近30年中国农田耕层土壤有机质含量变化

杨 帆 徐 洋 崔 勇 孟远夺 董 燕 李 荣 马义兵

（1 全国农业技术推广服务中心，北京 100125）

（2 中国农业科学院农业资源和农业区划研究所，北京 100081）

近30年中国农田耕层土壤有机质含量变化

杨 帆1徐 洋1崔 勇1孟远夺1董 燕1李 荣1马义兵2

（1 全国农业技术推广服务中心，北京 100125）

（2 中国农业科学院农业资源和农业区划研究所，北京 100081）

土壤有机质含量是影响土壤肥力水平的重要指标，也是开展耕地质量建设、科学施肥工作的基础。利用2005—2014年测土配方施肥项目数据与全国第二次土壤普查数据进行对比，分析了近30年来中国农田耕层土壤有机质的变化趋势。结果显示，30年来我国农田耕层土壤有机质含量呈整体上升趋势，目前，全国耕层土壤有机质平均含量为24.65 g kg-1，较全国第二次土壤普查时期提高4.85 g kg-1，提高24.49%。其中，30～40 g kg-1等级比例增加3.64个百分点，20～30 g kg-1等级比例增加5.68个百分点，10～20 g kg-1等级比例增加5.36个百分点。需要引起注意的是，大于40 g kg-1等级比例减少了1.38个百分点。

土壤有机质；土壤普查；耕地；测土配方施肥项目；中国

土壤有机质含量不仅代表土壤碳储量，也是土壤养分供应能力和肥力的重要指标之一，在耕地质量、环境保护、气候变化和农业可持续发展方面均有着至关重要的作用。近年来，随着我国农业农村发展环境的变化，资源环境约束逐渐趋紧，土壤肥力特别是土壤有机质成为世界关注的焦点。Ladha等［1］指出全球农田有机质含量呈总体下降趋势。黄耀和孙文娟［2］在综合了两百余篇文章后提出，1980—2000年，占中国大陆农田面积53%～59%的土壤有机质呈明显增加趋势，华东和华北地区增加最为明显，东北地区呈总体下降趋势。Sun等［3］的研究表明，中国东部在1980—2000年，农田表层土壤有机质增加了9.96t hm-2。杨学明等［4］根据土壤志中采样点的记录，在调查了吉林省27个采样点后提出，有机质含量有增有减，但平均水平无明显变化。Liao等［5］分析了1982—2004年江苏省土壤数据后发现，农田表土有机质从1982年的16.29 g kg-1增加至2004年的18.79g kg-1。目前，着眼于区域或点位的土壤有机质含量变化的研究较多，而对于国家尺度的研究甚少，这与国家尺度的数据支撑不足有关。

2005年我国开始实施的测土配方施肥项目将土壤采集和基本性质检测列为基础性工作之一。在2005—2014年的10年间，全国2 948个农业县（农场、单位）的土肥部门根据农业部制订的《测土配方施肥技术规范》［6］，在当地粮田、菜田和果园采集了大量土壤样品进行检测，测试项目包括土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾和pH等基础五项指标。2014年，全国农业技术推广服务中心组织专家对测土配方施肥土壤基础五项检测数据和空间数据进行审核后编辑出版了《测土配方施肥土壤基础养分数据集》（2005—2014年）［7］。本文利用该数据集中的土壤有机质含量数据与全国第二次土壤普查（1979—1985年）相关数据进行比较，以期了解全国第二次土壤普查以来，中国耕地土壤有机质含量变化情况，为今后开展耕地质量建设和指导科学施肥提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

本文涉及的全国第二次土壤普查耕地有机质数据来源于《中国土壤普查数据》［8］和《中国土壤肥力》［9］，代表面积13 162.7万hm2。测土配方施肥数据来源于《测土配方施肥土壤基础养分数据集》，数据点共8 467 083个，由于全国的农业县（区、市）、农场均实施了测土配方施肥项目，共计2 948个农业县（农场、单位），因此，代表面积按国家统计局最近一次公布的2008年底耕地面积计［10］，共12 171.6万hm2。测土配方施肥样本分布与2008年底耕地面积分布基本一致。

为了与全国第二次土壤普查数据进行比较，《测土配方施肥技术规范》规定了与全国第二次土壤普查相同的土壤检测方法，土壤有机质均采用油浴加热重铬酸钾氧化容量法检测［11］。

1.2 土壤有机质含量等级划分

全国第二次土壤普查耕层有机质含量数据曾按大于40 g kg-1、30～40 g kg-1、20～30 g kg-1、10～20 g kg-1、6～10 g kg-1、小于（等于）6 g kg-1标准划分成6个等级，本文按照该标准将全国各省测土配方施肥数据进行划分。

1.3 数据统计

全国第二次土壤普查以成土条件、成土过程及其属性为分类依据，根据不同土壤类型将各地数据进行了分级，《中国土壤肥力》［9］一书中利用各省各级别土壤有机质含量的中值与该级别耕地面积比例加权平均后得到该省土壤有机质平均含量。本文引用这组数据作为全国第二次土壤普查各省（区、市）农田土壤耕层有机质平均含量。

式中，Ea为a省土壤有机质平均含量，g kg-1；Mj为a省份土壤有机质j等级下的中值，g kg-1；Aj为a省份土壤有机质含量在j等级内的实际面积，104hm2。

测土配方施肥项目覆盖了全国所有农业县（场、单位），根据土壤类型、土地利用方式和行政区划，将土壤采样区域划分为若干个采样单元，每个采样单元面积和采样地块面积均按照《测土配方施肥技术规范》执行，代表面积相近，因此，在计算各省土壤有机质平均含量时，采用了该省各取样点土壤有机质含量的算术平均值。

式中，Fa为a省土壤有机质平均含量，g kg-1；Mh为a省采样点h土壤有机质含量，g kg-1；N为a省样本个数。

2 结 果

2.1 耕层有机质平均含量及变化

目前，全国农田耕层土壤有机质平均含量为24.65 g kg-1（表1），仍以黑龙江最高，达到了40.43 g kg-1。宁夏土壤有机质平均含量最低，仅为13.61 g kg-1。黑龙江、江西、湖南、广西、云南和贵州6省区土壤有机质平均含量均在30.00 g kg-1以上。内蒙古、吉林、上海、江苏、浙江、安徽、福建、湖北、广东、四川、西藏和青海等12省区的土壤有机质平均含量在20.00～30.00 g kg-1之间。北京、天津、河北、山西、山东、河南、辽宁、海南、重庆、陕西、甘肃、宁夏和新疆的土壤有机质平均含量均小于20.00 g kg-1，其中，北京、山西、山东、陕西、甘肃和宁夏6省（区、市）土壤有机质平均含量均未达到15.00 g kg-1。

全国第二次土壤普查30多年来，我国农田耕层土壤有机质平均含量整体上升了4.85 g kg-1。从各省情况来看，与第二次土壤普查相比，全国有22个省（区、市）的耕层有机质平均含量增幅超过1.0 g kg-1，其中，安徽的增幅最大，达到了5.54 g kg-1。此外，湖南、贵州、四川、江西、广西、江苏和内蒙古的土壤有机质平均含量的增幅也超过了4.00 g kg-1。土壤有机质平均含量基本稳定的有湖北、浙江、西藏、新疆、海南、吉林和甘肃，变化幅度均在-1.00～1.00 g kg-1。土壤有机质平均含量显著下降的仅有北京和青海，分别下降1.02 g kg-1和1.06 g kg-1。其中，北京主要是因为土地利用方式的巨大变化，城市扩张占用了原市区周边肥沃的耕地，全市耕地面积从全国第二次土壤普查时期的50.69万 hm2下降至2008年底的23.20万 hm2，现有的耕地均位于原来的远郊区，土壤肥力水平较低。除了与北京相似的原因外，青海土壤有机质平均含量下降，则还可能与肥料投入不足及风蚀作用等恶劣的自然条件有关。宁夏土壤有机质平均含量虽然最低，但与第二次普查时期相比仍提高了3.81 g kg-1。

2.2 耕层有机质分级含量及变化

从全国层面看，我国农田耕层有机质含量仍

集中在10～30 g kg-1区间，不同的是，全国第二次土壤普查时处于该区间的比例为58.27%，测土配方施肥项目时处于该区间的比例上升至69.31%，同时，处于10 g kg-1以上等级的比例增加了13.31个百分点，达到91.66%。分等级看，耕层土壤有机质含量＞40 g kg-1和≤10 g kg-1的比例分别占7.80%和8.34%，14.55%的耕层土壤有机质含量在30 g kg-1～40 g kg-1之间，27.31%的耕层土壤有机质含量在20～30 g kg-1之间，42.01%的耕层土壤有机质含量在10 g kg-1～20 g kg-1之间。

表1 各省（区、市）农田耕层有机质平均含量Table 1 Average contents of soil organic matter（SOM）in each province，autonomous region，and municipality

与全国第二次土壤普查时相比，＞40 g kg-1等级比例全国平均减少了1.38个百分点，仅有内蒙、安徽、湖南、广西、四川和贵州6省（区）有所上升，平均上升6.66个百分点，其余均下降，平均下降3.4个百分点（表2）。30～40 g kg-1等级比例全国平均增加3.64个百分点，有19个省（区、市）该等级的比例有所上升，平均上升6.33个百分点，北京、河北、河南、广东、海南、西藏、甘肃、宁夏、青海和新疆10省（区、市）有所下降，平均下降1.15个百分点。20～30 g kg-1等级比例全国平均增加5.68个百分点，除北京、内蒙古、上海、湖南、广西、云南下降（平均下降3.84个百分点）外，其余24个省（区、市）该等级的比例均有所上升，平均上升6.38个百分点。处于10～20 g kg-1等级的比例全国平均增加5.36个百分点，有18个省在该等级的比例有所上升，平均上升14.7个百分点，12个省在该等级的比例有所下降，平均下降8.65个百分点。6～10 g kg-1等级所占比例除吉林省上升了0.46个百分点外，其余均下降，平均下降9.98个百分点。≤6 g kg-1等级所占比例仅内蒙古、四川分别上升了4.24和0.56个百分点，其余均下降，平均下降3.72个百分点。

造成以上现象的原因，一是＞40 g kg-1等级耕地所占比例大范围下降，进入40 g kg-1以下的等级。其中，青海省下降最多，达11.12个百分点，可能是由于城市扩张，原城市周边肥沃的耕地被占用，新开垦耕地的土壤有机质含量较低。此外，黑龙江、吉林两省＞40 g kg-1等级的比例分别下降了9.07和1.29个百分点，反映出我国东北地区原先肥沃的耕地土壤，尤其是黑土地在退化，这一点必须引起足够的重视。二是10 g kg-1以下等级耕地大范围减少，上升至10 g kg-1以上等级，这主要归功于近30年来我国中低产田改造、秸秆还田、沃土工程等工作所取得的成绩。

3 讨 论

3.1 30年来中国农田耕层土壤有机质变化

土壤有机质是耕地地力最重要的性状之一，被认为是土壤质量和功能的核心，在农业生产中，土壤有机质是至关重要的决定因子［12］。30年来，我国农田耕层土壤有机质含量呈整体上升趋势，全国耕层土壤有机质平均含量较全国第二次土壤普查时期提高4.85 g kg-1，即提高24.49%，这与黄耀和孙文娟［2］及潘根兴和赵其国［12］等的观点相似。与第二次土壤普查相比，全国有22个省（区、市）的耕层有机质平均含量显著上升，尤其以安徽、湖南、广西、四川、贵州5省（区）较为突出，＞30 g kg-1的各等级比例均有所上升，≤10 g kg-1的各等级比例均有所下降。

与全国第二次土壤普查时期相比，吉林、浙江、湖北、海南、西藏、甘肃、新疆7省（区）农田耕层土壤有机质平均含量变化不显著，但是，北京、青海两省（市）出现显著下降。必须引起重视的是，＞40 g kg-1等级比例全国平均减少了1.38个百分点，仅有内蒙、安徽、湖南、广西、四川、贵州6省（区）有所上升，其余均下降，平均下降3.4个百分点，尤其是拥有我国70%黑土地的黑龙江省，＞40 g kg-1等级比例下降了9.07个百分点。

由于中国农田土壤的高强度利用，中国土壤有机质含量与国外相比仍然偏低［13］，如中国土壤和欧洲同类土壤相比，棕壤平均低1.5%～2.0%，褐土低1.0%，黑钙土低5.0%左右［14］。

3.2 我国农田耕层土壤有机质整体上升的原因

农田土壤有机质主要来源于作物根茬、还田的秸秆、翻压的绿肥以及人畜禽粪便、养殖废弃物、某些轻工业副产品以及部分生活垃圾制成的堆肥等。在自然状态下，影响土壤有机质含量的因素包括气候、植被、母质、地形和时间，而在人类耕作活动影响下，施肥状况和耕作措施则成为短期影响农田土壤有机质含量的主要原因。

秸秆还田技术的推广是我国大部分地区土壤有机质含量增加的最主要原因。秸秆作为植物残体是农田有机物料来源的重要组成部分，还田后可

积累土壤有机质，长期施用秸秆的积累效果更明显［15-17］。南方稻田连续两年秸秆还田后，土壤有机质含量平均增加2.4 g kg-1，增幅达到8.0%［18］。在安徽的砂姜黑土上，4年的小麦/玉米轮作定位试验显示，秸秆还田较对照组土壤有机质含量提高8.5%［19］。黑土区田间定位试验表明，玉米/大豆轮作体系连续秸秆还田8年后，土壤有机质含量提高了6.6%［20］。在黄褐土水旱轮作条件下，连续3年的水稻油菜秸秆还田后，土壤有机质含量较无覆盖秸秆的对照组提高6.3%，差异显著［21］。自第二次土壤普查以来，江苏大力推广秸秆还田，至20世纪90年代末，全省秸秆还田面积达100多万hm2，玉米秸秆干物质还田量达10 t hm-2，稻麦干物质还田量达8 t hm-2，使一般土壤每年增加有机碳达0.1～0.2 g kg-1［22］。

表2 测土配方施肥与全国第二次土壤普查农田耕层有机质含量分级所占比例Table 2 The proportion of SOM rating in plow layer during the soil testing and formulated fertilization and the second national soil survey

20世纪80年代初以来，伴随着我国农业投入的增加和科技发展，尤其是杂交水稻面积的推广，我国粮食作物单位面积产量快速上升，由1980年的2 734.5 kg hm-2增加至2007年的4 748.3 kg hm-2［23］，作物产量的快速提升增加了农作物秸秆数量和归还土壤的根系生物量。1980年，我国农作物秸秆资源总量不到4.5亿吨［24］，而到2008年已达到了8亿多吨［25］，秸秆资源总量大幅增加。与此同时，我国秸秆还田的比例逐年上升，根据全国农技中心对30个省（区、市）以及新疆生产建设兵团的调研结果显示，2008年我国农作物秸秆还田比例为31.6%［25］，与20世纪90年代相比增加了16.4个百分点［26］，秸秆资源总量的增加与秸秆还田比例的上升共同促使更多的有机资源通过秸秆还田的方式归还回土壤［2，12］。

免耕少耕技术的推广也是近年来土壤有机质含量提升的重要因素。免耕少耕使土壤不稳定碳输入增加，流失减少，意味着土壤汇集碳增加，而损失至大气中的CO2减少，同时，免耕少耕使风雨对土壤的侵蚀作用降低，起到减少土壤有机质流失的作用［27］。潮土区小麦/玉米轮作体系下连续5年的田间定位试验表明，免耕措施能显著降低土壤CO2排放，增加土壤有机质含量，免耕处理土壤有机质含量较初始提高了35%［28］。西北壤土区在研究深松耕、免耕、旋耕和翻耕4种耕作方式下土壤有机质含量的变化时发现，免耕处理土壤有机质增加幅度较大，分别较深松耕、旋耕、翻耕提高32.3%、35.2%和36.9%［29］。南方稻田土壤上也有类似的结果，免耕1年后，0～5 cm土层土壤有机质含量较试验前增加0.07 g kg-1，较翻耕处理土壤有机质含量增加1.22 g kg-1［30］。自1983年农业部将免耕列入全国农业重点推广技术以来，全国少耕免耕范围不断扩大，2000年全国少耕免耕面积达260万hm2，2006年全国少耕免耕面积增至2000多万hm2［31］，我国农田耕作方式正在向少耕、免耕及深耕方向发展，这也是农田土壤有机质含量增加的重要原因。

堆肥和绿肥的施用是我国土壤有机质含量提升的另一个原因。堆肥含有丰富的有机物质，当被用于农田或退化土壤时，可增加有机质并改善土壤结构［32］。长期种植绿肥能丰富和平衡土壤中的养分元素，改善土壤理化性状，提高土壤有机质含量［33］。四年的田间定位试验结果显示，连年施用有机肥可增加土壤有机质含量，化肥配施鸡粪较单施化肥的处理土壤有机质含量平均提高8.1%［34］。根据全国绿肥试验网的联合定位试验结果，无论是南方或北方，旱地或水田，平均每公顷压入绿肥鲜草22 500～30 000 kg，连续5年，土壤有机质增加0.1%～0.2%［35］。

从20世纪50年代开始，绿肥在全国各地迅速发展，至70年代中期进入鼎盛，然而进入80年代以来，绿肥播种面积逐年下降，至1992年绿肥播种面积下降至411.2万hm2，资源量6 612万t［36］。21世纪初，国家出台了部分鼓励绿肥种植的政策，至2008年我国绿肥播种面积恢复至437.1万hm2，资源总量达到9 339万t［25］。绿肥种植面积的逐年增加带动了有机肥施用量的增加，这种现象在南方水稻种植区尤为普遍［37］。近年来，随着我国畜牧养殖业的发展，畜禽粪便资源量逐年增加，加之城市化加速带来的厨余垃圾，使我国堆肥数量整体呈上升趋势，这也在一定程度上促进了土壤有机质含量的增加。

近年来，中央一号文件多次指出，要将耕地质量建设当作一项战略措施抓紧抓好。进入21世纪以来，国家先后启动了土壤有机质提升、耕地质量提升、优粮工程、新增千亿粮食生产能力建设以及黑土地保护试点等重大项目，推广秸秆还田、绿肥种植、增施有机肥、土壤改良培肥和测土配方施肥等重大技术，正在有效促进我国农田土壤有机质含量稳步提升。同时，仍需清醒地认识到，我国需要加强土壤有机质的相关研究工作，如全国哪些地方土壤有机质含量容易提升，哪些地方有可能下降，哪些地方会比较稳定，有机质含量是不是越多越好，不同区域的有机质含量应处于什么水平比较适宜等。建议国家在继续加强耕地质量建设的同时，加强相关方向的研究投入，为实现农业可持续发展、保障国家粮食安全提供理论基础和技术支撑。

4 结 论

目前，全国农田耕层土壤有机质平均含量为24.65 g kg-1。耕层土壤有机质含量＞40 g kg-1和≤10 g kg-1的比例分别占7.80%和8.34%，14.55%的耕层土壤有机质含量在30～40 g kg-1之间，27.31%的耕层土壤有机质含量在20～30 g kg-1之间，42.01%的耕层土壤有机质含量在10～20 g kg-1之间。30年来，我国大部分地区农田耕层土壤有机质含量上升，其主要原因是秸秆还田增加了有机养分的投入量，同时，也与少（免）耕及堆肥和绿肥的施用有关。部分地区耕层土壤有机质下降的主要原因是耕地质量保护与提升工作仍未得到应有的重视，秸秆、堆肥和绿肥等有机肥用量仍偏少，同时，城市扩张占用了原来肥沃的耕地，新开垦耕地土壤有机质含量低也是重要原因。

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Variation of Soil Organic Matter Content in Croplands of China over the Last Three Decades

YANG Fan1XU Yang1CUI Yong1MENG Yuanduo1DONG Yan1LI Rong1MA Yibing2
（1National Agricultural Technical Extension and Service Center，Beijing100125，China）（2Institute of Agricultural Resources and Regionl Planning，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing100081，China）

【Objective】Soil organic matter（SOM）is an important indicator of soil fertility，and also the basis for carrying on build-up of cropland quality and scientific fertilization. Based on the data of the project of soil test based fertilization and the Second National Soil Survey in 2005-2014，analysis was performed for variation of soil organic matter in top soils of the croplands of China. The objectives of the present study are（1）to report current status of SOM in the croplands of China；（2）to explore changes in SOM content in the croplands of China over the last three decades in nationwide；and（3）to discuss causes of the changes. 【Method】 In this paper，the data of SOM in croplands were cited from theSoil Survey Data of ChinaandSoil Fertility of China，covering a total of 131 627 000 hm2of croplands and the data of the national soil test based formulated fertilization project from the“Basic Nutrient Dataset of the Soils under the Project of Soil Test-Based Formulated Fertilization”covering a total of 8 467 083 data points. As a total of 2 948 agricultural counties（district or city）and farms participated in the project，covering a total of 121 716 000 hm2of croplands calculated according to the data of cropland area by the end of 2008 published by the National Statistics Bureau of China. The distribution of soil sampling sites of the project of soil testbased formulated fertilization was consistent with the data of cropland distribution at the end of 2008，covering 66 700 m2～133 400 m2（on average）in plain areas，20 010 m2～53 360 m2in hilly areas，and 6 670 m2～13 340 m2of vegetable land All soil samples were collected from topsoil（mainly 0～20 cm for crop field and 0～30 cm for vegetable field）in autumn after crops were harvested. Contents of soil organic matter were measured with the oil heating and potassium dichromate-volumetric method. A total of 8 467 083 soil samples were collected nationwide. The data of the soil-test-based formulated fertilization were mathematical means of the soil samples for each province. The massive data bases acquired from the project of soil testbased formulated fertilization and the second national soil survey were analyzed for variation of soil organic matter content in cropland of the country over the last three decades. Based on the data of soil organic matter contents in the croplands of the Second National Soil Survey，the croplands could be sorted into six grades，i.e.＞40 g kg-1，30 g kg-1～40 g kg-1，20 g kg-1～30 g kg-1，10 g kg-1～20 g kg-1，6 g kg-1～10 g kg-1and≤6 g kg-1【Result】Results show that the average content of soil organic matter in plough layer of the country is found to be 24.65 g kg-1，with the highest in Heilongjiang province being 40.43 g kg-1and the lowest in the Ningxia Hui Autonomous Region being 13.61 g kg-1，and 4.85g kg-1or 24.49% higher than the average of the second national soil survey. The content of soil organic matter in the croplands of the grade of 30 g kg-1～40 g kg-1increased by 3.64 percentage points，in those of the grade of 20 g kg-1～30 g kg-1by 5.68 percentage points，and in those of the grade of 10 g kg-1～20 g kg-1by 5.36 percentage points，but in those of the grade of ＞ 40 g kg-1decreased by 1.38 percentage points. In most provinces or regions，soil organic matter increased or remained almost unchanged in content over the past three decades，but in Beijing and Qinghai，it was found to have been decreased slightly. The increases in content of soil organic matter in the plough layers of the country could be attributed to the farming practices of straw incorporation，zero or minimum tillage，and application of organic and green manures. Also，leaving crop stubs in the field is an important practice increasing soil organic matter content.【Conclusion】The average content of soil organic matter in the plough layers of different croplands in China is found to be 24.65 g kg-1. Most of the croplands have been varying in the range from 10 to 30 g kg-1，and exhibiting a rising trend in soil organic matter content over the past three decades，although in some regions croplands originally high in soil organic matter content have decreased somewhat. So the content of soil organic matter in the plough layers will keep on increasing with increasing organic matter input into the croplands in future.

Soil organic matter；Soil survey；Cropland；The project of soil test-based formulated fertilization；China

S158

A

10.11766/trxb201703180633

杨 帆（1965—），女，广东人，硕士，推广研究员，主要研究肥料与施肥技术推广和肥料管理。E-mail：yangfan@agri.gov.cn

2017-03-18；

2017-06-01；优先数字出版日期（www.cnki.net）：2017-06-14

（责任编辑：陈荣府）