提高耕地质量促进我国农业生产可持续发展

2012-04-13李旭霞李晋川郭春燕杨生权田良才

山西农业科学 2012年5期

李旭霞，李晋川，卢宁，郭春燕，杨生权，田良才

（山西省生物研究所，山西太原030006）

耕地资源作为土地资源的精华，是人类赖以生存和发展的基础，更是一种不可逆转的稀缺资源。耕地质量对社会经济发展和粮食安全的保障具有重要的促进作用。目前，我国耕地资源状况不容乐观，一方面人口增长导致耕地资源日益短缺，另一方面由土地退化、土壤污染等造成的农用地质量下降和农业生产能力低下，已对国家粮食安全构成严重威胁[1]。在坚持1.2亿hm2耕地红线的基础上提高耕地质量，是实现我国农业高效和可持续发展的关键。

1 现阶段耕地质量是制约我国耕地生产力提高的主要障碍

耕地退化是粮食减产的主要原因。世界资源研究所研究表明，世界耕地的1/5出现了不同程度的退化，土壤贫瘠导致作物产量减少1/6。随着人口的增长，我国粮食总量需求将继续扩大，但耕地面积少且耕地质量较差，但粮食安全形势非常严峻。我国现有1.217亿hm2耕地，人均不足0.093 hm2，仅为世界平均水平的40%。据2009年国土资源部发布的资料，我国优、上等级质量耕地占全国耕地总面积的32.65%，下、中等级质量耕地占全国耕地总面积的67.35%。而山西省的情况更加恶劣，据山西农业部门的统计，全省中低等级耕地面积达296.55万hm2，约占耕地面积的74.18%[2]。按照国家粮食统计定额标准，高、中、低田粮食产量分别为 7 680，5 445，2 085 kg/hm2，中、低产田产量分别是高产田产量的70.8%和27.1%[3]。当前，我国玉米、水稻、小麦的育种产量分别可达到 15 000，13 500，10 500 kg/hm2；而现实生产产量分别为 5 394，6 232，4 500 kg/hm2，仅是育种产量的35.96%～46.20%[4]。可以明显看出，耕地质量是决定作物单产的主要因素，改良土壤、提高耕地质量是提高耕地生产力的核心。

我国耕地质量问题已经引起多方面的关注，2011年11月20日由中国科学院、中国农业科学院、中国农业大学的有关研究所以及部分省级农科院、农业大学和土肥站28个单位的科学家，联合提出了《提高中国耕地质量的倡议书》，提高我国耕地质量的问题已经提到议事日程上[5]。

2 影响我国耕地质量的主要因素

导致我国耕地质量不高的情况主要有2种：一是自然因素所导致的土壤生态障碍。如水土流失、土壤盐碱化、土壤干旱化等，可以通过坡地梯田化、挖沟排水、保水耕作等具体措施加以缓解和消除。二是在生产过程中，由于农耕技术应用失当，产生负面影响，导致了耕地退化，这种情况占大多数。

2.1 有机肥使用量减少使土壤有机质降低，土壤肥力下降

土壤有机质含量是土壤肥力的重要标志，我国土壤有机质含量明显过低，从施用化肥之初的5%～8%，下降至现在的2%～3%，广大地区土壤有机质含量甚至小于1%，平均含量仅为欧美国家平均含量的1/2。

根据全国第二次土壤普查结果，东北平原、黄淮海平原及长江中下游平原，土壤培肥目标中土壤有机质含量分别为 25.0，15.0，27.5 g/kg[6]。山西省平川地区和塬地旱地中、高产田的土壤有机质含量应维持在16～20 g/kg之间为宜，梁坡地中、低产田地块也要采取措施将土壤有机质含量提高到10～15 g/kg。而目前山西省耕地的有机质含量平均为14.5 g/kg左右，与土壤培肥目标还有一定的差距。

长期有机肥料的投入不足是我国耕地土壤肥力下降的重要原因。我国在有机肥料的投入比例上呈急剧下滑趋势，有机肥料投入占总肥料投入的比例，由20世纪50年代的90%以上降到现在的10%左右，导致耕地土壤肥力严重不足，耕地产量过度依赖化肥投入。目前，我国耕地产量50%以上靠化肥投入，而在欧美国家耕地产量的70%～80%靠基础地力，仅20%～30%靠化肥投入。

2.2 过量使用化肥和农药导致环境污染，土壤酸化，土壤结构破坏

我国耕地每年的农药用量超过130万t，单位面积的用量为世界平均用量的3倍，氮肥的用量为世界平均水平的2.8倍，而化肥利用率仅为30%～35%。山西省化肥使用过量与不足并存，区域之间与作物类型之间存在较大差异[7]，化肥正在酸化我国土壤。中国农业大学土壤科学家张福锁研究表明，从20世纪80年代至今短短三四十年的时间，中国几乎所有土壤类型的pH值都下降了0.13～0.80个单位，而正常情况下，这一过程通常需要几十万年的时间[8]。

2.3 土地的固体污染也十分严重

现在我国棚膜的用量为102.3万t，覆盖面积为334.67万hm2；地膜用量为105.6万t，覆盖面积2 066.67万hm2。全国平均地膜的残留率为20%～30%，每公顷的地膜碎块高达6.45×105块。地膜材料多为塑料，无法自然降解，造成耕地固体污染。根据不完全统计，全国受污染的耕地有1 000万hm2，固体废物的堆积占地和毁田133万hm2，占全国耕地面积的1/10。而且地膜覆盖面积还在增加，残留量也仍在增长，耕地固体污染问题十分严重。

2.4 耕地土壤物理性状变差，土壤耕作层变浅

由于我国强调土壤免耕和少耕，农民只重视耕地的土表耕作。长期的浅耕行为，加上雨水和灌溉的沉积作用，在土壤中形成了坚硬的犁底层，使土壤耕作层越来越浅，耕地质量受到影响，土壤保水保肥能力下降，造成作物根系发育不良，影响作物产量。

3 提高耕地质量的主要措施

3.1 科学施用有机肥，奠定土壤肥力基础

有机肥可为土壤提供有机质，是形成土壤结构不可缺少的物质基础，有机肥用量应占总用肥量的50%～60%。工业化有机肥可以达到精量化、减量化、速效化、可控化的目标[9]。一般情况下，有机肥的用量要达到40～75 t/hm2。但是，有机肥施用过量会带来硝酸盐过分积累，以及温室气体排放等生态危害。发达国家已经通过立法来控制和指导有机肥的施用，为了控制硝酸盐含量超标，蔬菜地有机肥用量不宜超过90 t/hm2。

3.2 测土配方施肥，科学应用化肥

化肥是提高土地质量、保障土壤供肥能力不可缺少的增产措施。但普通化肥利用率低，造成化肥使用过量，引发生态风险，这成为长期困扰我国农业发展的重要问题[10]。2009年，我国水稻、玉米、小麦3大粮食作物氮肥生产效率为每千克化肥生产28 kg粮食，肥料利用率只有30%左右；而美国每千克化肥可生产60 kg粮食，肥料利用率达到40%～60%。

测土配方施肥是在对土壤科学认识的基础上，结合作物特性而实行的精准农业技术措施，按照“缺什么、补什么”的原则，平衡施肥，这样既可减少肥料过量施用造成的浪费和农业面源污染，又可避免因肥料不足而影响作物生长发育。测土配方施肥技术虽科技含量高，但农民易掌握和接受，大量的前期工作由农技推广单位或科研单位在实验室完成，农民只需根据室内制定的技术方案照单备肥施肥[11]。通过测土配方施肥，并且改进施肥方法，推广应用缓释控肥，化肥用量可减少30%～50%。

3.3 应用土壤结构剂改良土壤

化学调控改良土壤是20世纪60年代开始兴起的土壤改良措施，21世纪有较快的发展。土壤改良剂针对性强，用量少，效果明显，使用方便，对土壤侵蚀作用小，不污染环境，是提高耕地质量的有效措施。新型土壤结构改良剂中，PAM和BGA应用效果较好。PAM是聚丙烯酰胺高分子聚合物，施用后，可使中壤土和沙壤土的水稳性团聚体增加30%～50%以上，土壤疏松、不结皮，大大提高了土壤的抗蚀能力，防止水土流失的效果非常明显[12-13]。BGA土壤调理剂是一种天然有机复合物，对土壤具有多方面的改良作用，保墒抗旱作用非常明显[14]。

3.4 应用生物肥料，发挥土壤生物在保护和提高耕地质量中的核心作用

生物肥料是汲取传统有机肥料之精华，结合现代生物技术加工而成的科技产品，依靠大量的有益微生物的生命活动，抑制土传病害，增强作物抗逆性，活化土壤，增加肥效，是很有发展前途的新型肥料品种。使用生物肥料，可降低化肥用量，减少有害物质的积累，改善土壤供肥环境，提高作物产量和品质，达到农产品无污染、无公害生产。

3.5 开展农机深松整地，改良土壤的物理性状

目前，耕地普遍是耕层浅、犁底层坚硬，通过深松可打破土壤犁底层，疏松土壤，改善土壤结构状态，调节土壤“三相”比，提高土壤的蓄水抗旱能力，活化土壤微生物活动，促进矿物质分解，达到改良土壤、培肥地力的目的。初步统计，全国适宜深松的面积约0.4亿hm2，按照3 a深松1次计算，每年需深松约0.13亿hm2[15]。深松的深度一般要达到35～40 cm，3 a进行1次，周期性深松，可以增产10%～15%。

提高耕地质量是集成土壤施肥、土壤耕作技术的系统工程，种植作物和农作制度不同，加上不同区域、气候、土壤条件的影响，提高耕地质量的技术内涵也有很大差异。通过试验提出不同区域标准化的耕地保质措施，对促进我国农业生产的可持续发展具有重要意义。

[1]王静，黄晓宇，郑振源，等.提高耕地质量对保障粮食安全更为重要[J].中国土地科学，2011（5）：35-38.

[2]高慧卿，高敏.山西省耕地资源评价与可持续利用对策[J].山西农业科学，2011，39（6）：595-598.

[3]陈志光.中国土地可持续利用与人地关系调控[M].北京：科学出版社，2007：113-115.

[4]中华人民共和国农业部.中国统计资料[M].北京：中国农业出版社，2007：15-35.

[5]沈其荣，沈仁芳，武志杰.提高中国耕地质量倡议书[N].农民日报，2011-11-21.

[6]徐明岗，卢长艾，李菊梅.农田土壤培肥[M].北京：科学出版社，2009：35-36.

[7]李铮，王晋民.山西省土肥水资源利用问题剖析及应对粮食安全的对策[J].山西农业科学，2005，33（4）：3-6.

[8]群芳.化肥正在酸化中国土壤[N].科学时报，2011-02-23.

[9]王海明.安奇乐有机营养系列肥给中国农业一个崭新的未来[N].农业科技报，2011-05-24.

[10]赵秉强，梅旭荣.对我国土壤肥料若干重大问题的探讨[J].科技导报，2007，25（8）：65-70.

[11]梁金明.浅析提高耕地质量的技术措施[J].安徽农学通报，2011，17（14）：300，306.