中国南方经济植物产业发展的现状与对策

中国南方经济植物产业发展的现状与对策

自20世纪80年代以来，湖南省经济地理学研究所先后与广州地理研究所、贵州旅游资源研究所等部门合作，揭示了我国亚热带和亚热带经济植物的生态习性、产品特征和土地利用结合，对影响土地质量、产品种量和质量形成进行了深入的研究。在20世纪80年代中国重要科技成果《中国1.100万土壤资源分类》的指导下，湖南省科学植物三级土壤资源分类体系建立，建立了不同植物土壤资源分类指标体系。它以地图的形式反映了不同经济植物适用土地级别的空间分布和联合状况，阐明了使用的当前、合理程度、潜力和改造方向。建立了低产量土地改造示范区，并取得了显著的资源效率和经济效益。本文对这一研究进行了初步总结,以供我国经济植物土宜研究参考。1研究南方经济植物的土壤价值具有重要意义1.1地质、地貌及支持区域我国南方跨热带、亚热带,处在东南沿海向内地的过渡地带,自然条件优越。区内热量充足,雨量充沛,无霜期长。年均温14.5℃—25℃;≥10℃的积温4500℃—8520℃,中亚热带到热带为5000℃—8520℃。因此,从热带到中亚热带,是我国热量最好的地区。年均降雨量800—1981mm(海南保亭),热带降雨量最高。中亚热带的湖南也有1200—1700mm,北亚热带以南是我国的多雨区之一。无霜期220—365天,从北向南,无霜期逐渐增加,热带是无霜期最长的地区。水热同季,对南方喜温作物和林木生长十分有利。由于水热资源丰富,以及在两者协调配合下,地表物质和能量积聚、分解、转化、迁移等速率均较迅速,生物再生能力和土地更新能力很强,生物生产量达1000—2000kg/hm2·a(经济产量),比华北地区多1倍左右,比东北地区多2—3倍。地形地貌山、丘、岗、平和高原兼备。平原主要有长江中下游平源、江淮平原、成都平原、珠江三角洲平原,土层深厚,土质疏松,灌溉方便,是重要的粮、棉、油生产基地。南方广泛分布着各种红色、黄色、黄棕色的酸性土壤——砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤、燥红土、黄棕壤和山地红壤、山地黄壤、山地黄棕壤等地带性土壤;还有石灰土、紫色土、潮土等非地带性土壤,以及由各种地带性与非地带性土壤发育的水稻土等土类。这些土壤类型,大多土层深厚,宜种性广,适宜种植多种农作物和林木。复杂的土壤类型与地貌类型结合,形成了许多各具特征的土地类型,为发展特色农业和立体农业提供了十分有利的条件。1.2生物多样性原则由于本区位于我国东南沿海及其向内地的过渡地带,不仅因深受季风之惠而摆脱了世界同纬度地区的干旱酷热,而且凭借水热俱佳的热带、亚热带气候优势和类型多样的有利的土地条件,植物品种资源极为丰富,仅高等植物种类就多达万余种,其中有不少珍稀孑遗种属,为人工引种、培养、驯化提供了难能可贵的种质条件。多种多样的植物品种资源与山丘岗平多种土地类型相适应,两相结合,形成了资源多样化的特色,使得本区成为我国热带、亚热带林木、果树和粮食作物的生产基地,而且高值名优特产品较多,水稻、甘蔗、油菜、茶叶、蚕桑、香蕉、菠萝、橡胶、剑麻、椰子、柑橘、油茶、毛竹、杉木、中药材等在国内占有重要地位,不少在国际市场也享有盛誉。并且,随着经济的发展和科学技术的进步,植物新的有用成分及若干特殊用途或具有重大利用价值将不断被发现,经济植物利用的深度和广度将不断增长。1.3土地适宜性研究是实现大发展的基础和重要途径经济植物,是指花、果实、种子、根、茎、叶等,可为人类生产、生活所利用的,具有某种经济价值的植物。它是人类赖以生存的基本条件和重要的自然资源,它既能为农、工、商和医药等部门提供重要原料,又是人们日常生活的必需品,为人们提供粮食、食用油、水果、饵料、饲料、蔬菜、副食品、木材、薪柴等,又能提供工业原料,同时还被广泛利用作为观赏、美化和改造环境的材料,发展生态旅游与休闲产业。随着科学技术的进步和农工商业生产的发展,以及人民生活水平的提高和外贸出口量的增加,对经济植物及其产品的需求日益深入,不仅要求增加大宗农作物、林果、牧草、药材的产量和提高品质,而且要求增加名优特产品的产量,增加新的栽培植物,保护有特殊用途和有重大价值的植物。土地适宜性研究是实现这些要求的基础和重要途径。1.3.1根据土地适宜性研究与评价,调整大宗农作物的生产布局,尽可能增加最适宜区和最适宜的土地类型的种植面积,从而提高某种作物总产量和品质。1.3.2摸清名优特农作物和林果对生态环境条件的要求,选择与之生态环境条件相似的土地,扩大名优特农作物和林果药的种植。1.3.3根据大宗农作物、林果、人工牧草地存在的主要限制性因素,改造可改变的限制因素,从而达到提高单产和改善品质的目的。1.3.4建立名优特农产品和珍稀树种和药用植物最适宜土地保护区。不仅可以保护这些经济植物的生态环境,而且通过对保护区生态环境条件及其相互关系的研究,探讨进一步改善和提高名优特农产品和珍稀树种、珍稀药材品质的途径,从而开发出新一代名优特产品。1.3.5变野生为半野生和人工栽培植物。随着经济植物的不断开发利用,资源的数量将会逐渐减少,尤其是利用根和树皮等部位诸类植物,往往在相当长的时间不能恢复,为了使经济植物能永续利用,除加强保护和管理外,最好的办法是在摸清它对生态环境条件的要求后,变野生为半野生或栽培植物,进行人工栽培管理;对一些药用、食用植物和观赏的野生植物,可实行人工引种驯化,人工繁殖栽培,从而提高产量和品质。1.3.6建立经济植物土地适宜性数据库和地理信息系统,逐步将经济植物土地适宜性调查、研究、适宜性评价的资料,建立数据库,并与土地各要素——地貌、土壤、水文、植被或土地利用现状数据库,用地理信息系统相联和叠加,建立经济植物土地适宜性地理信息系统,为各种农作物合理布局、合理轮作,名优特产品的推广,林果、药材、优良牧草基地建设、土壤改良等提供科学依据。2我国南方植物土壤肥力研究的主要内容2.1不同经济植物以南方具有产业化前景和潜在产业化前景及增加农民收入有实际意义的近百种经济植物为研究对象,包括香水稻、黑水稻、大豆、木薯、高粱、玉米等粮食作物;藤茶、菠萝、棉花、双低油菜、蒙山茶、五盖山米茶、桂东玲珑茶、江华毛尖、黄竹白毫等经济植物;油桃、衡山白糖李、龙眼、椰子、温州蜜桔、柑、脐橙、香蕉、荔枝等水果;橡胶树、蚕桑、油菜、枣树、板栗、柿、漆树、油桐、硕苞蔷薇等经济林;泡桐、檫树、香椿、毛竹、杉树、樟树等用材林;银杏、银杉、杜仲等特种林;杨树、桉树等工业原料林;黑麦草、紫花苜蓿、草木樨、红三叶、白三叶、小冠花、百喜草等栽培牧草;大蚕豆(V.FabaL.)、四籽野豌豆、葛藤、截叶胡枝子、美丽胡枝子、野大豆、鸡眼草等野生豆科牧草;升马唐、华马唐、毛马唐、止血马唐、荩草、匿芒荩草、小叶荩草、茅叶荩草、臂形草、多枝臂形草、地毯草、短柄草等野生禾本科牧草;板蓝根、绞股兰、马齿苋、车前草、夏枯草、金银花等药用植物。研究这些经济植物对光、温、水,地形、坡向、风速、风向、土壤酸碱度、土层厚度、土壤质地、土壤有机质与其他养分、地表水及地下水位、土壤水分等土地生态条件的要求,这些经济植物产品经济性状与特征,以及土地组成要素及其组合形式对这些植物生长和经济性状的形成影响。揭示土地组成要素和特征及其组合形式影响经济植物生长发育和品质形成的机理,阐明对这些土地要素进行调节、改善的可能性;根据气候的水热条件对经济植物生长适宜程度的差异,划分最适宜区、一般适宜区、临界适宜区,并划分适宜土地类型。从而能够阐明各种经济植物哪些地区、哪些土地类型可以种,哪些地区、哪些土地类型能种好,应该采取哪些技术措施达到优质高产的目的。2.2土地适宜性评价的方法和评价指标体系的构建土地适宜性是指土地在一定条件下,对不同用途或一定利用方式的适宜程度。对大农业而言,土地适宜性就是土地对发展农林牧生产的适宜程度。土地能使某一农作物、林果、牧草、药材生长和经济性状形成,并且持续利用而不退化的功能,称为经济植物土地适宜性。土地适宜性评价,是指在一定条件下对特定用途或利用方式的适宜程度的评估或评定。经济植物土地适宜性评价:①指出土地对某一经济植物的适宜性;②按适宜程度分出质量等级;③指出土地对某一经济植物限制因素及其强度和改造的方向。经济植物土地适宜性评价的实质是,用定性或定量的方法,评定土地对某种经济植物生长和经济性状形成的适宜性和适宜程度,并把适宜程度用土地的质量等级反映出来。其依据是:①土地对某一经济植物生长、发育、经济性状的形成的适宜程度以及对土地持续利用的影响;②土地种植某种作物的生产能力的高低,即经济产量或生长量的高低以及产品质量状况;③土地对种植某种作物限制性,以及提高某种作物生产能力技术措施的一致性。南方经济植物土地适宜性评价主要遵循以下原则:①主导因素原则。即对作物或林木生长和经济性状形成起主导作用的因素。不同作物和林木,主导因素都不一样,应找准每种作物的主导因素。②综合性分析原则。影响土地对某种作物宜种性的因素很多,要综合分析,分清主次,并弄清它们互相的关系,特别是这些因素影响土地生产能力的各种对比关系,进行有利与不利、质量与数量、自然与人为等的综合分析。③用地与养地、土地持续利用的原则。要保障土地资源合理利用,把用地与养地结合起来,保护土地资源,不断提高土地的生产能力。南方经济植物土地质量等级分成三等九级。但每种经济植物适宜的土地类型或土地资源类型不尽相同,评价指标体系也千差万别。因此,要分别制定每种经济植物的评价系统和评价指标体系;评价系统中的最低一级土地资源单位,要用当地熟悉的土壤类型,地貌类型、植被类型或利用类型联合命名,以提高评价成果的应用价值,并用GIS编制土地评价图,用地图的形式反映不同质量等级土地空间分布与组合状况,量算适宜土地的数量和质量,阐明宜经济植物土地利用现状、合理程度、发展潜力、存在的问题和利用方向、改造措施。2.3调控土地各要素组合,提高土地品质针对低产经济植物存在的主要限制因素,按限制因素的稳定性和结合方式,选择易改造的主导限制因素,提出改造程度和技术,采取改造措施,减少土地对经济植物的限制性,增强土地对经济植物的适宜性,提高土地的质量等级,调控土地各要素及其特征的组合方式有利于增加产品产量和提高品质。3土地适宜性评价系统早在2000多年前,“管子地员篇”就总结了我国劳动人民对土地适种植物的认识,按“九州”土壤性质对于农林生产优劣的差异依次排序,概括为“上土”、“中土”、“下土”三等,每等又划分3级。这是世界上最早的土地评价思想的萌芽,但还不是一个评价系统。1980年代初,中国科学院自然资源综合考察委员会石玉林教授带领的《中国1∶100万土地资源图》编图委员会,制定了土地资源分类系统,它由土地潜力区、土地适宜类、土地质量等、土地限制型、土地资源单位组成。这是我国第一个全国性的科学的土地适宜性评价系统,也是世界上三大土地评价系统之一。在这个评价系统中,土地质量等共分3等,具有中国特色。根据本项目经济植物土地适宜性评价的原则和依据,在继承《中国1∶100万土地资源图》土地资源分类原理的基础上,结合本研究的实际,南方经济植物土地适宜性评价系统由土地区(为零级单位)、土地适宜类(因为是经济植物单价评价,可以省去)、土地质量等、土地质量级(即土地质量亚等)、土地限制型、土地资源单位(最低一级的土地资源类型,也是土地评价图的制图单元)构成。3.1土、土、水热因素可以作为类型的概念,也可以作为区域的概念,是经济植物土地适宜性分类中(评价)的最高单位,或为“0”级单位。这样,就可以解决不同地区同一等土地之间的不可比性。例如,木薯的最适宜区在海南和两广的南部,即热带、南亚热带,湖北则属临界适宜区,对木薯而言,湖北的一等地还比不上南亚热带的三等地。土地区以气候的水热因素为依据,反映区域之间某一经济植物生产力的差异。不同的经济植物,土地区的划分指标不同。但都可以划分为最适宜区、适宜区、次适宜区、临界适宜区等。最适宜区的水热因素,如气温、≥10℃的活动积温、无霜期和降水量等,对经济植物的生长和经济性状的形成非常有利。适宜区的气候条件不能全部满足经济植物的种植,其生产力较最适宜区稍低。次适宜区经济植物生产力较适宜区低。临界适宜区,也就是勉强适宜经济植物种植的区域,经济植物生产力最低。应该指出,在最适宜区中,并不是所有的土地类型都最适宜经济植物的种植,这是因为,在同一区域里,各个土地类型存在限制性因素种类及限制强度不一样,所以还必须进行土地质量等级的划分。3.2宜柑橘、宜茶叶、宜象草土地类按对某种经济植物适宜性划分。如宜橡胶土地类、宜甘蔗土地类、宜柑橘土地类、宜茶叶土地类、宜油茶土地类、宜象草土地类等。由于本土地评价系统是经济植物的单项土地适宜性评价,不是几种经济植物的土地综合评价,因而土地适宜类在评价系统中可以省略。3.3土地适宜性评价“等”是在区域范围内,反映种植某种作物土地质量的优劣。“等”是根据土地本身的自然属性,对经济植物的适宜性及程度,土地的限制性及强度划分的。这是经济植物土地适宜性评价的核心。不同“等”的土地,互相之间有质的差异。同一“等”内的土地,对某种经济植物的适宜程度、生产潜力、改良的难易程度基本上一致。按照评价因素划分等级指标,某种经济植物土地适宜类中,分为质量好或较好、质量中等和质量差三等。“等”之下分级,同一“等”地,按适宜程度和生产潜力的差别,划分三级,“级”是“等”内质量差别的续分。同一等土地内的一级地,其质量高于二、三等地;同级土地内其质量趋向一致,其适宜性和生产潜力相同,但限制性因素不一定相同。3.3.1作物经济性状与土地适宜性的关系对某种经济植物而言,土地质量好或较好,土地平坦,或坡度不大,易于建水平梯土,土层深厚,土壤肥力高或较高,土壤质地适中,土壤酸碱度和土壤氮、磷、钾及微量元素含量、盐基饱和度等达到这一作物高产优质要求,基本上无障碍因素,或障碍因素小,限制性强度轻,经济植物生态条件要求与土地适宜性达到高度的耦合或很高的耦合。①一等一级地:对某一作物或植物的生长、经济性状的形成无限制的土地。这是质量最好的土地。②一等二级地:对某一作物或植物的生长、经济性状的形成有1个较轻的限制性因素的土地。这是质量好的土地。③一等三级地:对某一作物或植物的生长、经济性状的形成有1个以上较轻的限制性因素的土地。这是质量较好的土地。3.3.2不同等级土地的限制强度对某一作物或植物生长发育、经济性状的形成存在中等程度限制因素的土地。这是质量中等的土地。①二等一级地:对某一作物或植物生长发育存在1个主要限制性因素,限制强度较大的土地,或同时存在2个限制性因素,其中1个限制强度中等,另1个限制强度较轻的土地。这是质量中等偏上的土地。②二等二级地:对某一种作物或植物的生长发育和经济性状的形成存在2个主要限制性因素,其限制强度均为中等的土地。③二等三级地:对某一种作物或植物的生长发育和经济性状的形成同时存在2个限制性因素,其中1个限制强度较大,另1个限制强度中等的土地。这是质量中等偏下的土地。3.3.3不同等级的土地,其限制强度有对某一种作物或植物生长发育和经济性状的形成存在2个主要限制性因素,其限制性都强或很强,质量差的土地。①三等一级地:对某一种作物或植物的生长存在2个主要限制性因素,其限制强度都大,或其中1个限制强度很大,另1个限制强度大的土地。这是质量较差的土地。②三等二级地:对某一作物或植物生长发育和经济性状的形成存在2个主要限制因素,其限制强度都很大的土地。这是质量差的土地。③三等三级地:对某一作物或植物生长发育和经济性状存在2个主要限制因素,其中1个限制强度很大,另1个限制强度极大的土地。这是质量最差的土地。实际上,经济植物土地适宜性评价,一般只分3等,就能为生产部门的作物布局和野生植物人工驯化及土地改良提供科学依据,但能分为3等9级对于名优特产品品质的持续发展、基地选择与基地布局更有实践意义。3.4主要限制因素的组合土地限制型是在土地质量等或土地质量级的范围内,按其限制因素的类型划分。同一限制内具有相同的主要限制型因素和相同的主要改造措施,只是土地资源类型或土地资源单位不同。在同一土地质量等或土地质量级内,土地限制型相互之间只反映限制因素不同,改造对象和措施不同,没有质的差别。本项目研究的经济植物近100余种,进行土地适宜性评价的作物和植物近30种,而每种作物和植物的主导限制因素不完全相同,因此,综合起来,主导限制因素较多,初步估计在10个以上,主导限制因素的组合更多。这些限制因素(用英文小号字表示)大致如下:无限制(o);土壤酸碱度限制(a);土壤盐碱化及改良条件限制(s);水文与排水条件限制(w);土壤肥力限制(f);土壤钾的含量限制(c);土壤氯的含量限制(n);漫射光限制(b);空气湿度与土壤水分限制(g);土壤障碍层(如硬盘层、砂土层、漂洗层等)限制(h);有效土层限制(l);土壤质地限制(m);地形坡度限制(p);土壤侵蚀限制(e);水分限制(r);温度限制(t)。按限制因素的稳定程度顺序排列,从上到下稳定性增强。其中温度与水分限制具有地区性意义,已经在土地区中反映,在限制型划分时只作特殊的情况出现,如山地海拔每升高100m,气温平均下降0.5℃左右,山地的上部就存在温度限制。在划分土地限制型时,往往同时出现2个或2个以上的限制因素,应按因素的重要性的顺序,最多只选择2个主要限制因素,以避免限制因素组合的繁琐和混乱,不利于抓住主导因素及土地改良的主要措施。3.5土地组成和类型土地资源类型是土地资源分类的最小单位,也是土地适宜性评价的对象和土地适宜性评价图的制图单元。土地资源类型是土地类型和土地利用类型的结合。它是在土地限制型范围内,土地性质(包括地形、土壤、植被和利用现状)较一致的土地组成的,不仅改造措施相同,而且经营、管理和提高土地生产力的其他措施也较一致。土地资源类型由地形、土壤、植被或利用现状联合命名,也可以用当地较科学的习惯名称。土地组成的要素划分到哪一级,视情况而定。研究地区范围的大小和编图比例尺的大小不同,土地资源类型中的地形、土壤、植被类型划分级别也不同。一般1∶100万评价图,土壤类型分到土类,植被类型分到林种;1∶50万评价图,土壤类型分到亚类;1∶10万和1∶5万评价图,土壤类型分到土属,植被类型可分至树种,1∶1万评价图,土壤类型可分到土种。4我国南方植物土壤肥力评价指标体系的基本框架4.1对经济植物的生产和最优条件进行评价土地资源类型质量诊断是定性的,也是土地适宜性评价的初评。这一过程是对组成土地资源的基本因素、地形、土壤类型等按其对某一经济植物的生产能力及适宜程度作出大致的评价,拟定每个地形或土壤类型可能达到的最高等级。4.2评价的植物每个限制因素对某一种植物的限制程度和适宜程度都不相同,但可以将评价的植物按对土壤及环境条件的要求的相似性归类,然后按每个限制因素对各类植物的适宜程度划分最适宜的、中等适宜的、临界适宜的和不适宜的,以便在各种植物的土地适宜性评价时有所遵循和参考。4.3土地评价因素的重要性分析从影响土地质量和利用的角度看,土地的限制因素也就是土地评价因素。确定土地资源评价因素,选取评价指标,是土地资源评价的核心。选取评价因素的原则如下:①评价因素应具有特定性。选择对某一作物或植物种植有明显影响,在本地区内有明显差异,并能出现临界值的因素作为评价因素。②评价因素应具有稳定性。即选择那些持续影响某一作物生长