耕地有機質(zhì)含量演變規(guī)律
——以新鄉(xiāng)市為例

張寶光,張超男,王向前,李曉雯,武志斌,鄭新娣,李豫惠

(1.原陽縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,河南原陽 453500;2.中國農(nóng)業(yè)大學,北京 100193;3.新鄉(xiāng)市土壤肥料工作站,河南新鄉(xiāng) 453000;4.延津縣土壤肥料工作站,河南延津 453200)

土壤有機質(zhì)(soil organic matter,SOM)是土壤固相部分的重要組成成分,它不僅為植物提供礦質(zhì)營養(yǎng)和有機營養(yǎng),同時也是形成土壤結(jié)構(gòu)的重要因素,土壤有機質(zhì)直接影響著土壤的耐肥性、保墑性、緩沖性、耕性、通氣狀況和土壤溫度等,是評價土壤肥力和土地生產(chǎn)力不可或缺的重要指標[1-4]。我國農(nóng)田土壤有機質(zhì)含量在全國第二次土壤普查以來基本均呈現(xiàn)上升趨勢[5]。土壤有機質(zhì)含量的高低主要取決于人們在單位面積上的生產(chǎn)活動,如施用有機肥的數(shù)量和質(zhì)量及種植作物品種等[6],同時與有機質(zhì)在土壤中的礦化速度和合成速率有關(guān),而礦化和合成又受土壤溫度、濕度、微生物活動以及外界條件的影響,從而表現(xiàn)出不同地區(qū)、不同土壤類型之間土壤有機質(zhì)含量存在差異[7]。

隨著統(tǒng)計學和信息學的發(fā)展,國內(nèi)外利用更多的手段深入研究了耕地土壤有機質(zhì)含量的時空變化,且主要通過定點觀測的方法來探究土壤有機質(zhì)含量隨時間變化的特征[8]。楊剛等[9]研究表明土壤有機質(zhì)的空間分布隨時間的改變而發(fā)生巨大變化。李玲等[7]通過統(tǒng)計學分析和地理信息系統(tǒng)(GIS)總結(jié)了河南省近30年間土壤有機質(zhì)的增加及其原因。夏睿等[10]研究表明北京市順義區(qū)在20年間土壤有機質(zhì)含量呈上升趨勢。李冬初等[11]通過對數(shù)百個國家監(jiān)測點近30年的稻田有機質(zhì)含量進行分析,得出我國稻田有機質(zhì)含量具有增長趨勢。廖宇波等[12]利用GIS及相關(guān)統(tǒng)計學方法指出北京市大興區(qū)近40年的土壤有機質(zhì)變化規(guī)律,雖然有短期下降的現(xiàn)象但整體趨于上升。該研究以新鄉(xiāng)市1982—2021年106個耕地養(yǎng)分長期監(jiān)測點的耕地為研究對象,通過分析新鄉(xiāng)市土壤養(yǎng)分檢測網(wǎng)的監(jiān)測結(jié)果,對耕地土壤有機質(zhì)含量現(xiàn)狀及演變規(guī)律進行探討,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中制定培肥方案及耕地質(zhì)量進行評價,以期為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的增長及農(nóng)田生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展提供科學的理論指導及實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)自然概況新鄉(xiāng)市是典型的暖溫帶大陸性季風氣候,四季分明,寒暑適中,春季干旱多風,夏季炎熱多雨,秋季晝暖夜涼,冬季寒冷干燥。全年多東北風和西南風,平均氣溫14.0 ℃,極端最高氣溫42.0 ℃,最低氣溫為-19.2 ℃;年降水量610.7 mm,北部太行山區(qū)年降水量656.5 mm左右,年最多降水量為1 168.4 mm。中南部平原年降水量592.6 mm左右;年日照時數(shù)2 323.9 h;年大風天數(shù)10.6 d,最大風速22.4 m/s,平均風速2.3 m/s;年無霜期205 d;年≥10 ℃積溫4 750 ℃·d。

新鄉(xiāng)市耕地土壤主要是潮土與褐土。北部是太行山及山前洪積扇,土壤類型主要為褐土,東南部是黃河洪沖積平原,以潮土為主。其中由西南至東北分布著以砂壤、輕壤為主的黃河故道。種植制度以小麥-玉米為主,占75%;在延津、封丘、原陽、新鄉(xiāng)等黃河故道的輕壤、砂壤土地上以小麥-花生為主,占20%;在原陽、封丘等縣黃河背河洼地上主要種植小麥-水稻,占5%。土壤養(yǎng)分含量差異較大,2021監(jiān)測數(shù)據(jù)表明,耕地土壤有機質(zhì)含量為19.77 g/kg、全氮1.32 g/kg、有效磷24.6 mg/kg、速效鉀188 mg/kg、pH為8.2。其中,土壤有機質(zhì)含量隨著成土母質(zhì)、栽培時間不同而變化。土壤有機質(zhì)含量的分布趨勢大致是北部山地隨著海拔降低,自然植被稀疏,土壤有機質(zhì)含量依次降低;由于地勢平坦,人口密集,且有機質(zhì)施用量大、質(zhì)量較好,中部平原耕作區(qū)土壤有機質(zhì)含量較高;由于地廣人稀、旱澇災害較多,土壤改良利用較差,南部和東南部黃河故道風沙區(qū)的土壤有機質(zhì)含量較低。

1.2 測定方法土壤有機質(zhì)按照全國配方施肥技術(shù)規(guī)程[13],采用NY 525—2002重鉻酸鉀容量法進行測定。

1.3 資料來源該研究中所涉及的新鄉(xiāng)市相關(guān)資料主要通過全國第二次土壤普查資料《新鄉(xiāng)土壤》[14]、新鄉(xiāng)統(tǒng)計年鑒獲取,同時搜集整理新鄉(xiāng)市土壤養(yǎng)分監(jiān)測網(wǎng)106個耕地養(yǎng)分長期監(jiān)測點的監(jiān)測結(jié)果。這個監(jiān)測網(wǎng)是1987年全國第二次土壤普查結(jié)束后開始從全市選取有代表性的土壤種類而逐漸建立完善的,該監(jiān)測網(wǎng)以固定地塊、自然監(jiān)測的形式,主要在每年收麥、收秋前采集0～20 cm耕作層土壤樣品,并對所采集土壤樣品的有機質(zhì)等常規(guī)項目進行檢測。在每年編寫檢測報告及農(nóng)作物施肥意見時,有剔除極端非正常數(shù)據(jù)的情形。但因城市面積擴大等各種因素,至2021年,監(jiān)測點位減少至96個。該研究啟用的初次監(jiān)測結(jié)果采用的是全國第二次土壤普查1982—1986年5 500個農(nóng)化樣平均檢測結(jié)果。所以監(jiān)測年限為1982—2021年的大田有機質(zhì)含量變化。此外,該研究還搜集了新鄉(xiāng)市測土配方施肥項目數(shù)據(jù)庫2020年750個樣品檢測結(jié)果(文中大田分析部分去除了菜地24個樣品數(shù)據(jù))以及新鄉(xiāng)市測土配方施肥項目數(shù)據(jù)庫2005—2014年14 873個樣品檢測結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕地有機質(zhì)變化情況根據(jù)2021年全市養(yǎng)分監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測結(jié)果,新鄉(xiāng)市全市土壤有機質(zhì)含量平均為19.77 g/kg,相比于第二次土壤普查(1982—1986年)的平均水平(9.91 g/kg),增加了9.86 g/kg,平均每年增加0.25 g/kg,增幅為99.50%。從圖1可以看出,40年間土壤有機質(zhì)含量整體呈上升趨勢。研究表明,制度的變遷與技術(shù)的進步、經(jīng)濟績效的增長息息相關(guān),而這是農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)生動力,改革開放以后,我國農(nóng)村由生產(chǎn)隊這種農(nóng)業(yè)經(jīng)濟組織形式轉(zhuǎn)變?yōu)榧彝ヂ?lián)產(chǎn)承包責任制,農(nóng)民獲得了經(jīng)營自主權(quán),生產(chǎn)積極性得到了巨大提升,農(nóng)村生產(chǎn)力得以解放和發(fā)展,農(nóng)民注重增施有機肥,培肥地力[15-16],從而導致1982—1994年土壤有機質(zhì)含量有一個顯著增高的階段(從監(jiān)測網(wǎng)點建立前的9.91 g/kg上升至1994年的13.98 g/kg)。進入20世紀90年代,城市大規(guī)模擴建,導致城市對勞動力的需求劇增,刺激了農(nóng)民群眾不斷涌向城市,當時我國迎來了初生“農(nóng)民工”時代,對耕地投入的熱情有所下降,土壤有機質(zhì)含量下跌,至1997年降至11.59 g/kg。從2001年開始加快上升趨勢,2008—2019年逐漸穩(wěn)定在17.47～17.94 g/kg,2020—2021年繼續(xù)上升至19.77 g/kg。這是由于國家嚴格禁止焚燒秸稈、實施秸稈還田政策的良好效應[17],同時,也是在農(nóng)業(yè)技術(shù)綜合作用下,農(nóng)作物產(chǎn)量逐年提升,生物產(chǎn)量不斷增加,還田的秸稈數(shù)量逐年增加,從而進入良性循環(huán)的過程。這一研究結(jié)果與宋小順等[18]的相關(guān)分析結(jié)論一致。

圖1 新鄉(xiāng)市大田土壤有機質(zhì)含量變化及預測Fig.1 Change and prediction of soil organic matter content in Xinxiang City

基于40年間土壤有機質(zhì)演變規(guī)律,對新鄉(xiāng)市土壤有機質(zhì)發(fā)展前景進行預測,如圖1所示,到2030年全市土壤有機質(zhì)含量達到21.96 g/kg,置信下限17.14 g/kg,上限26.79 g/kg,這一預測為后續(xù)近10年的施肥政策及農(nóng)業(yè)措施提供了數(shù)據(jù)參考。

2.2 土壤有機質(zhì)含量與糧食產(chǎn)量關(guān)系土壤有機質(zhì)含量是土壤肥力的重要指標,與糧食生產(chǎn)能力有密切關(guān)系,是糧食估產(chǎn)的重要基礎[19]。但是,基于長期大田監(jiān)測數(shù)據(jù)分析土壤有機質(zhì)含量與糧食產(chǎn)量之間的數(shù)量關(guān)系以及糧食生物產(chǎn)量對土壤有機質(zhì)的積累作用還有待深入研究。該研究通過分析新鄉(xiāng)市的相關(guān)數(shù)據(jù),揭示了土壤有機質(zhì)與糧食生產(chǎn)之間的互作關(guān)系和量化指標。

2.2.1糧食單產(chǎn)及預測。對1982—2020年糧食單季產(chǎn)量進行統(tǒng)計,從圖2可以看出,近39年糧食單季產(chǎn)量整體呈上升趨勢,產(chǎn)量由最初的3.35 t/hm2提高到當前的6.65 t/hm2。基于近39年的變化趨勢對糧食單季產(chǎn)量進行預測(圖2),從圖2可以看出,到2030年糧食單季產(chǎn)量預計可達到7.43 t/hm2,置信下限5.69 t/hm2,置信上限9.17 t/hm2。一般在糧食增產(chǎn)的同時,其生物產(chǎn)量也相應增長。因此,推測在大力推行秸稈還田的情況下,秸稈還田量會相應增加,使得糧食產(chǎn)量在一定程度上也可能會有所增加[20]。

圖2 新鄉(xiāng)市糧食單季產(chǎn)量與預測Fig.2 Grain yield and forecast of single season in Xinxiang City

2.2.2土壤有機質(zhì)與糧食產(chǎn)量相互關(guān)系分析。

2.2.2.1土壤有機質(zhì)對糧食產(chǎn)量的貢獻。使用IBM SPSS Statistics對1982—2020年糧食單產(chǎn)與同期土壤有機質(zhì)含量進行相關(guān)性分析,分析糧食單季產(chǎn)量和土壤有機質(zhì)含量這2個連續(xù)變量的Pearson相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)(r)為0.793,充分說明糧食單季產(chǎn)量和土壤有機質(zhì)含量在0.01水平上存在顯著的相關(guān)性,表明糧食產(chǎn)量與土壤有機質(zhì)可以同步增長。這一相關(guān)性分析也證明了上述推測,實行秸稈還田可以有效培肥地力,同時促進了糧食生產(chǎn)的大力發(fā)展,而糧食產(chǎn)量的增加也促進作物生物量有所提高,進而增加了秸稈還田量,有益于培肥地力,培肥地力又可以對糧食產(chǎn)量的提高產(chǎn)生促進作用,兩者相輔相成,構(gòu)成一個良性循環(huán)。

從圖3可以看出,作物產(chǎn)量整體是隨著土壤有機質(zhì)含量的增加而增加的。1982—1999年土壤有機質(zhì)含量在9.91～13.98 g/kg時,綜合糧食產(chǎn)量隨著土壤有機質(zhì)含量的增加而有較多的增加,每單位土壤有機質(zhì)會促進單季糧食產(chǎn)量最高增產(chǎn)0.49 t/hm2。而2003年以后,即土壤有機質(zhì)含量達到14.63 g/kg后,增產(chǎn)效能逐漸趨于平衡,土壤有機質(zhì)對糧食增產(chǎn)的貢獻維持在0.34～0.37 t/g。從這些數(shù)據(jù)來看,新鄉(xiāng)市大田土壤有機質(zhì)的明顯增產(chǎn)節(jié)點為15.00 g/kg左右,超過該增產(chǎn)節(jié)點后,有機質(zhì)含量對糧食增產(chǎn)的貢獻穩(wěn)定在一定水平。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部新修訂的高標準(GB/T 30600—2022)農(nóng)田有機質(zhì)指標為15.00 g/kg[21],由此證明該標準基本符合新鄉(xiāng)市的生產(chǎn)實際。1982—2020年單季糧食產(chǎn)量增加3.30 t/hm2,有機質(zhì)含量提高了8.99 g,有機質(zhì)對單季糧食增產(chǎn)貢獻為0.37 t/g。這一結(jié)果比徐明崗等[22]的研究結(jié)果低63%,同時這個結(jié)果也低于耶魯大學Oldfield等[23]的研究結(jié)果。究其原因,新鄉(xiāng)市有機質(zhì)含量和糧食產(chǎn)量基礎水平較高,而糧食產(chǎn)量隨有機質(zhì)的提高而增加也有一定的閾值,糧食產(chǎn)量并非是隨著有機質(zhì)含量的增加而無限增加的,所以在貢獻率上就表現(xiàn)出較低水平。

圖3 新鄉(xiāng)市大田有機質(zhì)對產(chǎn)量貢獻分析Fig.3 Analysis of contribution of organic matter to yield in Xinxiang City

提高有機質(zhì)的濃度確實會在一定程度上增加糧食產(chǎn)量,但會有一個限度,產(chǎn)量并不會一直增加。研究表明,當有機碳濃度在0.1%～2.0%時,產(chǎn)量增幅最大,此時增加土壤有機碳可以有效提高糧食產(chǎn)量。例如,土壤有機碳濃度在1.0%時的糧食產(chǎn)量是濃度為0.5%時的1.2倍,但是當有機碳濃度達到2.0%時,此時的有機碳濃度基本趨于飽和,如果再增加土壤有機碳濃度,產(chǎn)量并沒有明顯提高,而是維持在穩(wěn)定的水平,甚至會有所降低[23]。2%的有機碳曾被認為是一個臨界閾值。碳作為一種容易在土壤中識別和測量的元素,其含量通常被認為占有機質(zhì)含量的50%～60%[24-25],近年來常采用公式“土壤有機碳含量=土壤有機質(zhì)含量×0.58”來對二者進行換算[26],而新鄉(xiāng)市的監(jiān)測結(jié)果比這一數(shù)值偏低。這意味著鼓勵提高土壤有機質(zhì)的農(nóng)業(yè)政策仍然具有巨大的潛力。

為了檢驗土壤有機質(zhì)含量20.688 g/kg這個臨界閾值是否適應于新鄉(xiāng)市,該研究選取了獲嘉、衛(wèi)輝、輝縣這3個土壤有機質(zhì)含量較高的縣(市),使用IBM SPSS Statistics對其糧食產(chǎn)量與土壤有機質(zhì)含量(表1)進行Pearson相關(guān)性分析,結(jié)果顯示,獲嘉縣的r值為0.666,該地區(qū)的有機質(zhì)含量和糧食產(chǎn)量在0.05水平上顯著相關(guān);而衛(wèi)輝和輝縣這2個地區(qū)的土壤有機質(zhì)含量與糧食產(chǎn)量在統(tǒng)計學上沒有呈現(xiàn)出顯著的相關(guān)性。對3個地區(qū)有機質(zhì)含量和糧食產(chǎn)量的平均值進行相關(guān)性分析,r值為0.527,也沒有表現(xiàn)出統(tǒng)計學上的顯著相關(guān)性。充分說明了土壤有機質(zhì)含量達到一定值后,糧食產(chǎn)量就會趨于穩(wěn)定,并不會隨著有機質(zhì)含量的提高而無限增大,表明土壤有機質(zhì)20.866 g/kg臨界閾值基本適應新鄉(xiāng)市的實際情況。

表1 獲嘉、衛(wèi)輝、輝縣高產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量與土壤有機質(zhì)含量

2.2.2.2秸稈還田對土壤有機質(zhì)積累的貢獻。在當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下,90%以上的小麥-玉米作物秸稈被還田,農(nóng)田土壤有機質(zhì)的來源主要是農(nóng)作物秸稈,而單獨施用有機肥的面積和數(shù)量可以忽略不計。采用土壤有機質(zhì)含量與糧食產(chǎn)量之比來表示糧食產(chǎn)量對土壤有機質(zhì)積累的貢獻,從圖4可以看到,作物產(chǎn)量(按小麥與谷草之比為1∶1計算)對形成土壤有機質(zhì)的貢獻為2.04～3.49 g/t,平均2.78 g/t。在1988年前后,土壤有機質(zhì)含量低于12 g/kg時,秸稈還田對形成土壤有機質(zhì)的貢獻達到最大值(3.49 g/t)之后,實行家庭聯(lián)產(chǎn)承包責任制,隨著農(nóng)民對土地熱情的高漲,增施有機肥的數(shù)量隨之增加,秸稈還田對土壤有機質(zhì)含量的貢獻作用有所降低,到2000年以后,隨著秸稈還田政策的大力推行和全面實施,秸稈還田的數(shù)量也逐漸穩(wěn)定,其對土壤有機質(zhì)含量的貢獻也趨于平穩(wěn),基本維持在2.73～2.99 g/kg。

圖4 新鄉(xiāng)市大田糧食產(chǎn)量對土壤有機質(zhì)的貢獻Fig.4 Contribution of grain yield to soil organic matter in Xinxiang City

2.3 不同地區(qū)土壤有機質(zhì)含量分布情況從當前現(xiàn)狀看,位于黃河沖擊低洼平原的原陽縣、延津縣、封丘縣有機質(zhì)含量較低(表2),2021年有機質(zhì)含量在16.47～16.61 g/kg;而分布有太行山洪積扇的衛(wèi)輝市、輝縣市及分布有郇封嶺高地且耕作水平較高的獲嘉縣耕地土壤有機質(zhì)含量為22.65～24.41 g/kg;境內(nèi)分布有黃河故道的新鄉(xiāng)縣居中,為19.88 g/kg。

表2 各縣(市)土壤有機質(zhì)含量分布與演變情況

從近40年的土壤有機質(zhì)含量演變情況來看,獲嘉縣年平均增量最大,可達到0.35 g/kg,長期以來該地區(qū)耕作水平最高、產(chǎn)量水平最高,且獲嘉縣的種植制度以小麥-玉米輪作為主;而延津縣的土壤有機質(zhì)含量在1982—1986年處于各縣市最低水平,僅為6.49 g/kg,延津縣的黃河故道面積最大、所受風沙是最嚴重的,在大部分耕地為小麥-花生輪作的制度下,主要依靠小麥秸稈還田,該地區(qū)土壤有機質(zhì)含量的增幅最高,達到155.93%。各縣市年平均增量為0.22～0.35 g/kg,平均值為0.25 g/kg。說明土壤有機質(zhì)含量的增加是一個緩慢過程,土壤肥力的提高是多年耕作培肥的結(jié)果,短期內(nèi)很難達到立竿見影的效果。因此,在生產(chǎn)實踐中,要對耕地耕作層嚴加保護,定期對耕地質(zhì)量、土壤肥力進行評估,因地制宜地實行施肥政策,確保耕地質(zhì)量逐年提高。

2.4 不同土壤類型耕地有機質(zhì)含量分布情況2020年全市實施化肥減肥增效項目,按耕地及土壤類型,對其中750個定點取土的樣品進行分析。從不同土壤類型中有機質(zhì)含量(表3)可以看出,菜地由于精耕細作,施肥量大,土壤有機質(zhì)含量可達到37.45 g/kg,遠遠高于同年全市大田有機質(zhì)含量(18.90 g/kg);不同土壤類型耕地中,水稻土有機質(zhì)含量較高,這與其長期積水導致土壤處于厭氧還原狀態(tài),從而促進有機質(zhì)積累有關(guān);潮土、褐土是大田的主要土壤類型,且土壤有機質(zhì)含量按砂壤、輕壤、中壤、重壤、淤土順序上升,淤土最高可達到29.92 g/kg。前人的研究也表明土壤有機質(zhì)含量與土壤細顆粒物質(zhì)和黏位含量有關(guān)[27],該研究也證實了這一點,土壤的細顆粒物質(zhì)含量越高、黏著性越強,具有更強的保肥能力,有機質(zhì)含量相對來說也會更高。

表3 2020年新鄉(xiāng)市不同類型土壤中有機質(zhì)含量

2.5 新鄉(xiāng)市耕地有機質(zhì)含量級別劃分為了更有針對性地對全市各地區(qū)的土壤有機質(zhì)含量進行分析,該研究對2005—2021年14 873個土壤樣品中有機質(zhì)含量按照<10、10～<15、15～<20、≥20 g/kg的等級進行劃分,并制作了新鄉(xiāng)市耕層土壤有機質(zhì)含量分布圖(圖5)。從圖5可以看出,近17年來,新鄉(xiāng)市全域大部分地區(qū)土壤有機質(zhì)含量仍處于偏低水平,中部延津縣、東南部封丘縣的土壤有機質(zhì)含量均較低,而輝縣市、原陽縣、長垣縣也有小部分地區(qū)的土壤有機質(zhì)含量仍有待提高。整體來說,新鄉(xiāng)市目前仍然達不到高標準糧田建設對于土壤有機質(zhì)的要求。

圖5 2005—2021年新鄉(xiāng)市耕層土壤有機質(zhì)含量分布Fig.5 Distribution of topsoil organic matter content in Xinxiang City from 2005 to 2021

對2022年全市土壤耕層726個(共取土樣750個,去除了24個蔬菜地化驗結(jié)果,剩余結(jié)果主要代表了大田土壤有機質(zhì)含量狀況)土壤樣品進行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)新鄉(xiāng)市耕層有機質(zhì)含量在2.60～36.30 g/kg,平均值為18.95 g/kg,這與2020年土壤養(yǎng)分檢測網(wǎng)監(jiān)測的有機質(zhì)含量(18.90 g/kg)高度吻合,說明土壤養(yǎng)分監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測結(jié)果基本能夠代表新鄉(xiāng)市大田土壤養(yǎng)分含量,該分析結(jié)果與李路平等[28]的研究結(jié)果相同。根據(jù)取樣點在各縣(市、區(qū))的分布概況,按全國分級標準,將新鄉(xiāng)市土壤有機質(zhì)含量劃分為6個等級(表4)。從表4可以看出,有機質(zhì)含量在各等級均有分布,且全市土壤有機質(zhì)含量差異較大,其中土壤有機質(zhì)含量在15 g/kg以下(包括V級、Ⅵ級、Ⅶ級3個等級)的占比25.48%。

表4 新鄉(xiāng)市土壤有機質(zhì)含量等級劃分

上述這些結(jié)果表明,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中仍要堅持推行秸稈還田,同時在東南部黃河故道及黃河洪沖擊低洼平原等有機質(zhì)含量較低的地區(qū)采取增施有機肥、異地秸稈還田等措施。對于土壤肥力的改良,要做到分區(qū)塊調(diào)查、分區(qū)塊制定政策,做到精準管理、精細施肥,才能達到培肥地力、建設高肥力糧田的目標。

3 討論

該研究通過調(diào)查分析統(tǒng)計,表明新鄉(xiāng)市1982—2021年土壤有機質(zhì)含量整體呈上升趨勢,從9.91 g/kg增加至19.77 g/kg,已達到國家Ⅳ級水平。但是有機質(zhì)含量的分布并非均勻,其在不同縣市、不同地域、不同土壤類型之間存在明顯差異。分析表明,土壤有機質(zhì)含量在一定的范圍內(nèi)與糧食產(chǎn)量存在相關(guān)關(guān)系,但糧食產(chǎn)量并不會隨著有機質(zhì)含量的增加而無限增加。

土壤有機質(zhì)含量的持續(xù)增加國家嚴格禁止焚燒秸稈、實施秸稈還田政策促使有機質(zhì)含量持續(xù)增高,隨著科技的發(fā)展,農(nóng)業(yè)技術(shù)也不斷改進,農(nóng)作物產(chǎn)量和生物量隨之增加,這也促使了可還田的秸稈量增加,環(huán)環(huán)相扣形成良性循環(huán)。有機質(zhì)含量的增產(chǎn)節(jié)點和臨界閾值在生產(chǎn)上至關(guān)重要,例如在編制高標準農(nóng)田建設方案時,應當將有機肥料傾向施于低有機質(zhì)含量耕地上,才能發(fā)揮更顯著的效應。在揭示有機質(zhì)含量對糧食產(chǎn)量的增產(chǎn)節(jié)點和臨界閾值后,了解其地域和空間分布就顯得至關(guān)重要。只有掌握低含量分布地區(qū),才能做到因地制宜,針對障礙因素,最大限度發(fā)揮改土培肥的作用。

對于土壤有機質(zhì)含量遠超過增產(chǎn)節(jié)點或超過臨界閾值的地區(qū),生產(chǎn)中應在全面秸稈還田的前提下,實施深耕深松、打破犁底層等障礙層次,改土培肥。對于土壤有機質(zhì)含量較低的地區(qū),要增施有機肥料,加強秸稈還田的實施力度。

對于一些不利于有機質(zhì)積累的地塊,如土壤耕種歷史短、沙粒粗大、結(jié)構(gòu)松散、礦化度高、有機物分解快以及一些主要種植棉花、花生的地塊,其秸稈常被作為燃料和飼料導致其無法還田被土地利用,這些地區(qū)有機質(zhì)提高的主要限制因素是農(nóng)作物秸稈等有機質(zhì)資源匱乏。實際生產(chǎn)中,在實施秸稈全面還田基礎上,還應采取增施商品有機肥、腐殖酸復合肥,甚至采取異地秸稈還田的辦法來保證有機質(zhì)資源的供應。

總之,土壤有機質(zhì)的提升及土地肥力的改良需要充分利用土壤養(yǎng)分監(jiān)測網(wǎng)所提供的科學依據(jù),及時了解土壤狀況的發(fā)展趨勢,因地制宜、精準施肥,才能有效推進我國農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟增長及農(nóng)業(yè)生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。