基于近15 年定位監(jiān)測的宿遷市耕地質(zhì)量演變趨勢

程芳梅，高學(xué)雙，趙海俠，于愛華，孫健雄，陳應(yīng)江，王 為*，祁石剛*

（1.江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 鹽城 224002；2.宿遷市農(nóng)業(yè)技術(shù)綜合服務(wù)中心，江蘇 宿遷 223800）

耕地是重要的農(nóng)業(yè)資源，耕地質(zhì)量事關(guān)國家糧食安全、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、生態(tài)環(huán)境安全[1]。耕地質(zhì)量監(jiān)測評價在耕地質(zhì)量保護中處于最基礎(chǔ)、最核心的地位，是法律法規(guī)賦予農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門履行耕地質(zhì)量管理的重要職責(zé)，是及時了解和掌握耕地質(zhì)量狀況、推動耕地資源合理利用、提高耕地綜合生產(chǎn)能力、指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)施肥、改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。耕地質(zhì)量等級是衡量耕地質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)，對研究耕地質(zhì)量、保障糧食安全具有重要意義。宿遷市位于江蘇省北部，全市耕地總面積為40.774 萬hm2，土壤共分為潮土、砂姜黑土、黃棕壤土、棕壤土、黃褐土、褐土、粗骨土、石灰?guī)r土、水稻土和紫色土10 個土類、14 個亞類、19 個土屬、26 個土種[2]。為進一步加強耕地質(zhì)量保護工作，本研究以覆蓋全市、代表不同土壤類型和種植制度的27 個省級耕地質(zhì)量監(jiān)測點為基礎(chǔ)，對區(qū)域內(nèi)耕地土壤的理化性狀和生產(chǎn)潛力進行動態(tài)監(jiān)測，了解和掌握耕地土壤地力基本狀況及變化規(guī)律，提出提高耕地質(zhì)量的建設(shè)性建議。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測點設(shè)置情況

按照“統(tǒng)一性、均勻性、連續(xù)性”的原則，選擇區(qū)域內(nèi)具有代表性的耕作地塊建立監(jiān)測點，2006 年在宿遷市建立了27 個省級耕地質(zhì)量監(jiān)測點，2007 年開始監(jiān)測（初期3 年一輪、第2 輪后每年監(jiān)測），初步形成了覆蓋全市、代表不同土壤類型和種植制度的耕地質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)（表1）。耕地利用方式主要為水旱輪作和旱地，其中25 個小麥—水稻輪作地塊，2 個小麥—玉米輪作地塊。每個監(jiān)測點面積667～1 334 m2。

1.2 樣品采集與分析

每年于秋熟作物收獲后，在田間采用“S”形方法采樣，采樣點數(shù)為15～20 個，采樣深度為0～20 cm耕作層。土壤樣品委托第三方檢測，每年檢測的土壤肥力指標(biāo)包括有機質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量及pH 值等。參照NY/T 1121.2—2006《土壤檢測第2 部分：土壤pH 的測定》測定土壤pH 值；參照NY/T 1121.6—2006《土壤檢測第6 部分：土壤有機質(zhì)的測定》測定土壤有機質(zhì)含量；參照NY/T 1121.24—2012《土壤檢測第24 部分：土壤全氮的測定自動定氮儀法》測定土壤全氮含量；參照NY/T 1121.25—2012《土壤檢測第25 部分：土壤有效磷的測定連續(xù)流動分析儀法》測定土壤有效磷含量；參照NY/T 889—2004《土壤速效鉀和緩效鉀含量的測定》測定土壤速效鉀含量。

1.3 數(shù)據(jù)計算與統(tǒng)計

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2020 整理，土壤監(jiān)測指標(biāo)依據(jù)江蘇省耕地質(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)（2020 年，表2）進行評價。

表2 江蘇省耕地質(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有機質(zhì)變化

從圖1 可以看出，2021 年27 個省級耕地監(jiān)測點耕層土壤養(yǎng)分有機質(zhì)含量平均為23.89 g/kg，屬于2 級（較高）水平，與2007 年監(jiān)測相比增加了2.82 g/kg；與第二次土壤普查（1982 年）相比，不論在旱作區(qū)還是在水旱輪作區(qū)有機質(zhì)含量都普遍大幅度上升，提高了13.39 g/kg，增幅127.52%。

圖1 2007—2021 年宿遷市土壤有機質(zhì)含量演變趨勢

2.2 土壤全氮變化

從圖2 可以看出，2021 年耕層土壤全氮含量為1.49 g/kg，屬于3 級（中）水平，與2007 年建點時相比，增加0.27 g/kg；與第二次土壤普查（1982 年）相比，全氮含量明顯上升，提高了0.75 g/kg，增幅為101.35%。

圖2 2007—2021 年宿遷市土壤全氮含量演變趨勢

2.3 土壤有效磷變化

從圖3 可以看出，2021 年27 個耕地質(zhì)量監(jiān)測點耕層土壤速效磷檢測含量平均為22.73 mg/kg，屬于3 級（中）水平，與2007 年監(jiān)測點平均檢測值14.32 mg/kg 相比增加8.41 mg/kg，與第二次土壤普查（1982 年）相比，增加了4 倍多。從2007 年建點開始，宿遷市土壤有效磷含量呈先降后升趨勢，2013年觸底含量僅為11.6 mg/kg，隨后穩(wěn)步提高。

圖3 2007—2021 年宿遷市土壤有效磷含量演變趨勢

2.4 土壤速效鉀變化

從圖4 可以看出，從2007 年建點后，土壤速效鉀變化呈穩(wěn)步增加趨勢。2021 年耕層土壤速效鉀含量平均為142.80 mg/kg，屬于2 級（較高）水平，與第二次土壤普查（1982 年）相比，速效鉀含量平均增加了27.80 mg/kg，增幅24.17%。從2007 年至2021 年速效鉀變化趨勢來看，總體趨勢是穩(wěn)步增加。

圖4 2007—2021 年宿遷市土壤速效鉀含量演變趨勢

2.5 土壤酸堿度（pH 值）變化

從圖5 可以看出，2021 年監(jiān)測點土壤pH 平均值為7.48，全市耕地質(zhì)量長期定位監(jiān)測點土壤pH值年度變化較小，土壤pH 值中性偏堿，整體趨于中性穩(wěn)定。

圖5 2007—2021 年宿遷市土壤pH 值演變趨勢

2.6 主要農(nóng)作物施肥總量、強度和施肥結(jié)構(gòu)變化情況

據(jù)宿遷市統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)，圖6 顯示，“十三五”以來，宿遷市農(nóng)用化肥施肥總量逐年減少，2021 年下降至34.666 8 萬t，較2015 年下降4.437 2 萬t，降幅為11.35%，實現(xiàn)了負增長。全市施肥強度也有所下降，2021 年，全市主要農(nóng)作物單位面積化肥施用強度為463.52 kg/hm2，比2015 年降低85.69 kg/hm2，降幅達15.60%（圖7）。從全市農(nóng)用化肥施用結(jié)構(gòu)變化趨勢來看（圖8），全市施肥結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出明顯的減氮特征，2007—2021 年，全市氮肥投入量占比從54.15%下降至42.44%，磷肥從20.27%下降至9.41%，鉀肥從5.06%下降至5.04%，復(fù)合肥從20.53%上升至43.10%（圖8）。

圖6 2007—2021 年宿遷市化肥施肥總量變化情況

圖7 2007—2021 年宿遷市單位面積化肥施用強度

圖8 2007—2021 年宿遷市化肥施用結(jié)構(gòu)變化趨勢

2.7 耕地質(zhì)量分析

宿遷市耕地面積40.78 萬hm2，耕地質(zhì)量平均等級為4.02，十等地分布情況見圖9。其中：耕地一等地2.58 萬hm2，占比6.34%；二等地4.96 萬hm2，占比12.16%；三等地9.34 萬hm2，占比22.90%，一、二、三等地為高等地。四等地8.70 萬hm2，占比21.34%；五等地7.45 萬hm2，占比18.28%；六等地4.38 萬hm2，占比10.74%，四、五、六等地為中等地。七等地2.23 萬hm2，占比5.48%；八等地0.89 萬hm2，占比2.19%；九等地0.23 萬hm2，占比0.56%；十等地0.01 萬hm2，占比0.02%，七、八、九、十等地為低等地。

圖9 宿遷市十等地分布情況

2.8 耕地數(shù)量與糧食產(chǎn)量的變化

如表3 所示，2007—2021 年間，宿遷市耕地面積從438 405 hm2減少到407 738 萬hm2，人均耕地面積從0.082 5 hm2降低到0.069 0 hm2，全市糧食總產(chǎn)量由330.20 萬t 增長到409.61 萬t，人均糧食產(chǎn)量由621.23 kg/人增加到693.24 kg/人，全市的耕地和人均耕地總體上呈逐年遞減的趨勢，糧食產(chǎn)量呈遞增趨勢。尤其是“十三五”以來，宿遷市糧食總產(chǎn)量連續(xù)6 年保持在400 萬t 以上，2021 年達409.61 萬t，居全省第4 位。

表3 2007—2021 年宿遷市耕地與糧食生產(chǎn)的基本情況

3 討論與結(jié)論

耕地作為“三農(nóng)”之本，其保護工作一直受到黨中央、國務(wù)院高度重視，2011 年11 月26 日《江蘇省耕地質(zhì)量管理條例》（以下簡稱《條例》）在全國率先頒布。十多年來，江蘇省上下深入貫徹落實《條例》，耕地質(zhì)量建設(shè)與保護工作成效顯著，對推動全省耕地保護、糧食安全、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、生態(tài)安全發(fā)揮著重要的作用。守護耕地質(zhì)量就是守護國家糧食安全，耕地質(zhì)量提升的關(guān)鍵是提高土壤有機質(zhì)含量[3]。大量研究結(jié)果表明，土壤有機質(zhì)變化與氣候、土壤理化因子、農(nóng)業(yè)管理水平有關(guān)，外源養(yǎng)分投入數(shù)量與養(yǎng)分配比影響土壤有機質(zhì)變化，有機、無機肥料配施可提高土壤有機質(zhì)含量[4-5]。土壤有機質(zhì)、有效磷、速效鉀等土壤養(yǎng)分含量的豐缺程度決定著土壤肥力的高低，直接影響農(nóng)作物的生產(chǎn)和產(chǎn)量。本研究發(fā)現(xiàn)，近15 年來宿遷市耕地土壤有機質(zhì)、全氮含量總體上升，有效磷含量顯著上升，速效鉀含量穩(wěn)中有升，土壤養(yǎng)分的變化情況與全國耕地質(zhì)量主要養(yǎng)分變化情況趨于一致[6]。

2021 年宿遷市耕地土壤有機質(zhì)含量、全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量、pH 值的平均值分別為23.89 g/kg、1.49 g/kg、22.73 mg/kg、142.80 mg/kg、7.48。與2007 年相比，土壤有機質(zhì)、全氮養(yǎng)分含量略有上升，而有效磷和速效鉀上升趨勢明顯；與1982年全國第二次土壤普查的數(shù)據(jù)相比，土壤養(yǎng)分含量均有較大幅度上升，其中有機質(zhì)含量與全氮含量呈正相關(guān)性，且相關(guān)水平較為顯著。從1982 年到2007年，宿遷土壤中速效鉀含量的下降趨勢引起了農(nóng)業(yè)部門關(guān)注，從2007 年開始，復(fù)混肥、專用肥等肥料的施用量增加以及作物秸稈、根茬還田的推廣促進了土壤鉀素循環(huán)，本土壤監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，速效鉀含量平均值從90.59 mg/kg 升高至2021 年的142.80 mg/kg，土壤中鉀元素呈線性增長。根據(jù)江蘇省耕地質(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)（表2），2021 年宿遷市耕地土壤有機質(zhì)和速效鉀含量平均值均處于“2 級（較高）”水平，較1982 年這2 者的增幅分別為127.52%、24.17%；全氮、有效磷含量平均值均處于“3 級（中）”水平，較1982 年增幅分別為101.35%、378.53%，其中有效磷增幅最為明顯，提升了2 個等級。長期定位監(jiān)測點土壤pH 值年度變化較小，在7.3～7.6 區(qū)間，土壤pH 值中性偏堿。

耕地質(zhì)量直接影響糧食的產(chǎn)量，參照GB/T 33469—2016《耕地質(zhì)量等級》標(biāo)準(zhǔn)和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的《全國耕地質(zhì)量等級評價指標(biāo)體系》質(zhì)量等級評價，以長江中下游平原丘陵農(nóng)畜水產(chǎn)區(qū)為評價指標(biāo)體系，選擇清潔程度、生物多樣性、農(nóng)田林網(wǎng)化、地形部位、有效土層厚、質(zhì)地構(gòu)型、障礙因素、pH、土壤容重、耕層質(zhì)地、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)、排水能力、灌溉能力這15 個指標(biāo)為基本要素，開展耕地質(zhì)量等級評價。采用《耕地質(zhì)量等級》中推薦的層次分析法結(jié)合特爾菲法確定各評價指標(biāo)的權(quán)重，開展等級評價[7-8]，研究發(fā)現(xiàn)，近年來宿遷市人均耕地總體上呈逐年遞減的趨勢，而糧食產(chǎn)量逐年遞增，人均糧食產(chǎn)量提升到2021 年的693.24 kg/人，土壤有機質(zhì)、有效磷、速效鉀含量明顯提升，耕地質(zhì)量平均等級為4.02，較江蘇省平均提升了0.67 個等級[8]。宿遷市耕地集中分布在3～5 等地，其中高等級耕地共16.88 萬hm2，占41.40%；中等級耕地共20.54 萬hm2，占50.36%；低等級耕地共3.36 萬hm2，占8.24%。耕地質(zhì)量等級的提升也與近年來宿遷市開展高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)密不可分。

化肥作為重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和保障糧食安全方面發(fā)揮了不可替代的重要作用[9]。我國糧食產(chǎn)量與化肥施用量呈正相關(guān)性，有研究顯示，化肥施用對糧食產(chǎn)量增加的貢獻率達57%[10]。但近年來在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，化肥施用量增加、施肥結(jié)構(gòu)不合理帶來了一系列問題，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降、農(nóng)業(yè)面源污染加重等[11-12]。為促進農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展，轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和保護生態(tài)環(huán)境，2015 年以來，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門深入開展“化肥使用量零增長”行動，聚合力量、強化措施、全力推進化肥減量增效[13-14]。宿遷市化肥施用強度和施用總量逐年下降，耕地質(zhì)量逐年提升，分析主要原因有5 個方面。一是精準(zhǔn)減量施肥?！笆濉币詠?，宿遷市全面貫徹落實農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《打好農(nóng)業(yè)面源污染治理攻堅戰(zhàn)的意見》《到2020 年化肥使用量零增長行動方案》等相關(guān)政策文件，通過推廣測土配方施肥、秸稈還田等技術(shù)，對化肥使用總量和使用強度“雙減”起到了關(guān)鍵作用。依托測土配方施肥項目，通過施肥調(diào)查、采土化驗、田間試驗及宣傳指導(dǎo)，肥料使用量明顯降低。二是優(yōu)化施肥結(jié)構(gòu)。大力推廣配方肥、水溶性肥料、緩控肥料、生物菌肥等，通過示范展示，擴大應(yīng)用面積。三是改進施肥方式。在水稻上開展“側(cè)深施肥+緩控釋肥”技術(shù)模式，推行“一基兩追”，水稻側(cè)深施肥實現(xiàn)農(nóng)藝農(nóng)機深度融合，應(yīng)用緩釋肥減少施肥次數(shù)；在小麥玉米上開展種肥同播；在果蔬等經(jīng)濟作物上示范推廣“有機肥+配方肥+水肥一體化”“有機肥+有機無機復(fù)混肥+生物菌肥”等技術(shù)模式，極大地提高了肥料利用率，減少了化肥使用量，降低了勞動強度。四是實行有機肥部分替代化肥。依托果菜茶有機肥替代化肥、綠色種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)試點、化肥減量增效等項目，示范推廣一批“有機肥+N”模式，實現(xiàn)了全市化肥使用總量和施用強度持續(xù)“雙減”[15]。五是聚焦高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)。近年來，宿遷市深入實施“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略，大力推進高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)，同步發(fā)展高效節(jié)水灌溉，改善農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施，建設(shè)了一批“政產(chǎn)學(xué)研”相融合的化肥減量示范區(qū)和耕地質(zhì)量提升示范區(qū)，對提高耕地質(zhì)量、促進糧食穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)、保障國家糧食安全發(fā)揮了重要作用。