提高耕地質(zhì)量 促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展

李旭霞，李晉川，盧 寧，郭春燕，楊生權(quán)，田良才

（山西省生物研究所，山西太原030006）

耕地資源作為土地資源的精華，是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，更是一種不可逆轉(zhuǎn)的稀缺資源。耕地質(zhì)量對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和糧食安全的保障具有重要的促進(jìn)作用。目前，我國(guó)耕地資源狀況不容樂(lè)觀，一方面人口增長(zhǎng)導(dǎo)致耕地資源日益短缺，另一方面由土地退化、土壤污染等造成的農(nóng)用地質(zhì)量下降和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力低下，已對(duì)國(guó)家糧食安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅[1]。在堅(jiān)持1.2億hm2耕地紅線的基礎(chǔ)上提高耕地質(zhì)量，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)高效和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

1 現(xiàn)階段耕地質(zhì)量是制約我國(guó)耕地生產(chǎn)力提高的主要障礙

耕地退化是糧食減產(chǎn)的主要原因。世界資源研究所研究表明，世界耕地的1/5出現(xiàn)了不同程度的退化，土壤貧瘠導(dǎo)致作物產(chǎn)量減少1/6。隨著人口的增長(zhǎng)，我國(guó)糧食總量需求將繼續(xù)擴(kuò)大，但耕地面積少且耕地質(zhì)量較差，但糧食安全形勢(shì)非常嚴(yán)峻。我國(guó)現(xiàn)有1.217億hm2耕地，人均不足0.093 hm2，僅為世界平均水平的40%。據(jù)2009年國(guó)土資源部發(fā)布的資料，我國(guó)優(yōu)、上等級(jí)質(zhì)量耕地占全國(guó)耕地總面積的32.65%，下、中等級(jí)質(zhì)量耕地占全國(guó)耕地總面積的67.35%。而山西省的情況更加惡劣，據(jù)山西農(nóng)業(yè)部門(mén)的統(tǒng)計(jì)，全省中低等級(jí)耕地面積達(dá)296.55萬(wàn)hm2，約占耕地面積的74.18%[2]。按照國(guó)家糧食統(tǒng)計(jì)定額標(biāo)準(zhǔn)，高、中、低田糧食產(chǎn)量分別為 7 680，5 445，2 085 kg/hm2，中、低產(chǎn)田產(chǎn)量分別是高產(chǎn)田產(chǎn)量的70.8%和27.1%[3]。當(dāng)前，我國(guó)玉米、水稻、小麥的育種產(chǎn)量分別可達(dá)到 15 000，13 500，10 500 kg/hm2；而現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)產(chǎn)量分別為 5 394，6 232，4 500 kg/hm2，僅是育種產(chǎn)量的35.96%～46.20%[4]。可以明顯看出，耕地質(zhì)量是決定作物單產(chǎn)的主要因素，改良土壤、提高耕地質(zhì)量是提高耕地生產(chǎn)力的核心。

我國(guó)耕地質(zhì)量問(wèn)題已經(jīng)引起多方面的關(guān)注，2011年11月20日由中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的有關(guān)研究所以及部分省級(jí)農(nóng)科院、農(nóng)業(yè)大學(xué)和土肥站28個(gè)單位的科學(xué)家，聯(lián)合提出了《提高中國(guó)耕地質(zhì)量的倡議書(shū)》，提高我國(guó)耕地質(zhì)量的問(wèn)題已經(jīng)提到議事日程上[5]。

2 影響我國(guó)耕地質(zhì)量的主要因素

導(dǎo)致我國(guó)耕地質(zhì)量不高的情況主要有2種：一是自然因素所導(dǎo)致的土壤生態(tài)障礙。如水土流失、土壤鹽堿化、土壤干旱化等，可以通過(guò)坡地梯田化、挖溝排水、保水耕作等具體措施加以緩解和消除。二是在生產(chǎn)過(guò)程中，由于農(nóng)耕技術(shù)應(yīng)用失當(dāng)，產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致了耕地退化，這種情況占大多數(shù)。

2.1 有機(jī)肥使用量減少使土壤有機(jī)質(zhì)降低，土壤肥力下降

土壤有機(jī)質(zhì)含量是土壤肥力的重要標(biāo)志，我國(guó)土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯過(guò)低，從施用化肥之初的5%～8%，下降至現(xiàn)在的2%～3%，廣大地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量甚至小于1%，平均含量?jī)H為歐美國(guó)家平均含量的1/2。

根據(jù)全國(guó)第二次土壤普查結(jié)果，東北平原、黃淮海平原及長(zhǎng)江中下游平原，土壤培肥目標(biāo)中土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為 25.0，15.0，27.5 g/kg[6]。山西省平川地區(qū)和塬地旱地中、高產(chǎn)田的土壤有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)維持在16～20 g/kg之間為宜，梁坡地中、低產(chǎn)田地塊也要采取措施將土壤有機(jī)質(zhì)含量提高到10～15 g/kg。而目前山西省耕地的有機(jī)質(zhì)含量平均為14.5 g/kg左右，與土壤培肥目標(biāo)還有一定的差距。

長(zhǎng)期有機(jī)肥料的投入不足是我國(guó)耕地土壤肥力下降的重要原因。我國(guó)在有機(jī)肥料的投入比例上呈急劇下滑趨勢(shì)，有機(jī)肥料投入占總肥料投入的比例，由20世紀(jì)50年代的90%以上降到現(xiàn)在的10%左右，導(dǎo)致耕地土壤肥力嚴(yán)重不足，耕地產(chǎn)量過(guò)度依賴化肥投入。目前，我國(guó)耕地產(chǎn)量50%以上靠化肥投入，而在歐美國(guó)家耕地產(chǎn)量的70%～80%靠基礎(chǔ)地力，僅20%～30%靠化肥投入。

2.2 過(guò)量使用化肥和農(nóng)藥導(dǎo)致環(huán)境污染，土壤酸化，土壤結(jié)構(gòu)破壞

我國(guó)耕地每年的農(nóng)藥用量超過(guò)130萬(wàn)t，單位面積的用量為世界平均用量的3倍，氮肥的用量為世界平均水平的2.8倍，而化肥利用率僅為30%～35%。山西省化肥使用過(guò)量與不足并存，區(qū)域之間與作物類型之間存在較大差異[7]，化肥正在酸化我國(guó)土壤。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)土壤科學(xué)家張福鎖研究表明，從20世紀(jì)80年代至今短短三四十年的時(shí)間，中國(guó)幾乎所有土壤類型的pH值都下降了0.13～0.80個(gè)單位，而正常情況下，這一過(guò)程通常需要幾十萬(wàn)年的時(shí)間[8]。

2.3 土地的固體污染也十分嚴(yán)重

現(xiàn)在我國(guó)棚膜的用量為102.3萬(wàn)t，覆蓋面積為334.67萬(wàn)hm2；地膜用量為105.6萬(wàn)t，覆蓋面積2 066.67萬(wàn)hm2。全國(guó)平均地膜的殘留率為20%～30%，每公頃的地膜碎塊高達(dá)6.45×105塊。地膜材料多為塑料，無(wú)法自然降解，造成耕地固體污染。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)受污染的耕地有1 000萬(wàn)hm2，固體廢物的堆積占地和毀田133萬(wàn)hm2，占全國(guó)耕地面積的1/10。而且地膜覆蓋面積還在增加，殘留量也仍在增長(zhǎng)，耕地固體污染問(wèn)題十分嚴(yán)重。

2.4 耕地土壤物理性狀變差，土壤耕作層變淺

由于我國(guó)強(qiáng)調(diào)土壤免耕和少耕，農(nóng)民只重視耕地的土表耕作。長(zhǎng)期的淺耕行為，加上雨水和灌溉的沉積作用，在土壤中形成了堅(jiān)硬的犁底層，使土壤耕作層越來(lái)越淺，耕地質(zhì)量受到影響，土壤保水保肥能力下降，造成作物根系發(fā)育不良，影響作物產(chǎn)量。

3 提高耕地質(zhì)量的主要措施

3.1 科學(xué)施用有機(jī)肥，奠定土壤肥力基礎(chǔ)

有機(jī)肥可為土壤提供有機(jī)質(zhì)，是形成土壤結(jié)構(gòu)不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)，有機(jī)肥用量應(yīng)占總用肥量的50%～60%。工業(yè)化有機(jī)肥可以達(dá)到精量化、減量化、速效化、可控化的目標(biāo)[9]。一般情況下，有機(jī)肥的用量要達(dá)到40～75 t/hm2。但是，有機(jī)肥施用過(guò)量會(huì)帶來(lái)硝酸鹽過(guò)分積累，以及溫室氣體排放等生態(tài)危害。發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)通過(guò)立法來(lái)控制和指導(dǎo)有機(jī)肥的施用，為了控制硝酸鹽含量超標(biāo)，蔬菜地有機(jī)肥用量不宜超過(guò)90 t/hm2。

3.2 測(cè)土配方施肥，科學(xué)應(yīng)用化肥

化肥是提高土地質(zhì)量、保障土壤供肥能力不可缺少的增產(chǎn)措施。但普通化肥利用率低，造成化肥使用過(guò)量，引發(fā)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，這成為長(zhǎng)期困擾我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要問(wèn)題[10]。2009年，我國(guó)水稻、玉米、小麥3大糧食作物氮肥生產(chǎn)效率為每千克化肥生產(chǎn)28 kg糧食，肥料利用率只有30%左右；而美國(guó)每千克化肥可生產(chǎn)60 kg糧食，肥料利用率達(dá)到40%～60%。

測(cè)土配方施肥是在對(duì)土壤科學(xué)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合作物特性而實(shí)行的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，按照“缺什么、補(bǔ)什么”的原則，平衡施肥，這樣既可減少肥料過(guò)量施用造成的浪費(fèi)和農(nóng)業(yè)面源污染，又可避免因肥料不足而影響作物生長(zhǎng)發(fā)育。測(cè)土配方施肥技術(shù)雖科技含量高，但農(nóng)民易掌握和接受，大量的前期工作由農(nóng)技推廣單位或科研單位在實(shí)驗(yàn)室完成，農(nóng)民只需根據(jù)室內(nèi)制定的技術(shù)方案照單備肥施肥[11]。通過(guò)測(cè)土配方施肥，并且改進(jìn)施肥方法，推廣應(yīng)用緩釋控肥，化肥用量可減少30%～50%。

3.3 應(yīng)用土壤結(jié)構(gòu)劑改良土壤

化學(xué)調(diào)控改良土壤是20世紀(jì)60年代開(kāi)始興起的土壤改良措施，21世紀(jì)有較快的發(fā)展。土壤改良劑針對(duì)性強(qiáng)，用量少，效果明顯，使用方便，對(duì)土壤侵蝕作用小，不污染環(huán)境，是提高耕地質(zhì)量的有效措施。新型土壤結(jié)構(gòu)改良劑中，PAM和BGA應(yīng)用效果較好。PAM是聚丙烯酰胺高分子聚合物，施用后，可使中壤土和沙壤土的水穩(wěn)性團(tuán)聚體增加30%～50%以上，土壤疏松、不結(jié)皮，大大提高了土壤的抗蝕能力，防止水土流失的效果非常明顯[12-13]。BGA土壤調(diào)理劑是一種天然有機(jī)復(fù)合物，對(duì)土壤具有多方面的改良作用，保墑抗旱作用非常明顯[14]。

3.4 應(yīng)用生物肥料，發(fā)揮土壤生物在保護(hù)和提高耕地質(zhì)量中的核心作用

生物肥料是汲取傳統(tǒng)有機(jī)肥料之精華，結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù)加工而成的科技產(chǎn)品，依靠大量的有益微生物的生命活動(dòng)，抑制土傳病害，增強(qiáng)作物抗逆性，活化土壤，增加肥效，是很有發(fā)展前途的新型肥料品種。使用生物肥料，可降低化肥用量，減少有害物質(zhì)的積累，改善土壤供肥環(huán)境，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，達(dá)到農(nóng)產(chǎn)品無(wú)污染、無(wú)公害生產(chǎn)。

3.5 開(kāi)展農(nóng)機(jī)深松整地，改良土壤的物理性狀

目前，耕地普遍是耕層淺、犁底層堅(jiān)硬，通過(guò)深松可打破土壤犁底層，疏松土壤，改善土壤結(jié)構(gòu)狀態(tài)，調(diào)節(jié)土壤“三相”比，提高土壤的蓄水抗旱能力，活化土壤微生物活動(dòng)，促進(jìn)礦物質(zhì)分解，達(dá)到改良土壤、培肥地力的目的。初步統(tǒng)計(jì)，全國(guó)適宜深松的面積約0.4億hm2，按照3 a深松1次計(jì)算，每年需深松約0.13億hm2[15]。深松的深度一般要達(dá)到35～40 cm，3 a進(jìn)行1次，周期性深松，可以增產(chǎn)10%～15%。

提高耕地質(zhì)量是集成土壤施肥、土壤耕作技術(shù)的系統(tǒng)工程，種植作物和農(nóng)作制度不同，加上不同區(qū)域、氣候、土壤條件的影響，提高耕地質(zhì)量的技術(shù)內(nèi)涵也有很大差異。通過(guò)試驗(yàn)提出不同區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)化的耕地保質(zhì)措施，對(duì)促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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