湖南省輪作休耕試點區(qū)域耕地質(zhì)量監(jiān)測評價

周 宇，譚杰揚，鄧 文，孫翔宇

（1.湖南省微生物研究院，湖南 長沙 410000；2.湖南省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟和農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，湖南 長沙 410125）

耕地是糧食生產(chǎn)的根本保證，也是發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)、發(fā)揮土地生態(tài)景觀功能和生態(tài)服務價值的基礎[1]。從歷史演變看，中國主要經(jīng)歷了撂荒耕作、休閑耕作、連作耕作和復種輪作4 種耕作制度，形成了精耕細作的土地用養(yǎng)結合模式及相關的一整套技術措施。目前高度集約化的復種輪作制使耕地產(chǎn)能嚴重透支，耕地總體健康狀況堪憂[2]。

黨的十八屆五中全會提出“探索實行耕地輪作休耕試點”，將重金屬污染區(qū)、地下水漏斗區(qū)和生態(tài)嚴重退化區(qū)作為耕地輪作休耕重點區(qū)域。2016 年，中央全面深化改革領導小組審議通過《探索實行耕地輪作休耕制度試點方案》，劃定河北、湖南、云南、甘肅、貴州、遼寧、吉林、黑龍江、內(nèi)蒙古等省（區(qū)）為第1 批試點，嘗試構建耕地輪作休耕政策和制度體系[3]。

湖南省委、省政府高度重視輪作休耕試點工作。調(diào)研表明，湖南各地對重金屬污染區(qū)耕地輪作休耕模式治理以來，重金屬污染治理效果明顯，生態(tài)環(huán)境得到極大改善，當?shù)厝罕姺错懞芎肹4]。該研究對2017—2019 年長株潭重金屬污染耕地治理式休耕試點區(qū)域、2019 年湖南省輪作試點區(qū)域進行耕地質(zhì)量監(jiān)測評價，旨在分析耕地質(zhì)量演變特征及原因，提出優(yōu)化輪作休耕制度的對策建議。

1 指標與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)包括輪作試點區(qū)域和治理式休耕試點區(qū)域。前者分布于湖南省14 個市（州）的64 個縣（市、區(qū)），總面積93 333.33 hm2，其中“稻—稻—油”輪作模式13 333.33 hm2，“稻—油”輪作模式80 000.00 hm2；后者分布于長株潭地區(qū)的9 個耕地重金屬污染縣市區(qū)，總面積6 708.38 hm2。

1.2 監(jiān)測點布設

綜合考慮行政區(qū)劃、土壤類型、耕地質(zhì)量等因素，在輪作、休耕試點區(qū)域布設耕地質(zhì)量監(jiān)測點。

1.2.1 輪作監(jiān)測點每666.67 hm2試點區(qū)域設立1個監(jiān)測丘塊，根據(jù)試點縣市區(qū)輪作試點面積確定監(jiān)測丘塊數(shù)。每個監(jiān)測丘塊不低于0.07 hm2，平均劃分成2 個小區(qū)，第1 個小區(qū)為輪作監(jiān)測點（“稻—油”或“稻—稻—油”模式），第2 個小區(qū)為對照監(jiān)測點（冬閑田，當?shù)爻Ｒ?guī)管理），均進行編號。共布設129 個輪作監(jiān)測丘塊，其中“稻—油”和“稻—稻—油”輪作模式監(jiān)測丘塊分別為109 和20 個。

1.2.2 治理式休耕監(jiān)測點根據(jù)休耕試點區(qū)域2016年加密普查取樣數(shù)據(jù)選擇稻米鎘超標、土壤鎘含量大于0.4 mg/kg 的田塊進行布設。重金屬污染區(qū)以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位每66.67 hm2耕地設立1 個監(jiān)測點，試點縣市區(qū)根據(jù)休耕面積確定監(jiān)測點個數(shù)。每個監(jiān)測丘塊不低于0.13 hm2，平均劃分成3 個小區(qū)，第1 個小區(qū)為治理監(jiān)測點（治理措施包括施用生石灰、深翻耕、種植綠肥＋休耕，用量和技術要求同當?shù)兀? 個小區(qū)為休耕監(jiān)測點（無任何治理措施的休耕），第3個小區(qū)為對照監(jiān)測點（當?shù)爻Ｒ?guī)種植，當?shù)爻Ｒ?guī)管理），均進行編號。共布設89 個監(jiān)測丘塊、267 個監(jiān)測點，其中治理式休耕、對照和休耕監(jiān)測點各89 個。

1.3 監(jiān)測指標

輪作監(jiān)測指標包括統(tǒng)一監(jiān)測指標、年度監(jiān)測指標和區(qū)域性特征監(jiān)測指標；治理式休耕監(jiān)測指標分初始監(jiān)測指標、年度監(jiān)測指標兩類，各類均包括統(tǒng)一監(jiān)測指標、區(qū)域性補充監(jiān)測指標。

1.4 土壤采樣

1.4.1 輪作監(jiān)測點初始采樣于建立監(jiān)測點初期開展。年度采樣每年1 次，采樣時間為一季中稻或晚稻收獲后。

1.4.2 治理式休耕監(jiān)測點初始采樣于建立監(jiān)測點初期開展。統(tǒng)一指標監(jiān)測年度采樣每年1 次，采樣時間為年度最后一季作物收獲后。區(qū)域補充指標監(jiān)測年度采樣每年2 次，采樣時間第1 次為第一季作物（早稻）收獲后（如果只有一季作物中稻，第1次為播種前），第2 次為最后一季作物（中稻或晚稻）收獲后。

2 結果與分析

2.1 土壤理化性狀指標

2019 年輪作試點區(qū)、治理式休耕監(jiān)測點土壤理化性狀指標情況分別見表1、表2。比較發(fā)現(xiàn)，治理式休耕監(jiān)測點土壤耕層厚度、土壤有機質(zhì)、有效磷、速效鉀、交換性鈣、有效硫、有效硅、有效鋅、有效銅、有效鐵、有效硼、有效鉬含量分別比輪作試點區(qū)高5.11%、8.33%、33.49%、11.88%、80.00%、67.73%、48.23%、107.31%、5.35%、7.64%、12.50%、50.00%，土壤pH 值、全氮、緩效鉀、有效錳含量則分別低3.33%、27.98%、14.29%、5.57%，二者土壤容重、交換性鎂含量相同；治理式休耕監(jiān)測點緩效鉀、有效硫、有效硅等級分別為低、高、中，輪作試點區(qū)則分別為中、中、低，二者其他土壤理化性狀指標等級相同。

表1 2019 年輪作試點區(qū)土壤理化性狀指標情況

表2 2019 年治理式休耕監(jiān)測點土壤理化性狀指標情況

2017—2019 年對照、休耕、治理式休耕土壤理化性狀指標情況見表3。不同處理、不同年度間各項土壤理化性狀指標變化差異明顯。各處理耕層厚度、有效鋅、有效鐵、有效錳均呈“降—降—升”趨勢；土壤容重對照、休耕均呈“降—升—降”趨勢，治理式休耕則呈“升—升—降”趨勢；土壤有機質(zhì)對照、休耕均呈“升—降—降”趨勢，治理式休耕則呈“升—降—升”趨勢；pH 值均呈“升—升—降”趨勢；全氮對照呈“升—升—降”趨勢，休耕、治理式休耕均則呈“降—升—降”趨勢；有效磷均呈“降—升—降”趨勢；速效鉀對照呈“降—升—降”趨勢，休耕、治理式休耕均則呈“降—升—升”趨勢；交換性鈣、交換性鎂均呈“升—升—降”趨勢；有效硫、有效硅均呈“升—降—升”趨勢；有效銅對照呈“降—升—升”趨勢，休耕、治理式休耕均則呈“降—降—升”趨勢；有效硼均基本呈“升—降—平”趨勢；有效鉬均呈基本持平趨勢。

表3 2017—2019 年對照、休耕、治理式休耕土壤理化性狀指標

2.2 區(qū)域性補充監(jiān)測指標

2019 年治理式休耕土壤區(qū)域性補充監(jiān)測指標情況見表4。總鎘、汞、鉛含量等級為低，砷、鉻含量等級為中。

表4 2019 年治理式休耕土壤區(qū)域性補充監(jiān)測指標情況

2017—2019 年對照、休耕、治理式休耕土壤區(qū)域性補充監(jiān)測指標情況見表5。不同處理、不同年度間各項土壤區(qū)域性補充監(jiān)測指標變化差異明顯。各處理總鎘基本呈“平—降—升”趨勢；汞、鉛基本呈“降—降—升”趨勢；砷、鉻均呈“升—降—升”趨勢。

表5 2017—2019 年對照、休耕、治理式休耕土壤區(qū)域性補充監(jiān)測指標

2.3 耕地質(zhì)量等級

2019 年，輪作試點區(qū)監(jiān)測點耕地質(zhì)量平均等級為4.96，其中，耕地質(zhì)量等級為5 級、6 級、7 級的監(jiān)測點占比分別為24.81%、20.93%、13.95%（見圖1）。

圖1 2019 年輪作試點區(qū)耕地質(zhì)量等級占比情況

2019 年度對照、休耕和治理式休耕監(jiān)測點耕地質(zhì)量平均等級分別為4.42、4.48 和4.53。與2017 年初始數(shù)據(jù)、2017 年度監(jiān)測數(shù)據(jù)、2018 年度監(jiān)測數(shù)據(jù)相比，對照分別提升15.52%、13.78%、12.66%，休耕分別提升10.69%、9.02%、8.19%，治理式休耕分別提升0.01%、1.75%、1.49%（見圖2）。

圖2 休耕前后耕地質(zhì)量等級變化

2.4 原因分析

2.4.1 土壤有機質(zhì)和全氮治理式休耕區(qū)在項目實施前后，有機質(zhì)基本穩(wěn)定，全氮含量穩(wěn)中有升。究其原因，一方面是施用石灰、深耕以及非淹水管理等措施，有促進土壤有機質(zhì)礦化的作用；另一方面，雜草還田和綠肥種植成為土壤有機質(zhì)補充的重要來源。此外，南方稻田土壤休耕后的自身固氮作用可能也是土壤全氮含量穩(wěn)中有升的重要原因。

2.4.2 土壤鎘休耕區(qū)土壤鎘含量處于高位，但項目實施后，治理式休耕監(jiān)測點中清潔監(jiān)測點占比明顯提高，由實施前的47.47%提升到實施后的73.74%，可能是由于治理式休耕監(jiān)測點石灰、土壤改良劑的施用有效提升了土壤pH 值，降低了土壤污染風險。

3 保護耕地質(zhì)量的建議

3.1 科學實施治理式休耕

重金屬污染耕地治理式休耕，撒施石灰、施用土壤改良劑等措施能有效提升土壤pH 值，這對湖南pH 值較低的稻田土壤，能有效降低污染風險。同時，治理式休耕的深翻耕等措施有利于改善土壤物理性能，提升土壤通透性性。但要注意措施到位。如在石灰使用年限、施用量等方面要科學合理，防止土壤有機質(zhì)礦化速率過快、土壤板結等現(xiàn)象降低土壤肥力。

3.2 合理調(diào)整種植制度

遵循“因地制宜、主動作為、循序漸進、綜合協(xié)調(diào)”原則[5]，發(fā)展差異化的耕地輪作休耕制度，例如稻油輪作、稻菜輪作、稻煙輪作等。在輪作休耕過程中，也要根據(jù)情況變化，調(diào)整輪作休耕計劃。根據(jù)不同地區(qū)的農(nóng)業(yè)環(huán)境選擇不同的輪作作物和休耕時間，同時根據(jù)不同地區(qū)農(nóng)民以往種植作物的收入確定不同的補貼標準。

3.3 全方位培肥改良土壤

持續(xù)加大農(nóng)業(yè)基礎設施建設投入力度，加快農(nóng)業(yè)新技術推廣步伐。例如改善排灌排水條件，推廣測土配方施肥技術；發(fā)展畜禽生產(chǎn)糞肥、發(fā)展油料生產(chǎn)餅肥、增積廄肥等有機肥料使用力度，大力推廣種植綠肥；提倡用地結合養(yǎng)地，有機肥配合化肥施用。

此外，湖南省耕地土壤普遍呈酸性，全氮含量不高，有效磷含量處于中高水平，速效鉀含量處于高水平，緩效鉀含量較低。輪作過程中，化肥與不同種類有機物料配合施用對土壤全氮、速效磷、速效鉀及有機質(zhì)含量等均有一定程度的改善作用。因此，可施用堿性肥料或生石灰，改良土壤酸堿度，其次施用肥料要注意氮磷鉀肥配比，增施氮肥和鉀肥。

3.4 構建高效運行機制

（1）加大資金扶持力度。堅持“先干先補、多干多補、少干少補、不干不補”的原則，充分提高基層開展片區(qū)建設的積極性，并規(guī)范項目招投標行為。

（2） 確立合理的耕地補貼價格，和農(nóng)民簽署協(xié)議，保障農(nóng)民利益。政府要制定詳細的補貼標準和補貼發(fā)放的具體操作方式，保證農(nóng)民可以獲得合理的休耕補貼。此外，要制定合理的獎懲措施，對于耕地質(zhì)量恢復快的地區(qū)實施獎勵，對不嚴格執(zhí)行休耕政策而導致耕地質(zhì)量不升反降的地區(qū)進行懲罰。

（3） 強化休耕稻田淹灌管理，防止雜草過速生長。南方稻田土壤環(huán)境及氣候條件適宜于雜草和小型灌木生長，淹灌管理不到位，會造成雜草及灌木瘋長，造成土壤養(yǎng)分無益消耗，并加大復墾難度。可結合措施到位情況調(diào)配補貼資金。

3.5 加強制度宣傳推廣

受文化水平局限，部分農(nóng)民認為輪作休耕打亂了自己的耕種計劃，減少了收入，對這一制度的實施產(chǎn)生抵觸情緒。政府可以設立專門機構，負責該制度在農(nóng)村的宣傳推廣。派遣相關技術人員對農(nóng)民進行輪作指導，提高專業(yè)水平。而對于休耕的農(nóng)民，派遣專業(yè)人員指導其從事其他行業(yè)，既有利于增加農(nóng)民收入，又可防止由于農(nóng)民大量離開農(nóng)村而荒廢耕地的現(xiàn)象發(fā)生。