江西省耕地地力演變趨勢研究

涂起紅，朱安繁，張龍華，陶 峰，賀 琦，錢衛華，熊清華，熊雪輝

(1.江西省土壤肥料技術推廣站，江西 南昌 330046；2.江西省農業技術推廣總站，江西 南昌 330046；

3.江西省豐城市農業技術推廣中心，江西 宜春 331100)

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江西省耕地地力演變趨勢研究

涂起紅1，朱安繁1，張龍華1，陶 峰1，賀 琦1，錢衛華2，熊清華3，熊雪輝3

(1.江西省土壤肥料技術推廣站，江西 南昌 330046；2.江西省農業技術推廣總站，江西 南昌 330046；

3.江西省豐城市農業技術推廣中心，江西 宜春 331100)

摘要：分析了1984～2013年連續30年江西省耕地地力監測數據，對江西耕地基礎地力及不同地力的耕地主要性狀進行了探討，揭示了江西省耕地基礎地力演變趨勢及施肥效應，針對不同地力水平的耕地提出了相關培肥措施。

關鍵詞：耕地地力；監測；演變趨勢；江西

耕地資源作為我國特殊的公共資源，其數量與質量都與國家的糧食安全有著密切的關系[1]。目前我國耕地總面積1.2173億hm2，人均耕地為世界人均水平的40%左右。江西省現有耕地面積308.9133萬hm2(國務院第二次全國土地調查)，人均耕地696.7 m2；其中，高產田占33%，中產田占47%，低產田占20%，中低產田面積占比較大，嚴重制約了江西省農業的可持續發展。因此，掌握耕地質量演變規律，可有效調控和培肥土壤，為農業生產創造高產穩產的土壤條件[2]。加拿大是世界上最早開展土壤質量監測工作的國家之一[3]，1989年起建立了23個監測點，歐盟于2006～2008年也相繼開展了土壤環境評價監測項目[4]。本文試圖通過連續30年的耕地地力監測，研究江西省主要耕地地力性狀以及耕地地力的演變趨勢，分析耕地地力存在的問題，提出江西省中低產田土壤培肥措施，為江西省農業結構調整、科學施肥及農業可持續發展提供了科學依據。

1研究內容與方法

1.1耕地地力監測內容

監測點立地條件和農業生產概況、土壤理化性狀、作物種類、作物產量、施肥量等。

1.2監測點分布

耕地地力監測點一般布設在永久性耕地上，耕作制度以當地主要種植制度、種植方式為主，耕作、栽培等管理方式、施肥水平、作物產量能代表當地一般產量。全省現有國家級長期定位監測點8個、省級長期定位監測點458個，分布在全省94個農業縣(市)。監測點分布詳見示意圖(圖1)。

1.3監測小區設置

設空白區(不施肥)和常規區(農民習慣施肥和田間管理)2個處理。小區面積：空白旱地60 m2以上，水田為30～70 m2；常規區為300 m2以上。空白區用水泥板或其他材料作隔板，防止肥、水滲透。隔板高0.6～0.8 m，深埋0.3～0.5 m，露出地面0.3 m。

1.4土壤檢測

一般在秋收后整地前未施肥時采集土樣，測定各項土壤理化指標。各國家級監測點采集的土壤樣品均送江西省土壤肥料測試中心進行統一分析化驗。省級監測點的土樣由各地市統一分析化驗。

土壤樣品的檢測方法：有機質：NY/T 1121.6─2006土壤分析技術規范-重鉻酸鉀滴定法；全氮：NY/T 53─1987硫酸-硫酸鉀-硫酸銅消煮蒸餾滴定法；有效磷：NY/T 149─1990碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀：NY/T 889─2004醋酸銨浸提-火焰光度計法；pH：NT/T 1121.2 土壤檢測 第2部分：土壤pH的測定。

圖1　江西省耕地質量監測點分布示意圖

2結果與分析

2.1土壤有機質變化趨勢

土壤有機質含量變化是農田土壤用養管理的綜合結果和肥力演變的重要標志。30年來長期定位地力監測結果表明：(1)常規區的土壤有機質含量范圍在21.97～31.78 g/kg之間變動，平均27.49 g/kg(圖2)。從圖2中有機質含量變化規律看，30年來土壤有機質含量穩中有升，平均年上升0.2 g/kg；空白區的土壤有機質含量呈現先下降后平穩的趨勢。(2)2006年后，常規區的土壤有機質含量增長較快，平均年上升0.4 g/kg。說明測土配方施肥技術、綠肥種植技術及秸稈還田技術對培肥地力做出了很大的貢獻；常規區的土壤有機質含量明顯高于空白區的有機質含量，平均高出8.97 g/kg，說明施肥因素導致的生物產量大幅度提高是土壤有機質提高的主要來源。(3)另外從不同地力情況來看，高產田的有機質含量呈現先緩慢上升后平穩再急速上升的趨勢，而中低產田的有機質含量總體呈現先緩慢下降，2006年后又上升的趨勢(圖3)。

30年來，江西省土壤有機質含量穩定增長的原因分析主要有：一方面，大量化肥的施用導致生物產量的大幅度提高，以及作物歸還土壤的根茬量較大，這與Niu[5]、徐明崗[6]等的研究結果一致；另一方面，江西省較低的土壤pH值也可能導致植物殘體的分解速率較慢，從而提高了有機物料的腐殖化系數，有利于土壤有機質的積累。

2.2土壤pH值變化趨勢

土壤酸堿度(pH值)是土壤形成和熟化培肥過程的一個重要指標。通過分析30年來監測點土壤pH值的變化趨勢，可以得出：(1)隨著時間的推移，常規區和空白區的土壤pH值均呈現明顯的下降趨勢，常規區pH值從1984年的5.56下降到2013年的5.24，說明江西省耕地土壤酸化越來越嚴重。(2)1992～2002年，這10年間土壤pH值下降趨勢最明顯，推測可能與這些年嚴重的不合理施肥有關。(3)近10年來，常規區的pH值較空白區的平均值低0.05，說明施肥對土壤酸化有一定的影響(圖4)。

圖2　監測點土耕層有機質變化趨勢

圖3　監測點不同地力耕層有機質變化趨勢

2.3土壤耕作層厚度變化趨勢

30年的長期定位監測結果表明(圖5)：(1)土壤耕作層隨著年份的增加逐年變淺，從1984年的24.25 cm下降到2013年的15.87 cm，年均下降0.28 cm；(2)隨著時間的推移，常規施肥區的耕作層比空白區的淺1.31 cm，年均淺0.04 cm。正常的土壤耕作層厚度為20～25 cm，水稻高產穩產的土壤耕作層要求厚度在16 cm以上，目前江西省土壤耕作層為15.87 cm左右，應該采取相應的措施阻止耕作層繼續變淺。相關研究表明，耕作層逐年變淺的原因主要有：一是長期淺耕或免耕，二是長期使用旋耕機翻地及碾壓，三是種植熟制降低。當然，長期過量施用化肥也有一定的影響。

2.4土壤全氮變化趨勢

土壤氮素是土壤中最活躍的因素，也是農業生產中最重要的限制因子之一。即使在施用大量氮肥的情況下，作物當季吸收積累的氮素也有50%以上來自土壤[7-8]，可見土壤氮素在植物營養上的重要作用。

圖4　土壤pH值的變化趨勢

圖5　土壤耕作層厚度的變化趨勢

長期定位監測結果表明(圖6)，常規區土壤全氮含量從1984年的1.51 g/kg上升到2013年1.64 g/kg。近10年的土壤全氮含量平均為1.56 g/kg；近30年來，土壤全氮含量變化趨勢與土壤有機質基本一致，總體上升了0.13 g/kg，年均上升0.004 g/kg；空白區土壤全氮含量呈下降趨勢。從圖6中還可明顯看出常規區土壤全氮含量較空白區的高，平均高出0.27 g/kg，說明土壤全氮含量與施肥關系密切。不同地力的全氮情況與有機質含量變化趨勢一致(圖7)。

耕地土壤氮水平提高的主要原因有：氮肥的不合理施用,尤其是偏施氮肥，以及由于農村燃料和飼料等的原料變化，作物秸稈特別是水稻秸稈的還田量大幅度增加，使土壤有機質含量和土壤氮含量增加；同時，近年來的土壤有機質提升計劃項目實施、更加合理的栽培管理和土壤培肥、加大對農業投入、開展農業綜合開發以及更合理的耕作措施等的綜合效果，使江西省耕地土壤肥力狀況有了一定的改善。從圖6和圖7可以看出，監測點氮素水平均處于較豐富范疇。所以，江西省應注意控制氮肥的施用。

2.5土壤有效磷變化趨勢

土壤有效磷含量的多少，對作物產量和品質至關重要，也是衡量土壤肥力的重要指標之一。

從圖8中可以看出，常規施肥水平下，土壤有效磷含量呈明顯上升趨勢，從1984年的12.33 mg/kg上升到2013年24.35 mg/kg。30年來累計上升12.02 mg/kg，年均上升0.40 mg/kg；空白區的有效磷含量則呈下降趨勢，較常規區的土壤有效磷含量明顯偏低，年均低8.43 mg/kg。從不同地力情況來看，高產田的有效磷呈明顯上升趨勢，且在2006年后上升更為明顯，到2010年后趨于平衡，中低產田的有效磷呈先緩慢下降后平穩再上升的趨勢(圖9)。結果表明，近30年來隨著人們對磷的重視，磷肥投入的增加在土壤有效磷含量上已有明顯反應。

圖6　監測點耕層全氮變化趨勢

圖7　監測點不同地力耕層全氮變化趨勢

2.6土壤速效鉀變化趨勢

土壤鉀素是構成土壤肥力的主要因素之一，速效鉀包括水溶性鉀和交換性鉀，是鉀庫中最不穩定的部分。但一般來說，當季土壤鉀素供應是否充足，決定于土壤速效鉀的水平。了解鉀素在土壤中的動態變化是制定合理施用鉀肥技術的關鍵。

根據長期定位監測結果(圖10)，常規施肥區土壤速效鉀呈現出先下降后平穩再緩慢上升的趨勢，從1984年的83.56 mg/kg下降到2003年65.87 mg/kg，年均下降0.88 mg/kg，這與農作物產量的大幅度提高及鉀肥施用較少有很大關系；近10年來，常規施肥區土壤速效鉀含量呈現上升趨勢，從69.11 mg/kg上升到83.35 mg/kg，年均上升1.42 mg/kg，這主要得益于近年來科學施肥和補鉀工程的實施。空白區的土壤速效鉀總體呈下降趨勢，較常規施肥區的土壤速效鉀平均低12.59 mg/kg。從不同地力情況來看，高產田速效鉀呈明顯上升趨勢，而中低產田速效鉀呈先下降后平穩再上升的趨勢(圖11)。近5年來，高、中、低產田速效鉀分別為97.48、71.20和47.19 mg/kg，說明施用鉀肥(化學鉀肥和有機鉀肥)后，土壤速效鉀有明顯增長[6]。

圖8　監測點耕層有效磷變化趨勢

圖9　監測點不同地力耕層有效磷變化趨勢

圖10　監測點土壤速效鉀含量的變化趨勢

2.7施肥與作物產量關系分析

長期監測表明，常規施肥水平下，江西省早稻和晚稻30年平均產量分別為5160和5595 kg/hm2。2009年以后，施肥量較穩定，且水稻產量也趨于穩定，表明近年來隨著測土配方施肥技術的推廣，氮磷鉀施用結構有所改善，在沒有增加施肥總量的條件下仍取得了較高的水稻產量。通過分析肥料養分投入與水稻產量之間的關系可以看出，施肥對水稻穩產和增產具有重要的貢獻，兩者關系達極顯著相關(圖12和圖13)。

早稻產量與施化肥量之間的多項式方程為：

y=-0.0092x2+8.639x+3668，R2=0.9717**，表明每增加1 kg/hm2化肥可增加產量約127.5 kghm2。

晚稻產量與施化量之間的多項式方程為：

y=-0.0057x2+6.534x+4378.5，R2=0.9499**，表明增加1 kg/hm2化肥可增加產量約96.75 kg/hm2。但隨著化肥用量的增加，增產量卻逐漸下降。

圖11　監測點不同地力耕層速效鉀變化趨勢

圖12　化肥用量與早稻產量的關系

圖13　化肥用量與晚稻產量的關系

3主要結論

從30年來耕地地力監測數據可以看出，江西省耕地有機質平均含量27.49 g/kg，近10年來出現穩步增長的趨勢；全氮平均含量為1.51 g/kg，趨勢與有機質基本一致；有效磷含量近5年來平均為23.53 mg/kg；速效鉀含量不高，呈現先下降后上升趨勢，近5年來平均含量為80.79 mg/kg；江西省總體呈現氮盈余、磷適量、鉀虧缺的狀況。值得重視的是土壤pH值和耕作層厚度的不斷下降。土壤酸化對土壤中養分存在的形態和有效性、對土壤的理化性質、微生物活動以及植物生長發育都有很大影響。酸化的原因除與酸雨有關外，與長期施用酸性和生理酸性肥料也有較大關系。因此，在治理土壤酸化的同時，也要減少化肥的不合理施用。正常的土壤耕作層厚度為20～25 cm，水稻高產穩產的土壤耕作層要求厚度在16 cm以上，目前江西省土壤耕作層為15.87 cm左右，應變換耕作方式以阻止耕作層繼續變淺。

4培肥建議

江西省中低產田面積占比較大，酸化、瘠薄是其主要特征。提高耕地地力水平是實現江西省糧食增產、穩產的關鍵。當前，要抓住國家新增千億斤糧食項目、優糧工程和現代農業發展資金等重大項目在江西實施的有利時機，結合耕地質量保護與提升、測土配方施肥等項目，大力推廣秸稈還田、增施商品有機肥等技術的應用，堅持“用養結合、標本兼治、綜合治理”的原則，通過采用田間工程和保護性耕作、培肥地力等農藝措施，資金、物質投入與科技投入相結合，加快中低產田改良和低產田改造步伐。

參考文獻：

[1] 姜廣輝，趙婷婷，段增強，等.北京山區耕地質量變化及未來趨勢模擬[J].農業工程學報，2010，26(10)：304-311.

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[8] 申建波，張福鎖.水稻養分資源綜合管理理論與實踐[M].北京：中國農業大學出版社，2006.

(責任編輯：曾小軍)

Study on Evolution Trend of Cultivated Land Fertility in Jiangxi Province

TU Qi-hong1, ZHU An-fan1, ZHANG Long-hua1, TAO Feng1,

HE Qi1, QIAN Wei-hua2, XIONG Qing-hua3, XIONG Xue-hui3

(1. Soil and Fertilizer Technology Extension Station of Jiangxi Province, Nanchang 330046, China; 2. Agricultural Technology Extension Station of Jiangxi Province, Nanchang 330046, China; 3. Agricultural Technology Extension Station of Fengcheng City, Yichun 331100, China)

Abstract：This paper analysed the farmland productivity monitoring data of the 30 consecutive years from 1984 to 2013 in Jiangxi province, discussed the basic soil fertility and the main characters of different soil fertility, revealed the evolution trend of soil fertility and the effect of fertilizer application, mentioned corresponding fertility measures according to different soil fertility levels.

Key words：Soil fertility; Monitoring; Evolution trend; Jiangxi province

中圖分類號：F323.211

文獻標志碼：A

文章編號：1001-8581(2016)02-0017-05

作者簡介：涂起紅(1973─)，女，江西高安人，高級農藝師，博士，主要從事耕地質量保護及土壤肥料研究推廣工作。

基金項目：農業部耕地質量保護項目(農業財政項目)。

收稿日期：2015-07-09