東北區(qū)耕地土壤有機質(zhì)現(xiàn)狀、演變趨勢及改良對策

宋 丹

(遼寧省農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心,遼寧 沈陽 110034)

東北區(qū)包括黑龍江省、吉林省、遼寧省(除朝陽外)三省及內(nèi)蒙古東北部大興安嶺地區(qū),總耕地面積約0.22億hm2,占全國耕地總面積的18.24%,種植制度為一年一熟。該區(qū)廣袤的土地、肥沃的土壤和適宜的氣候,為糧食生產(chǎn)提供了得天獨厚的條件,一直是我國最重要的糧食生產(chǎn)基地,被稱為“中國最大的商品糧戰(zhàn)略后備基地”。該區(qū)主要包括遼寧平原丘陵農(nóng)林區(qū)、松嫩——三江平原農(nóng)業(yè)區(qū)、長白山地林農(nóng)區(qū)和興安嶺林區(qū)4個二級農(nóng)業(yè)區(qū),耕地主要土壤類型為黑土、黑鈣土、暗棕壤、棕壤等。該區(qū)耕地質(zhì)量水平較高,中高等級耕地占耕地總面積的94%以上。主要障礙因素包括水土流失、土壤沙化、酸化、鹽堿化及土壤養(yǎng)分貧瘠等,這部分耕地土壤保肥保水能力差、排水不暢,易受到干旱和洪澇災(zāi)害的影響。

1 東北區(qū)監(jiān)測點基本情況

2018年,東北區(qū)共有耕地質(zhì)量監(jiān)測點168個。其中,遼寧平原丘陵農(nóng)林區(qū)有監(jiān)測點39個,占東北區(qū)監(jiān)測點總數(shù)的23.2%;松嫩——三江平原農(nóng)業(yè)區(qū)105個,占62.5%;長白山地林農(nóng)區(qū)15個,占8.9%,興安嶺林區(qū)9個,占5.4%(表1)。

表1 東北區(qū)2018年國家級耕地質(zhì)量監(jiān)測點基本情況Table 1 The situation of national cultivated land quality monitoring point in Northeastern Region of China in 2018

根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部耕地質(zhì)量監(jiān)測保護中心印發(fā)的《全國九大農(nóng)區(qū)及省級耕地質(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)(試行)》,東北區(qū)耕地質(zhì)量監(jiān)測主要指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 東北區(qū)耕地質(zhì)量監(jiān)測主要指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)Table 2 The classification standards for main indicators of cultivated land quality monitoring in Northeastern Region of China

2 耕地土壤有機質(zhì)現(xiàn)狀及演變趨勢

2018年,東北區(qū)土壤有機質(zhì)平均含量31.4 g/kg,處于2級(較高)水平。據(jù)統(tǒng)計,全區(qū)有機質(zhì)含量有效監(jiān)測點數(shù)161個,根據(jù)東北區(qū)耕地質(zhì)量監(jiān)測主要指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn),處于1級(高)水平的監(jiān)測點有24個,占監(jiān)測點總數(shù)14.9%;處于2級(較高)水平的監(jiān)測點有52個,占32.3%;處于3級(中)水平的監(jiān)測點有57個,占35.4%;4級(較低)水平的監(jiān)測點有23個,占14.3%;處于5級(低)水平的監(jiān)測點有5個,占3.1%(圖1)。總體來看,東北區(qū)土壤有機質(zhì)呈上升趨勢。

圖1 2018年東北區(qū)土壤有機質(zhì)含量各等級區(qū)間所占比例Figure 1 The proportion of soil organic matter content in different grades in Northeastern Region of China in 2018

2018年耕地質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果顯示,東北區(qū)各二級農(nóng)業(yè)區(qū)土壤有機質(zhì)含量平均值差異較大,由南向北(緯度由低至高)土壤有機質(zhì)平均值逐漸遞增。北部興安嶺林區(qū)所轄區(qū)域有機質(zhì)含量最高,平均為60.92 g/kg,處于1級(高)水平;南部的遼寧平原丘陵農(nóng)林區(qū)最低,平均為21.76 g/kg,處于3級(中)水平;松嫩——三江平原農(nóng)業(yè)區(qū)和長白山地林農(nóng)區(qū)居中,平均值分別為31.89 g/kg和35.31 g/kg,均處于2級(較高)水平(圖2)。

圖2 2018年東北區(qū)二級農(nóng)業(yè)區(qū)域土壤有機質(zhì)含量Figure 2 The soil organic matter content in secondary agricultural areas of Northeastern Region of China in 2018

2.1 含量變化

2004～2018年,東北區(qū)監(jiān)測點土壤有機質(zhì)平均含量變化較小,基本穩(wěn)定,略有上升,年均增加0.2 g/kg(圖3)。二級農(nóng)業(yè)區(qū)中,松嫩——三江平原農(nóng)業(yè)區(qū)有機質(zhì)含量水平及變化情況基本與東北區(qū)一致;遼寧平原丘陵農(nóng)林區(qū)呈先下降后上升的波動趨勢,長白山地林農(nóng)區(qū)土壤有機質(zhì)平均含量波動較大,呈先上升再下降的趨勢,興安嶺林區(qū)監(jiān)測點較少,從2016年到2018年呈上升趨勢。

2.2 頻率變化

2004～2018年,東北區(qū)監(jiān)測點土壤有機質(zhì)含量主要集中在2級和3級水平,2018年占比67.7%。其中,土壤有機質(zhì)含量處于1級(高)水平的監(jiān)測點占比呈增加趨勢,從7.5%上升到14.91%;處于2級(較高)和3級(中)水平的監(jiān)測點占比在呈下降趨勢,分別從46.34%、39.02%下降到32.30%、35.40%;處于4級(較低)水平的監(jiān)測點的占比波動較大,略有下降,從14.63%下降到14.29%;監(jiān)測點土壤有機質(zhì)含量處于5級(低)水平的監(jiān)測點占比一直處于較低水平(圖4)。

3 土壤有機質(zhì)含量較低的原因分析及土壤培肥改良對策

3.1 原因分析

土壤翻耕后,雖然有利于土壤微生物活動和土壤養(yǎng)分的釋放,加速土壤物質(zhì)的礦化速度,但黑土翻耕后,表土更為疏松,也加速了土壤的風(fēng)蝕和水蝕,同時,使有機質(zhì)的分解速度大于合成的速度,土壤有機質(zhì)開始大幅度減少。為了減少病蟲草鼠害,促進農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn),大量化肥、農(nóng)藥和除草劑被投入到土壤中,從而加速了土壤礦化率,土壤微生物區(qū)系也發(fā)生改變,破壞了土壤團粒結(jié)構(gòu),惡化土壤的物理性質(zhì),土壤肥力嚴(yán)重下降。加之農(nóng)民更多的采用廣種薄收的掠奪式經(jīng)營方式,耕地供給作物的養(yǎng)分得不到補償,從而使土壤養(yǎng)分平衡失調(diào)。據(jù)了解,黑龍江省每年流失氮21.9萬～38.4萬t,磷16.4萬～28.8萬t,折合尿素47.6萬～83.5萬t,過磷酸鈣91.1萬～160萬t。據(jù)統(tǒng)計,近50年來,東北區(qū)土壤有機質(zhì)由開墾之初的3%～6%下降到目前的2%～3%。有機質(zhì)含量降低導(dǎo)致土壤肥力下降、容重增加、通透性變差,保水保肥能力弱化,影響了耕地的產(chǎn)出能力。近幾年,在中央財政和地方財政的支持下,各地積極實施測土配方施肥、耕地質(zhì)量保護與提升、黑土地保護利用試點等項目,推廣了秸稈還田技術(shù)、增施有機肥技術(shù)和糧豆輪作等一系列培肥改良技術(shù)措施,使土壤有機質(zhì)得到提升,但是總體仍然偏低,有提升空間。

3.2 培肥改良對策

3.2.1 因地制宜,積極推廣秸稈還田等耕地質(zhì)量保護技術(shù)模式

以生態(tài)平衡為耕地質(zhì)量保護的核心,不以增加植物營養(yǎng)物質(zhì)為主,以保持與改善植物的土壤營養(yǎng)環(huán)境條件為首要措施,經(jīng)濟合理地利用秸稈等有機物來培肥土壤,恢復(fù)和保持地力。

3.2.2 廣辟有機肥源,重施有機肥料

東北區(qū)有著廣泛的有機肥源,如畜禽糞便、秸稈等,將這些有機肥源收集起來,進行堆積發(fā)酵腐熟就可以積制出有機肥料。有機肥中含有豐富的有機質(zhì),施入土中后可顯著提高土壤有機質(zhì)含量,從而起到培肥地力、改善土壤理化性質(zhì)的作用。

3.2.3 合理輪作,種植豆科等綠肥作物,實現(xiàn)用地養(yǎng)地相結(jié)合

合理輪作能夠保持和提高土壤有機質(zhì)含量,增加土壤微團聚體比例,提高土壤的保水、保肥能力。合理輪作也是有效控制土壤酸化的一種有效措施,在土壤上長期種植一種作物,會造成某幾種營養(yǎng)元素富集,導(dǎo)致酸化加劇。此外,合理輪作還能夠減少連作帶來的土傳病蟲害,進而減少農(nóng)藥等藥劑的使用,既保障了糧食質(zhì)量安全,又有效控制了土壤酸化,還培肥了地力,可謂一舉多得。

3.2.4 建立合理的施肥體系,有機無機肥搭配科學(xué)施肥,提高肥料效益,減少化肥用量

由于化肥和有機肥中都含有大量的有機酸,所以不恰當(dāng)?shù)氖┓室矔?dǎo)致土壤酸化加劇,根據(jù)土壤肥性進行科學(xué)施肥配比,達到最佳利用效果,對減少土壤酸化有積極效果。施用有機肥料是培肥土壤切實有效的途徑,它不僅能更新改善土壤腐殖質(zhì)的組成,而且能夠協(xié)調(diào)土壤肥力的許多因素,但在增加施用量的同時,要對有機肥和土壤的環(huán)境質(zhì)量進行監(jiān)測,防止重金屬等有害物質(zhì)污染耕地土壤,影響耕地質(zhì)量。在增施有機肥、實施秸稈還田或輪作種植豆科綠肥作物的基礎(chǔ)上,氮肥采用分期調(diào)控,減施增效;磷肥利用后效,減量施用,恒量調(diào)控,高含量地塊可以連續(xù)二年減施30%,再根據(jù)測土結(jié)果確定合理用量;鉀肥采用恒量調(diào)控,適量增鉀;中微量元素可基于土壤測試進行因缺補缺,不斷提高肥料效益。

3.2.5 加大財政投入力度,推進耕地保護相關(guān)資金整合

實施好黑土地保護利用試點項目、耕地質(zhì)量保護與提升補助項目、化肥減量增效項目等。建立健全耕地保護相關(guān)項目的投入保障機制,完善支持政策,調(diào)動農(nóng)民、農(nóng)民專業(yè)合作組織、農(nóng)業(yè)企業(yè)等投入主體的積極性,運用市場機制鼓勵和吸引金融資本、民間資本積極投入耕地保護。規(guī)劃區(qū)政府要加強土地出讓金、新增千億斤糧食生產(chǎn)能力規(guī)劃投資等不同渠道資金的有機整合,集中投入,連片治理,整縣推進,提高資金使用效益。