涂起紅，朱安繁，張龍華，陶 峰，賀 琦，錢衛(wèi)華，熊清華，熊雪輝

(1.江西省土壤肥料技術(shù)推廣站，江西 南昌 330046；2.江西省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，江西 南昌 330046；

3.江西省豐城市農(nóng)業(yè)技術(shù)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(wèi)華2，熊清華3，熊雪輝3

(1.江西省土壤肥料技術(shù)推廣站，江西 南昌 330046；2.江西省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，江西 南昌 330046；

3.江西省豐城市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江西 宜春 331100)

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

關(guān)鍵詞：耕地地力；監(jiān)測；演變趨勢；江西

耕地資源作為我國特殊的公共資源，其數(shù)量與質(zhì)量都與國家的糧食安全有著密切的關(guān)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(xiàn)有耕地面積308.9133萬hm2(國務(wù)院第二次全國土地調(diào)查)，人均耕地696.7 m2；其中，高產(chǎn)田占33%，中產(chǎn)田占47%，低產(chǎn)田占20%，中低產(chǎn)田面積占比較大，嚴(yán)重制約了江西省農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，掌握耕地質(zhì)量演變規(guī)律，可有效調(diào)控和培肥土壤，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的土壤條件[2]。加拿大是世界上最早開展土壤質(zhì)量監(jiān)測工作的國家之一[3]，1989年起建立了23個監(jiān)測點(diǎn)，歐盟于2006～2008年也相繼開展了土壤環(huán)境評價(jià)監(jiān)測項(xiàng)目[4]。本文試圖通過連續(xù)30年的耕地地力監(jiān)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(chǎn)田土壤培肥措施，為江西省農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、科學(xué)施肥及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了科學(xué)依據(jù)。

1研究內(nèi)容與方法

1.1耕地地力監(jiān)測內(nèi)容

監(jiān)測點(diǎn)立地條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)概況、土壤理化性狀、作物種類、作物產(chǎn)量、施肥量等。

1.2監(jiān)測點(diǎn)分布

耕地地力監(jiān)測點(diǎn)一般布設(shè)在永久性耕地上，耕作制度以當(dāng)?shù)刂饕N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(chǎn)量能代表當(dāng)?shù)匾话惝a(chǎn)量。全省現(xiàn)有國家級長期定位監(jiān)測點(diǎn)8個、省級長期定位監(jiān)測點(diǎn)458個，分布在全省94個農(nóng)業(yè)縣(市)。監(jiān)測點(diǎn)分布詳見示意圖(圖1)。

1.3監(jiān)測小區(qū)設(shè)置

設(shè)空白區(qū)(不施肥)和常規(guī)區(qū)(農(nóng)民習(xí)慣施肥和田間管理)2個處理。小區(qū)面積：空白旱地60 m2以上，水田為30～70 m2；常規(guī)區(qū)為300 m2以上?？瞻讌^(qū)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(xiàng)土壤理化指標(biāo)。各國家級監(jiān)測點(diǎn)采集的土壤樣品均送江西省土壤肥料測試中心進(jìn)行統(tǒng)一分析化驗(yàn)。省級監(jiān)測點(diǎn)的土樣由各地市統(tǒng)一分析化驗(yàn)。

土壤樣品的檢測方法：有機(jī)質(zhì)：NY/T 1121.6─2006土壤分析技術(shù)規(guī)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(jì)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(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)分布示意圖

2結(jié)果與分析

2.1土壤有機(jī)質(zhì)變化趨勢

土壤有機(jī)質(zhì)含量變化是農(nóng)田土壤用養(yǎng)管理的綜合結(jié)果和肥力演變的重要標(biāo)志。30年來長期定位地力監(jiān)測結(jié)果表明：(1)常規(guī)區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)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(jī)質(zhì)含量變化規(guī)律看，30年來土壤有機(jī)質(zhì)含量穩(wěn)中有升，平均年上升0.2 g/kg；空白區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)先下降后平穩(wěn)的趨勢。(2)2006年后，常規(guī)區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)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(shù)、綠肥種植技術(shù)及秸稈還田技術(shù)對培肥地力做出了很大的貢獻(xiàn)；常規(guī)區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯高于空白區(qū)的有機(jī)質(zhì)含量，平均高出8.97 g/kg，說明施肥因素導(dǎo)致的生物產(chǎn)量大幅度提高是土壤有機(jī)質(zhì)提高的主要來源。(3)另外從不同地力情況來看，高產(chǎn)田的有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)先緩慢上升后平穩(wěn)再急速上升的趨勢，而中低產(chǎn)田的有機(jī)質(zhì)含量總體呈現(xiàn)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(jī)質(zhì)含量穩(wěn)定增長的原因分析主要有：一方面，大量化肥的施用導(dǎo)致生物產(chǎn)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(jié)果一致；另一方面，江西省較低的土壤pH值也可能導(dǎo)致植物殘?bào)w的分解速率較慢，從而提高了有機(jī)物料的腐殖化系數(shù)，有利于土壤有機(jī)質(zhì)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(biāo)。通過分析30年來監(jiān)測點(diǎn)土壤pH值的變化趨勢，可以得出：(1)隨著時間的推移，常規(guī)區(qū)和空白區(qū)的土壤pH值均呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，常規(guī)區(qū)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(yán)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(yán)重的不合理施肥有關(guān)。(3)近10年來，常規(guī)區(qū)的pH值較空白區(qū)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(jiān)測點(diǎn)土耕層有機(jī)質(zhì)變化趨勢

圖3　監(jiān)測點(diǎn)不同地力耕層有機(jī)質(zhì)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(jiān)測結(jié)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(guī)施肥區(qū)的耕作層比空白區(qū)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(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)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(yīng)該采取相應(yīng)的措施阻止耕作層繼續(xù)變淺。相關(guān)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(jī)翻地及碾壓，三是種植熟制降低。當(dāng)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(dāng)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(yǎng)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(jiān)測結(jié)果表明(圖6)，常規(guī)區(qū)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(jī)質(zhì)基本一致，總體上升了0.13 g/kg，年均上升0.004 g/kg；空白區(qū)土壤全氮含量呈下降趨勢。從圖6中還可明顯看出常規(guī)區(qū)土壤全氮含量較空白區(qū)的高，平均高出0.27 g/kg，說明土壤全氮含量與施肥關(guān)系密切。不同地力的全氮情況與有機(jī)質(zhì)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(nóng)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(jī)質(zhì)含量和土壤氮含量增加；同時，近年來的土壤有機(jī)質(zhì)提升計(jì)劃項(xiàng)目實(shí)施、更加合理的栽培管理和土壤培肥、加大對農(nóng)業(yè)投入、開展農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)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(jiān)測點(diǎn)氮素水平均處于較豐富范疇。所以，江西省應(yīng)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(chǎn)量和品質(zhì)至關(guān)重要，也是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)之一。

從圖8中可以看出，常規(guī)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(jì)上升12.02 mg/kg，年均上升0.40 mg/kg；空白區(qū)的有效磷含量則呈下降趨勢，較常規(guī)區(qū)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(chǎn)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(chǎn)田的有效磷呈先緩慢下降后平穩(wěn)再上升的趨勢(圖9)。結(jié)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(yīng)。

圖6　監(jiān)測點(diǎn)耕層全氮變化趨勢

圖7　監(jiān)測點(diǎn)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(gòu)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(wěn)定的部分。但一般來說，當(dāng)季土壤鉀素供應(yīng)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(tài)變化是制定合理施用鉀肥技術(shù)的關(guān)鍵。

根據(jù)長期定位監(jiān)測結(jié)果(圖10)，常規(guī)施肥區(qū)土壤速效鉀呈現(xiàn)出先下降后平穩(wěn)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(nóng)作物產(chǎn)量的大幅度提高及鉀肥施用較少有很大關(guān)系；近10年來，常規(guī)施肥區(qū)土壤速效鉀含量呈現(xiàn)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(xué)施肥和補(bǔ)鉀工程的實(shí)施?？瞻讌^(qū)的土壤速效鉀總體呈下降趨勢，較常規(guī)施肥區(qū)的土壤速效鉀平均低12.59 mg/kg。從不同地力情況來看，高產(chǎn)田速效鉀呈明顯上升趨勢，而中低產(chǎn)田速效鉀呈先下降后平穩(wěn)再上升的趨勢(圖11)。近5年來，高、中、低產(chǎn)田速效鉀分別為97.48、71.20和47.19 mg/kg，說明施用鉀肥(化學(xué)鉀肥和有機(jī)鉀肥)后，土壤速效鉀有明顯增長[6]。

圖8　監(jiān)測點(diǎn)耕層有效磷變化趨勢

圖9　監(jiān)測點(diǎn)不同地力耕層有效磷變化趨勢

圖10　監(jiān)測點(diǎn)土壤速效鉀含量的變化趨勢

2.7施肥與作物產(chǎn)量關(guān)系分析

長期監(jiān)測表明，常規(guī)施肥水平下，江西省早稻和晚稻30年平均產(chǎn)量分別為5160和5595 kg/hm2。2009年以后，施肥量較穩(wěn)定，且水稻產(chǎn)量也趨于穩(wěn)定，表明近年來隨著測土配方施肥技術(shù)的推廣，氮磷鉀施用結(jié)構(gòu)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(chǎn)量。通過分析肥料養(yǎng)分投入與水稻產(chǎn)量之間的關(guān)系可以看出，施肥對水稻穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)具有重要的貢獻(xiàn)，兩者關(guān)系達(dá)極顯著相關(guān)(圖12和圖13)。

早稻產(chǎn)量與施化肥量之間的多項(xiàng)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(chǎn)量約127.5 kghm2。

晚稻產(chǎn)量與施化量之間的多項(xiàng)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(chǎn)量約96.75 kg/hm2。但隨著化肥用量的增加，增產(chǎn)量卻逐漸下降。

圖11　監(jiān)測點(diǎn)不同地力耕層速效鉀變化趨勢

圖12　化肥用量與早稻產(chǎn)量的關(guān)系

圖13　化肥用量與晚稻產(chǎn)量的關(guān)系

3主要結(jié)論

從30年來耕地地力監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，江西省耕地有機(jī)質(zhì)平均含量27.49 g/kg，近10年來出現(xiàn)穩(wěn)步增長的趨勢；全氮平均含量為1.51 g/kg，趨勢與有機(jī)質(zhì)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(xiàn)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(xiàn)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(yǎng)分存在的形態(tài)和有效性、對土壤的理化性質(zhì)、微生物活動以及植物生長發(fā)育都有很大影響。酸化的原因除與酸雨有關(guān)外，與長期施用酸性和生理酸性肥料也有較大關(guān)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(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)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(yīng)變換耕作方式以阻止耕作層繼續(xù)變淺。

4培肥建議

江西省中低產(chǎn)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(shí)現(xiàn)江西省糧食增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。當(dāng)前，要抓住國家新增千億斤糧食項(xiàng)目、優(yōu)糧工程和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展資金等重大項(xiàng)目在江西實(shí)施的有利時機(jī)，結(jié)合耕地質(zhì)量保護(hù)與提升、測土配方施肥等項(xiàng)目，大力推廣秸稈還田、增施商品有機(jī)肥等技術(shù)的應(yīng)用，堅(jiān)持“用養(yǎng)結(jié)合、標(biāo)本兼治、綜合治理”的原則，通過采用田間工程和保護(hù)性耕作、培肥地力等農(nóng)藝措施，資金、物質(zhì)投入與科技投入相結(jié)合，加快中低產(chǎn)田改良和低產(chǎn)田改造步伐。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姜廣輝，趙婷婷，段增強(qiáng)，等.北京山區(qū)耕地質(zhì)量變化及未來趨勢模擬[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26(10)：304-311.

[2] 嚴(yán)昶升.土壤肥力研究方法[M].北京：農(nóng)業(yè)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] 徐明崗.中國土壤肥力演變[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)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，張福鎖.水稻養(yǎng)分資源綜合管理理論與實(shí)踐[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2006.

(責(zé)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(xiàn)標(biāo)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(nóng)藝師，博士，主要從事耕地質(zhì)量保護(hù)及土壤肥料研究推廣工作。

基金項(xiàng)目：農(nóng)業(yè)部耕地質(zhì)量保護(hù)項(xiàng)目(農(nóng)業(yè)財(cái)政項(xiàng)目)。

收稿日期：2015-07-09