河南省耕地质量演变趋势研究

慕 兰，葛树春，庞少浦

(河南省土壤肥料站，河南 郑州 450002)

耕地土壤是粮食生产的基础，耕地质量是关系到粮食安全、人类健康及生态环境可持续的重要环节[1]，它的平衡稳定和持续提高，是农业生产持续发展的必要保证。掌握耕地质量的演变规律，可以有效地调控和培肥土壤，为农业生产创造稳定高产的土壤条件[2]。目前我国大部分地区的农民只注重短期经济效益，在管理上较少顾及对资源和土地的长期保护，同时在研究方面也缺乏对耕地质量现状和演变趋势的充分认识，致使土壤管理决策缺乏可靠的依据[3]，因此有关耕地质量演变的研究是当前土壤学研究的主要课题之一[4]。我们试图通过连续15年的耕地质量长期定位监测，研究河南省主要耕地质量现状以及20多年来耕地质量的演变趋势，分析耕地质量存在的问题，提出河南省农田土壤的培肥途径。

1 材料与方法

1.1 监测点概况

耕地质量监测就是通过定点调查、观测记载和采样测试等方式，对耕地的理化性状、生产能力和环境质量进行动态评估的一系列工作[5]。河南省的耕地质量监测工作开始于第二次土壤普查中后期，1997年建点，1998年开始监测，目前共有国家级和省级监测点45个，分布于东经110°55′—115°40′、北纬31°5′—35°50′范围内，覆盖全省13个市的31个县(市、区)，地跨北亚热带与暖温带两个生物气候带，年均气温12～15 ℃，年有效积温4 300～4 723 ℃，年降水量560～1 060 mm，无霜期206～226 d。45个监测点涉及全省潮土、褐土、黄褐土、砂姜黑土、水稻土和红黏土6个土类的16个亚类，土壤母质多为沉积物、冲积物、洪积物、马兰黄土、红土。监测点主要布设在高、中肥力等级的耕地上，低肥力的点偏少；种植制度有小麦—玉米、小麦—水稻、小麦—棉花、小麦—花生、小麦—大豆等主要轮作方式，代表了我省大田作物的主要种植类型。监测点的情况基本能反映我省粮食主产区的耕地质量变化趋势[6]。

1.2 试验设计

监测点一般布设在永久性耕地上，以当地主要种植制度、种植方式为主，耕作、栽培、施肥、灌溉等管理方式能代表当地一般水平。一般设两个处理：①不施肥处理(空白区)：旱地小区面积60 m2以上，用设置保护行、垒区间小埂等方法隔离；水田小区面积30～70 m2，用水泥板或其他材料作隔板，隔板厚0.05 m,埋深0.3～0.5 m，露出地面0.3 m，防止肥、水渗透。②常规措施处理：面积不小于300 m2或直接用相邻处理①的大田定点观测。

1.3 分析测定方法

每年秋收后播种前在未施肥的监测点上采集土壤样品分析养分含量；产量测定可以去边行后实打实收，也可以随机取5个1 m2样方实脱测产。

土壤样品分析方法：有机质采用重铬酸钾滴定法；全氮采用硫酸-硫酸钾-硫酸铜消煮蒸馏滴定法；有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法；速效钾采用醋酸铵浸提-火焰光度计法；缓效钾采用硝酸煮沸浸提-火焰光度计法；有效微量元素铜、锌、铁、锰采用DTPA浸提-原子吸收分光光度法；有效硼采用沸水浸提-姜黄素比色法；有效钼采用极普法或硫氰酸钾比色法。

2 结果与分析

2.1 耕层土壤有机质含量逐年提高

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。2012年度全省监测点常规施肥区土壤有机质平均含量为16.49 g/kg，比1998年建点后首测值增加了2.39 g/kg，与第二次土壤普查(1986年)对应点位平均值12.1 g/kg相比增加了4.39 g/kg(见图1)。耕层土壤有机质含量明显提高，主要原因是肥料的大量施用促进了作物地上和地下生物量的增长，大量的根茬留在地里，加之近年来监测区大面积实行秸秆还田，增加了有机质的积累。

图1 监测点耕层有机质变化趋势

2.2 耕层土壤全氮含量状况及变化趋势

土壤氮素含量演变状态是土壤肥力质量演变的核心内容。2012年度全省监测点常规施肥区土壤全氮平均含量为1.05 g/kg，比建点后首测值增加了0.04 g/kg，与第二次土壤普查对应点位平均值0.79 g/kg相比明显提高。20多年来土壤全氮总体呈上升趋势(见图2)，这与有机质的变化相符。经统计分析，各监测点2012年度土壤全氮与有机质变化存在正相关关系，相关程度达到极显著水平(r=0.779 3**)。

图2 监测点耕层全氮变化趋势

2.3 耕层土壤有效磷含量状况及变化趋势

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。2012年度全省监测点常规施肥区土壤有效磷含量平均为15.45 mg/kg，与第二次土壤普查对应点位平均值5.9 mg/kg相比，呈明显上升趋势(见图3)，这与第二次土壤普查后磷素化肥的大量施用有密切的关系。1986年以来河南省大力推广磷肥施用，“九五”、“十五”期间磷肥施用得到普及，1996—2005年耕地平均每年每公顷施用磷素化肥折纯P2O5已达到178.7 kg(据统计年鉴折算)，为磷素在土壤中的积累提供了物质基础。但监测点2000年至2008年间土壤有效磷有下降趋势，2009年之后又略有回升。

图3 监测点耕层有效磷变化趋势

2.4 耕层土壤速效钾含量状况及变化趋势

2012年度全省监测点常规区土壤速效钾含量平均为119 mg/kg，其中低于100 mg/kg的有14个点，占全年有效监测点的34.1%。与第二次土壤普查对应点位平均值139 mg/kg相比，土壤速效钾下降幅度明显(见图4)，下降了20 mg/kg，平均每年以0.77 mg/kg的速度下降，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15年来土壤速效钾下降趋势得到缓解，主要得益于近年来补钾工程及测土配方施肥在河南省的大面积实施。

图4 耕层土壤速效钾含量变化趋势

2.5 土壤缓效钾含量变化

2012年度监测结果显示，土壤缓效钾含量平均为675 mg/kg。从监测结果看，土壤缓效钾近几年略有下降趋势(图5)。土壤缓效钾小于500 mg/kg的土壤样品数有6个，占有效取样数的14.6%；500～750 mg/kg的土壤样品数有22个，占53.7%；大于750 mg/kg的土壤样品数有13个，占31.7%。

图5 耕层土壤缓效钾含量变化趋势

2.6 土壤酸碱度基本稳定

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。土壤pH值对土壤中养分存在的形态和有效性、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。调查结果显示，全省粮食主产区土壤pH值基本保持稳定，平均为7.28。由于土壤酸碱度是土壤形成过程中所产生的一种属性，因此具有区域性的特点。2012年度全省监测结果显示：土壤pH值豫北地区最高，平均为8.1；其次是豫西、豫东地区，平均值均为7.7；豫南信阳地区pH值最低，平均为5.7。全省土壤酸碱度总体上有自南向北增高的趋势。

2.7 土壤有效微量元素含量状况

土壤中微量元素的含量尽管很低，却是动植物正常生长所不可缺少的，对农业和人类健康有着重要意义。了解土壤有效微量元素的区域分布特点、不同土类的含量差异，可为微量元素肥料的科学施用与管理提供理论依据[7]。

2012年度监测结果表明，全省耕层土壤有效微量元素含量区域间变幅较大。土壤有效锌平均含量为1.18 mg/kg，无低于0.5 mg/kg的样点，0.5～1 mg/kg之间的占24.4%，1～2 mg/kg之间的占36.6%，大于2 mg/kg的占39.0%。土壤有效锌含量与第二次土壤普查时比普遍有所提高，但整体含量水平不高，地域间变幅大。土壤有效铁、锰平均含量分别为40.77、22.18 mg/kg，不同土壤类型区及同一区域土壤类型不同监测点有效铁、锰含量差异较大，但一般可满足作物需求。土壤有效铜平均含量为1.91 mg/kg，无小于0.2 mg/kg的点。土壤有效硼平均含量为0.69 mg/kg，低于0.2 mg/kg的土壤样品占有效点数的2.6%，0.2～0.5 mg/kg之间的占25.6%，大于0.5 mg/kg的占71.8%。土壤有效硼含量与第二次土壤普查时期比虽有所提高，但还有约30%的土壤缺硼。全省土壤有效钼平均含量为0.02 mg/kg，含量均较低(均低于临界值0.15 mg/kg)。

2.8 土壤环境质量状况

加强土壤环境质量的监测与控制，可从源头上保障和提高粮食的质量，是实现农业增效和环境安全双赢的重要保证。2012年度河南省对监测点土壤环境质量中的重金属铬、镉、铅、砷、汞进行了监测，结果见表1。表1显示，不同地点的重金属元素含量有较大的差异，铅变异系数相对较小，反映了各采样点这一元素含量分布相对集中。

表1 2012年度监测点土壤重金属监测结果统计

依据《土壤环境质量标准》(GB 15618—2008)、《绿色食品 产地环境技术条件》(NY/T 391—2000)等有关国家和行业标准，对河南省耕地质量监测点的土壤环境质量进行了评价。将表1监测结果对照标准后可知，2012年河南全省40个有效的铬、镉、铅、砷、汞监测样点中，均没有超出国家二级土壤环境标准的样点，说明全省耕地土壤环境质量总体良好。

3 主要结论

耕地质量的变化是多种因素综合作用的结果，从监测结果看，与第二次土壤普查(1986年)时对应点位相比，河南省主要土壤类型的耕地土壤有机质、全氮、有效磷以及有效微量元素等都有不同程度的提高；有效磷虽与第二次土壤普查时比上升较快，但近几年的监测结果却显示略有下降趋势；土壤速效钾2012年平均值为119 mg/kg，比第二次土壤普查时下降了20 mg/kg，但近年来的监测结果表明速效钾变化基本平稳。

4 培肥建议

河南省中低产区占全省耕地面积的比例较大，提高耕地质量是实现河南省粮食增产、稳产的关键。当前，要抓住国家新增千亿斤粮食项目、高标准粮田“百千万”工程建设在河南实施的有利时机，结合有机质提升、测土配方施肥、节水农业等项目，大力推广秸秆还田、增施有机肥、节水灌溉等新技术的应用，把用地与养地、改良与利用、当前和长远结合起来，不断提高土地产出能力，实现土、肥、水的高效利用，逐步建成高产稳产的标准粮田。

[参考文献]

[1] 卢良恕.农业可持续发展战略研究[G]//刘江.21世纪初中国农业发展战略.北京:中国农业出版社,2000:461-495.

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

[3] 沈善敏.中国农业发展趋势、导向对策和土壤科学的任务[C]//中国土壤学会编写组.土壤科学与农业持续发展.北京:中国科学技术出版社,1994:5-9。

[4] 王军艳,张凤荣,王茹,等.应用指数和法对潮土农田土壤肥力变化的评价研究[J].农村生态环境,2001,17(3):13-16.

[5] NY/T 1119—2012,耕地质量监测技术规程[S].

[6] 慕兰,郑义,申眺,等.河南省主要耕地土壤肥力监测报告[J].中国土壤与肥料,2007(2):17-22.

[7] 全国农业技术推广服务中心,中国农科院农业资源与区划所.耕地质量演变趋势研究[M].北京:中国农业科学技术出版社,2008:65.