耕地保护与质量提升技术措施及其应用

2023-10-15聂磊

安徽农学通报 2023年15期

聂磊

（1兰桂骐农业科技（上海）有限公司，上海 202165；2上海市崇明区生态农业科创中心（上海市崇明区农业技术信息服务中心），上海 202150）

耕地是人类赖以生存的重要资源之一，耕地质量直接决定着土地的生产能力，因此，保护耕地对于保障粮食安全、促进生态平衡、乡村振兴战略的实施都具有至关重要的意义。我国耕地资源紧缺，人均耕地面积较少，其中缺乏水源保证、水土流失、干旱退化的中下等耕地面积占比较大。由于长期过度集约经营，耕地退化及农业污染等情况时有发生[1-2]，我国南方地区面临着耕地土壤酸化等问题[3]。

改革开放以来，党和政府高度重视耕地保护问题，在几十年的发展过程中，我国耕地保护政策经历了从“数量保护”到“数量与质量并重”，再到数量、质量和生态“三位一体”的保护新格局，从注重规模体量，到兼顾耕地质量，再到生态健康可持续发展。我国对于耕地保护机制的探索具有鲜明的时代性和阶段性特点，与我国社会经济发展密切相关。为此，本文从我国耕地保护的制度政策着手，梳理了改革开放以来我国耕地保护政策的演进过程，分析了政策环境、自然环境、社会经济环境、生产管理方式等因素对耕地质量的影响，并重点讨论了耕地保护与质量提升的主要技术措施及其综合应用。

1 耕地保护政策的演变脉络

1.1 耕地保护政策制定起步期：耕地数量保护阶段（1978—1997年）

1978 年我国开始推行改革开放的政策，安徽凤阳小岗村实行的家庭联产承包责任制拉开了中国对内改革的大幕。自此，依靠农业生产制度形式的转变和农业科学技术的发展，促进了我国农村耕地的产出大幅提升，有效缓解了粮食短缺的危机。然而，经济的快速发展也带来了新的矛盾，尤其是工业化和城镇化进程中耕地面积不断减少的问题。在此背景下，我国开启了对耕地保护在政策层面的探索，陆续出台了相关政策文件强调耕地保护的重要性，逐步形成了耕地保护的基本概念。1982 年1 月1 日，中共中央发出第一个关于“三农”问题的中央一号文件，明确指出保护耕地是我国的重大国策。

1986 年是我国土地管理制度改革的重要一年，2 月成立国家土地管理局，标志着我国土地开始实现集中管理；6月《土地管理法》颁布，标志着我国土地管理工作纳入依法管理的轨道。我国正式开启了耕地保护与质量建设的机制化、法制化和制度化历程[4]。此后，国家相继颁布了《土地复垦规定》《土地管理法实施条例》等一系列文件，旨在保障耕地面积和促进耕地多元化发展[5]。1994 年，基本农田保护制度应运而生。1997 年，《关于进一步加强土地管理切实保护耕地的通知》提出，保护耕地就是保护我们的生命线，必须严格按照耕地总量动态平衡的要求，严格控制占用耕地。

这一时期（1978—1997 年）我国耕地面积呈下降趋势，其中1978—1995 年耕地面积净减少46 666.7 km2[6]。我国逐步开启了以耕地数量保护为目标的探索期，强调制止违法利用土地，从而保障粮食生产安全。该时期是我国耕地保护政策的早期探索阶段。

1.2 耕地保护政策发展完善期：数量与质量并重阶段（1998—2012年）

1998 年国土资源部正式成立，我国国土资源相对集中管理体制开始构建，同年修订了《土地管理法》，标志着耕地“数量+质量”并重的目标形成。2001 年，《关于进一步加强和改进耕地占补平衡工作的通知》提出，通过土地用途管制和耕地补偿落实耕地占补平衡，并对“耕地数量、质量和生态管护三方面协调统一”的原则进行阐明。2004—2008 年的中央一号文件均对提高耕地质量予以了目标定位。2012 年，《关于提升耕地保护水平全面加强耕地质量建设与管理的通知》提出，严格管控优质耕地，提升耕地质量等级，严格落实占补平衡等要求，加强耕地质量建设和管理。

这一时期（1998—2012 年）是在前期政策制定的基础上，对耕地保护的概念内涵、政策制度进行了强化，耕地保护政策体系初步构建，政策手段日趋多样化。该阶段所涉及的耕地保护制度与政策主要围绕保障粮食生产安全和提高耕地质量这2个方面而制定的。伴随着对耕地保护认知程度的不断深入，耕地保护政策由注重耕地数量保护逐步转向耕地质量保护。总体而言，该阶段虽然处于耕地数量与质量并重阶段，在耕地质量保护方面处在摸索阶段，相关规范的深化程度、可操作性有待提升，从而影响了耕地质量保护的实际效果。

1.3 耕地保护政策深化成熟期：数量、质量和生态并重阶段（2013年至今）

十八大以来，党和国家高度重视可持续发展及生态环境建设，耕地保护的目标逐步从“数量和质量并重”向数量、质量、生态“三位一体”的耕地保护理念进行转变。2014 年的中央一号文件提出要兼顾高效高产和资源生态的永续利用，建立健全农业可持续发展的长效机制，努力走出一条具有中国特色的生态环境可持续新型农业现代化道路。2017年，《关于加强耕地保护和改进占补平衡的意见》提出，要坚持最严格的耕地保护制度和节约用地制度，像保护大熊猫一样保护耕地，牢牢守住耕地红线，确立了数量、质量、生态“三位一体”的耕地保护新格局。

2013 年至今，政府通过对耕地占补平衡、土地整治、高标准农田建设、轮作休耕等事项的积极引导，围绕数量、质量、生态“三位一体”的耕地保护目标制定各项耕地保护政策，构建了一套更加成熟的耕地质量保护体系，为落实“藏粮于地、藏粮于技”战略，保障国家粮食安全构筑了坚实的资源基础。

2 耕地保护与质量提升的影响因素

2.1 政策环境

政策环境是国家、地方政府出台的土地管理、土地保护和农业政策等法律、标准和规定，以及政府的投资和支持政策等。政策环境对耕地质量的影响是全面的、长期的和深远的。在耕地保护政策方面，主要包括耕地保护红线划定、耕地占补平衡制度、基本农田保护制度和耕地质量监测评价等内容。在土地管理政策方面，主要包括土地利用总体规划、土地流转等方面的政策，土地管理政策对土地的使用和流转起到了规范和保障作用。在农业生产政策方面，政府为促进农业生产和发展的支持和引导而制定的政策法规，包括农业补贴、农村基础设施建设、农产品价格保护和农业保险等方面的政策。在环境保护政策方面，通过土壤环境保护、水资源保护和生态保护等内容，防止生态环境破坏对耕地质量的影响，保护生物多样性和生态系统完整性。通过制定和实施相应的政策，可以保障耕地的安全和稳定，提高耕地的生产力和利用效益。张晏维和卢新海[7]运用马尔可夫区制转换向量自回归模型分析得出耕地保护效果具有明显的二区制特征，在缓慢增长期（区制1）必须加强经济激励工具和命令控制工具的使用力度，在稳定增长期（区制2）需要加强宣传引导工具的使用。

2.2 自然环境

耕地质量受到气候、土壤、水文等自然环境条件的影响，自然环境恶化将对耕地产生直接或间接的影响。气候条件的变化可能导致土地干旱、水涝、土地侵蚀，甚至导致病虫害暴发等问题，从而影响了耕地的利用率和产出。土壤是耕地生产的基础，土壤的结构、物理性质、化学性质和土壤质量受到地形、地质等因素的影响。水文环境包括水资源的状况、水文地貌、水文气象等。水文环境的改变可能导致水土流失、水土保持能力下降，进而导致耕地的质量下降和生态环境恶化，也可能影响耕地中的生物群落和生物多样性。李强等[8]研究发现，气候变化会导致茶园土壤有机质和有效养分含量降低，并改变茶树体内营养元素的平衡，降低钾、镁、硫、铁、锌等矿质营养元素的含量，进而降低茶叶产量和品质。

2.3 社会经济环境

社会经济环境的变化影响了耕地的经营模式和管理水平，如耕地利用方式、种植方式、种植技术、机械设备和基础设施等，进而作用于耕地质量。施园园等[9]研究发现，耕地的多功能与经济社会发展协调模式随着经济的发展，由高生产—中社会—低生态的正三角形态向低生产—中社会—高生态的倒三角形态演变。李茹[10]研究发现，义乌2006—2018 年社会经济发展与耕地面积变化呈明显的负相关关系。杨肖杰等[11]研究发现，耕地压力指数与GDP、人均GDP 的重心移动轨迹大体一致。

2.4 生产管理方式

生产管理方式是农业生产者在农业生产过程中采取的管理措施，是影响耕地质量的重要因素之一，主要包括耕地利用方式、作物轮作方式、机械作业方式、灌溉施肥措施等。农业生产者所采取的生产管理方式很大程度上与其年龄、受教育程度、经营规模等相关。高瑛等[12]研究发现，生产技术认知、采纳态度和耕地特征方面的因素是影响农户生态友好型土壤管理技术采纳决策的主要因素，国家政策和农业收益也是影响农户采纳决策的重要因素。吕杰等[13]研究发现，农户的年龄和接受相关培训的次数，显著影响了其对地力提升关键技术的采纳程度。

3 耕地保护与质量提升主要技术措施

随着我国科技水平的提升以及耕地保护理念的转变，关于耕地保护与质量提升的技术措施研究也日益丰富。在新时期数量、质量、生态“三位一体”的耕地保护理念下，应用实施层面可以通过秸秆还田、轮作休耕、土壤改良剂、水肥一体化、测土配方施肥、有机肥施工、绿肥种植、农业工程等技术措施保护并提高耕地的质量，促进农业生产的可持续发展。

3.1 秸秆还田技术

秸秆还田技术是将农作物秸秆还田作为肥料和有机质来源，以提高土壤肥力和改善土壤质量的一种农业生产技术。秸秆还田不仅可以改善土壤结构、增加土壤的有机质含量，促进土壤微生物的活动，同时也可以减少对环境的污染和提高经济效益。在应用秸秆还田技术时，需要注意还田时机、还田量和还田方式。粉碎翻压还田应以新鲜秸秆为主，把握时间节点，避免秸秆因曝晒干化后流失营养成分，并且要对农作物和秸秆进行有效筛查，及时清理病苗、弱苗及其秸秆，防止病菌或有害物质被翻入土壤，造成耕地质量下降，甚至对下茬作物种植造成风险[14]。上海每年水稻秸秆的产量超过80 万t，其中大部分是直接进行秸秆还田，过量还田的地块存在诱发病虫害和影响出苗率的情况[15]。不同秸秆还田方式造成秸秆与土壤的接触程度不同，进而影响了秸秆的腐解和矿化速度[16]。

3.2 轮作休耕技术

轮作休耕技术是为提高耕地质量和实现耕地可持续利用，采取以保护、恢复地力为目的的更换作物（轮作）或休耕的技术措施。通过合理利用农田和自然生态环境，轮作休耕可以使土地得到充分的恢复和休养，减轻土壤的耕作压力，提高耕地的利用效率和生产能力。上海稻田耕作制度从20 世纪80 年代的三熟制逐步转变为一年一熟制，改善了农田生态环境和耕地质量，2019年休耕深翻—水稻轮作面积约48 000 hm2，形成了注重生态、兼顾效益、种养结合的稻田轮作休耕制度和水稻绿色茬口模式。我国不同区域适宜不同的轮作休耕模式，连作障碍区采取轮作和休耕措施（冬种绿肥模式、冬耕晒垡模式、增肥培肥和种植豆类模式），重金属污染区采用改良土壤、改种作物、科学灌溉模式，地下水漏斗区采取季节性休耕和周年休耕的模式，其经济社会生态效益均可以显著提高[17]。

3.3 土壤改良剂施用技术

土壤改良剂又称为土壤调理剂，是一类可以改良土壤性质从而促进农作物生长的材料。施用土壤改良剂是快速改善土壤环境的技术措施之一，使用时需要注意土壤改良剂的种类、使用剂量和使用方式。土壤改良剂通常由多种成分组成，原材料种类较多，如秸秆、绿肥、珍珠岩、蛭石、高炉渣、污泥、木质素衍生物、多糖类衍生物、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇类物质等[18]。土壤改良剂根据不同的作用原理，还可以具体分为土壤结构剂、土壤固定剂、土壤调酸剂等。土壤改良剂可以改善土壤孔隙度、通气性、透水性，调节土壤酸碱度及降低土壤重金属活性，防止植物土传病害，并且可以明显改善南方旱坡耕地存在的酸、毒、瘠、漏、板、蚀等多种障碍因素。施用土壤改良剂还能有效降低土壤含盐量、钠吸附比和pH，提升土壤有机碳及其组分含量和土壤碳库管理指数[19]。兰挚谦等[20]通过试验发现，土壤改良剂能提高番茄株高的相对生长速率、果实品质、土壤肥力、根系活力、根系总表面积、果实糖酸比、果实可溶性固形物及维生素C 含量，促进番茄提质增产。

3.4 水肥一体化技术

水肥一体化技术的应用受到区域地形、作物种类、种植模式、生育期的影响。常见的水肥一体化技术通过滴灌、喷灌、微灌方式，可以实现精准的水肥控制，实现节水、节肥、增产、增收、提高效率等作用，目前已广泛应用于设施栽培领域。随着科技的不断进步，物联网[21]、深度学习[22]、大数据、云计算[23]与传感器技术也不断与水肥一体化技术进行叠加应用，从而更好地提高了灌溉施肥系统的效益。吴寿华[24]在设施葡萄栽培中发现，水肥一体化技术可以提高土壤有机质含量，降低土壤碱解氮和有效钾残留量，同时提高土壤对酸碱的缓冲能力，有效缓解土壤酸化，水肥一体化技术对于改善设施葡萄园土壤理化性状和提质方面的优势明显。

3.5 测土配方施肥技术

测土配方施肥技术是根据土壤理化特性，通过土壤分析确定土壤养分状况，再依据植物需求和施肥要求，科学合理施用化肥、有机肥、微量元素等肥料的技术。测土配方施肥技术可以提高施肥的准确性避免过量施肥导致土壤酸化、盐碱化等问题。测土配方施肥的具体措施根据土地类型、灌溉条件、作物种类、目标产量、施肥方式、种植模式等方面的不同而所有区别。周钦彩等[25]在水稻试验中发现，测土配方施肥与传统施肥相比，对氮肥、磷肥和钾肥的利用率均有明显提高，可以有效减少肥料用量，增产效益明显。张振等[26]研究发现，政府是推动农户耕地保护与提升行动的重要力量，经营规模、土地细碎化程度以及耕地质量是影响农户是否采用测土配方施肥技术的重要因素。

3.6 有机肥施用技术

有机肥施用技术是一种利用生物有机肥料代替化学肥料进行施肥的技术，应用时需要注意有机肥种类、施用量、施用时间、施用方式的选择。有机肥中含有丰富的有机质和微量元素，可以增加土壤肥力，可以部分替代化学肥料的使用，降低化肥对环境的影响。有机肥来源于农业废弃物或畜禽粪便等，应选用发酵腐熟完全的有机肥，避免残留的抗生素或者重金属对农田造成污染。宋以玲等[27]研究发现，减量化肥配施生物有机肥可以提高油菜叶片内叶绿素含量和根系活力，增强油菜超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性，提高了油菜的光合性能和抗氧化能力，较常规施肥产量显著提高，同时生物有机肥中含有大量有益菌株，可以提高根际土壤中的磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性，降低土壤脲酶和脱氢酶活性，优化根际微域环境，最终提高土壤中有效养分和有机质含量。在推广应用有机肥的过程中，由于农业生产者年龄、受教育程度、农业收入占比、经营耕地规模等情况的不同，存在农业生产者有机肥施用意愿与行为悖离的情况[28]。因此，需要通过政府指导、市场引导等方式，积极推行有机肥的施用。

3.7 绿肥种植技术

绿肥种植技术是通过种植具有固氮、改良土壤等功能的植物，达到增加土壤有机质含量，改善土壤质地，提高耕地质量的技术措施。大多数绿肥为豆科植物，其根系根瘤具有生物固氮功能，包括紫云英、豌豆、紫花苜蓿、蚕豆、田菁等。绿肥作物在耕地地力培育方面具有多种作用，能够有效促进耕地地力提升，促进化肥减量增效，促进培肥景观化建设以及促进酸化土壤矫治[29]。绿肥种植需要因地制宜选择不同的绿肥品种和种植方式，以达到最佳的耕地保护与质量提升效果。张达斌等[30]在渭北旱塬地区研究发现，相较于夏闲期休耕，连续2年夏季种植并翻压豆科绿肥能够增加3.9%～11.8%的耕作层土壤有机质含量，提高4.5%～10.8%的全氮含量，增加2.7%～7.6%的土壤碳库管理指数。武江燕等[31]研究发现，不同类型的绿肥作物对改土培肥的作用效果不同，在会宁县山旱区种植红豆草，相较于箭筈豌豆、草木樨和紫花苜蓿，可显著提高土壤有机质、全氮和速效磷含量。

3.8 农业工程技术

农业工程技术主要通过土地平整、合理归并、灌排设施建设、道路桥涵配套、农田林网建设、沟渠治理等工程措施，实现集中连片、田面平整、设施完善、生态良好、抗灾能力强的农田基础设施综合配套，满足现代农业发展需要。易铁坤等[32]采用层次分析法和特尔斐法对湖南省洞口县新增粮食生产能力田间工程项目区建设前、后的耕地质量指数和粮食产能进行测算，结果表明，项目实施后耕地质量指数提高0.041，耕地综合生产能力提高1 230 kg/（hm2·a），项目较大程度上提升了农机通田能力，改善了耕地的灌溉排水能力和障碍因素。

3.9 综合应用

我国幅员辽阔，地域差异大，不同地区的政策环境、自然环境、社会经济环境、生产管理方式、耕地质量等情况也不尽相同。在具体实施耕地保护与质量提升技术措施时，需要分析主要障碍因素，对症下药，因地制宜，科学合理地选择、应用不同的技术措施，以达到更好的效益。潘云枫和李文渊[33]研究发现，采用“稻麦轮作+秸秆还田（机械翻耕）+配方施肥”“稻绿轮作+有机肥+配方施肥”2 种地力提升模式，能够显著提高补充耕地的有机质含量和全氮含量，进而提高耕地地力。赵蕊等[34]在制种玉米生产区采用“水肥一体化+有机替代无机”模式进行试验，增施4 500～7 500 kg/hm2商品有机肥可替减5%～10%化肥，并且可以有效降低土壤酸碱性，提高耕层有机质含量和耕地基础养分。王占海和肖让[35]研究发现，在水肥一体化条件下，增施有机肥+土壤调理剂不仅可以提高玉米株高、茎粗、地上生物量，促进玉米植物生长，还能降低土壤pH 值和土壤水溶性盐。应用耕地质量提升技术可以从建立耕地保护补偿制度，加强高标准农田建设、新增耕地培肥改良、退化耕地治理与修复、污染耕地利用与修复等方面进行[36]。通过综合应用各项技术措施，可以实现用地与养地兼顾，多措并举，提升耕地产能和质量，促进农业产业绿色、优质、高效发展。