湖南省轮作休耕试点区域耕地质量监测评价

周 宇，谭杰扬，邓 文，孙翔宇

（1.湖南省微生物研究院，湖南 长沙 410000；2.湖南省农业经济和农业区划研究所，湖南 长沙 410125）

耕地是粮食生产的根本保证，也是发展绿色农业、发挥土地生态景观功能和生态服务价值的基础[1]。从历史演变看，中国主要经历了撂荒耕作、休闲耕作、连作耕作和复种轮作4 种耕作制度，形成了精耕细作的土地用养结合模式及相关的一整套技术措施。目前高度集约化的复种轮作制使耕地产能严重透支，耕地总体健康状况堪忧[2]。

党的十八届五中全会提出“探索实行耕地轮作休耕试点”，将重金属污染区、地下水漏斗区和生态严重退化区作为耕地轮作休耕重点区域。2016 年，中央全面深化改革领导小组审议通过《探索实行耕地轮作休耕制度试点方案》，划定河北、湖南、云南、甘肃、贵州、辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古等省（区）为第1 批试点，尝试构建耕地轮作休耕政策和制度体系[3]。

湖南省委、省政府高度重视轮作休耕试点工作。调研表明，湖南各地对重金属污染区耕地轮作休耕模式治理以来，重金属污染治理效果明显，生态环境得到极大改善，当地群众反响很好[4]。该研究对2017—2019 年长株潭重金属污染耕地治理式休耕试点区域、2019 年湖南省轮作试点区域进行耕地质量监测评价，旨在分析耕地质量演变特征及原因，提出优化轮作休耕制度的对策建议。

1 指标与方法

1.1 研究区概况

研究区包括轮作试点区域和治理式休耕试点区域。前者分布于湖南省14 个市（州）的64 个县（市、区），总面积93 333.33 hm2，其中“稻—稻—油”轮作模式13 333.33 hm2，“稻—油”轮作模式80 000.00 hm2；后者分布于长株潭地区的9 个耕地重金属污染县市区，总面积6 708.38 hm2。

1.2 监测点布设

综合考虑行政区划、土壤类型、耕地质量等因素，在轮作、休耕试点区域布设耕地质量监测点。

1.2.1 轮作监测点每666.67 hm2试点区域设立1个监测丘块，根据试点县市区轮作试点面积确定监测丘块数。每个监测丘块不低于0.07 hm2，平均划分成2 个小区，第1 个小区为轮作监测点（“稻—油”或“稻—稻—油”模式），第2 个小区为对照监测点（冬闲田，当地常规管理），均进行编号。共布设129 个轮作监测丘块，其中“稻—油”和“稻—稻—油”轮作模式监测丘块分别为109 和20 个。

1.2.2 治理式休耕监测点根据休耕试点区域2016年加密普查取样数据选择稻米镉超标、土壤镉含量大于0.4 mg/kg 的田块进行布设。重金属污染区以乡镇为单位每66.67 hm2耕地设立1 个监测点，试点县市区根据休耕面积确定监测点个数。每个监测丘块不低于0.13 hm2，平均划分成3 个小区，第1 个小区为治理监测点（治理措施包括施用生石灰、深翻耕、种植绿肥＋休耕，用量和技术要求同当地），第2 个小区为休耕监测点（无任何治理措施的休耕），第3个小区为对照监测点（当地常规种植，当地常规管理），均进行编号。共布设89 个监测丘块、267 个监测点，其中治理式休耕、对照和休耕监测点各89 个。

1.3 监测指标

轮作监测指标包括统一监测指标、年度监测指标和区域性特征监测指标；治理式休耕监测指标分初始监测指标、年度监测指标两类，各类均包括统一监测指标、区域性补充监测指标。

1.4 土壤采样

1.4.1 轮作监测点初始采样于建立监测点初期开展。年度采样每年1 次，采样时间为一季中稻或晚稻收获后。

1.4.2 治理式休耕监测点初始采样于建立监测点初期开展。统一指标监测年度采样每年1 次，采样时间为年度最后一季作物收获后。区域补充指标监测年度采样每年2 次，采样时间第1 次为第一季作物（早稻）收获后（如果只有一季作物中稻，第1次为播种前），第2 次为最后一季作物（中稻或晚稻）收获后。

2 结果与分析

2.1 土壤理化性状指标

2019 年轮作试点区、治理式休耕监测点土壤理化性状指标情况分别见表1、表2。比较发现，治理式休耕监测点土壤耕层厚度、土壤有机质、有效磷、速效钾、交换性钙、有效硫、有效硅、有效锌、有效铜、有效铁、有效硼、有效钼含量分别比轮作试点区高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、缓效钾、有效锰含量则分别低3.33%、27.98%、14.29%、5.57%，二者土壤容重、交换性镁含量相同；治理式休耕监测点缓效钾、有效硫、有效硅等级分别为低、高、中，轮作试点区则分别为中、中、低，二者其他土壤理化性状指标等级相同。

表1 2019 年轮作试点区土壤理化性状指标情况

表2 2019 年治理式休耕监测点土壤理化性状指标情况

2017—2019 年对照、休耕、治理式休耕土壤理化性状指标情况见表3。不同处理、不同年度间各项土壤理化性状指标变化差异明显。各处理耕层厚度、有效锌、有效铁、有效锰均呈“降—降—升”趋势；土壤容重对照、休耕均呈“降—升—降”趋势，治理式休耕则呈“升—升—降”趋势；土壤有机质对照、休耕均呈“升—降—降”趋势，治理式休耕则呈“升—降—升”趋势；pH 值均呈“升—升—降”趋势；全氮对照呈“升—升—降”趋势，休耕、治理式休耕均则呈“降—升—降”趋势；有效磷均呈“降—升—降”趋势；速效钾对照呈“降—升—降”趋势，休耕、治理式休耕均则呈“降—升—升”趋势；交换性钙、交换性镁均呈“升—升—降”趋势；有效硫、有效硅均呈“升—降—升”趋势；有效铜对照呈“降—升—升”趋势，休耕、治理式休耕均则呈“降—降—升”趋势；有效硼均基本呈“升—降—平”趋势；有效钼均呈基本持平趋势。

表3 2017—2019 年对照、休耕、治理式休耕土壤理化性状指标

2.2 区域性补充监测指标

2019 年治理式休耕土壤区域性补充监测指标情况见表4。总镉、汞、铅含量等级为低，砷、铬含量等级为中。

表4 2019 年治理式休耕土壤区域性补充监测指标情况

2017—2019 年对照、休耕、治理式休耕土壤区域性补充监测指标情况见表5。不同处理、不同年度间各项土壤区域性补充监测指标变化差异明显。各处理总镉基本呈“平—降—升”趋势；汞、铅基本呈“降—降—升”趋势；砷、铬均呈“升—降—升”趋势。

表5 2017—2019 年对照、休耕、治理式休耕土壤区域性补充监测指标

2.3 耕地质量等级

2019 年，轮作试点区监测点耕地质量平均等级为4.96，其中，耕地质量等级为5 级、6 级、7 级的监测点占比分别为24.81%、20.93%、13.95%（见图1）。

图1 2019 年轮作试点区耕地质量等级占比情况

2019 年度对照、休耕和治理式休耕监测点耕地质量平均等级分别为4.42、4.48 和4.53。与2017 年初始数据、2017 年度监测数据、2018 年度监测数据相比，对照分别提升15.52%、13.78%、12.66%，休耕分别提升10.69%、9.02%、8.19%，治理式休耕分别提升0.01%、1.75%、1.49%（见图2）。

图2 休耕前后耕地质量等级变化

2.4 原因分析

2.4.1 土壤有机质和全氮治理式休耕区在项目实施前后，有机质基本稳定，全氮含量稳中有升。究其原因，一方面是施用石灰、深耕以及非淹水管理等措施，有促进土壤有机质矿化的作用；另一方面，杂草还田和绿肥种植成为土壤有机质补充的重要来源。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稳中有升的重要原因。

2.4.2 土壤镉休耕区土壤镉含量处于高位，但项目实施后，治理式休耕监测点中清洁监测点占比明显提高，由实施前的47.47%提升到实施后的73.74%，可能是由于治理式休耕监测点石灰、土壤改良剂的施用有效提升了土壤pH 值，降低了土壤污染风险。

3 保护耕地质量的建议

3.1 科学实施治理式休耕

重金属污染耕地治理式休耕，撒施石灰、施用土壤改良剂等措施能有效提升土壤pH 值，这对湖南pH 值较低的稻田土壤，能有效降低污染风险。同时，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、施用量等方面要科学合理，防止土壤有机质矿化速率过快、土壤板结等现象降低土壤肥力。

3.2 合理调整种植制度

遵循“因地制宜、主动作为、循序渐进、综合协调”原则[5]，发展差异化的耕地轮作休耕制度，例如稻油轮作、稻菜轮作、稻烟轮作等。在轮作休耕过程中，也要根据情况变化，调整轮作休耕计划。根据不同地区的农业环境选择不同的轮作作物和休耕时间，同时根据不同地区农民以往种植作物的收入确定不同的补贴标准。

3.3 全方位培肥改良土壤

持续加大农业基础设施建设投入力度，加快农业新技术推广步伐。例如改善排灌排水条件，推广测土配方施肥技术；发展畜禽生产粪肥、发展油料生产饼肥、增积厩肥等有机肥料使用力度，大力推广种植绿肥；提倡用地结合养地，有机肥配合化肥施用。

此外，湖南省耕地土壤普遍呈酸性，全氮含量不高，有效磷含量处于中高水平，速效钾含量处于高水平，缓效钾含量较低。轮作过程中，化肥与不同种类有机物料配合施用对土壤全氮、速效磷、速效钾及有机质含量等均有一定程度的改善作用。因此，可施用碱性肥料或生石灰，改良土壤酸碱度，其次施用肥料要注意氮磷钾肥配比，增施氮肥和钾肥。

3.4 构建高效运行机制

（1）加大资金扶持力度。坚持“先干先补、多干多补、少干少补、不干不补”的原则，充分提高基层开展片区建设的积极性，并规范项目招投标行为。

（2） 确立合理的耕地补贴价格，和农民签署协议，保障农民利益。政府要制定详细的补贴标准和补贴发放的具体操作方式，保证农民可以获得合理的休耕补贴。此外，要制定合理的奖惩措施，对于耕地质量恢复快的地区实施奖励，对不严格执行休耕政策而导致耕地质量不升反降的地区进行惩罚。

（3） 强化休耕稻田淹灌管理，防止杂草过速生长。南方稻田土壤环境及气候条件适宜于杂草和小型灌木生长，淹灌管理不到位，会造成杂草及灌木疯长，造成土壤养分无益消耗，并加大复垦难度。可结合措施到位情况调配补贴资金。

3.5 加强制度宣传推广

受文化水平局限，部分农民认为轮作休耕打乱了自己的耕种计划，减少了收入，对这一制度的实施产生抵触情绪。政府可以设立专门机构，负责该制度在农村的宣传推广。派遣相关技术人员对农民进行轮作指导，提高专业水平。而对于休耕的农民，派遣专业人员指导其从事其他行业，既有利于增加农民收入，又可防止由于农民大量离开农村而荒废耕地的现象发生。