基于近15 年定位監測的宿遷市耕地質量演變趨勢

程芳梅，高學雙，趙海俠，于愛華，孫健雄，陳應江，王 為*，祁石剛*

（1.江蘇沿海地區農業科學研究所，江蘇 鹽城 224002；2.宿遷市農業技術綜合服務中心，江蘇 宿遷 223800）

耕地是重要的農業資源，耕地質量事關國家糧食安全、農產品質量安全、生態環境安全[1]。耕地質量監測評價在耕地質量保護中處于最基礎、最核心的地位，是法律法規賦予農業農村部門履行耕地質量管理的重要職責，是及時了解和掌握耕地質量狀況、推動耕地資源合理利用、提高耕地綜合生產能力、指導農民科學施肥、改善農業生態環境、促進農業可持續發展的重要手段。耕地質量等級是衡量耕地質量優劣的重要指標，對研究耕地質量、保障糧食安全具有重要意義。宿遷市位于江蘇省北部，全市耕地總面積為40.774 萬hm2，土壤共分為潮土、砂姜黑土、黃棕壤土、棕壤土、黃褐土、褐土、粗骨土、石灰巖土、水稻土和紫色土10 個土類、14 個亞類、19 個土屬、26 個土種[2]。為進一步加強耕地質量保護工作，本研究以覆蓋全市、代表不同土壤類型和種植制度的27 個省級耕地質量監測點為基礎，對區域內耕地土壤的理化性狀和生產潛力進行動態監測，了解和掌握耕地土壤地力基本狀況及變化規律，提出提高耕地質量的建設性建議。

1 材料與方法

1.1 監測點設置情況

按照“統一性、均勻性、連續性”的原則，選擇區域內具有代表性的耕作地塊建立監測點，2006 年在宿遷市建立了27 個省級耕地質量監測點，2007 年開始監測（初期3 年一輪、第2 輪后每年監測），初步形成了覆蓋全市、代表不同土壤類型和種植制度的耕地質量監測網絡（表1）。耕地利用方式主要為水旱輪作和旱地，其中25 個小麥—水稻輪作地塊，2 個小麥—玉米輪作地塊。每個監測點面積667～1 334 m2。

1.2 樣品采集與分析

每年于秋熟作物收獲后，在田間采用“S”形方法采樣，采樣點數為15～20 個，采樣深度為0～20 cm耕作層。土壤樣品委托第三方檢測，每年檢測的土壤肥力指標包括有機質、全氮、有效磷、速效鉀含量及pH 值等。參照NY/T 1121.2—2006《土壤檢測第2 部分：土壤pH 的測定》測定土壤pH 值；參照NY/T 1121.6—2006《土壤檢測第6 部分：土壤有機質的測定》測定土壤有機質含量；參照NY/T 1121.24—2012《土壤檢測第24 部分：土壤全氮的測定自動定氮儀法》測定土壤全氮含量；參照NY/T 1121.25—2012《土壤檢測第25 部分：土壤有效磷的測定連續流動分析儀法》測定土壤有效磷含量；參照NY/T 889—2004《土壤速效鉀和緩效鉀含量的測定》測定土壤速效鉀含量。

1.3 數據計算與統計

試驗數據采用Excel 2020 整理，土壤監測指標依據江蘇省耕地質量監測指標分級標準（2020 年，表2）進行評價。

表2 江蘇省耕地質量監測指標分級標準

2 結果與分析

2.1 土壤有機質變化

從圖1 可以看出，2021 年27 個省級耕地監測點耕層土壤養分有機質含量平均為23.89 g/kg，屬于2 級（較高）水平，與2007 年監測相比增加了2.82 g/kg；與第二次土壤普查（1982 年）相比，不論在旱作區還是在水旱輪作區有機質含量都普遍大幅度上升，提高了13.39 g/kg，增幅127.52%。

圖1 2007—2021 年宿遷市土壤有機質含量演變趨勢

2.2 土壤全氮變化

從圖2 可以看出，2021 年耕層土壤全氮含量為1.49 g/kg，屬于3 級（中）水平，與2007 年建點時相比，增加0.27 g/kg；與第二次土壤普查（1982 年）相比，全氮含量明顯上升，提高了0.75 g/kg，增幅為101.35%。

圖2 2007—2021 年宿遷市土壤全氮含量演變趨勢

2.3 土壤有效磷變化

從圖3 可以看出，2021 年27 個耕地質量監測點耕層土壤速效磷檢測含量平均為22.73 mg/kg，屬于3 級（中）水平，與2007 年監測點平均檢測值14.32 mg/kg 相比增加8.41 mg/kg，與第二次土壤普查（1982 年）相比，增加了4 倍多。從2007 年建點開始，宿遷市土壤有效磷含量呈先降后升趨勢，2013年觸底含量僅為11.6 mg/kg，隨后穩步提高。

圖3 2007—2021 年宿遷市土壤有效磷含量演變趨勢

2.4 土壤速效鉀變化

從圖4 可以看出，從2007 年建點后，土壤速效鉀變化呈穩步增加趨勢。2021 年耕層土壤速效鉀含量平均為142.80 mg/kg，屬于2 級（較高）水平，與第二次土壤普查（1982 年）相比，速效鉀含量平均增加了27.80 mg/kg，增幅24.17%。從2007 年至2021 年速效鉀變化趨勢來看，總體趨勢是穩步增加。

圖4 2007—2021 年宿遷市土壤速效鉀含量演變趨勢

2.5 土壤酸堿度（pH 值）變化

從圖5 可以看出，2021 年監測點土壤pH 平均值為7.48，全市耕地質量長期定位監測點土壤pH值年度變化較小，土壤pH 值中性偏堿，整體趨于中性穩定。

圖5 2007—2021 年宿遷市土壤pH 值演變趨勢

2.6 主要農作物施肥總量、強度和施肥結構變化情況

據宿遷市統計局數據，圖6 顯示，“十三五”以來，宿遷市農用化肥施肥總量逐年減少，2021 年下降至34.666 8 萬t，較2015 年下降4.437 2 萬t，降幅為11.35%，實現了負增長。全市施肥強度也有所下降，2021 年，全市主要農作物單位面積化肥施用強度為463.52 kg/hm2，比2015 年降低85.69 kg/hm2，降幅達15.60%（圖7）。從全市農用化肥施用結構變化趨勢來看（圖8），全市施肥結構呈現出明顯的減氮特征，2007—2021 年，全市氮肥投入量占比從54.15%下降至42.44%，磷肥從20.27%下降至9.41%，鉀肥從5.06%下降至5.04%，復合肥從20.53%上升至43.10%（圖8）。

圖6 2007—2021 年宿遷市化肥施肥總量變化情況

圖7 2007—2021 年宿遷市單位面積化肥施用強度

圖8 2007—2021 年宿遷市化肥施用結構變化趨勢

2.7 耕地質量分析

宿遷市耕地面積40.78 萬hm2，耕地質量平均等級為4.02，十等地分布情況見圖9。其中：耕地一等地2.58 萬hm2，占比6.34%；二等地4.96 萬hm2，占比12.16%；三等地9.34 萬hm2，占比22.90%，一、二、三等地為高等地。四等地8.70 萬hm2，占比21.34%；五等地7.45 萬hm2，占比18.28%；六等地4.38 萬hm2，占比10.74%，四、五、六等地為中等地。七等地2.23 萬hm2，占比5.48%；八等地0.89 萬hm2，占比2.19%；九等地0.23 萬hm2，占比0.56%；十等地0.01 萬hm2，占比0.02%，七、八、九、十等地為低等地。

圖9 宿遷市十等地分布情況

2.8 耕地數量與糧食產量的變化

如表3 所示，2007—2021 年間，宿遷市耕地面積從438 405 hm2減少到407 738 萬hm2，人均耕地面積從0.082 5 hm2降低到0.069 0 hm2，全市糧食總產量由330.20 萬t 增長到409.61 萬t，人均糧食產量由621.23 kg/人增加到693.24 kg/人，全市的耕地和人均耕地總體上呈逐年遞減的趨勢，糧食產量呈遞增趨勢。尤其是“十三五”以來，宿遷市糧食總產量連續6 年保持在400 萬t 以上，2021 年達409.61 萬t，居全省第4 位。

表3 2007—2021 年宿遷市耕地與糧食生產的基本情況

3 討論與結論

耕地作為“三農”之本，其保護工作一直受到黨中央、國務院高度重視，2011 年11 月26 日《江蘇省耕地質量管理條例》（以下簡稱《條例》）在全國率先頒布。十多年來，江蘇省上下深入貫徹落實《條例》，耕地質量建設與保護工作成效顯著，對推動全省耕地保護、糧食安全、農產品質量安全、生態安全發揮著重要的作用。守護耕地質量就是守護國家糧食安全，耕地質量提升的關鍵是提高土壤有機質含量[3]。大量研究結果表明，土壤有機質變化與氣候、土壤理化因子、農業管理水平有關，外源養分投入數量與養分配比影響土壤有機質變化，有機、無機肥料配施可提高土壤有機質含量[4-5]。土壤有機質、有效磷、速效鉀等土壤養分含量的豐缺程度決定著土壤肥力的高低，直接影響農作物的生產和產量。本研究發現，近15 年來宿遷市耕地土壤有機質、全氮含量總體上升，有效磷含量顯著上升，速效鉀含量穩中有升，土壤養分的變化情況與全國耕地質量主要養分變化情況趨于一致[6]。

2021 年宿遷市耕地土壤有機質含量、全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量、pH 值的平均值分別為23.89 g/kg、1.49 g/kg、22.73 mg/kg、142.80 mg/kg、7.48。與2007 年相比，土壤有機質、全氮養分含量略有上升，而有效磷和速效鉀上升趨勢明顯；與1982年全國第二次土壤普查的數據相比，土壤養分含量均有較大幅度上升，其中有機質含量與全氮含量呈正相關性，且相關水平較為顯著。從1982 年到2007年，宿遷土壤中速效鉀含量的下降趨勢引起了農業部門關注，從2007 年開始，復混肥、專用肥等肥料的施用量增加以及作物秸稈、根茬還田的推廣促進了土壤鉀素循環，本土壤監測數據顯示，速效鉀含量平均值從90.59 mg/kg 升高至2021 年的142.80 mg/kg，土壤中鉀元素呈線性增長。根據江蘇省耕地質量監測指標分級標準（表2），2021 年宿遷市耕地土壤有機質和速效鉀含量平均值均處于“2 級（較高）”水平，較1982 年這2 者的增幅分別為127.52%、24.17%；全氮、有效磷含量平均值均處于“3 級（中）”水平，較1982 年增幅分別為101.35%、378.53%，其中有效磷增幅最為明顯，提升了2 個等級。長期定位監測點土壤pH 值年度變化較小，在7.3～7.6 區間，土壤pH 值中性偏堿。

耕地質量直接影響糧食的產量，參照GB/T 33469—2016《耕地質量等級》標準和農業農村部發布的《全國耕地質量等級評價指標體系》質量等級評價，以長江中下游平原丘陵農畜水產區為評價指標體系，選擇清潔程度、生物多樣性、農田林網化、地形部位、有效土層厚、質地構型、障礙因素、pH、土壤容重、耕層質地、有效磷、速效鉀、有機質、排水能力、灌溉能力這15 個指標為基本要素，開展耕地質量等級評價。采用《耕地質量等級》中推薦的層次分析法結合特爾菲法確定各評價指標的權重，開展等級評價[7-8]，研究發現，近年來宿遷市人均耕地總體上呈逐年遞減的趨勢，而糧食產量逐年遞增，人均糧食產量提升到2021 年的693.24 kg/人，土壤有機質、有效磷、速效鉀含量明顯提升，耕地質量平均等級為4.02，較江蘇省平均提升了0.67 個等級[8]。宿遷市耕地集中分布在3～5 等地，其中高等級耕地共16.88 萬hm2，占41.40%；中等級耕地共20.54 萬hm2，占50.36%；低等級耕地共3.36 萬hm2，占8.24%。耕地質量等級的提升也與近年來宿遷市開展高標準農田建設密不可分。

化肥作為重要的農業生產資料，在農業生產和保障糧食安全方面發揮了不可替代的重要作用[9]。我國糧食產量與化肥施用量呈正相關性，有研究顯示，化肥施用對糧食產量增加的貢獻率達57%[10]。但近年來在農業生產過程中，化肥施用量增加、施肥結構不合理帶來了一系列問題，如農業生產成本增加、農產品品質下降、農業面源污染加重等[11-12]。為促進農業綠色可持續發展，轉變農業發展方式，保障農業生產安全、農產品質量安全和保護生態環境，2015 年以來，農業農村部門深入開展“化肥使用量零增長”行動，聚合力量、強化措施、全力推進化肥減量增效[13-14]。宿遷市化肥施用強度和施用總量逐年下降，耕地質量逐年提升，分析主要原因有5 個方面。一是精準減量施肥。“十三五”以來，宿遷市全面貫徹落實農業農村部《打好農業面源污染治理攻堅戰的意見》《到2020 年化肥使用量零增長行動方案》等相關政策文件，通過推廣測土配方施肥、秸稈還田等技術，對化肥使用總量和使用強度“雙減”起到了關鍵作用。依托測土配方施肥項目，通過施肥調查、采土化驗、田間試驗及宣傳指導，肥料使用量明顯降低。二是優化施肥結構。大力推廣配方肥、水溶性肥料、緩控肥料、生物菌肥等，通過示范展示，擴大應用面積。三是改進施肥方式。在水稻上開展“側深施肥+緩控釋肥”技術模式，推行“一基兩追”，水稻側深施肥實現農藝農機深度融合，應用緩釋肥減少施肥次數；在小麥玉米上開展種肥同播；在果蔬等經濟作物上示范推廣“有機肥+配方肥+水肥一體化”“有機肥+有機無機復混肥+生物菌肥”等技術模式，極大地提高了肥料利用率，減少了化肥使用量，降低了勞動強度。四是實行有機肥部分替代化肥。依托果菜茶有機肥替代化肥、綠色種養循環農業試點、化肥減量增效等項目，示范推廣一批“有機肥+N”模式，實現了全市化肥使用總量和施用強度持續“雙減”[15]。五是聚焦高標準農田建設。近年來，宿遷市深入實施“藏糧于地、藏糧于技”戰略，大力推進高標準農田建設，同步發展高效節水灌溉，改善農田基礎設施，建設了一批“政產學研”相融合的化肥減量示范區和耕地質量提升示范區，對提高耕地質量、促進糧食穩產增產、保障國家糧食安全發揮了重要作用。