才可以排干田面积水，方便收割。

（3）川南地区石灰调酸技术

石灰是碱性物质，在酸性土壤中适量施用石灰，可以提高土壤pH值，促使土壤中重金属阳离子发生共沉淀作用，降低土壤中重金属阳高子的活性,还可为作物提供钙素营养。施用时采用人工或机械化的方式，将石灰均匀地撒施在耕地土壤表面（建议施用量见表2），同时补施硅、锌等元素。石灰施用频率为1次/年，且稻田土壤pH值达到7.0后，需停施1年。连年过量施用石灰容易破坏土壤团粒结构，导致土壤出现板结现象。

表2 川南地区治理酸性镉污染稻田石灰建议施用量 Kg/（亩·年）

（4）川南地区原位钝化技术

通过向土壤中添加钝化材料，如海泡石、玉石粉、蒙脱土、黏土矿物粉、铁锰氧化物、泥炭、粉煤灰等，将土壤中有毒有害重(类)金属离子由有效态转化为化学性质不活泼形态，降低其在土壤环境中的迁移、植物有效性和生物毒性。钝化技术效果和稳定性与土壤类型、土壤理化性质、重金属种类及污染程度、种植农作物品种等密切相关，在实际大田推广应用中，要正确选择钝化材料种类，精准把握施用剂量，避免过度钝化和造成二次污染；另一方面，要避免对土壤理化性质及环境质量等带来负面影响。同时，钝化后需继续跟踪监测土壤重金属有效态含量及农作物可食部位重金属含量的变化，以及土壤质地、理化性质、微生物群落结构及生物多样性的变化情况，评估钝化的长期效应与可能产生的负面影响。根据前期试验结果，海泡石建议用量100公斤Kg/亩、玉石粉和粉煤灰建议用量350 Kg/亩。

3．攀西地区障碍耕地安全利用技术 

（1）攀西地区重金属阻控施肥技术

增加使用有机肥，根据土地土壤情况，适量施用并配合其他肥料。有机肥、化肥配合施用 因作物而异，掌握好施肥量，有机肥与化肥各有所长和不足，两者要配合施用。 考虑到合理性和可能性，施肥量要因作物而异。对大田作物提倡施用有机肥，一般施有机肥1000-3000 kg/亩；大棚等保护地蔬菜一般为4000-7000 kg/亩。并配合矿物肥、化肥平衡施肥技术，按作物生长期营养需求指导施肥，一般以生物菌肥1-2%、有机质肥50-60%、中微量元素肥10-20%、氮磷钾大量元素肥30-40% 的配合比例最佳。

（2）攀西地区叶面阻控技术

在水稻孕穗期至灌浆期按时、足量、均匀进行叶面喷施，喷施次数1-2次，主要为含螯合铁、硅、腐植酸、镁等的水溶性肥料。EDDHA-Fe（螯合铁）喷施处理可以显著降低水稻籽粒中镉的含量，并且以扬花期，孕穗期和灌浆期三个时期分别喷施一次最为明显。

（3）攀西地区石灰调酸技术

对pH值小于5.0的酸性土壤，施生石灰150-200 kg/亩；对pH值5.0-6.0的酸性土壤，施生石灰75-150 kg/亩；对pH值6.0-6.5的酸性土壤，施生石灰50-75 kg/亩。在施基肥前7-10天施用，并及时翻耕和旋耕，使生石灰与耕层充分混匀。旱地土壤的生石灰用量可酌情减量。生石灰中重金属含量必须达到NY525-2012（有机肥料）的重金属元素限量标准，氧化钙含量大于70%。

（4）攀西地区镉低积累水稻品种示范

攀西地区适合种植高寒粳稻，在有条件种植粳稻的地区推广种植楚粳系列等粳稻，能够保证中轻度污染地区的水稻种植安全。栽培上应围绕“增加栽插密度，前期促早发；中期健株壮秆。促进大穗形成；后期养根保叶，提高结实率”的高产栽培策略进行合理调控。

（二）团队组建

1．团队组建原则。为更好地推进障碍耕地安全利用推广工作，加快新技术新模式的应用示范，按照“科研院所+高校+基层推广人员”产学研协作模式，组建20人的专家团队，并且在重金属低积累品种、土壤调理钝化、农耕农艺阻控、秸秆综合利用等方面有深入研究，取得了重大科技成果的单位组成，团队成员均具有丰富的一线生产经验和理论知识。

2．参与单位及主要任务

四川省农业科学院土壤肥料研究所，主要负责组织协调各方关系，负责技术推广方案编制，攀西地区盐源县示范区建设及效果评估、集成区域综合防控技术、组织全省现场会、技术研讨会、编制四川省“十四五”秸秆综合利用规划和四川省秸秆综合利用实施方案。

四川农业大学，负责确定生产障碍耕地安全利用主推技术、主持编制项目主推技术手册、组织专家团队开展技术指导、成都平原区什邡市的示范区建设及效果评估、集成区域综合防控技术。

四川省核工业地质调查院，负责原位钝化技术示范推广、秸秆综合利用技术的推广，组织专家团队开展技术指导、川南地区叙永县示范区建设及效果评估、集成区域综合防控技术。

四川省农村能源办公室，负责组织广汉市秸秆综合利用推广基地建设及效果分析报告，牵头四川省“十四五”秸秆综合利用规划和四川省秸秆综合利用实施方案编制。

四川省农产品质量安全中心，负责什邡市、叙永县、盐源县障碍耕地安全利用示范基地效果评估。

成都市农林科学院农业装备研究所，负责编制秸秆基料化利用技术手册编制和推广培训，协助编制秸秆综合利用规划和实施方案。

农业部沼气科学研究所，主要负责秸秆能源化利用技术手册编制和推广培训，协助编制秸秆综合利用规划和实施方案。

表3  团队专家及分工

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