东北区耕地土壤有机质现状、演变趋势及改良对策

宋 丹

(辽宁省农业发展服务中心,辽宁 沈阳 110034)

东北区包括黑龙江省、吉林省、辽宁省(除朝阳外)三省及内蒙古东北部大兴安岭地区,总耕地面积约0.22亿hm2,占全国耕地总面积的18.24%,种植制度为一年一熟。该区广袤的土地、肥沃的土壤和适宜的气候,为粮食生产提供了得天独厚的条件,一直是我国最重要的粮食生产基地,被称为“中国最大的商品粮战略后备基地”。该区主要包括辽宁平原丘陵农林区、松嫩——三江平原农业区、长白山地林农区和兴安岭林区4个二级农业区,耕地主要土壤类型为黑土、黑钙土、暗棕壤、棕壤等。该区耕地质量水平较高,中高等级耕地占耕地总面积的94%以上。主要障碍因素包括水土流失、土壤沙化、酸化、盐碱化及土壤养分贫瘠等,这部分耕地土壤保肥保水能力差、排水不畅,易受到干旱和洪涝灾害的影响。

1 东北区监测点基本情况

2018年,东北区共有耕地质量监测点168个。其中,辽宁平原丘陵农林区有监测点39个,占东北区监测点总数的23.2%;松嫩——三江平原农业区105个,占62.5%;长白山地林农区15个,占8.9%,兴安岭林区9个,占5.4%(表1)。

表1 东北区2018年国家级耕地质量监测点基本情况Table 1 The situation of national cultivated land quality monitoring point in Northeastern Region of China in 2018

根据农业农村部耕地质量监测保护中心印发的《全国九大农区及省级耕地质量监测指标分级标准(试行)》,东北区耕地质量监测主要指标分级标准见表2。

表2 东北区耕地质量监测主要指标分级标准Table 2 The classification standards for main indicators of cultivated land quality monitoring in Northeastern Region of China

2 耕地土壤有机质现状及演变趋势

2018年,东北区土壤有机质平均含量31.4 g/kg,处于2级(较高)水平。据统计,全区有机质含量有效监测点数161个,根据东北区耕地质量监测主要指标分级标准,处于1级(高)水平的监测点有24个,占监测点总数14.9%;处于2级(较高)水平的监测点有52个,占32.3%;处于3级(中)水平的监测点有57个,占35.4%;4级(较低)水平的监测点有23个,占14.3%;处于5级(低)水平的监测点有5个,占3.1%(图1)。总体来看,东北区土壤有机质呈上升趋势。

图1 2018年东北区土壤有机质含量各等级区间所占比例Figure 1 The proportion of soil organic matter content in different grades in Northeastern Region of China in 2018

2018年耕地质量监测结果显示,东北区各二级农业区土壤有机质含量平均值差异较大,由南向北(纬度由低至高)土壤有机质平均值逐渐递增。北部兴安岭林区所辖区域有机质含量最高,平均为60.92 g/kg,处于1级(高)水平;南部的辽宁平原丘陵农林区最低,平均为21.76 g/kg,处于3级(中)水平;松嫩——三江平原农业区和长白山地林农区居中,平均值分别为31.89 g/kg和35.31 g/kg,均处于2级(较高)水平(图2)。

图2 2018年东北区二级农业区域土壤有机质含量Figure 2 The soil organic matter content in secondary agricultural areas of Northeastern Region of China in 2018

2.1 含量变化

2004～2018年,东北区监测点土壤有机质平均含量变化较小,基本稳定,略有上升,年均增加0.2 g/kg(图3)。二级农业区中,松嫩——三江平原农业区有机质含量水平及变化情况基本与东北区一致;辽宁平原丘陵农林区呈先下降后上升的波动趋势,长白山地林农区土壤有机质平均含量波动较大,呈先上升再下降的趋势,兴安岭林区监测点较少,从2016年到2018年呈上升趋势。

2.2 频率变化

2004～2018年,东北区监测点土壤有机质含量主要集中在2级和3级水平,2018年占比67.7%。其中,土壤有机质含量处于1级(高)水平的监测点占比呈增加趋势,从7.5%上升到14.91%;处于2级(较高)和3级(中)水平的监测点占比在呈下降趋势,分别从46.34%、39.02%下降到32.30%、35.40%;处于4级(较低)水平的监测点的占比波动较大,略有下降,从14.63%下降到14.29%;监测点土壤有机质含量处于5级(低)水平的监测点占比一直处于较低水平(图4)。

3 土壤有机质含量较低的原因分析及土壤培肥改良对策

3.1 原因分析

土壤翻耕后,虽然有利于土壤微生物活动和土壤养分的释放,加速土壤物质的矿化速度,但黑土翻耕后,表土更为疏松,也加速了土壤的风蚀和水蚀,同时,使有机质的分解速度大于合成的速度,土壤有机质开始大幅度减少。为了减少病虫草鼠害,促进农业稳产、高产,大量化肥、农药和除草剂被投入到土壤中,从而加速了土壤矿化率,土壤微生物区系也发生改变,破坏了土壤团粒结构,恶化土壤的物理性质,土壤肥力严重下降。加之农民更多的采用广种薄收的掠夺式经营方式,耕地供给作物的养分得不到补偿,从而使土壤养分平衡失调。据了解,黑龙江省每年流失氮21.9万～38.4万t,磷16.4万～28.8万t,折合尿素47.6万～83.5万t,过磷酸钙91.1万～160万t。据统计,近50年来,东北区土壤有机质由开垦之初的3%～6%下降到目前的2%～3%。有机质含量降低导致土壤肥力下降、容重增加、通透性变差,保水保肥能力弱化,影响了耕地的产出能力。近几年,在中央财政和地方财政的支持下,各地积极实施测土配方施肥、耕地质量保护与提升、黑土地保护利用试点等项目,推广了秸秆还田技术、增施有机肥技术和粮豆轮作等一系列培肥改良技术措施,使土壤有机质得到提升,但是总体仍然偏低,有提升空间。

3.2 培肥改良对策

3.2.1 因地制宜,积极推广秸秆还田等耕地质量保护技术模式

以生态平衡为耕地质量保护的核心,不以增加植物营养物质为主,以保持与改善植物的土壤营养环境条件为首要措施,经济合理地利用秸秆等有机物来培肥土壤,恢复和保持地力。

3.2.2 广辟有机肥源,重施有机肥料

东北区有着广泛的有机肥源,如畜禽粪便、秸秆等,将这些有机肥源收集起来,进行堆积发酵腐熟就可以积制出有机肥料。有机肥中含有丰富的有机质,施入土中后可显著提高土壤有机质含量,从而起到培肥地力、改善土壤理化性质的作用。

3.2.3 合理轮作,种植豆科等绿肥作物,实现用地养地相结合

合理轮作能够保持和提高土壤有机质含量,增加土壤微团聚体比例,提高土壤的保水、保肥能力。合理轮作也是有效控制土壤酸化的一种有效措施,在土壤上长期种植一种作物,会造成某几种营养元素富集,导致酸化加剧。此外,合理轮作还能够减少连作带来的土传病虫害,进而减少农药等药剂的使用,既保障了粮食质量安全,又有效控制了土壤酸化,还培肥了地力,可谓一举多得。

3.2.4 建立合理的施肥体系,有机无机肥搭配科学施肥,提高肥料效益,减少化肥用量

由于化肥和有机肥中都含有大量的有机酸,所以不恰当的施肥也会导致土壤酸化加剧,根据土壤肥性进行科学施肥配比,达到最佳利用效果,对减少土壤酸化有积极效果。施用有机肥料是培肥土壤切实有效的途径,它不仅能更新改善土壤腐殖质的组成,而且能够协调土壤肥力的许多因素,但在增加施用量的同时,要对有机肥和土壤的环境质量进行监测,防止重金属等有害物质污染耕地土壤,影响耕地质量。在增施有机肥、实施秸秆还田或轮作种植豆科绿肥作物的基础上,氮肥采用分期调控,减施增效;磷肥利用后效,减量施用,恒量调控,高含量地块可以连续二年减施30%,再根据测土结果确定合理用量;钾肥采用恒量调控,适量增钾;中微量元素可基于土壤测试进行因缺补缺,不断提高肥料效益。

3.2.5 加大财政投入力度,推进耕地保护相关资金整合

实施好黑土地保护利用试点项目、耕地质量保护与提升补助项目、化肥减量增效项目等。建立健全耕地保护相关项目的投入保障机制,完善支持政策,调动农民、农民专业合作组织、农业企业等投入主体的积极性,运用市场机制鼓励和吸引金融资本、民间资本积极投入耕地保护。规划区政府要加强土地出让金、新增千亿斤粮食生产能力规划投资等不同渠道资金的有机整合,集中投入,连片治理,整县推进,提高资金使用效益。