《一、中国耕地土壤肥力变化态势分析》

一、中国耕地土壤肥力变化态势分析

《(一)耕地土壤肥力整体基础薄弱,区域差异大》

(一)耕地土壤肥力整体基础薄弱,区域差异大

联合国粮食及农业组织(FAO)数据表明,我国耕地土壤肥力基础薄弱,居世界中下游水平(见 图1)。我国耕层土壤有机质含量平均值为18.63 g/kg, 仅为世界土壤有机质含量平均值(32.54 g/kg)的 57 %,仅略高于中亚、西亚、北非等地区,远低于东南亚、北美、北欧等地区。依据全国第二次土壤 普查汇总数据,统计整理分省耕作土壤平均有机 质状况,可知我国耕地土壤肥力区域差异较大 [1]。 黑 龙 江 省 平 均 耕 层 土 壤 有 机 质 含 量 最 高, 为 37.48 g/kg,是全国平均值 18.63 g/kg 的 2 倍多,是 山东省的近 4 倍(见图 2)。

《图 1》

图 1 中国耕地有机质与世界其他地区的比较

 

《图 2》

图 2 中国各省(市、区)耕地有机质含量差异

 

《(二)不同区域耕地土壤有机质含量有升有降,东 北区下降明显》

(二)不同区域耕地土壤有机质含量有升有降,东 北区下降明显

课题组依据收集到的 1980 年 1 184 个、2010 年 574 个全国范围内耕地土壤剖面点耕层养分数据, 结合第二次土壤普查时期的养分分级标准(见表 1), 对近 30 年我国东北区、黄淮海区、长江中下游区、 华南区、内蒙古高原及长城沿线区、黄土高原区、 西南区、西北区以及青藏高原区九大区耕层土壤有 机质含量变化情况进行对比分析。

《表 1》

表 1 土壤养分分级标准

 

1980—2010 年间,东北区黑土平均土壤有机质 含量由 41.7 g/kg 下降至 24.4 g/kg,减少了 17.3 g/kg, 降低了 2 个养分等级,黑钙土平均土壤有机质含量减少了 16.6 g/kg,降低了 2 个养分等级。黄淮海区 的潮土和褐土,长江中下游区的水稻土和红壤耕层 土壤有机质含量变化不大。西南区黄壤和水稻土耕 层土壤有机质含量分别减少了 5.2 g/kg 和 4.1 g/kg, 均降低了 1 个养分等级。华南区赤红壤耕层土壤有 机质含量减少了 4.0 g/kg,降低了 1 个养分等级, 砖红壤和水稻土耕层有机质含量基本保持稳定。黄 土高原区褐土和黄绵土耕层有机质含量相对稳定, 灰钙土耕层有机质含量略有增加(见表 2)。

《表 2》

表 2 1980—2010 年全国各分区不同土壤类型耕层有机质含量变化

 

《(三)化肥过量施用,有机肥投入不足,土壤酸化 呈加剧态势》

(三)化肥过量施用,有机肥投入不足,土壤酸化 呈加剧态势

2014 年,我国化肥施用量达 5.996×107 t,占世 界的 1/3,单位耕地面积施用量高达 567 kg/hm2 [2], 居各粮食主产国之首,是世界平均水平的 4 倍多。 而据农业部全国农业技术推广中心统计数据,有 机肥在我国肥料总投入量中的比例不到 10 %,在 大田的投入比例更低,远低于美国及欧洲等国家 40 %~60 % 的有机肥投入比例 [3]。有机肥投入不足与化肥高投入导致耕地土壤酸化,肥料吸收利用效 率低等问题。20 世纪 80 年代早期至今,我国境内 耕作土壤 pH 值下降了 0.13~0.80,南方地区耕地土 壤酸化最为显著 [4]

《(四)区域耕地土壤肥力具有较大的提升空间》

(四)区域耕地土壤肥力具有较大的提升空间

将 2010 年各区域农田主要土壤类型的耕层有 机质含量与定位试验中最优施肥方式下的耕层有机 质含量进行对比,分析各区域耕地有机质含量提升 潜力(见表 3)。黄淮海区农田主要土壤类型为潮 土,2010 年有机质含量平均为 15.68 g/kg,在氮肥 配施有机肥的最优施肥条件下可达 43.20 g/kg,提 升空间较大,为 27.52 g/kg。长江中下游水稻土有机质含量也有较大的提升空间,约为 18.32 g/kg。 西南区紫色水稻土有机质含量提升空间约为 17.21 g/kg。东北区黑土农田有机质含量在氮磷 钾肥配施“循环有机肥”的最优施肥方式下可达 56.27 g/kg,2010 年有机质含量平均为 41.71 g/kg, 提升潜力约 14.56 g/kg;棕壤农田有机质含量提 升空间相对较小,约 4.99 g/kg。华南区水稻土 和西北区灰漠土农田有机质含量提升空间分别为 12.58 g/kg 和 11.62 g/kg。黄土高原区褐土、黄绵土, 长江中下游区和西南区红壤农田有机质提升空间相 对较小。

《表 3》

表 3 各分区农田主要土壤类型的耕层有机质含量提升潜力

 

《二、我国耕地土壤肥力提升战略与实现途径》

二、我国耕地土壤肥力提升战略与实现途径

《(一)我国耕地土壤肥力提升的战略思路》

(一)我国耕地土壤肥力提升的战略思路

1. 实现从单一施用化肥向有机无机肥相结合的 战略转变

我国耕地土壤肥力提升需要实现从单一施用化 肥向有机无机肥相结合的战略转变,大力发展有机 肥,通过有机肥与无机肥配施以提高耕地土壤肥力。 通过提高畜禽粪便肥料化利用率,提高农作物秸秆 直接还田率,恢复并扩大绿肥种植面积,合理利用有机养分资源,用有机肥替代部分化肥,力争有机 肥占施肥总量的 40 % 以上。

2. 耕地利用应“用养结合”,保持土壤肥力, 实现耕地可持续利用

我国耕地利用应“用养结合”,保持和恢复土 壤肥力,实现耕地可持续利用,保障农业健康可持 续发展。因地制宜地实行粮肥轮作、间作制度,保 持和提高有机质含量,改善土壤有机质的品质,实 现养地补肥。如在北方农牧交错带和西北干旱区推 广粮 – 草轮作;在中部和南方地区实施粮 – 经、粮 – 饲、粮 – 肥轮作 / 间作;在地力严重下降的地下水 漏斗区因地制宜地实行季节性休耕。

3. 土壤肥力提升应实行空间差异化管控

对不同区域应采用差异化的耕地土壤肥力提 升管理措施。强化对不同肥力水平耕地的分级保 护,重视集中连片且土壤肥力水平高的耕地的数量 保护,保证高水平土壤肥力不降低。同时,加强对 土壤肥力水平不高的耕地进行土壤培肥,对于因长 期过度利用导致土壤肥力下降的耕地应调整利用结 构,适当降低利用强度,促进土壤肥力恢复,同时 应因地制宜地开展退耕还林还草还湿以保障生态安 全和区域土地可持续利用。坚持区域协同的基本理 念,因地制宜,多措并举,提升我国耕地土壤肥力。

《(二)全国耕地土壤有机质提升的实现途径》

(二)全国耕地土壤有机质提升的实现途径

1. 增施有机肥,适当施用化肥,做到有机肥无 机肥合理配施

做好配方施肥和平衡施肥,适量使用化肥,增施有机肥调节土壤肥力,提升土壤有机质含量。黄 淮海地区、长江中游及江淮地区、三江平原、松嫩 平原和四川盆地等国家粮食主产区应是大田有机肥 增施的重点区域。从具体措施上看,要进行有机肥 的机械化制备技术攻关,提升科学技术水平,实现 有机肥与化肥配施的生产、储存、运输及田间撒施 作业的一体化,并将其产业化和实用化;要鼓励大 中型有机肥生产企业和畜禽养殖场利用畜禽粪便等 废弃物生产有机肥,并在生产、运输、税收等方面 提供鼓励政策;健全农技服务体系,鼓励、引导普 通农户在大田增施有机肥,改良培肥土壤。

2. 大力推广秸秆还田

秸秆还田对减少化肥使用,维持及提升耕地土 壤肥力具有积极作用。应加快秸秆还田关键技术研 发,重点对适合北方的大马力翻耕机、打捆机、粉 碎机等,以及适合南方相对小块水田应用的机械进 行技术攻关。加大对秸秆还田机械生产企业的政策 扶持力度,因地制宜地对购买并使用机械进行秸秆 还田的农户或企业给予适当补贴。

3. 恢复并扩大绿肥种植

种植绿肥既能有效提高土壤肥力,提供饲草来 源,还能部分替代化肥,减轻生态环境污染,应因 地制宜地恢复并扩大绿肥种植。北方地区以苜蓿和 饲料油菜为主;南方冬闲田地区则以种植饲料油菜 和紫云英、黑麦草等绿肥为主。一年一熟为主的地 区以轮作模式为主,一年二熟或三熟的地区则可推 行间套作模式。应恢复发展绿肥相关的科学研究, 建立全国绿肥研究试验体系和种子基地建设。加强基层农技服务体系建设,不断更新绿肥相关科学知 识,推广应用于实际农业生产。恢复绿肥种植补贴 制度,有条件的地区可实行统一供种。

4. 提升农田耕作条件和农田林网布局

完善农田耕作条件和农田林网布局能提升耕地 水土条件,促进农林生态系统生物循环,提升耕地 土壤肥力。设施型缺水地区应完善灌溉设施,保证 农田水资源需求;资源型缺水地区应发展喷(滴) 灌、膜下滴灌、水肥一体化等高效节水技术,提高 水资源利用效率;洪涝灾害频发地区应完善排水系 统;水土流失多发的山地丘陵区实行坡改梯,等高 种植,减缓耕地土层变薄趋势;田块零碎的平原丘 陵区应开展农田整治,平整田块,改善农田耕作条 件。土壤风蚀沙化地区应强化防护林体系,防风固 沙,防止农田土壤因风蚀而地力下降。

《三、实施耕地土壤肥力提升的若干工程》

三、实施耕地土壤肥力提升的若干工程

《(一)高标准农田建设工程》

(一)高标准农田建设工程

目前,我国中低产田占比依然较高,相当数量 的基本农田基础设施条件较差,基本农田质量提升 还有很大潜力。建议国家继续实施高标准农田建设 工程。“十三五”期间全国确保建成 4×108 亩(1 亩 ≈ 666.667 m2 )、力争建成 6×108 亩高标准农田。各 地区高标准农田建设工程应各有侧重。东北地区应 重点完善农田水利配套设施,加强黑土地保护;黄 淮海地区应继续改造盐碱地和中低产田,加强农田 基础设施建设;长江中下游区应积极开展小流域综 合治理,防治水土流失;西南区应加强生态环境保 护和修复,将高标准农田建设与陡坡退耕还林还草 以及荒漠化、石漠化治理等政策有效结合;华南区 应加强污染耕地的土壤治理修复;西北地区应加强 保护和改善土地生态环境,防治土地盐碱化,限制 生态环境脆弱地区的土地开发利用。

《(二)土壤改良修复工程》

(二)土壤改良修复工程

建议因地制宜地在我国大力开展土壤改良修复 工程。在我国南方地区治理土壤酸化,依据科学配 方减量施肥,推广应用功能性有机肥及矿物源土壤 调理剂,改善土壤酸碱度。全国需治理土壤酸化的 耕地面积约 2.99×108 亩。在干旱地区如新疆、内蒙 古等地以及东北平原西部开展土壤沙化防治和盐碱化治理,沙化严重的耕地实行退耕还草,大力推 广先进灌溉技术,提高水资源利用效率,水资源 条件允许的地区通过水利工程措施结合化学及生 物改良措施改良盐碱地。宁夏银北灌区和新疆灌 区需要土壤改良治理盐碱化的耕地面积分别约为 2.56×106 亩和 2×107 亩。加强污灌区、工业用地周 边地区污染耕地防治与修复,建设农田生态沟渠, 净化地表径流及农田灌排水,开展典型流域农业 面源污染综合治理。加强有机物污染和重金属污 染土地治理,修建植物隔离带或人工湿地缓冲带。 到 2020 年,全国受污染耕地治理与修复面积达 1×107 亩。

《(三)草田轮作工程》

(三)草田轮作工程

建议推广实施草田轮作工程,实施重点区域为 东北平原、华北地区,农牧交错带、西北干旱地区 及南方广大冬闲田地区。东北地区应推行粮食 – 饲 料(青贮 / 牧草)为主的农作制,牧草种植比例约 为 10%~20% 左右;华北地区可实行粮 – 经 – 饲 (青贮 / 牧草)三三农作制;农牧交错区则农牧结 合,实行粮 – 饲(牧草 / 青贮)农作制,牧草面积 可占 20%~40%;西北干旱区应推行粮 – 经(棉、 果)– 饲(牧草 / 青贮)农作制,农区牧草比例可占 10%~30 %,草原牧区牧草种植比例可适当提高, 达 50 % 左右;南方地区应以粮 – 经 – 饲(绿肥 / 饲料油菜)为主,充分利用冬闲田发展豆科绿肥 与饲料油菜。到 2030 年,北方可实现草田轮作面 积达 7×107 亩,其中农牧交错带和西北干旱区为 4.5×107 亩,东北、华北地区为 2.5×107 亩;南方 冬闲田可实现以饲料油菜和豆科绿肥为主的草田 轮作面积达 1×108 亩。

《(四)秸秆还田工程》

(四)秸秆还田工程

建议以秸秆综合利用工程为基础,大力推行秸 秆还田工程。东北平原、黄淮海平原等地势平坦开 阔的地区,大力推广玉米秸秆深翻还田技术、秸秆 覆盖还田保护性耕作技术、免耕播种“一条龙”作 业模式,切实提高耕作效率和秸秆还田率。对于机 械秸秆粉碎还田推广条件不成熟的地区,或是因地 势地形条件不适宜大马力机械的地区,如南方丘陵 地区等地,积极研发推广秸秆快速腐熟技术和畜禽 粪便发酵腐熟技术,推广秸秆堆沤还田或过腹还田,切实提高秸秆还田质量,秸秆还田率可在目前 30 % 左右的基础上提高 10 %~20 %。

《(五)畜禽粪便肥料化利用工程》

(五)畜禽粪便肥料化利用工程

建议大力推广应用畜禽粪便肥料化利用工程, 实施重点区域在四川、河南、山东、内蒙古等畜禽 养殖业发达、畜禽粪便污染严重的地区。应以提高 畜禽粪便无害化处理、资源化利用水平为重点,根 据养殖规模推广相应粪便肥料化利用技术。依托规 模化养殖场建设畜禽粪便收集再利用系统,加强小 型养殖场废弃物回收。加强畜禽粪便肥料化技术研 究,根据畜禽粪便具体种类及数量比例,有针对性 地开发不同类型肥料产品。加强加工装备研究和生 产工艺升级,在保证肥料有效性的前提下,降低生 产成本,促进畜禽粪便肥料化利用大规模推广。