我國耕地質量狀況與提升對策*

徐明崗，盧昌艾，張文菊，李　玲，段英華

(中國農業科學院農業資源區劃所/耕地培育技術國家工程實驗室,北京　100081)

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·中日合作項目——“北方農業循環型系統設計與評價”專欄·

我國耕地質量狀況與提升對策*

徐明崗※，盧昌艾，張文菊，李玲，段英華

(中國農業科學院農業資源區劃所/耕地培育技術國家工程實驗室,北京100081)

耕地是最寶貴的農業資源和最重要的生產要素。耕地質量關乎國家糧食安全、農產品質量安全和農業生態安全，提升耕地質量是促進糧食生產和農業可持續發展的迫切需要。我國耕地質量整體偏低、退化和污染嚴重、占優補劣現象普遍。根據耕地質量存在的這些問題，提出我國耕地質量提升的目標是：(1)土壤有機質含量總體提高； (2)土壤養分資源利用效率提高，土壤障礙因子得到消減或控制； (3)高標準農田布局和比例合理化； (4)耕地質量監測網絡化。建議我國耕地質量提升采取如下措施與對策：(1)開展全國耕地質量調查； (2)構建全國農田土壤質量監測網絡和研究野外臺站兩大平臺； (3)開展便捷施用技術，高效、循環利用的“有機肥資源利用”工程； (4)實施中低產田改良與污染土壤修復的“土壤障礙因子消減”工程。研究對進一步強化耕地質量建設、推動實施耕地質量保護與提升行動具有重要參考價值。

耕地質量狀況中低產田提升措施

0　引言

耕地是指種植農作物的土地，是確保農業可持續發展的重要物質基礎。耕地質量的優劣不僅直接影響農產品產量，而且對農產品品質有著重大而深遠的影響。因此，加強耕地質量建設與管理，提升耕地質量，對我國糧食安全、環境安全和生態安全，既具有現實性和緊迫性，又具有重大的戰略和長遠意義。

1　耕地質量提升的重要意義

1.1提高耕地質量是確保我國糧食安全的重要措施

2013年底公布的第二次全國土地調查結果表明，全國耕地面積1.35億hm2，總量巨大但人均耕地不足0.11hm2，僅為世界人均數量的45%、發達國家的1/4，只有美國的1/6、阿根廷的1/9、加拿大的1/14、印度的3/5。這決定了我國必須通過不斷提高耕地質量及單位耕地的生產能力來滿足不斷增長的各種物質需求。

我國糧食安全既是“三農”工作的重中之重，也是應對復雜國際環境、保持經濟社會健康持續發展的重大基礎戰略。改革開放以來，尤其是近年來我國糧食生產取得的巨大成就，有力地支持了國民經濟平穩較快發展。未來10～15年我國龐大人口基數和新增人口仍會使糧食消費維持較高水平，加之飼料和工業用糧的增加，使糧食需求持續增長的趨勢不可逆轉； 隨著工業化和城鎮化進程加快，耕地將繼續減少，糧食品種、水資源、氣候、生態環境等制約因素也將日益突出； 在經濟全球化背景下，特別是在全球金融危機和糧食危機等復雜的國際環境下，利用國際市場調劑國內糧食余缺空間有限，必須立足國內實現糧食基本自給。為此，國務院通過《全國新增1000億斤糧食生產能力規劃(2009～2020年)》，提出到2020年我國糧食生產能力達到5 500億kg以上，比現有產能增加500億kg； 基本農田面積1.04億hm2，糧食播種面積穩定在1.05億hm2以上，糧食每667m2產量水平達到350kg。因此，在耕地數量剛性減少，糧食需求不斷增加的前提下，提升耕地質量是保證我國糧食安全的重要保障。

1.2提高耕地質量是提高糧食單產水平的重要保障

耕地質量水平不高，顯著限制了作物單產水平的發揮。目前，我國3種主要糧食作物(水稻、小麥、玉米)的地力貢獻率約分別為60.2%、45.7%、51.0%[1]。美國小麥和玉米產量的地力貢獻率較我國高出約20個百分點，這也是美國減少化肥用量和推廣少免耕措施仍能獲得高產的主要原因。此外，水稻、玉米及小麥的超高產水平比全國平均產量水平高出1倍以上，其主要原因之一就是我國多數地區耕地質量總體水平不高，限制了高產品種高產潛力的發揮。我國玉米生產水平與歐美發達國家相比，差距較大。美國最高試驗單產達到2 100kg/667m2，玉米平均單產800kg/667m2，而我國玉米單產平均只有350kg/667m2，產量較高的東北地區玉米單產平均也只有500kg/667m2左右。造成我國糧食作物單產水平潛力不能得到充分發揮的主要原因是：我國的耕地質量水平偏低，限制了作物新品種的增產潛力，而且中低產田上種植高產品種，其產量水平甚至較傳統的作物品種還要低。

1.3提高耕地質量是水肥資源高效利用的重要基礎

由于耕地保水保肥、耐水耐肥性能差、對干旱、養分不均衡更敏感，對農田管理技術水平更苛求，導致耕地更加“吃肥、吃水、吃工”，增加產量或維持高產主要靠化肥、農藥的大量使用。

據有關資料統計， 1980年至今，我國糧食總產量提高了41%，其中單產水平提高了56%，而化肥投入量增長了225%； 同期，德國、法國等發達國家糧食單產水平提高了51%～52%，而化肥施用量則減少了31%～47%。目前，我國農田氮素化肥平均施用量已較歐美發達國家高1～2倍，而糧食單產水平較這些國家低10%～30%，由于耕地培育技術水平落后等原因，我國農民僅在氮素化肥使用和適度免耕兩項技術措施上，就比德國農民平均每667m2多消耗能源開支30元。盡管我國農村勞動力成本低廉，但由于農用化學品的投入遠高于發達國家，使得我國農產品生產成本仍然居高不下、農產品品質較差，農業產業的國際競爭力弱，農業生產經濟效益低下。據最保守估計，我國每年由于化肥養分比例不合理等引起農產品產量、質量和農民收入的減少就達660億元。

2　我國耕地質量的現狀及存在問題

我國耕地的基本特征是整體質量偏低、中低產田比例大，障礙因素多，退化和污染嚴重[2]，耕地占優補劣十分普遍等方面。

2.1我國耕地整體質量偏低、中低產田比例大，障礙因素多

第一，我國耕地土壤肥力水平整體偏低。耕地土壤有機質含量低于1%的面積占26%。與歐洲土壤相比，我國耕地土壤的有機質含量不及歐洲同類土壤的一半。如我國棕壤有機質含量多為1%～1.5%，歐洲棕壤多在3%以上； 我國的褐土多在1%左右，歐洲的褐土多在2%以上； 我國的黑鈣土多在3%左右，歐洲的黑鈣土多在8%左右。

第二，中低產田面積和比例大，障礙因素多。農業部2008年的調查結果表明，全國高、中、低產田的面積分別為0.31億hm2、0.43億hm2和0.34億hm2，中低產田合計占全國耕地面積的70.95%。按聯合國的劃分方法，我國耕地有障礙的占89%，無障礙耕地僅占11%。全國中低產田分9種類型，按面積和比例大小排列，分別為瘠薄培肥型(0.22億hm2， 25.8%)、干旱灌溉型(0.21億hm2， 25.0%)、坡地梯改型(0.16億hm2， 18.8%)、障礙層次型(0.08億hm2， 9.9%)、鹽堿耕地型(0.05億hm2， 6.1%)、漬潛稻田型(0.04億hm2， 4.6%)、沙化耕地型(0.04億hm2， 4.4%)、漬澇排水型(0.03億hm2， 3.8%)、其他類型(0.01億hm2， 1.5%)[3]。

2.2耕地土壤退化較嚴重

我國耕地不僅現有已退化面積較大，而且水土流失、土壤酸化等現象大多在繼續擴展。我國水土流失面積為356萬km2，平均年增1萬km2； 2004年全國土壤侵蝕量達16.22億t，相當于從12.5 萬km2的土地上流失掉1 cm 厚的表層土壤[4]。土壤酸化，本是一個十分緩慢的自然過程，pH下降1個單位需要數百萬年[5]，但人為活動使大量外源酸進入土壤，明顯加快了該過程，尤其在酸緩沖容量小的紅壤上更為突出[6， 7]。近30年，我國21.6%的耕地已嚴重酸化，pH平均降低了0.85個單位，主要集中在湘贛粵等紅壤地區[7]。土壤退化突出表現在如下幾個方面。

2.2.1耕層變薄

隨著耕作機械化水平的提高及農村勞動力的減少，我國多數地區的土壤耕作層厚度有所降低。據東北黑土區農田監測結果， 1983年黑土耕層厚度平均在30cm左右，到2012年僅為22cm， 30年間減少了8cm[8]； 開墾前自然黑土表層容重多在1.0～1.2g/cm3之間，目前已增加到1.10～1.47 g/cm3之間，比墾前平均增加了0.19 g/cm3。吉林省全省黑土層厚度在20～30cm的面積占黑土耕地總面積的25%左右，厚度小于20cm的面積占12%左右，完全喪失黑土腐殖質層，而心土裸露的占3%左右。華北地區由于連續30多年淺層旋耕，農田土壤耕層僅為13～15cm，犁底層加厚至5～8cm，致使土壤透水透氣性差，保水保肥能力降低，嚴重阻礙了土壤生產能力的提高，同時還導致抗旱能力下降，肥效降低等問題[9]。

2.2.2有機質含量偏低，區域不平衡加劇

近20年來，由于秸稈還田面積和數量的增加，總體上我國農田土壤有機質含量基本保持穩定或有所增加，但不同區域有差異。全國土壤有機質變化趨勢面積：增加的占71%～76%，減少的占22%～25%，持平的占3%～4%[10]。土壤有機質減少的區域主要是在東北和西南。其中，東北土壤有機質平均含量下降較快，下降幅度為32.3； 華北、華東、華南土壤有機質含量增加，增加幅度分別為30.2%、15.9%和22.2%。

2.2.3土壤養分有增有減，呈現為非均衡化

全國1985～1997年土壤全氮呈顯著上升趨勢，從1985年的1.303g/kg 上升到1997年的1.545g/kg； 而1998～2006年土壤全氮基本保持穩定，土壤全氮從1998年的1.421 g/kg到2006年的1.383g/kg。由20年來全國不同區域耕層全氮平均含量變化趨勢來看， 1987～1997年華北區有顯著的上升趨勢，華南、西南、西北區略有上升趨勢，華東區有顯著下降趨勢，東北區變化基本平穩； 1998～2006年間，華北、華東區變化基本平穩，西北區略有下降趨勢，東北區有回升趨勢，華南區和西南區基本平穩[11]。

全國1985～1997年土壤有效磷呈極顯著上升趨勢，從1985年的6.4mg/kg 上升到1997年的16.8mg/kg； 1998～2006年土壤有效磷也呈極顯著上升趨勢，土壤有效磷從1998年的18.3 mg/kg上升到2006年的27.4mg/kg。全國耕層土壤有效磷含量區域變化趨勢是東北、華北區有效磷含量較高，華東、華南、西南含量較低，西北與全國平均含量基本持平。

2.2.4紅壤酸化嚴重

近20年來，紅壤地區土壤酸化趨勢較為明顯[12]。華東區土壤pH平均為5.9，較第二次土壤普查下降0.3個單位，土壤酸化趨勢明顯。特別是一些區域土壤酸化現象相當嚴重，如太湖流域江蘇武進典型水稻土近25年土壤pH值下降1.2個單位； 江蘇常熟6年間，土壤pH降低大于0.25個單位的占40.4%，降低大于0.75個pH單位的占17.3%； 山東招遠棕壤農田表土pH較30年前下降1.6個單位， 60%以上的農田土壤pH低于5.5； 江西興國20年來農田土壤pH平均下降0.9個單位。湖南祁陽長期定位施肥試驗表明，氮肥連續施用僅16年就使紅壤pH從5.7下降到4.2[13]。

2.3土壤污染嚴重

目前，我國面臨的土壤環境安全問題日漸突出。首先，重金屬污染日漸嚴重。據有關資料統計，我國重金屬污染的土壤面積達2 000萬hm2[14]，占總耕地面積的1/6； 因工業“三廢”污染的農田近700萬hm2，使糧食每年減產100億kg。

其次，我國農藥總施用量達130萬t(成藥)，平均每667m2施用930g，比發達國家高出1倍，是世界平均水平的2.5倍。農藥施用后在土壤中的殘留量為50%～60%，已經長期停用的六六六、滴滴涕目前在土壤中的檢出率仍然很高。目前，受農藥污染的耕地土壤面積達0.09億hm2。

第三，過量和不科學施用化肥也會造成土壤污染。據統計， 2012年中國化肥總用量占世界化肥總用量的1/3，單位面積施用量超過世界平均水平的3倍多[15]。肥料中含有的重金屬如鎘、鉛、砷等在施用過程中被帶入農田，從而成為農田土壤污染的源頭之一。

第四，固體廢棄物如秸稈、塑料、固體生活垃圾、干性有機肥等處置不當，均可成為農業生態系統中的固體廢棄物。特別是被稱為白色革命之一的農用塑料薄膜的危害較大，因為其在自然條件下可在土壤長期殘存，甚至數百年而不被降解，必然會影響土壤的通透性等，影響土壤水分和養分運移，從而影響作物生長，進而降低土地生產力。

2.4耕地占優補劣十分普遍

根據國土資源部門的資料統計，我國平均每10年通過土地開發、土地整理和土地復墾補充耕地280萬～490萬hm2，而這些耕地一般多屬于低產田。這些耕地土壤理化性狀差、土壤肥力與生產水平均很低，需要加大培育基礎地力。

3　我國耕地質量提升目標與對策

我國耕地質量不高及耕地質量退化的原因主要有3個方面。第一是我國人多地少，許多質量較低甚至不宜農用的土地，我們都把它墾為了耕地，而這些低質土地在大部分國家特別是發達國家是不會被開墾的。第二，我國耕種歷史久遠，集約化程度高，在長期的利用過程中，雖然在一些地方維持了地力的長久不衰，有的地方還培育了一些高肥力的土壤，但許多地方的耕地地力仍因產投不平衡而逐步衰竭，一些利用不當的地方則產生了嚴重的破壞； 而在歐美等發達國家耕地地力提升則實施的是休閑養護制度。第三，隨著人口的增長和社會經濟的發展，對農產品特別是肉蛋奶的需求進一步增加，耕地還將承受更大的負荷和壓力，耕地質量問題日益尖銳。這些基本國情決定了我國耕地質量建設必須保護與提升并重，由于我國幅員遼闊，地域間耕地質量及其退化問題各異，因此必須堅持因地制宜，實施區域治理。

3.1我國耕地質量提升目標

我國耕地質量提升以提高耕地土壤生產能力和可持續發展為總目標，具體分為以下幾個方面。

3.1.1耕地土壤有機質含量總體提高

有機質是土壤肥力的核心指標，其含量和組成影響土壤團粒結構、微生物種群與活性、土壤保肥能力和緩沖性等，對農作物長勢和產量具有決定性作用。通過高效、循環利用有機肥資源，使我國耕地土壤有機質含量總體提高，協同提升我國耕地肥力質量、環境質量和健康質量，切實保障我國糧食和農產品安全。

3.1.2耕地土壤養分資源利用效率提高，土壤障礙因子得到消減或控制

通過對高產田土壤氮、磷承載容量的調控，使耕地土壤主要養分資源利用效率明顯提高，顯著減少對生態環境的不利影響。通過一系列土壤生態調理劑的施用，使中低產田的障礙因子得到控制或消減。

3.1.3高標準農田布局和比例合理化

除在糧食主產區如東北平原、黃淮海、長江中下游等合理布局和規劃高標準農田外，在生態脆弱區通過實施“基本農田地力培育”工程，分層次逐步推進高標準農田建設，使我國高標準農田規劃布局和比例日趨合理。

3.1.4耕地質量監測網絡化

隨著耕地質量監測網絡化的逐步推進，掌握配套的耕地質量監測數據科學即時采集技術、耕地質量快速診斷技術、耕地質量分區管理功能等，具備較為成熟和系統的信息化平臺。

3.2我國耕地質量提升措施與對策

針對我國耕地資源及其利用中出現的問題，從宏觀角度和國家戰略層面出發，建議盡早“開展一輪普查”、“構建兩大平臺”、“啟動三大工程”(簡稱為“123”工程)，為保證我國耕地質量提升和農業可持續發展奠定堅實的基礎。

3.2.1開展全國耕地質量調查

雖然已經進行過兩次全國性的土壤普查，但最近的一次已經過去了30多年。通過近30年的發展，我國區域農業開發取得了很大成效，耕地質量也發生了一定的變化，并且出現了區域間的非均衡狀態； 但對大范圍、區域性和全國性的耕地質量基本情況仍缺乏了解，大范圍的相關估算數字尚需進一步證實。顯然，政府制定農業、環境保護和區域發展政策時缺乏客觀依據。明曉本底是當務之急，建議盡早、全面開展全國土壤耕地質量調查，即盡快“開展一輪普查”。

3.2.2構建全國農田土壤質量監測網絡和研究野外臺站兩大平臺

一方面由于土壤本身的重要性，另一方面由于土壤是各自然因素綜合作用的產物，土壤的變化可以反映自然環境的變化。出于對農業發展基礎和自然環境演化的關心，世界各國都特別重視對土壤的長期持續監測。許多國家都有100年以上歷史的監測站點，如英國的洛桑試驗站已有170年歷史。因此，必須建立一個比較完善與規范的土壤監測網絡，可以開展正常的土壤監測工作，包括對土壤養分、水分、鹽分、污染物等進行監測，對所應用的農業生產技術措施進行評估和提出改進意見，對土壤污染、鹽漬化、酸化、養分失調等退化現象做出預警，對旱地土壤進行墑情監測與預報等。

耕地生態系統野外臺站體系組建的基本內容是：以我國典型農田土壤肥力、肥料效益和土壤污染監測研究為核心，進行土壤環境質量和農田養分循環方面研究、試驗和示范。近期的工作重點是：按照國家《農田生態系統野外試驗站指標體系的監測方法與數據質量管理體系》的要求，進一步完善和規范試驗基礎設施； 規范實驗觀測方法； 加強數據的積累和質量控制管理，并盡快完成歷史數據的整編； 擴大試驗站的開放度，實現數據的共享。

3.2.3開展便捷施用技術，高效、循環利用的“有機肥資源利用”工程

長期大量的研究表明，耕地質量提升的核心和關鍵是提高土壤有機質。全國多點試驗結果表明，作物產量與穩產性和土壤有機質之間呈正相關。大量統計資料顯示，北方旱區0.1%的有機質相當于30～50kg/667m2的糧食生產地力； 而南方稻區0.1%的有機質相當于40～60kg/667m2的糧食生產地力； 平均來說，土壤有機質提高0.1%，糧食產量的穩產性提高10%左右[12]。而高效、循環利用各種有機肥資源，是增加土壤有機質數量、改善有機質質量的有效措施，有機肥資源主要包括農家肥、養殖場的畜禽糞便、秸稈還田、綠肥還田、農業廢棄物等。這些物料如不加利用，是一個大的污染源，如能科學利用則是重要的農業資源。

眾多的研究結果都表明，化肥與有機肥配合施用是最好的土壤培肥手段。我國一些區域發生的土壤質量退化和農產品質量降低等問題，大多與過分依賴化肥、有機肥施用相對不足有關。其中原因很多，但主要與有機肥制作費時、運輸和施用繁瑣而且投入成本高有關，所以今后應加強有機肥制作工藝技術、除臭技術、快速發酵等技術研發，切實提高有機肥資源化、規模化和產業化水平，達到接近化肥的商品化生產技術水平，從而降低農民投入成本，簡便施用技術，進而促進有機肥資源的高效、循環利用。

3.2.4實施中低產田改良與污染土壤修復的“土壤障礙因子消減”工程

(1)中產田改良與地力提升：明確中低產田的障礙因子，通過研發各種環境友好型土壤調理劑，消減酸化土壤、次生鹽漬化土壤、堿化土壤、潛育化稻田等的障礙因子，逐步恢復中低產田的基礎地力。

(2)高產田培育與清潔生產：高產土壤氮、磷含量往往較高，這為作物高產提供了保障，但如果管理不當導致其揮發、淋溶或徑流等將對大氣和水體等生態環境產生不利影響，也不利于氮、磷資源的可持續利用。所以，高產土壤可以通過循環利用有機資源、保護性耕作、輪間作等保持良好土壤結構和生物功能，在此基礎上，進一步調控土壤氮、磷的承載容量，明確氮、磷損失途徑，并提出相應阻控技術。

(3)污染土壤生態修復：針對性地施用土壤修復劑對重金屬污染、有機污染土壤進行原位生態修復[16]，重點研究污染物的環境效應、化學行為和歸宿，明確典型污染物閾值，提出綜合阻控技術。

3.2.5實施區域治理，推進高標準農田建設的“基本農田地力培育”工程

根據我國實際情況，可先在生態問題突出、農業生產水平較低、急需提高人口承載能力的地區實施“基本農田地力培育工程”，大幅度提高耕地生產力，按農業部標準，土地等級提高1～2級，并能持續維持土壤高肥力，從而逐步推進高標準農田建設。生態脆弱區比如東北黑土區、黃土高原區、農牧交錯帶、內陸鹽漬盆地、南方巖溶地區等，不同區域地力提升重點如下[17]。

東北黑土區，主要通過等高種植，增設地埂，種植草帶或灌木帶，坡度較大、侵蝕較強的地方修筑梯田等治理土壤侵蝕。黃土高原區，退耕還林還草是一項治理水土流失、改善生態環境的重要措施。內陸鹽漬化盆地，如塔里木盆地、準噶爾盆地、柴達木盆地、河西走廊等，主要采用水利措施與農業措施相結合的辦法，完善排水工程，降低地下水位，進行合理灌溉，調整作物種植，增加地表覆蓋，加強耕作保墑等綜合措施，控制土壤鹽分上升和減少對作物的危害。農牧交錯帶，指我國北方農區和草原牧區的過渡地帶，主要通過合理規劃，確定基本農田和草場范圍，推行草田輪作制，推廣少耕免耕等措施治理土壤風蝕。南方巖溶地區，主要應以水利措施為中心進行改良，緩坡地修建梯田，有水源的地方可改成水田等提高土壤生產力。

為保證上述工程的效果，建議國家在中長期科技規劃和“十三五”科研計劃中，應重點安排有關耕地質量方面的研究內容，大力提高我國耕地地力培育、土地退化修復等方面的科技水平。

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SITUATION OF THE QUALITY OF ARABLE LAND IN CHINA AND IMPROVEMENT STRATEGY*

Xu Minggang※，Lu Changai，Zhang Wenju，Li ling，Duan Yinghua

(National Engineering Laboratory for Improving Quality of Arable land，Institute of Agricultural Resources and Regional Planning，Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)

Arable land is the most valuable agricultural resource and the most important production factor. Quality of arable land is highly related to national food security, quality and safety of agricultural products and agricultural ecological security, and it is an urgent need to promote the sustainable development of food and agriculture. Based on the importance of the arable land quality, this paper analyzed the situation and problems of the quality of arable land in China. The problems were that the quality was overall low, degradation and pollution was serious, and the phenomenon of farmland dominant and repair was common. And then it put forward the goals of improvement of the quality of arable land in China. First,soil organic content increased generally. Second,the utilization efficiency of soil nutrient resources should be improved, and the soil barrier factors were reduced or controlled. Third, the layout and proportion of high standard farmland was reasonable. Fourthly,the monitoring network of cultivated land quality was established. At the same time, the measures and improvement strategies for arable land quality in China were pointed as following: (1)to carry out the investigation of cultivated land quality in China；(2) to establish two platforms including a national network of soil quality monitoring and the field research stations; (3)to carry out the convenient application technology, and the recycling use of "organic fertilizer resource utilization" project efficiently; (4) to implement the construction of "soil barrier factor reduction" to improve low yield farmland and remedy contaminated soils. This study provided valuable

to promote the implementation of protection and improvement of cultivated land quality in order to further strengthen the construction of cultivated land quality in China.

arable land quality; situation of soil quality; middle and low yield land; improvement measures and strategy

10.7621/cjarrp.1005-9121.20160703

2016-03-25

徐明崗(1961—)，男，陜西武功人，研究員。研究方向：土壤肥力演變、污染土壤修復及區域治理。Email：xuminggang@caas.cn

F323.211

A

1005-9121[2016]07-0008-07

*資助項目：中日國際合作項目“華北農田環境負荷評價”；農業公益性科研項目(201203030)