近30年中國農田耕層土壤有機質含量變化

楊 帆 徐 洋 崔 勇 孟遠奪 董 燕 李 榮 馬義兵

（1 全國農業技術推廣服務中心，北京 100125）

（2 中國農業科學院農業資源和農業區劃研究所，北京 100081）

近30年中國農田耕層土壤有機質含量變化

楊 帆1徐 洋1崔 勇1孟遠奪1董 燕1李 榮1馬義兵2

（1 全國農業技術推廣服務中心，北京 100125）

（2 中國農業科學院農業資源和農業區劃研究所，北京 100081）

土壤有機質含量是影響土壤肥力水平的重要指標，也是開展耕地質量建設、科學施肥工作的基礎。利用2005—2014年測土配方施肥項目數據與全國第二次土壤普查數據進行對比，分析了近30年來中國農田耕層土壤有機質的變化趨勢。結果顯示，30年來我國農田耕層土壤有機質含量呈整體上升趨勢，目前，全國耕層土壤有機質平均含量為24.65 g kg-1，較全國第二次土壤普查時期提高4.85 g kg-1，提高24.49%。其中，30～40 g kg-1等級比例增加3.64個百分點，20～30 g kg-1等級比例增加5.68個百分點，10～20 g kg-1等級比例增加5.36個百分點。需要引起注意的是，大于40 g kg-1等級比例減少了1.38個百分點。

土壤有機質；土壤普查；耕地；測土配方施肥項目；中國

土壤有機質含量不僅代表土壤碳儲量，也是土壤養分供應能力和肥力的重要指標之一，在耕地質量、環境保護、氣候變化和農業可持續發展方面均有著至關重要的作用。近年來，隨著我國農業農村發展環境的變化，資源環境約束逐漸趨緊，土壤肥力特別是土壤有機質成為世界關注的焦點。Ladha等［1］指出全球農田有機質含量呈總體下降趨勢。黃耀和孫文娟［2］在綜合了兩百余篇文章后提出，1980—2000年，占中國大陸農田面積53%～59%的土壤有機質呈明顯增加趨勢，華東和華北地區增加最為明顯，東北地區呈總體下降趨勢。Sun等［3］的研究表明，中國東部在1980—2000年，農田表層土壤有機質增加了9.96t hm-2。楊學明等［4］根據土壤志中采樣點的記錄，在調查了吉林省27個采樣點后提出，有機質含量有增有減，但平均水平無明顯變化。Liao等［5］分析了1982—2004年江蘇省土壤數據后發現，農田表土有機質從1982年的16.29 g kg-1增加至2004年的18.79g kg-1。目前，著眼于區域或點位的土壤有機質含量變化的研究較多，而對于國家尺度的研究甚少，這與國家尺度的數據支撐不足有關。

2005年我國開始實施的測土配方施肥項目將土壤采集和基本性質檢測列為基礎性工作之一。在2005—2014年的10年間，全國2 948個農業縣（農場、單位）的土肥部門根據農業部制訂的《測土配方施肥技術規范》［6］，在當地糧田、菜田和果園采集了大量土壤樣品進行檢測，測試項目包括土壤有機質、全氮、有效磷、速效鉀和pH等基礎五項指標。2014年，全國農業技術推廣服務中心組織專家對測土配方施肥土壤基礎五項檢測數據和空間數據進行審核后編輯出版了《測土配方施肥土壤基礎養分數據集》（2005—2014年）［7］。本文利用該數據集中的土壤有機質含量數據與全國第二次土壤普查（1979—1985年）相關數據進行比較，以期了解全國第二次土壤普查以來，中國耕地土壤有機質含量變化情況，為今后開展耕地質量建設和指導科學施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

本文涉及的全國第二次土壤普查耕地有機質數據來源于《中國土壤普查數據》［8］和《中國土壤肥力》［9］，代表面積13 162.7萬hm2。測土配方施肥數據來源于《測土配方施肥土壤基礎養分數據集》，數據點共8 467 083個，由于全國的農業縣（區、市）、農場均實施了測土配方施肥項目，共計2 948個農業縣（農場、單位），因此，代表面積按國家統計局最近一次公布的2008年底耕地面積計［10］，共12 171.6萬hm2。測土配方施肥樣本分布與2008年底耕地面積分布基本一致。

為了與全國第二次土壤普查數據進行比較，《測土配方施肥技術規范》規定了與全國第二次土壤普查相同的土壤檢測方法，土壤有機質均采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化容量法檢測［11］。

1.2 土壤有機質含量等級劃分

全國第二次土壤普查耕層有機質含量數據曾按大于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標準劃分成6個等級，本文按照該標準將全國各省測土配方施肥數據進行劃分。

1.3 數據統計

全國第二次土壤普查以成土條件、成土過程及其屬性為分類依據，根據不同土壤類型將各地數據進行了分級，《中國土壤肥力》［9］一書中利用各省各級別土壤有機質含量的中值與該級別耕地面積比例加權平均后得到該省土壤有機質平均含量。本文引用這組數據作為全國第二次土壤普查各省（區、市）農田土壤耕層有機質平均含量。

式中，Ea為a省土壤有機質平均含量，g kg-1；Mj為a省份土壤有機質j等級下的中值，g kg-1；Aj為a省份土壤有機質含量在j等級內的實際面積，104hm2。

測土配方施肥項目覆蓋了全國所有農業縣（場、單位），根據土壤類型、土地利用方式和行政區劃，將土壤采樣區域劃分為若干個采樣單元，每個采樣單元面積和采樣地塊面積均按照《測土配方施肥技術規范》執行，代表面積相近，因此，在計算各省土壤有機質平均含量時，采用了該省各取樣點土壤有機質含量的算術平均值。

式中，Fa為a省土壤有機質平均含量，g kg-1；Mh為a省采樣點h土壤有機質含量，g kg-1；N為a省樣本個數。

2 結 果

2.1 耕層有機質平均含量及變化

目前，全國農田耕層土壤有機質平均含量為24.65 g kg-1（表1），仍以黑龍江最高，達到了40.43 g kg-1。寧夏土壤有機質平均含量最低，僅為13.61 g kg-1。黑龍江、江西、湖南、廣西、云南和貴州6省區土壤有機質平均含量均在30.00 g kg-1以上。內蒙古、吉林、上海、江蘇、浙江、安徽、福建、湖北、廣東、四川、西藏和青海等12省區的土壤有機質平均含量在20.00～30.00 g kg-1之間。北京、天津、河北、山西、山東、河南、遼寧、海南、重慶、陜西、甘肅、寧夏和新疆的土壤有機質平均含量均小于20.00 g kg-1，其中，北京、山西、山東、陜西、甘肅和寧夏6省（區、市）土壤有機質平均含量均未達到15.00 g kg-1。

全國第二次土壤普查30多年來，我國農田耕層土壤有機質平均含量整體上升了4.85 g kg-1。從各省情況來看，與第二次土壤普查相比，全國有22個省（區、市）的耕層有機質平均含量增幅超過1.0 g kg-1，其中，安徽的增幅最大，達到了5.54 g kg-1。此外，湖南、貴州、四川、江西、廣西、江蘇和內蒙古的土壤有機質平均含量的增幅也超過了4.00 g kg-1。土壤有機質平均含量基本穩定的有湖北、浙江、西藏、新疆、海南、吉林和甘肅，變化幅度均在-1.00～1.00 g kg-1。土壤有機質平均含量顯著下降的僅有北京和青海，分別下降1.02 g kg-1和1.06 g kg-1。其中，北京主要是因為土地利用方式的巨大變化，城市擴張占用了原市區周邊肥沃的耕地，全市耕地面積從全國第二次土壤普查時期的50.69萬 hm2下降至2008年底的23.20萬 hm2，現有的耕地均位于原來的遠郊區，土壤肥力水平較低。除了與北京相似的原因外，青海土壤有機質平均含量下降，則還可能與肥料投入不足及風蝕作用等惡劣的自然條件有關。寧夏土壤有機質平均含量雖然最低，但與第二次普查時期相比仍提高了3.81 g kg-1。

2.2 耕層有機質分級含量及變化

從全國層面看，我國農田耕層有機質含量仍

集中在10～30 g kg-1區間，不同的是，全國第二次土壤普查時處于該區間的比例為58.27%，測土配方施肥項目時處于該區間的比例上升至69.31%，同時，處于10 g kg-1以上等級的比例增加了13.31個百分點，達到91.66%。分等級看，耕層土壤有機質含量＞40 g kg-1和≤10 g kg-1的比例分別占7.80%和8.34%，14.55%的耕層土壤有機質含量在30 g kg-1～40 g kg-1之間，27.31%的耕層土壤有機質含量在20～30 g kg-1之間，42.01%的耕層土壤有機質含量在10 g kg-1～20 g kg-1之間。

表1 各省（區、市）農田耕層有機質平均含量Table 1 Average contents of soil organic matter（SOM）in each province，autonomous region，and municipality

與全國第二次土壤普查時相比，＞40 g kg-1等級比例全國平均減少了1.38個百分點，僅有內蒙、安徽、湖南、廣西、四川和貴州6省（區）有所上升，平均上升6.66個百分點，其余均下降，平均下降3.4個百分點（表2）。30～40 g kg-1等級比例全國平均增加3.64個百分點，有19個省（區、市）該等級的比例有所上升，平均上升6.33個百分點，北京、河北、河南、廣東、海南、西藏、甘肅、寧夏、青海和新疆10省（區、市）有所下降，平均下降1.15個百分點。20～30 g kg-1等級比例全國平均增加5.68個百分點，除北京、內蒙古、上海、湖南、廣西、云南下降（平均下降3.84個百分點）外，其余24個省（區、市）該等級的比例均有所上升，平均上升6.38個百分點。處于10～20 g kg-1等級的比例全國平均增加5.36個百分點，有18個省在該等級的比例有所上升，平均上升14.7個百分點，12個省在該等級的比例有所下降，平均下降8.65個百分點。6～10 g kg-1等級所占比例除吉林省上升了0.46個百分點外，其余均下降，平均下降9.98個百分點。≤6 g kg-1等級所占比例僅內蒙古、四川分別上升了4.24和0.56個百分點，其余均下降，平均下降3.72個百分點。

造成以上現象的原因，一是＞40 g kg-1等級耕地所占比例大范圍下降，進入40 g kg-1以下的等級。其中，青海省下降最多，達11.12個百分點，可能是由于城市擴張，原城市周邊肥沃的耕地被占用，新開墾耕地的土壤有機質含量較低。此外，黑龍江、吉林兩省＞40 g kg-1等級的比例分別下降了9.07和1.29個百分點，反映出我國東北地區原先肥沃的耕地土壤，尤其是黑土地在退化，這一點必須引起足夠的重視。二是10 g kg-1以下等級耕地大范圍減少，上升至10 g kg-1以上等級，這主要歸功于近30年來我國中低產田改造、秸稈還田、沃土工程等工作所取得的成績。

3 討 論

3.1 30年來中國農田耕層土壤有機質變化

土壤有機質是耕地地力最重要的性狀之一，被認為是土壤質量和功能的核心，在農業生產中，土壤有機質是至關重要的決定因子［12］。30年來，我國農田耕層土壤有機質含量呈整體上升趨勢，全國耕層土壤有機質平均含量較全國第二次土壤普查時期提高4.85 g kg-1，即提高24.49%，這與黃耀和孫文娟［2］及潘根興和趙其國［12］等的觀點相似。與第二次土壤普查相比，全國有22個省（區、市）的耕層有機質平均含量顯著上升，尤其以安徽、湖南、廣西、四川、貴州5省（區）較為突出，＞30 g kg-1的各等級比例均有所上升，≤10 g kg-1的各等級比例均有所下降。

與全國第二次土壤普查時期相比，吉林、浙江、湖北、海南、西藏、甘肅、新疆7省（區）農田耕層土壤有機質平均含量變化不顯著，但是，北京、青海兩省（市）出現顯著下降。必須引起重視的是，＞40 g kg-1等級比例全國平均減少了1.38個百分點，僅有內蒙、安徽、湖南、廣西、四川、貴州6省（區）有所上升，其余均下降，平均下降3.4個百分點，尤其是擁有我國70%黑土地的黑龍江省，＞40 g kg-1等級比例下降了9.07個百分點。

由于中國農田土壤的高強度利用，中國土壤有機質含量與國外相比仍然偏低［13］，如中國土壤和歐洲同類土壤相比，棕壤平均低1.5%～2.0%，褐土低1.0%，黑鈣土低5.0%左右［14］。

3.2 我國農田耕層土壤有機質整體上升的原因

農田土壤有機質主要來源于作物根茬、還田的秸稈、翻壓的綠肥以及人畜禽糞便、養殖廢棄物、某些輕工業副產品以及部分生活垃圾制成的堆肥等。在自然狀態下，影響土壤有機質含量的因素包括氣候、植被、母質、地形和時間，而在人類耕作活動影響下，施肥狀況和耕作措施則成為短期影響農田土壤有機質含量的主要原因。

秸稈還田技術的推廣是我國大部分地區土壤有機質含量增加的最主要原因。秸稈作為植物殘體是農田有機物料來源的重要組成部分，還田后可

積累土壤有機質，長期施用秸稈的積累效果更明顯［15-17］。南方稻田連續兩年秸稈還田后，土壤有機質含量平均增加2.4 g kg-1，增幅達到8.0%［18］。在安徽的砂姜黑土上，4年的小麥/玉米輪作定位試驗顯示，秸稈還田較對照組土壤有機質含量提高8.5%［19］。黑土區田間定位試驗表明，玉米/大豆輪作體系連續秸稈還田8年后，土壤有機質含量提高了6.6%［20］。在黃褐土水旱輪作條件下，連續3年的水稻油菜秸稈還田后，土壤有機質含量較無覆蓋秸稈的對照組提高6.3%，差異顯著［21］。自第二次土壤普查以來，江蘇大力推廣秸稈還田，至20世紀90年代末，全省秸稈還田面積達100多萬hm2，玉米秸稈干物質還田量達10 t hm-2，稻麥干物質還田量達8 t hm-2，使一般土壤每年增加有機碳達0.1～0.2 g kg-1［22］。

表2 測土配方施肥與全國第二次土壤普查農田耕層有機質含量分級所占比例Table 2 The proportion of SOM rating in plow layer during the soil testing and formulated fertilization and the second national soil survey

20世紀80年代初以來，伴隨著我國農業投入的增加和科技發展，尤其是雜交水稻面積的推廣，我國糧食作物單位面積產量快速上升，由1980年的2 734.5 kg hm-2增加至2007年的4 748.3 kg hm-2［23］，作物產量的快速提升增加了農作物秸稈數量和歸還土壤的根系生物量。1980年，我國農作物秸稈資源總量不到4.5億噸［24］，而到2008年已達到了8億多噸［25］，秸稈資源總量大幅增加。與此同時，我國秸稈還田的比例逐年上升，根據全國農技中心對30個省（區、市）以及新疆生產建設兵團的調研結果顯示，2008年我國農作物秸稈還田比例為31.6%［25］，與20世紀90年代相比增加了16.4個百分點［26］，秸稈資源總量的增加與秸稈還田比例的上升共同促使更多的有機資源通過秸稈還田的方式歸還回土壤［2，12］。

免耕少耕技術的推廣也是近年來土壤有機質含量提升的重要因素。免耕少耕使土壤不穩定碳輸入增加，流失減少，意味著土壤匯集碳增加，而損失至大氣中的CO2減少，同時，免耕少耕使風雨對土壤的侵蝕作用降低，起到減少土壤有機質流失的作用［27］。潮土區小麥/玉米輪作體系下連續5年的田間定位試驗表明，免耕措施能顯著降低土壤CO2排放，增加土壤有機質含量，免耕處理土壤有機質含量較初始提高了35%［28］。西北壤土區在研究深松耕、免耕、旋耕和翻耕4種耕作方式下土壤有機質含量的變化時發現，免耕處理土壤有機質增加幅度較大，分別較深松耕、旋耕、翻耕提高32.3%、35.2%和36.9%［29］。南方稻田土壤上也有類似的結果，免耕1年后，0～5 cm土層土壤有機質含量較試驗前增加0.07 g kg-1，較翻耕處理土壤有機質含量增加1.22 g kg-1［30］。自1983年農業部將免耕列入全國農業重點推廣技術以來，全國少耕免耕范圍不斷擴大，2000年全國少耕免耕面積達260萬hm2，2006年全國少耕免耕面積增至2000多萬hm2［31］，我國農田耕作方式正在向少耕、免耕及深耕方向發展，這也是農田土壤有機質含量增加的重要原因。

堆肥和綠肥的施用是我國土壤有機質含量提升的另一個原因。堆肥含有豐富的有機物質，當被用于農田或退化土壤時，可增加有機質并改善土壤結構［32］。長期種植綠肥能豐富和平衡土壤中的養分元素，改善土壤理化性狀，提高土壤有機質含量［33］。四年的田間定位試驗結果顯示，連年施用有機肥可增加土壤有機質含量，化肥配施雞糞較單施化肥的處理土壤有機質含量平均提高8.1%［34］。根據全國綠肥試驗網的聯合定位試驗結果，無論是南方或北方，旱地或水田，平均每公頃壓入綠肥鮮草22 500～30 000 kg，連續5年，土壤有機質增加0.1%～0.2%［35］。

從20世紀50年代開始，綠肥在全國各地迅速發展，至70年代中期進入鼎盛，然而進入80年代以來，綠肥播種面積逐年下降，至1992年綠肥播種面積下降至411.2萬hm2，資源量6 612萬t［36］。21世紀初，國家出臺了部分鼓勵綠肥種植的政策，至2008年我國綠肥播種面積恢復至437.1萬hm2，資源總量達到9 339萬t［25］。綠肥種植面積的逐年增加帶動了有機肥施用量的增加，這種現象在南方水稻種植區尤為普遍［37］。近年來，隨著我國畜牧養殖業的發展，畜禽糞便資源量逐年增加，加之城市化加速帶來的廚余垃圾，使我國堆肥數量整體呈上升趨勢，這也在一定程度上促進了土壤有機質含量的增加。

近年來，中央一號文件多次指出，要將耕地質量建設當作一項戰略措施抓緊抓好。進入21世紀以來，國家先后啟動了土壤有機質提升、耕地質量提升、優糧工程、新增千億糧食生產能力建設以及黑土地保護試點等重大項目，推廣秸稈還田、綠肥種植、增施有機肥、土壤改良培肥和測土配方施肥等重大技術，正在有效促進我國農田土壤有機質含量穩步提升。同時，仍需清醒地認識到，我國需要加強土壤有機質的相關研究工作，如全國哪些地方土壤有機質含量容易提升，哪些地方有可能下降，哪些地方會比較穩定，有機質含量是不是越多越好，不同區域的有機質含量應處于什么水平比較適宜等。建議國家在繼續加強耕地質量建設的同時，加強相關方向的研究投入，為實現農業可持續發展、保障國家糧食安全提供理論基礎和技術支撐。

4 結 論

目前，全國農田耕層土壤有機質平均含量為24.65 g kg-1。耕層土壤有機質含量＞40 g kg-1和≤10 g kg-1的比例分別占7.80%和8.34%，14.55%的耕層土壤有機質含量在30～40 g kg-1之間，27.31%的耕層土壤有機質含量在20～30 g kg-1之間，42.01%的耕層土壤有機質含量在10～20 g kg-1之間。30年來，我國大部分地區農田耕層土壤有機質含量上升，其主要原因是秸稈還田增加了有機養分的投入量，同時，也與少（免）耕及堆肥和綠肥的施用有關。部分地區耕層土壤有機質下降的主要原因是耕地質量保護與提升工作仍未得到應有的重視，秸稈、堆肥和綠肥等有機肥用量仍偏少，同時，城市擴張占用了原來肥沃的耕地，新開墾耕地土壤有機質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

楊 帆（1965—），女，廣東人，碩士，推廣研究員，主要研究肥料與施肥技術推廣和肥料管理。E-mail：yangfan@agri.gov.cn

2017-03-18；

2017-06-01；優先數字出版日期（www.cnki.net）：2017-06-14

（責任編輯：陳榮府）