江西省耕地地力演变趋势研究

涂起红，朱安繁，张龙华，陶 峰，贺 琦，钱卫华，熊清华，熊雪辉

(1.江西省土壤肥料技术推广站，江西 南昌 330046；2.江西省农业技术推广总站，江西 南昌 330046；

3.江西省丰城市农业技术推广中心，江西 宜春 331100)



江西省耕地地力演变趋势研究

涂起红1，朱安繁1，张龙华1，陶 峰1，贺 琦1，钱卫华2，熊清华3，熊雪辉3

(1.江西省土壤肥料技术推广站，江西 南昌 330046；2.江西省农业技术推广总站，江西 南昌 330046；

3.江西省丰城市农业技术推广中心，江西 宜春 331100)

摘要：分析了1984～2013年连续30年江西省耕地地力监测数据，对江西耕地基础地力及不同地力的耕地主要性状进行了探讨，揭示了江西省耕地基础地力演变趋势及施肥效应，针对不同地力水平的耕地提出了相关培肥措施。

关键词：耕地地力；监测；演变趋势；江西

耕地资源作为我国特殊的公共资源，其数量与质量都与国家的粮食安全有着密切的关系[1]。目前我国耕地总面积1.2173亿hm2，人均耕地为世界人均水平的40%左右。江西省现有耕地面积308.9133万hm2(国务院第二次全国土地调查)，人均耕地696.7 m2；其中，高产田占33%，中产田占47%，低产田占20%，中低产田面积占比较大，严重制约了江西省农业的可持续发展。因此，掌握耕地质量演变规律，可有效调控和培肥土壤，为农业生产创造高产稳产的土壤条件[2]。加拿大是世界上最早开展土壤质量监测工作的国家之一[3]，1989年起建立了23个监测点，欧盟于2006～2008年也相继开展了土壤环境评价监测项目[4]。本文试图通过连续30年的耕地地力监测，研究江西省主要耕地地力性状以及耕地地力的演变趋势，分析耕地地力存在的问题，提出江西省中低产田土壤培肥措施，为江西省农业结构调整、科学施肥及农业可持续发展提供了科学依据。

1研究内容与方法

1.1耕地地力监测内容

监测点立地条件和农业生产概况、土壤理化性状、作物种类、作物产量、施肥量等。

1.2监测点分布

耕地地力监测点一般布设在永久性耕地上，耕作制度以当地主要种植制度、种植方式为主，耕作、栽培等管理方式、施肥水平、作物产量能代表当地一般产量。全省现有国家级长期定位监测点8个、省级长期定位监测点458个，分布在全省94个农业县(市)。监测点分布详见示意图(图1)。

1.3监测小区设置

设空白区(不施肥)和常规区(农民习惯施肥和田间管理)2个处理。小区面积：空白旱地60 m2以上，水田为30～70 m2；常规区为300 m2以上。空白区用水泥板或其他材料作隔板，防止肥、水渗透。隔板高0.6～0.8 m，深埋0.3～0.5 m，露出地面0.3 m。

1.4土壤检测

一般在秋收后整地前未施肥时采集土样，测定各项土壤理化指标。各国家级监测点采集的土壤样品均送江西省土壤肥料测试中心进行统一分析化验。省级监测点的土样由各地市统一分析化验。

土壤样品的检测方法：有机质：NY/T 1121.6─2006土壤分析技术规范-重铬酸钾滴定法；全氮：NY/T 53─1987硫酸-硫酸钾-硫酸铜消煮蒸馏滴定法；有效磷：NY/T 149─1990碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法；速效钾：NY/T 889─2004醋酸铵浸提-火焰光度计法；pH：NT/T 1121.2 土壤检测 第2部分：土壤pH的测定。

图1　江西省耕地质量监测点分布示意图

2结果与分析

2.1土壤有机质变化趋势

土壤有机质含量变化是农田土壤用养管理的综合结果和肥力演变的重要标志。30年来长期定位地力监测结果表明：(1)常规区的土壤有机质含量范围在21.97～31.78 g/kg之间变动，平均27.49 g/kg(图2)。从图2中有机质含量变化规律看，30年来土壤有机质含量稳中有升，平均年上升0.2 g/kg；空白区的土壤有机质含量呈现先下降后平稳的趋势。(2)2006年后，常规区的土壤有机质含量增长较快，平均年上升0.4 g/kg。说明测土配方施肥技术、绿肥种植技术及秸秆还田技术对培肥地力做出了很大的贡献；常规区的土壤有机质含量明显高于空白区的有机质含量，平均高出8.97 g/kg，说明施肥因素导致的生物产量大幅度提高是土壤有机质提高的主要来源。(3)另外从不同地力情况来看，高产田的有机质含量呈现先缓慢上升后平稳再急速上升的趋势，而中低产田的有机质含量总体呈现先缓慢下降，2006年后又上升的趋势(图3)。

30年来，江西省土壤有机质含量稳定增长的原因分析主要有：一方面，大量化肥的施用导致生物产量的大幅度提高，以及作物归还土壤的根茬量较大，这与Niu[5]、徐明岗[6]等的研究结果一致；另一方面，江西省较低的土壤pH值也可能导致植物残体的分解速率较慢，从而提高了有机物料的腐殖化系数，有利于土壤有机质的积累。

2.2土壤pH值变化趋势

土壤酸碱度(pH值)是土壤形成和熟化培肥过程的一个重要指标。通过分析30年来监测点土壤pH值的变化趋势，可以得出：(1)随着时间的推移，常规区和空白区的土壤pH值均呈现明显的下降趋势，常规区pH值从1984年的5.56下降到2013年的5.24，说明江西省耕地土壤酸化越来越严重。(2)1992～2002年，这10年间土壤pH值下降趋势最明显，推测可能与这些年严重的不合理施肥有关。(3)近10年来，常规区的pH值较空白区的平均值低0.05，说明施肥对土壤酸化有一定的影响(图4)。

图2　监测点土耕层有机质变化趋势

图3　监测点不同地力耕层有机质变化趋势

2.3土壤耕作层厚度变化趋势

30年的长期定位监测结果表明(图5)：(1)土壤耕作层随着年份的增加逐年变浅，从1984年的24.25 cm下降到2013年的15.87 cm，年均下降0.28 cm；(2)随着时间的推移，常规施肥区的耕作层比空白区的浅1.31 cm，年均浅0.04 cm。正常的土壤耕作层厚度为20～25 cm，水稻高产稳产的土壤耕作层要求厚度在16 cm以上，目前江西省土壤耕作层为15.87 cm左右，应该采取相应的措施阻止耕作层继续变浅。相关研究表明，耕作层逐年变浅的原因主要有：一是长期浅耕或免耕，二是长期使用旋耕机翻地及碾压，三是种植熟制降低。当然，长期过量施用化肥也有一定的影响。

2.4土壤全氮变化趋势

土壤氮素是土壤中最活跃的因素，也是农业生产中最重要的限制因子之一。即使在施用大量氮肥的情况下，作物当季吸收积累的氮素也有50%以上来自土壤[7-8]，可见土壤氮素在植物营养上的重要作用。

图4　土壤pH值的变化趋势

图5　土壤耕作层厚度的变化趋势

长期定位监测结果表明(图6)，常规区土壤全氮含量从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为1.56 g/kg；近30年来，土壤全氮含量变化趋势与土壤有机质基本一致，总体上升了0.13 g/kg，年均上升0.004 g/kg；空白区土壤全氮含量呈下降趋势。从图6中还可明显看出常规区土壤全氮含量较空白区的高，平均高出0.27 g/kg，说明土壤全氮含量与施肥关系密切。不同地力的全氮情况与有机质含量变化趋势一致(图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，以及由于农村燃料和饲料等的原料变化，作物秸秆特别是水稻秸秆的还田量大幅度增加，使土壤有机质含量和土壤氮含量增加；同时，近年来的土壤有机质提升计划项目实施、更加合理的栽培管理和土壤培肥、加大对农业投入、开展农业综合开发以及更合理的耕作措施等的综合效果，使江西省耕地土壤肥力状况有了一定的改善。从图6和图7可以看出，监测点氮素水平均处于较丰富范畴。所以，江西省应注意控制氮肥的施用。

2.5土壤有效磷变化趋势

土壤有效磷含量的多少，对作物产量和品质至关重要，也是衡量土壤肥力的重要指标之一。

从图8中可以看出，常规施肥水平下，土壤有效磷含量呈明显上升趋势，从1984年的12.33 mg/kg上升到2013年24.35 mg/kg。30年来累计上升12.02 mg/kg，年均上升0.40 mg/kg；空白区的有效磷含量则呈下降趋势，较常规区的土壤有效磷含量明显偏低，年均低8.43 mg/kg。从不同地力情况来看，高产田的有效磷呈明显上升趋势，且在2006年后上升更为明显，到2010年后趋于平衡，中低产田的有效磷呈先缓慢下降后平稳再上升的趋势(图9)。结果表明，近30年来随着人们对磷的重视，磷肥投入的增加在土壤有效磷含量上已有明显反应。

图6　监测点耕层全氮变化趋势

图7　监测点不同地力耕层全氮变化趋势

2.6土壤速效钾变化趋势

土壤钾素是构成土壤肥力的主要因素之一，速效钾包括水溶性钾和交换性钾，是钾库中最不稳定的部分。但一般来说，当季土壤钾素供应是否充足，决定于土壤速效钾的水平。了解钾素在土壤中的动态变化是制定合理施用钾肥技术的关键。

根据长期定位监测结果(图10)，常规施肥区土壤速效钾呈现出先下降后平稳再缓慢上升的趋势，从1984年的83.56 mg/kg下降到2003年65.87 mg/kg，年均下降0.88 mg/kg，这与农作物产量的大幅度提高及钾肥施用较少有很大关系；近10年来，常规施肥区土壤速效钾含量呈现上升趋势，从69.11 mg/kg上升到83.35 mg/kg，年均上升1.42 mg/kg，这主要得益于近年来科学施肥和补钾工程的实施。空白区的土壤速效钾总体呈下降趋势，较常规施肥区的土壤速效钾平均低12.59 mg/kg。从不同地力情况来看，高产田速效钾呈明显上升趋势，而中低产田速效钾呈先下降后平稳再上升的趋势(图11)。近5年来，高、中、低产田速效钾分别为97.48、71.20和47.19 mg/kg，说明施用钾肥(化学钾肥和有机钾肥)后，土壤速效钾有明显增长[6]。

图8　监测点耕层有效磷变化趋势

图9　监测点不同地力耕层有效磷变化趋势

图10　监测点土壤速效钾含量的变化趋势

2.7施肥与作物产量关系分析

长期监测表明，常规施肥水平下，江西省早稻和晚稻30年平均产量分别为5160和5595 kg/hm2。2009年以后，施肥量较稳定，且水稻产量也趋于稳定，表明近年来随着测土配方施肥技术的推广，氮磷钾施用结构有所改善，在没有增加施肥总量的条件下仍取得了较高的水稻产量。通过分析肥料养分投入与水稻产量之间的关系可以看出，施肥对水稻稳产和增产具有重要的贡献，两者关系达极显著相关(图12和图13)。

早稻产量与施化肥量之间的多项式方程为：

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

晚稻产量与施化量之间的多项式方程为：

y=-0.0057x2+6.534x+4378.5，R2=0.9499**，表明增加1 kg/hm2化肥可增加产量约96.75 kg/hm2。但随着化肥用量的增加，增产量却逐渐下降。

图11　监测点不同地力耕层速效钾变化趋势

图12　化肥用量与早稻产量的关系

图13　化肥用量与晚稻产量的关系

3主要结论

从30年来耕地地力监测数据可以看出，江西省耕地有机质平均含量27.49 g/kg，近10年来出现稳步增长的趋势；全氮平均含量为1.51 g/kg，趋势与有机质基本一致；有效磷含量近5年来平均为23.53 mg/kg；速效钾含量不高，呈现先下降后上升趋势，近5年来平均含量为80.79 mg/kg；江西省总体呈现氮盈余、磷适量、钾亏缺的状况。值得重视的是土壤pH值和耕作层厚度的不断下降。土壤酸化对土壤中养分存在的形态和有效性、对土壤的理化性质、微生物活动以及植物生长发育都有很大影响。酸化的原因除与酸雨有关外，与长期施用酸性和生理酸性肥料也有较大关系。因此，在治理土壤酸化的同时，也要减少化肥的不合理施用。正常的土壤耕作层厚度为20～25 cm，水稻高产稳产的土壤耕作层要求厚度在16 cm以上，目前江西省土壤耕作层为15.87 cm左右，应变换耕作方式以阻止耕作层继续变浅。

4培肥建议

江西省中低产田面积占比较大，酸化、瘠薄是其主要特征。提高耕地地力水平是实现江西省粮食增产、稳产的关键。当前，要抓住国家新增千亿斤粮食项目、优粮工程和现代农业发展资金等重大项目在江西实施的有利时机，结合耕地质量保护与提升、测土配方施肥等项目，大力推广秸秆还田、增施商品有机肥等技术的应用，坚持“用养结合、标本兼治、综合治理”的原则，通过采用田间工程和保护性耕作、培肥地力等农艺措施，资金、物质投入与科技投入相结合，加快中低产田改良和低产田改造步伐。

参考文献：

[1] 姜广辉，赵婷婷，段增强，等.北京山区耕地质量变化及未来趋势模拟[J].农业工程学报，2010，26(10)：304-311.

[2] 严昶升.土壤肥力研究方法[M].北京：农业出版社，1988：411-419.

[3] Bouma J, Droogers P. A procedure to derive land quality indicators for sustainable agricultural production[J]. Geoderma, 1998, 85(1): 103-110.

[4] Huffman E, Eilers R G, Padbury G, et al. Canadian agro-environmental indicators related to land quality: integrating census and biophysical data to estimate soil cover, wind erosion and so salinity[J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2000, 81(2): 113-123.

[5] Niu L A, Hao J M, Zhang B Z, et al. Influences of long-term fertilizer and tillage management on soil fertility of the North China Plain[J]. Pedosphere, 2011, 21(6): 813-820.

[6] 徐明岗.中国土壤肥力演变[M].北京：中国农业科学技术出版社，1990.

[7] Broadbent F E. Plant use of soil nitrogen[A]//R D Hauck. N in crop production. Wisconsin USA, 1984: 171-182.

[8] 申建波，张福锁.水稻养分资源综合管理理论与实践[M].北京：中国农业大学出版社，2006.

(责任编辑：曾小军)

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

中图分类号：F323.211

文献标志码：A

文章编号：1001-8581(2016)02-0017-05

作者简介：涂起红(1973─)，女，江西高安人，高级农艺师，博士，主要从事耕地质量保护及土壤肥料研究推广工作。

基金项目：农业部耕地质量保护项目(农业财政项目)。

收稿日期：2015-07-09