提高耕地質(zhì)量 促進我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展

李旭霞，李晉川，盧 寧，郭春燕，楊生權(quán)，田良才

（山西省生物研究所，山西太原030006）

耕地資源作為土地資源的精華，是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，更是一種不可逆轉(zhuǎn)的稀缺資源。耕地質(zhì)量對社會經(jīng)濟發(fā)展和糧食安全的保障具有重要的促進作用。目前，我國耕地資源狀況不容樂觀，一方面人口增長導(dǎo)致耕地資源日益短缺，另一方面由土地退化、土壤污染等造成的農(nóng)用地質(zhì)量下降和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力低下，已對國家糧食安全構(gòu)成嚴重威脅[1]。在堅持1.2億hm2耕地紅線的基礎(chǔ)上提高耕地質(zhì)量，是實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)高效和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

1 現(xiàn)階段耕地質(zhì)量是制約我國耕地生產(chǎn)力提高的主要障礙

耕地退化是糧食減產(chǎn)的主要原因。世界資源研究所研究表明，世界耕地的1/5出現(xiàn)了不同程度的退化，土壤貧瘠導(dǎo)致作物產(chǎn)量減少1/6。隨著人口的增長，我國糧食總量需求將繼續(xù)擴大，但耕地面積少且耕地質(zhì)量較差，但糧食安全形勢非常嚴峻。我國現(xiàn)有1.217億hm2耕地，人均不足0.093 hm2，僅為世界平均水平的40%。據(jù)2009年國土資源部發(fā)布的資料，我國優(yōu)、上等級質(zhì)量耕地占全國耕地總面積的32.65%，下、中等級質(zhì)量耕地占全國耕地總面積的67.35%。而山西省的情況更加惡劣，據(jù)山西農(nóng)業(yè)部門的統(tǒng)計，全省中低等級耕地面積達296.55萬hm2，約占耕地面積的74.18%[2]。按照國家糧食統(tǒng)計定額標準，高、中、低田糧食產(chǎn)量分別為 7 680，5 445，2 085 kg/hm2，中、低產(chǎn)田產(chǎn)量分別是高產(chǎn)田產(chǎn)量的70.8%和27.1%[3]。當(dāng)前，我國玉米、水稻、小麥的育種產(chǎn)量分別可達到 15 000，13 500，10 500 kg/hm2；而現(xiàn)實生產(chǎn)產(chǎn)量分別為 5 394，6 232，4 500 kg/hm2，僅是育種產(chǎn)量的35.96%～46.20%[4]。可以明顯看出，耕地質(zhì)量是決定作物單產(chǎn)的主要因素，改良土壤、提高耕地質(zhì)量是提高耕地生產(chǎn)力的核心。

我國耕地質(zhì)量問題已經(jīng)引起多方面的關(guān)注，2011年11月20日由中國科學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的有關(guān)研究所以及部分省級農(nóng)科院、農(nóng)業(yè)大學(xué)和土肥站28個單位的科學(xué)家，聯(lián)合提出了《提高中國耕地質(zhì)量的倡議書》，提高我國耕地質(zhì)量的問題已經(jīng)提到議事日程上[5]。

2 影響我國耕地質(zhì)量的主要因素

導(dǎo)致我國耕地質(zhì)量不高的情況主要有2種：一是自然因素所導(dǎo)致的土壤生態(tài)障礙。如水土流失、土壤鹽堿化、土壤干旱化等，可以通過坡地梯田化、挖溝排水、保水耕作等具體措施加以緩解和消除。二是在生產(chǎn)過程中，由于農(nóng)耕技術(shù)應(yīng)用失當(dāng)，產(chǎn)生負面影響，導(dǎo)致了耕地退化，這種情況占大多數(shù)。

2.1 有機肥使用量減少使土壤有機質(zhì)降低，土壤肥力下降

土壤有機質(zhì)含量是土壤肥力的重要標志，我國土壤有機質(zhì)含量明顯過低，從施用化肥之初的5%～8%，下降至現(xiàn)在的2%～3%，廣大地區(qū)土壤有機質(zhì)含量甚至小于1%，平均含量僅為歐美國家平均含量的1/2。

根據(jù)全國第二次土壤普查結(jié)果，東北平原、黃淮海平原及長江中下游平原，土壤培肥目標中土壤有機質(zhì)含量分別為 25.0，15.0，27.5 g/kg[6]。山西省平川地區(qū)和塬地旱地中、高產(chǎn)田的土壤有機質(zhì)含量應(yīng)維持在16～20 g/kg之間為宜，梁坡地中、低產(chǎn)田地塊也要采取措施將土壤有機質(zhì)含量提高到10～15 g/kg。而目前山西省耕地的有機質(zhì)含量平均為14.5 g/kg左右，與土壤培肥目標還有一定的差距。

長期有機肥料的投入不足是我國耕地土壤肥力下降的重要原因。我國在有機肥料的投入比例上呈急劇下滑趨勢，有機肥料投入占總肥料投入的比例，由20世紀50年代的90%以上降到現(xiàn)在的10%左右，導(dǎo)致耕地土壤肥力嚴重不足，耕地產(chǎn)量過度依賴化肥投入。目前，我國耕地產(chǎn)量50%以上靠化肥投入，而在歐美國家耕地產(chǎn)量的70%～80%靠基礎(chǔ)地力，僅20%～30%靠化肥投入。

2.2 過量使用化肥和農(nóng)藥導(dǎo)致環(huán)境污染，土壤酸化，土壤結(jié)構(gòu)破壞

我國耕地每年的農(nóng)藥用量超過130萬t，單位面積的用量為世界平均用量的3倍，氮肥的用量為世界平均水平的2.8倍，而化肥利用率僅為30%～35%。山西省化肥使用過量與不足并存，區(qū)域之間與作物類型之間存在較大差異[7]，化肥正在酸化我國土壤。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)土壤科學(xué)家張福鎖研究表明，從20世紀80年代至今短短三四十年的時間，中國幾乎所有土壤類型的pH值都下降了0.13～0.80個單位，而正常情況下，這一過程通常需要幾十萬年的時間[8]。

2.3 土地的固體污染也十分嚴重

現(xiàn)在我國棚膜的用量為102.3萬t，覆蓋面積為334.67萬hm2；地膜用量為105.6萬t，覆蓋面積2 066.67萬hm2。全國平均地膜的殘留率為20%～30%，每公頃的地膜碎塊高達6.45×105塊。地膜材料多為塑料，無法自然降解，造成耕地固體污染。根據(jù)不完全統(tǒng)計，全國受污染的耕地有1 000萬hm2，固體廢物的堆積占地和毀田133萬hm2，占全國耕地面積的1/10。而且地膜覆蓋面積還在增加，殘留量也仍在增長，耕地固體污染問題十分嚴重。

2.4 耕地土壤物理性狀變差，土壤耕作層變淺

由于我國強調(diào)土壤免耕和少耕，農(nóng)民只重視耕地的土表耕作。長期的淺耕行為，加上雨水和灌溉的沉積作用，在土壤中形成了堅硬的犁底層，使土壤耕作層越來越淺，耕地質(zhì)量受到影響，土壤保水保肥能力下降，造成作物根系發(fā)育不良，影響作物產(chǎn)量。

3 提高耕地質(zhì)量的主要措施

3.1 科學(xué)施用有機肥，奠定土壤肥力基礎(chǔ)

有機肥可為土壤提供有機質(zhì)，是形成土壤結(jié)構(gòu)不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)，有機肥用量應(yīng)占總用肥量的50%～60%。工業(yè)化有機肥可以達到精量化、減量化、速效化、可控化的目標[9]。一般情況下，有機肥的用量要達到40～75 t/hm2。但是，有機肥施用過量會帶來硝酸鹽過分積累，以及溫室氣體排放等生態(tài)危害。發(fā)達國家已經(jīng)通過立法來控制和指導(dǎo)有機肥的施用，為了控制硝酸鹽含量超標，蔬菜地有機肥用量不宜超過90 t/hm2。

3.2 測土配方施肥，科學(xué)應(yīng)用化肥

化肥是提高土地質(zhì)量、保障土壤供肥能力不可缺少的增產(chǎn)措施。但普通化肥利用率低，造成化肥使用過量，引發(fā)生態(tài)風(fēng)險，這成為長期困擾我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要問題[10]。2009年，我國水稻、玉米、小麥3大糧食作物氮肥生產(chǎn)效率為每千克化肥生產(chǎn)28 kg糧食，肥料利用率只有30%左右；而美國每千克化肥可生產(chǎn)60 kg糧食，肥料利用率達到40%～60%。

測土配方施肥是在對土壤科學(xué)認識的基礎(chǔ)上，結(jié)合作物特性而實行的精準農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，按照“缺什么、補什么”的原則，平衡施肥，這樣既可減少肥料過量施用造成的浪費和農(nóng)業(yè)面源污染，又可避免因肥料不足而影響作物生長發(fā)育。測土配方施肥技術(shù)雖科技含量高，但農(nóng)民易掌握和接受，大量的前期工作由農(nóng)技推廣單位或科研單位在實驗室完成，農(nóng)民只需根據(jù)室內(nèi)制定的技術(shù)方案照單備肥施肥[11]。通過測土配方施肥，并且改進施肥方法，推廣應(yīng)用緩釋控肥，化肥用量可減少30%～50%。

3.3 應(yīng)用土壤結(jié)構(gòu)劑改良土壤

化學(xué)調(diào)控改良土壤是20世紀60年代開始興起的土壤改良措施，21世紀有較快的發(fā)展。土壤改良劑針對性強，用量少，效果明顯，使用方便，對土壤侵蝕作用小，不污染環(huán)境，是提高耕地質(zhì)量的有效措施。新型土壤結(jié)構(gòu)改良劑中，PAM和BGA應(yīng)用效果較好。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穩(wěn)性團聚體增加30%～50%以上，土壤疏松、不結(jié)皮，大大提高了土壤的抗蝕能力，防止水土流失的效果非常明顯[12-13]。BGA土壤調(diào)理劑是一種天然有機復(fù)合物，對土壤具有多方面的改良作用，保墑抗旱作用非常明顯[14]。

3.4 應(yīng)用生物肥料，發(fā)揮土壤生物在保護和提高耕地質(zhì)量中的核心作用

生物肥料是汲取傳統(tǒng)有機肥料之精華，結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù)加工而成的科技產(chǎn)品，依靠大量的有益微生物的生命活動，抑制土傳病害，增強作物抗逆性，活化土壤，增加肥效，是很有發(fā)展前途的新型肥料品種。使用生物肥料，可降低化肥用量，減少有害物質(zhì)的積累，改善土壤供肥環(huán)境，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，達到農(nóng)產(chǎn)品無污染、無公害生產(chǎn)。

3.5 開展農(nóng)機深松整地，改良土壤的物理性狀

目前，耕地普遍是耕層淺、犁底層堅硬，通過深松可打破土壤犁底層，疏松土壤，改善土壤結(jié)構(gòu)狀態(tài)，調(diào)節(jié)土壤“三相”比，提高土壤的蓄水抗旱能力，活化土壤微生物活動，促進礦物質(zhì)分解，達到改良土壤、培肥地力的目的。初步統(tǒng)計，全國適宜深松的面積約0.4億hm2，按照3 a深松1次計算，每年需深松約0.13億hm2[15]。深松的深度一般要達到35～40 cm，3 a進行1次，周期性深松，可以增產(chǎn)10%～15%。

提高耕地質(zhì)量是集成土壤施肥、土壤耕作技術(shù)的系統(tǒng)工程，種植作物和農(nóng)作制度不同，加上不同區(qū)域、氣候、土壤條件的影響，提高耕地質(zhì)量的技術(shù)內(nèi)涵也有很大差異。通過試驗提出不同區(qū)域標準化的耕地保質(zhì)措施，對促進我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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