国家科技进步奖推荐项目四

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1、国家科技进步奖推荐项目四一、项目名称砒砂岩与沙复配成土节水固沙造田技术及工程示范二、推荐单位意见该项目围绕沙和砒砂岩的生态治理与开发利用的重大难题，针对目前国内外对沙地和砒砂岩区的治理中存在的见效周期长、成本高和经济效益差等问题，无法实现大规模治理和资源化利用的现状，通过砒砂岩与沙复配进行土体有机重构理论创新，突破了沙地保水、固沙、生态化治理及可持续利用等技术难题，实现了砒砂岩的资源化利用和沙地的规模化固沙治理，形成了一整套规范和标准，实现了技术的多元化推广应用。项目研究成果已推广应用于新疆、内蒙古、陕西等地，直接示范面积约 11 万亩，新增耕地 10 万亩，与其他措施相比节支超 8 亿元。项

2、目核心技术成本低、收益高，群众参与建设积极性高，区域生 态环境的改善效果明显，加之国家对新增耕地有充足的资金保障和政策支持，该项 成果已辐射推广 200 多万亩，并在林草地建设、城市 绿化建设、沙区高速公路防护带 建设等方面进行了多元化应用。项目核心技术获得发明专利 7 项、实用新型专利 2 项、软件著作权 4 项，出版 专著 5 本， 发表学术论文 33 篇。培养 硕博士 20 余名、 专业技术人员 300 余名。该项目成果分别获得了 2012 年陕西省科学技术奖一等奖、2013 年陕西省科学技术奖二等奖、2014 年国土资源科学技 术奖一等奖等多项奖励。推荐该项目申报 2017 年度国家科

3、学技术进步奖一等奖。三、项目简介我国沙化土地总面积约 172.1 万 km2，占国土面 积的 17.9%，区域土地生产力低下，生态环 境脆弱；分布于沙地中的砒砂岩总面积约 1.67 万 km2，其风蚀水蚀严重，被称为“环境癌症 ”。沙和砒砂岩的生态治理与开发利用是国土资源领域的重大难题。该项目紧扣“ 理论创新技 术突破工程推广” 研究主 线，将砒砂岩与沙科学复配，重点突破了沙地保水、固沙、生态化治理及可持续利用等技术难题， 项目成果具有原创性和重要推广价值，达到同 类研究的国际领先水平。（一）利用砒砂岩实现沙地重构，建立沙地土体有机重构理论 沙地结构松散，蓄水保肥性差，风蚀严重；砒砂岩属松散岩

4、层，成岩度低，复合侵 蚀严重。二者均不利于农作物生长，但存在互补特性，科学复配后可形成物理结构良好的复配土，在此基 础上协同化学平衡调控和生物营养保障，首次构建了沙地土体有机重构理论，为沙地和砒砂岩的规模化治理及资源化利用奠定了理论基础。（二）突破沙地保水技术难题，促进水资源可持续利用 发现砒砂岩可作为沙地的天然保水物质，复配土较沙地渗透性显著降低， 24 cm 级配砒砂岩与沙复配（体积比 1:2）后保水性较沙地提高 70%以上，持水 时间达沙地的 2.8 倍。工程实践中实现复配土较沙地农业综合节水 61%，水分利用效率提高 2.7 倍，为生态脆弱区水土耦合及高效利用提供了技术支撑。（三）揭示

5、砒砂岩固沙胶结机理，研发复配土固沙造田技术 砒砂岩为固沙胶结提供矿物、化学基础，复配土胶结稳定，促进物理结皮形成并向生物 结皮过渡，冬季易形成冻盖层，固定表层流沙，固沙效果显著。结合机理研究和工程示范，研 发复配土固沙造田技术，提出砒砂岩与沙以体积比 1:11:5 复配最优，适宜马铃薯、玉米等作物生长，土体结构逐年趋于良好，实现了生态治理和 经济发展双赢。（四）制定复配成土固沙造田工程标准，实现沙地资源协调发展 总结多年工程实践成果，编制土地整治工程 设计通用图集，制定 陕西省土地整治工程新增耕地质量标准， 为沙地及其他未利用土地的工程实施提供依据；以研发的土地资源调查、规划、决策系统为基础，

6、以生态安全为目标，合理限定农业发展规模，实现沙地生态治理经济发展区域资源可持续利用的协调发展。（五）探索砒砂岩与沙复配土利用途径，拓展技术的多元化应用 在农田、林草地、城市绿地、高速公路防护带 等沙区土地利用方面开展技术的多元化应用。农业生产中，马铃 薯亩产超 3000 公斤，玉米亩产超 1000 公斤；林草地建设中杨树和樟子松的成活率提高至 85%；城市绿地建设中，节约了建设成本，改善了城市生态环境；沙区高速公路建设中固沙和植被恢复效果明显，有力的控制了公路沙害。该成果获省部级科学技术奖一等奖 2 项，二等奖 1 项，获发明专利 7 项，其他知识产权 6 项，出版专著 5 部，发表论文 33

7、 篇。应用 该成果已整治沙地 11 万余亩，工程总节支超 8 亿元，近三年 实现直接经济效益约 12.7 亿元，在同类沙区治理利用中累计辐射推广 200 多万亩， 应用前景广阔。成果推 动 了土地整治领域的科技进步， 对沙地生态整治及砒砂岩资源化利用具有重大的现实意义。四、客观评价（一）项目主要技术指标的国内外对比国内外沙地治理研究主要以防治为主，以改变区域生态环境为目的；砒砂岩治理研究则主要集中于砒砂岩的性质、种类和分布、水土流失特征、植被和工程治理等方面，而将砒砂岩和沙这两种 资源通过混合进行固沙，并改造为耕种土壤加以利用则未见报道。 该项目首次试验 将砒砂岩作为一种固沙造田的新材料，与沙

8、复配用于耕种，经工程 应用并取得成功，使沙和砒砂岩 这“两害 ”经整治变成了“一宝” ，在增加耕地的同时，还可以达到固沙、防止水土流失和改善生态环境的目的。 该项目形成的治理和开发技术施工方便、成本低廉、见效周期短、后期易维护。根据成果鉴定结论、查新 报告、项目与已有技术相比，有如下特点：该项目研究 国内外研究治理目的 固沙，增加耕地及改善生态环境 固沙，以生态恢复为主治理模式砒砂岩和沙同时治理，资源化利用，主动综合利用砒砂岩和沙分别治理，防、挡、固治理为主，被动单一治理治理周期 周期短，1-2 年 周期长，5-10 年治理成本（造田） 0.6-1.2 万元/亩传统黄土客土法1.7-2.0 万

9、元/亩效益分析 兼顾经济效益、生态效益、社会效益生态效益为主应用方式农田、林草地、城市绿化等多元化应用林草地（二）成果鉴定结论1科技成果鉴定2011 年 9 月 4 日，陕西省科技厅组织对“毛乌素沙地砒砂岩与沙复配成土核心技术研究及工程示范”项目进行科技成果鉴定。由刘昌明和孙九林 2 位院士和其他9 位专家组成的鉴定委员会认为：“创新性实施了标准化、规模化的成土造地工程，变砒砂岩与沙“两害”为“一宝” ，成功实现了沙地的资源化利用，形成了毛乌素沙地节水高效的高标准农田建设与现代化经营为一体的土地综合整治新模式。为创新沙地整治利用模式和发展现代高效农业奠定了重要基础。项目成果丰富，论据充分，技术

10、先进，具有原创性和重要推广价值，达到同类研究的国际领先水平。 ”2验收意见2012 年 1 月 18 日，陕西省国土资源厅组织专家对“毛乌素沙地砒砂岩固沙造田技术研究应用及其生态改善作用”项目进行了验收。验收意见认为：“项目围绕沙地治理、土地开发整治、解决经济发展与土地资源矛盾和实现人地协调发展的战略，对 砒砂岩与沙的物质 互补特性进行研究，取得一系列创新成果。 形成固沙造田技术并推广应用，该技术 可持续改善和提高区域生态环境质量项目完成了既定的研究内容，达到了预期指 标，同意通 过验收。 ”（三）项目技术创新程度评价（1）2012 年 10 月，参加“快速城乡转型发展背景下的中国土地利用 问

11、题与政策国际学术研讨会” 的Land Use Policy杂志主编 Prof. Guy Robinson、英国萨塞克斯大学地理系 Prof. Michael Dunford 等专家认为：“这是一 项引人注目的成功工程，把科学和工程技术运用到土地改良和中国农业生产力的提高上，这对世界来说是一个很好的榜样”， “对荒漠化非常严重的中国北部治沙具有重要意义！”（2）媒体评价：项目成果先后被央视、陕西卫视、人民日报、科技日 报、国土资源报、陕西日 报等数十家媒体 报道和介绍。2012 年 4 月 20 日央视新闻联播头条播报项目单位“在榆林市榆阳区小纪汗乡大纪汗村实施的土地开发整治项目，通过将砒砂岩与

12、沙复配成土核心技术的成功运用及现代农业龙头公司的成功对接，有效的实现了当地经济效益、社会效益和生态效益” ；2014 年 9 月 27 日，陕西卫视一套、三套新 闻联播头条报道在项目单位运用该技术变沙漠为良田，榆林当地的荒沙地有望成为现代化农田；2016 年 9 月 30 日陕西新闻联播报道该技术解决日益突出的人地矛盾、缓解土地生态环境压力。2014 年 3 月 30 日，人民日报以“两害变一宝，沙地出良田”和“且看大漠神功”为题对项目成果进行了报道。科学时报以“沙海展开 绿色画卷新技术让毛乌素沙地变良田”（2011 年 9 月 6 日）和 “点荒滩成良田”（2011 年 12 月 21 日）

13、为题对项目成果进行了报道。 2011 年 9 月 6 日，科技日 报以“陕西砒砂岩与沙复配技术合“两害”为沃土毛乌素沙地上开出良田”为题进行了报道。2012 年 11 月 26 日，中国国土资源报以“陕西榆林演绎荒沙地造田传奇”为题进行了报道。2014 年 3 月 3 日，陕西日报以“科技为杠杆，沙地变良田 ”为题进行了报道。 2015 年 8 月 14 日， 陕西日报以“美丽的土豆花在毛乌素沙漠绽放”为题进行了报道。2016 年 4 月 15 日，人民日报对土体有机重构理论进行了报道。（四）公众评价（1）陕西榆林大纪汗村村支书张发林：“没搞开发整治以前，这里全是小沙丘，常年闲置，改造后一下子

14、变成了千亩良田， 还引入现代 农业公司来承包经营，一次性付给村民三年的土地承包租金。荒地变成了耕地，村民收的租金比比自己种收的钱还多。 ”（陕 西日报 2014 年 3 月 3 日）（2）榆林中稷公司总经理刘玉海：“第一年种植亩产量达到了 6000 斤，随着近两年土壤的不断改良，现在 亩产已达到 8000 斤左右，大部分销往欧美地区。 ”（陕西日报 2014 年 3 月 3 日）（五）成果产出该项目成果获得授权发明和实用新型专利 9 项，出版土地工程概论、 砒砂岩与沙复配成土技术与造田工程示范、 砒砂岩与沙复配成土技术与造田工程示范、砒砂岩与沙复配成土稳定性及可持续利用研究、 土地资源开发与区

15、域协调发展等 5 本专著，在Land Use Policy、Chinese Geographical Science、Journal of Geographical Sciences、Journal of Cleaner Production、中国沙漠等发表论文百余篇，培养博硕士 20 余名、专业 技术人员 300 余名。项目成果砒砂岩与沙复配成土核心技术及工程示范荣获 2012 年陕西省科学技术奖一等奖；基于生态文明的渭洛河夹槽地带沙地整治及农业综合利用模式研究荣获 2013 年陕西省科学技术奖二等奖；沙地砒砂岩固沙造田技术研究及其生态改善作用荣获 2014 年国土资源科学技术奖一等奖。五、

16、推广应用情况该项目核心技术已推广应用到新疆、内蒙古、陕西渭南市大荔县和榆林市榆阳区、神木县锦界镇，定边县定边镇、白泥井 镇以及靖 边县杨桥畔镇等地区，累计整治面积 10.97 万亩，新增优质 高标准水浇地 10.26 万亩，较传统沙地复配黄土造地中仅黄土远距离运输费一项每亩可节支 0.7 万元，总节支超 8 亿元。项目核心技术成本低、收益高，群众参与项目建设积 极性高，区域生 态环境的改善效果明显，此外，国家 对新增耕地有充足的资金保障和政策支持，该项成果已辐射推广 200 多万亩，并在林草地建设、城市绿化建设、沙区高速公路防护带建设等方面进行了多元化应用。主要应用单位情况表应用单位名称 应用方向 应用的起止时间 应用单位联系人/电话陕西省大荔县国土资源局 节水固沙造田 2009-2016 党王军 13891329358内蒙古自治区土地整治中心 节水固沙造田 2011-2016 张宏飞 13500690670新疆维吾尔自治区土地开发整理建设管理局 节水固沙造田 20