我國耕地質(zhì)量主控因素及提升策略

摘要： 我國耕地質(zhì)量總體偏低，嚴重威脅國家糧食安全和生態(tài)環(huán)境安全。目前我國耕地質(zhì)量的主控因素尚缺乏系統(tǒng)研究，不同類型障礙耕地的質(zhì)量提升技術策略也不明晰。因此，本文在全面闡述我國耕地質(zhì)量現(xiàn)狀的同時，重點調(diào)研揭示了東北黑土地、北方旱地、南方水田、南方旱地、設施農(nóng)地和鹽堿耕地6 類典型耕地的突出問題，深入分析了耕地質(zhì)量問題的主控因素和耕地質(zhì)量下降的驅(qū)動機制。以耕地保護與合理利用為核心，從耕地監(jiān)測、改良、培肥、利用4 個方面，提出維持和提升耕地質(zhì)量的核心策略，明確耕地科技創(chuàng)新的主要方向。闡明農(nóng)田工程、保護性耕作、科學施肥、水資源高效利用、耐逆適生作物品種選育等關鍵耕地質(zhì)量提升技術途徑的適用性。旨在梳理全面綜合提升耕地質(zhì)量的科技需求，為耕地保護相關政策的制定提供重要參考，支撐耕地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)服務功能提升，實現(xiàn)藏糧于地、藏糧于技和農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標。

關鍵詞： 耕地質(zhì)量； 障礙土壤； 耕地監(jiān)測； 耕地改良； 耕地培肥； 耕地利用

耕地作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎資源，保障其數(shù)量和質(zhì)量直接關系到國家糧食安全、生態(tài)安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。從數(shù)量上看， 我國耕地總面積約為1.28 億hm2 [ 1 ]，相比于第二次國土調(diào)查時減少了0.08 億hm2，而人均耕地面積僅0.09 hm2，遠低于0.32 hm2 的世界平均水平。從耕地生產(chǎn)力來看，2022 年我國糧食總產(chǎn)量6.87 億t，人均糧食產(chǎn)量達到486.3 kg，比國際糧食安全標準高出21.6%[2]，可見集約化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有效地保障了我國的糧食供應能力。然而，隨著國民經(jīng)濟水平的發(fā)展，谷物消費減少而動物性食物消費增加，我國糧食需求將保持剛性增長趨勢。預測2035 年我國人均糧食需求量為534.6 kg，這就需要糧食產(chǎn)量保持穩(wěn)步增長[ 3 ]。然而，我國耕地數(shù)量呈基本穩(wěn)定趨勢[4]，盡管尚有約0.57 億hm2 的后備耕地資源，但存在開發(fā)難度大、開發(fā)成本高等問題，短期內(nèi)難以形成有效的土地糧食生產(chǎn)力[5]，因此依賴耕地數(shù)量增長來推動糧食產(chǎn)量增長，短期內(nèi)潛力不大。作物單產(chǎn)提升成為當前保障國家糧食安全的主要途徑。通過高產(chǎn)抗逆品種選育和集約化的種植管理措施，近幾十年來我國作物單位面積產(chǎn)量得到了顯著的提升[6]。耕地質(zhì)量是作物單產(chǎn)提升的基石，便利的農(nóng)田設施條件，適宜的土壤有機質(zhì)含量、土壤結(jié)構(gòu)和水分條件等促進了作物生長并提高了抵御氣候變化的能力[7?8]，是作物高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的保證，因此耕地質(zhì)量的優(yōu)劣是決定耕地產(chǎn)能上限的關鍵。然而，由于我國耕地質(zhì)量總體偏低，長期以來化肥和農(nóng)藥的大量投入是作物高產(chǎn)的主要驅(qū)動，進一步加劇了耕地的污染和退化，影響了作物單產(chǎn)提升的可持續(xù)性。2021 年，習近平總書記在中央農(nóng)村工作會議上強調(diào)“良田是能夠以最低的生產(chǎn)投入獲得最高糧食產(chǎn)量的優(yōu)質(zhì)耕地資源”，因此提升耕地質(zhì)量，為作物創(chuàng)造更好的生長環(huán)境，從而提高其抗逆性，是實現(xiàn)作物單產(chǎn)進一步提升的戰(zhàn)略需求。

通過《基本農(nóng)田保護條例》、《中華人民共和國耕地占用稅法》等耕地保護政策的嚴格實施，我國耕地數(shù)量減少趨勢得到了有效的遏制。盡管我國也高度重視耕地質(zhì)量建設工作，陸續(xù)出臺和實施了沃土工程、高標準農(nóng)田建設、土地綜合整治、耕地休養(yǎng)生息等政策和行動，但大部分耕地受限于立地條件差、水土資源匹配不協(xié)調(diào)、高強度不合理利用導致退化嚴重等因素，耕地質(zhì)量問題十分嚴峻。全國耕地質(zhì)量平均等級僅為4.76 等，中低等耕地面積超過68%[9]，因此，當前耕地總體狀況依然堪憂。通過大量學者多年來的研究，我國耕地質(zhì)量的突出問題已比較明確，如東北黑土地退化、北方旱地干旱和耕層變淺、南方旱地酸化貧瘠化、南方水田低產(chǎn)障礙、鹽堿地面積擴大、設施農(nóng)地污染加劇等[10?15]，但當前針對不同區(qū)域類型的障礙性耕地，對其質(zhì)量的主控因素及提升途徑仍缺乏系統(tǒng)性研究。隨著國際糧食貿(mào)易動蕩形勢加劇和國內(nèi)需求進一步增長，耕地質(zhì)量問題日益受到社會各界的廣泛關注。本文旨在對我國耕地質(zhì)量現(xiàn)狀進行綜合性評述，通過深入探討耕地質(zhì)量在提升我國糧食安全能力方面存在的短板，解析制約不同類型耕地質(zhì)量的主控因素，進而有針對性地提出耕地質(zhì)量提升策略，明確耕地科技創(chuàng)新方向，以期為相關政策制定和耕地改良實踐提供有益參考，共同推動我國耕地質(zhì)量持續(xù)改善，確保國家糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 我國耕地資源質(zhì)量現(xiàn)狀

耕地質(zhì)量是環(huán)境條件、土壤健康狀況和農(nóng)田基礎設施水平等綜合構(gòu)成的耕地生產(chǎn)能力[16]，高質(zhì)量耕地通過提供適宜的土壤肥力、土壤結(jié)構(gòu)、微生態(tài)環(huán)境、水分條件等提高作物抗逆性和產(chǎn)量，因此耕地質(zhì)量是保障糧食安全的核心，決定了糧食生產(chǎn)的穩(wěn)定性與可持續(xù)性[17]。耕地質(zhì)量下降已成為全球共同面臨的問題。隨著自然氣候條件變化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式變革以及社會經(jīng)濟和工業(yè)化城鎮(zhèn)化建設快速發(fā)展，我國耕地質(zhì)量經(jīng)歷了一個復雜而多變的演化過程，耕地質(zhì)量無論在等級還是空間分布上，均發(fā)生了顯著變化。首先，耕地的水熱資源質(zhì)量下降，水熱條件好的長江中下游區(qū)和華南區(qū)耕地面積大幅減少，而水熱條件差、只能一年一熟的東北、內(nèi)蒙及長城沿線地區(qū)耕地大幅增加；其次，化肥、農(nóng)藥、農(nóng)業(yè)機械等生產(chǎn)資料和裝備的使用大幅度提高了作物產(chǎn)量，但同時也帶來了土壤酸化、污染、壓實的問題[18?20]，導致耕地質(zhì)量的持續(xù)下降；再次，隨著建設用地規(guī)模的不斷擴張，大量高質(zhì)量耕地被占用，盡管實施了耕地占補平衡政策，但補償?shù)亩嗍莿傞_發(fā)或復墾的低質(zhì)量耕地。城市化占用高產(chǎn)田面積在全國耕地面積中的比例從2000—2005 年的9.7% 上升到2010—2015 年的15.6%，導致高產(chǎn)田比例不斷下降[21?22]；最后，近年來國家開始重視耕地保護和土壤改良工作，通過加強有機物料投入、實施土地整治項目、完善耕地質(zhì)量建設管理制度等措施，耕地質(zhì)量得到一定程度的提升。因此，梳理我國耕地質(zhì)量現(xiàn)狀，是提出耕地質(zhì)量提升相關的對策建議和重大工程的重要前提。

為準確摸清全國耕地質(zhì)量現(xiàn)狀，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部依據(jù)國家標準《耕地質(zhì)量等級》（GB/T33469—2016），組織完成全國耕地質(zhì)量等級調(diào)查評價工作，通過建立分區(qū)評價指標體系，對全國9 個大區(qū)和37 個亞區(qū)的耕地劃分了10 個等級[9]。評價結(jié)果顯示，全國耕地質(zhì)量平均等級為4.76 等，盡管較2014 年提升了0.35 個等級[23]，但總體質(zhì)量仍處于中等偏低水平。從圖1來看，一至三等為高等質(zhì)量耕地，面積0.42 億hm2，占比31.2%，基礎地力較高，障礙因素不明顯，糧食產(chǎn)能高且平穩(wěn)，可按照用養(yǎng)結(jié)合方式開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，確保耕地質(zhì)量穩(wěn)中有升；四至六等為中等質(zhì)量耕地，面積0.63 億 hm2，占比46.8%，氣候基本適宜，農(nóng)田基礎設施相對較好，障礙因素較不明顯，是今后糧食增產(chǎn)的重點區(qū)域和突破口；七至十等為低等質(zhì)量耕地，面積為0.29 億hm2，占比22.0%，基礎地力相對較差，生產(chǎn)障礙因素突出，糧食產(chǎn)能水平很低，是耕地質(zhì)量提升的瓶頸和難點，短時間內(nèi)較難得到根本改善，應持續(xù)開展農(nóng)田基礎設施建設和耕地內(nèi)在質(zhì)量建設。通過耕地質(zhì)量調(diào)查評價，全面摸清了我國耕地質(zhì)量家底，為堅守耕地質(zhì)量紅線，實現(xiàn)藏糧于地、藏糧于技戰(zhàn)略目標提供重要支撐。按耕地質(zhì)量提升1 個等級，1 hm2 耕地面積增加糧食產(chǎn)能1500 kg 估算，只要全國耕地質(zhì)量等級能夠再提高0.26 個等級，即可實現(xiàn)新一輪千億斤糧食產(chǎn)能提升的戰(zhàn)略目標。

2 不同區(qū)域類型耕地質(zhì)量的突出問題及主控因素

當前我國耕地質(zhì)量問題突出表現(xiàn)為基礎地力低、有機質(zhì)含量降低、水土流失、耕層變淺、酸化、鹽堿化、污染加劇等。在前人研究的基礎上，表1 總結(jié)了不同區(qū)域低質(zhì)量耕地或耕地質(zhì)量下降的具體表現(xiàn)，并分區(qū)分析了耕地生產(chǎn)的關鍵障礙因素和影響耕地質(zhì)量提升的主要驅(qū)動因子。我國耕地質(zhì)量面臨的主要問題包括以下6 個方面。

2.1 東北黑土地退化

東北黑土地退化主要表現(xiàn)為黑土層變薄、有機質(zhì)含量變低和土層壓實變硬等問題。黑土的主要特征是具有較深厚的暗沃表層、良好的團粒結(jié)構(gòu)、豐富的有機質(zhì)含量、較高的鹽基飽和度、適宜的pH 值和土壤容重[12]。然而，由于農(nóng)田防護林體系破壞，風蝕水蝕頻繁發(fā)生，導致黑土層越來越薄[24]。據(jù)調(diào)查，黑土區(qū)平均每年流失0.3～1.0 cm 的黑土表層，黑土層由開墾前的80—100 cm 下降到20—40 cm [12]，變薄耕地比例約50%。黑土具有豐厚的有機質(zhì)，碳儲量巨大，然而由于高強度利用的同時忽視秸稈、有機肥等有機資源的還田，導致有機質(zhì)含量從開墾初期的8%～10% 下降到目前的2.5%～3.5%[25]，而從黑土中損失到大氣的碳越來越多，使土壤從碳匯轉(zhuǎn)為碳源[26]，導致黑土愈來愈瘦，變瘦耕地比例約52%。另外，東北地區(qū)農(nóng)業(yè)機械化程度普遍較高，機械播種、施肥、收獲反復碾壓導致土壤容重增加，土壤板結(jié)，孔隙減少，團粒結(jié)構(gòu)不斷退化，通透性變差，入滲能力下降，保水保肥性能減弱，抵御旱澇能力降低，導致黑土愈來愈硬，變硬耕地比例約46%。

2.2 北方旱地干旱貧瘠

北方旱地質(zhì)量問題主要表現(xiàn)為水資源短缺制約耕地產(chǎn)能提升，土壤肥力低依賴外源養(yǎng)分大量投入，耕層淺化導致蓄水保肥能力差；另外，沿淮地區(qū)存在粘、板、澇、漬等作物生長障礙因子。我國旱地農(nóng)業(yè)主要分布在秦嶺淮河以北地區(qū)，包括干旱、半干旱偏旱、半干旱、半濕潤偏旱和半濕潤區(qū)等主要類型區(qū)，水資源嚴重短缺，降水量少而分布不均，自南而北、自東向西遞減，降水量70% 集中在6～9 月份，在其余時間里旱災頻繁，導致地下水嚴重超采。萬煒等[27]研究發(fā)現(xiàn)，燕山—太行山山麓平原、冀魯豫低洼平原和黃淮平原旱地農(nóng)業(yè)區(qū)的光溫?水?土生產(chǎn)力在近20 年間逐漸降低。北方旱作區(qū)耕地由于土壤基礎肥力差，加之長期高強度利用，導致大部分土壤有機質(zhì)含量在10 g/kg 以下，氮磷養(yǎng)分含量也處于較低水平。該區(qū)域典型耕作制度是小型農(nóng)機具淺耕作業(yè)，長期淺耕及大量施用化肥引發(fā)了耕層結(jié)構(gòu)性障礙，例如，耕層淺化（lt;12 cm）、犁底層上移、緊實度增加等[28]，以及功能性障礙，例如有機質(zhì)含量降低、土壤板結(jié)、耕性變差等[29]。

2.3 南方旱地酸化貧瘠

南方旱地耕地質(zhì)量問題主要表現(xiàn)為立地條件較差，地形起伏較大，山地土壤養(yǎng)分貧瘠，部分耕地嚴重酸化。南方地區(qū)的旱地主要分布在山區(qū)坡地，河流水上不去、又沒有托水層導致地下水缺乏，只能依靠降雨種植玉米等旱作作物，如西南石灰?guī)r山區(qū)。這些地區(qū)立地條件較差，土層較薄，土壤養(yǎng)分貧瘠，基礎地力較低，水利設施條件落后，灌溉條件不足，部分耕地存在障礙因素。劉冬碧等[30]研究結(jié)果表明，該區(qū)域類型土壤有機質(zhì)和銨態(tài)氮含量處于極低水平，約80% 的土壤缺鉀、缺鋅，50% 的土壤缺錳、缺硫，40% 的土壤缺硼，25% 的土壤缺磷，少數(shù)土壤輕度缺鎂。此外，南方旱地因過量施用氮肥和氮沉降導致土壤酸化問題嚴重[18， 31]，約有14.5%的耕地嚴重酸化，且酸化程度高于水田。例如，華南地區(qū)旱地土壤pH 值（5.45） 低于水田（5.74） 和水旱輪作（5.47）[32]。土壤pH 值下降，不僅影響作物的根系發(fā)育和養(yǎng)分吸收，而且會活化土壤中的重金屬，導致土壤及農(nóng)作物中重金屬含量超標[33]。

2.4 南方水田低產(chǎn)障礙

我國南方低產(chǎn)水田耕地的面積約為767 萬hm2，占南方全部水田面積的1/3 以上。不同類型低產(chǎn)水稻土的質(zhì)量特征與低產(chǎn)成因各不相同，其低產(chǎn)障礙主要可概括為瘦、板、爛、酸、冷等土壤生產(chǎn)障礙特性[14]，5 類低產(chǎn)水稻田的關鍵限制因子包括：1） 華中雙季稻區(qū)黃泥田（瘦），土壤熟化程度不高，土質(zhì)粘重或粉沙粒含量高，缺乏有機質(zhì)（lt;25 g/kg），水穩(wěn)性團聚體低（lt;30%），酸性大，易板結(jié)，透水性差；2） 華中單季稻區(qū)白土（板），耕層淺薄（lt;12 cm），土壤漂洗嚴重，養(yǎng)分貧瘠，粘粒含量少（lt;7%），粗粉沙含量高，易淀漿板結(jié)，保肥供肥性差；3） 沿湖稻區(qū)潛育化水稻土（爛），土壤深水久灌，氧化還原電位低（lt;200 mv），通氣性差，供肥緩慢，秧苗易發(fā)僵或坐篼，產(chǎn)量比正常水稻產(chǎn)量低一半以上；4） 華南稻區(qū)反酸田（酸），土壤酸度高（pHlt;5.5），還原性毒物多（全硫含量0.2%～3%），土壤質(zhì)地粘重，耕性差，同時土壤磷養(yǎng)分缺乏；5） 西南梯田稻作區(qū)冷泥田（冷），土壤水多漬害（Fe2+、Mn2+毒害gt;1200、35 mg/kg），土壤質(zhì)地粘重，通氣性差，干旱季節(jié)漏水漏肥，春季土溫低[34?37]。

2.5 鹽堿耕地水資源限制

鹽堿土是鹽土和堿土的統(tǒng)稱，指含鹽量在0.2%以上，或者土壤膠體吸附一定數(shù)量的交換性鈉，堿化度在20% 以上，對作物正常生長有害的土壤。鹽堿耕地是我國當前中低產(chǎn)田的最主要類型之一，主要存在水資源缺乏、灌排工程不配套限制土壤鹽基離子淋洗，沙化、荒漠化嚴重，耐鹽種質(zhì)不足，土壤養(yǎng)分貧瘠，生產(chǎn)力水平較低等問題。我國可利用鹽堿地總面積約1993 萬hm2，其中鹽堿耕地面積約760 萬 hm2，按照地理區(qū)位、土壤因素、氣候條件以及鹽堿成因等，大致可分為5 大類型區(qū)：一是西北內(nèi)陸鹽堿區(qū)，屬于極端干旱漠境鹽土區(qū)，包括甘、青、新等省（區(qū)） 的廣大干旱、半干旱內(nèi)陸區(qū)。該區(qū)干旱少雨，植物生長依賴灌溉，鹽堿地面積大且連片分布，土壤含鹽量高，鹽分以硫酸鹽為主。該區(qū)鹽堿地形成的主要原因是氣候干燥和灌溉技術落后、防滲渠建設不完善，排水設施田間配套率低，工程老化、淤積嚴重等因素[38]。二是黃河上中游鹽堿區(qū)，包括蒙、寧、甘等3 省（區(qū)） 的引黃灌區(qū)。由于使用含鹽的黃河水灌溉，且大水漫灌、灌排比例失調(diào)，造成地下水位急速抬高，而氣候干旱、蒸發(fā)強，造成次生鹽堿化強烈[39]。三是東北松嫩平原鹽堿區(qū)，主要為蘇打堿化土，土壤總含鹽量不算太高，但碳酸鈉、重碳酸鈉含量大導致pH 值很高，物理結(jié)構(gòu)不良，質(zhì)地粘重，具有膠結(jié)性強，透水性差等特點[40]，“濕時兜水不漏，干時刀槍不入”，治理困難大。四是濱海鹽堿區(qū)，主要分布在冀、遼、蘇、浙、魯?shù)? 省的沿海地區(qū)，這些區(qū)域地勢低洼平坦，受海水鹽漬影響。濱海鹽堿化土壤均直接發(fā)育于鹽漬淤泥，離海岸越近含鹽量越高[41]。同時地下水水位和礦化度均高，結(jié)構(gòu)差、脫鹽困難。五是黃淮海平原鹽堿區(qū)，包括京、津、冀、蘇、皖、魯、豫等7省（市） 的廣大平原地區(qū)。由于季風性氣候?qū)е碌叵滤簧仙⒄舭l(fā)增加，而降雨和灌溉又產(chǎn)生淋鹽作用，其最顯著的特點就是季節(jié)性積鹽和脫鹽的頻繁交替，但總體上向上累積的鹽分超過淋洗的鹽分[41]。

2.6 設施農(nóng)地污染加劇

設施耕地主要種植蔬菜等園藝作物，具有高投入、高產(chǎn)出和高強度利用的特點。由于長期受相對封閉環(huán)境條件影響，土壤性質(zhì)發(fā)生劇烈變化。耕地質(zhì)量下降的主要表現(xiàn)包括設施土壤次生鹽漬化、污染物累積、連作障礙嚴重等，而且多種形式的土壤退化經(jīng)常同時發(fā)生。我國設施耕地施肥量大，以設施蔬菜氮肥投入為例，單季氮肥施用量為500 kg/hm2左右（包括化肥和有機肥）[42?43]，是糧食作物的2～3倍，而周年氮肥投入量在1000 kg/hm2 以上，遠高于歐洲設施蔬菜每年650 kg/hm2 的投入水平[44]，而氮肥利用率卻僅有19%[45]。過量施肥導致耕層土壤養(yǎng)分大量累積，加之封閉環(huán)境溫度高蒸發(fā)量大，缺少自然降水對土壤的淋溶作用，導致設施土壤次生鹽漬化現(xiàn)象普遍[46]。據(jù)調(diào)查，設施蔬菜栽培土壤的平均鹽度為4680 mg/kg，是質(zhì)量評價標準的2 倍以上[47]。此外，過量施肥也加重了生態(tài)環(huán)境負載，養(yǎng)分流失導致地表和地下水污染、溫室氣體排放增加[48?50]。同時，設施土壤存在顯著的農(nóng)藥、重金屬、抗生素、微塑料等污染物累積問題，嚴重威脅農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。設施畜禽糞便等農(nóng)家肥投入巨大，平均達89.7 t/ hm2（鮮重）[15]，規(guī)模化養(yǎng)殖場來源畜禽糞便的重金屬和抗生素含量較高，是設施土壤污染的重要來源。農(nóng)膜和化學農(nóng)藥也在設施栽培生產(chǎn)中大量使用，農(nóng)膜殘留導致設施土壤微塑料累積[51]，濫用有機磷、擬除蟲菊酯類、氨基甲酸酯類等殺蟲劑和殺菌劑農(nóng)藥導致土壤有機污染[52?53]。設施土壤由于高度集約化和長期單一化連作，土壤微生態(tài)環(huán)境破壞、根系分泌自毒物質(zhì)導致連作障礙問題嚴重[54]。特別是隨著設施栽培年限延長，土傳病害發(fā)生頻次增加，據(jù)統(tǒng)計5 年以上的大棚出現(xiàn)連作障礙的高達80% 以上，連作20 年以上的幾乎達100%[55]。

3 耕地質(zhì)量提升策略與技術途徑

3.1 耕地質(zhì)量提升的核心策略

針對我國耕地質(zhì)量整體不高、問題復雜多變的現(xiàn)狀，考慮新時代背景下對耕地質(zhì)量的新需求，本文以耕地保護與利用為核心，以“發(fā)現(xiàn)問題—消減障礙—提升地力—生態(tài)服務”為總體思路，提出從“耕地監(jiān)測、耕地改良、耕地培肥、耕地利用”4 個視角開展耕地質(zhì)量提升策略創(chuàng)新研究（圖2），推進耕地質(zhì)量的全面綜合提升，實現(xiàn)生產(chǎn)和生態(tài)目標的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

3.1.1 耕地監(jiān)測向長期定位聯(lián)網(wǎng)及智慧化監(jiān)測發(fā)展

耕地監(jiān)測是耕地質(zhì)量評價的基礎。通過實施定期的、系統(tǒng)的耕地監(jiān)測，及時了解和全面掌握耕地的數(shù)量、質(zhì)量及其變化趨勢，發(fā)現(xiàn)耕地質(zhì)量下降的區(qū)域和障礙因素，為耕地質(zhì)量提升策略的制定提供方向。國內(nèi)外圍繞耕地質(zhì)量監(jiān)測方法開展了大量研究。傳統(tǒng)耕地質(zhì)量監(jiān)測主要采用區(qū)劃布點—樣品獲取—分析檢測—數(shù)據(jù)分析的方法，對土壤理化特征、耕地產(chǎn)出能力和環(huán)境質(zhì)量開展監(jiān)測。例如，美國采用格網(wǎng)法布設覆蓋全美50 個州的國家資源監(jiān)測點位，每年采集土壤樣品檢測，并調(diào)查農(nóng)作物類型、耕作制度、水土保護措施、灌排條件等數(shù)據(jù)，并將監(jiān)測結(jié)果編制到國家資源清單[56]。歐盟同樣采用網(wǎng)格法，構(gòu)建了覆蓋整個歐盟成員國的土壤和土地利用類型的監(jiān)測樣點網(wǎng)絡，定期對耕地利用情況和質(zhì)量狀態(tài)進行評估和分析[57]。加拿大為應對全國性耕地質(zhì)量退化問題，在全國建立了23 個基準點構(gòu)成基準監(jiān)測網(wǎng)絡，其中2 個監(jiān)測點鄰近衛(wèi)星遙感對照地點，用于對農(nóng)場歷史、地形部位、土壤特征等指標開展監(jiān)測[58?59]。盡管國內(nèi)外學者在耕地質(zhì)量監(jiān)測指標體系方面做了大量工作，但在監(jiān)測指標分區(qū)選取方面開展的研究還不夠廣泛，存在評價指標體系與區(qū)域差異性匹配不高的問題，而且目前評估指標主要集中于物理和化學指標，生物學指標涉及較少，對土壤健康反映度不夠。因此，圍繞作物生產(chǎn)力、土壤健康和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展耕地質(zhì)量綜合評價指標體系是耕地監(jiān)測的當務之急。

高精度遙感、5G、物聯(lián)網(wǎng)等高新技術的發(fā)展，推動了耕地監(jiān)測朝智慧化方向發(fā)展。遙感以其覆蓋面積大、實時性強等優(yōu)勢廣泛應用于耕地資源信息提取，特別在地理環(huán)境惡劣、交通條件不便、常規(guī)手段難以獲取數(shù)據(jù)的區(qū)域，可以對耕地資源進行全天候、全覆蓋、多分辨率、多尺度的監(jiān)測。耕地質(zhì)量監(jiān)測越來越注重傳統(tǒng)方法與遙感技術的結(jié)合。例如，世界銀行、聯(lián)合國糧農(nóng)組織等采用土壤樣本分析和遙感影像監(jiān)測相結(jié)合的方法，對東非部分國家的耕地質(zhì)量進行了監(jiān)測[60]。我國對地觀測技術也處于快速發(fā)展階段，遙感數(shù)據(jù)已廣泛應用于耕地資源調(diào)查監(jiān)測工作中，主要用于耕地數(shù)量調(diào)查、耕地利用情況及變化監(jiān)測、農(nóng)作物精準識別及產(chǎn)量估算、干旱災害預警等方面[61]。目前，遙感數(shù)據(jù)對于精細尺度的耕地質(zhì)量反演技術仍具有巨大發(fā)展空間，完善耕地質(zhì)量提升策略對于高精度土壤科學大數(shù)據(jù)的需求迫切。同時，促進遙感與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算等技術進一步融合，并加強在耕地監(jiān)測領域的應用，是實現(xiàn)耕地質(zhì)量智慧化實時監(jiān)測的關鍵途徑。

此外，長期定位監(jiān)測是掌握耕地質(zhì)量演變規(guī)律的主要手段。因此，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部于1984 年開始在全國開展基礎地力長期定位監(jiān)測，由中國農(nóng)業(yè)科學院原土壤肥料研究所牽頭構(gòu)建國家土壤肥力與肥料效益監(jiān)測長期試驗網(wǎng)，覆蓋我國部分關鍵帶8 個土類。中國科學院也于1988 年設立土壤肥力與肥料效益長期定位監(jiān)測試驗站。但這些監(jiān)測點布置標準不一，監(jiān)測指標體系各異，監(jiān)測網(wǎng)點的數(shù)量和精度存在較大差異，不能做到部門間的數(shù)據(jù)整合匯總與共享[62]。目前國際上長期定位監(jiān)測已從獨立定位試驗監(jiān)測走向整合和網(wǎng)絡研究。例如，長期土壤生態(tài)系統(tǒng)研究已經(jīng)納入美國科學基金會地球關鍵帶探測網(wǎng)絡[63?64]，歐盟在第七框架下，開展了歐洲各國流域為主體的土壤過程及功能聯(lián)合監(jiān)測研究。我國應當整合耕地監(jiān)測資源，建立全國統(tǒng)一的耕地質(zhì)量監(jiān)測布設網(wǎng)絡體系，實現(xiàn)耕地質(zhì)量聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測。聚焦地球關鍵帶過程與耕地質(zhì)量演變，關鍵帶物質(zhì)遷移與循環(huán)過程對耕地質(zhì)量的影響，闡明耕地質(zhì)量變化機理，為因地制宜開展退化耕地培肥改良與治理修復提供科學依據(jù)。

3.1.2 耕地改良迫切需要解決瘠薄化、酸化、鹽堿化等全國性的土壤退化問題

前文介紹了我國不同區(qū)域及類型耕地質(zhì)量的主要問題，而全國性的耕地質(zhì)量問題主要是土壤瘠薄化、酸化、鹽堿化等，尤其是受氣候變化、不合理利用等因素影響，存在這3 類問題的耕地面積比20 世紀80 年代明顯增加。障礙土壤改良是提升耕地質(zhì)量、恢復耕地生態(tài)功能的必要手段。因此，重點針對這3 個典型問題開展退化機理與阻控關鍵技術攻關，是全面提升耕地質(zhì)量的迫切需求。

土壤瘠薄化主要表現(xiàn)為有機質(zhì)含量低、結(jié)構(gòu)破壞導致蓄水保肥能力差以及耕層變淺導致養(yǎng)分供應能力降低，我國東北黑土地、北方旱地、南方旱地均存在此類問題。其中，東北黑土地的“變薄、變瘦、變硬”問題為典型，東北黑土地自開墾以來，長期高強度利用加之風蝕水蝕，導致土壤有機質(zhì)含量和黑土層厚度大幅下降的趨勢仍未得到根本遏制。我國耕地長期淺耕作業(yè)以及長期大量施用化肥導致耕層變淺、犁底層上移、緊實度增加、板結(jié)、耕性變差[28?29]。2017 年全國耕地質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，耕層厚度小于20 cm 的耕地比例超過65%，土壤容重大于1.3 g/cm3 的占50% 左右，耕層土壤有機碳儲量僅為C 32.90 Mg/hm2 [ 6 5 ]。據(jù)Ma 等[ 8 ]估測，實現(xiàn)小麥、玉米和水稻產(chǎn)量潛力的土壤有機碳含量分別為12.7～13.4、43.2～43.9、31.2～32.4 g/kg，遠高于目前我國耕地土壤的有機碳含量水平。土壤有機質(zhì)不足直接影響土壤基礎養(yǎng)分的礦化和供應能力、肥料養(yǎng)分的保持和周轉(zhuǎn)以及土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗壓性，從而降低了耕地的增糧潛力，同時也削弱了抵御氣候變化的能力[7]。當前，亟需加強對我國耕地瘠薄化機理與阻控關鍵技術研究，針對不同區(qū)域耕地資源特點，集成創(chuàng)新以增加耕層厚度和提升土壤有機質(zhì)為核心的耕地退化阻控技術模式。

由于不合理開發(fā)利用和粗放式水肥管理，導致我國耕地的酸化問題較為突出。我國旱地、水旱輪作、水田土壤pH 值分別為6.7、6.5、5.8[32]。對比20 世紀80 年代第二次全國土壤普查數(shù)據(jù)，我國酸性土壤總面積增加64.5 萬km2，表明我國土壤酸化現(xiàn)象較為普遍，其中東北區(qū)、黃淮海、長江中下游區(qū)、華南區(qū)強酸性土壤（pH≤5.5） 的耕地面積占比分別增加了2.6%、2.2%、14.9%、1.2%[66]。以往經(jīng)常將我國南方紅黃壤地區(qū)總面積等同于我國酸化耕地面積，忽視了我國其他地區(qū)的酸化耕地。相對于酸性土壤的酸化，東北區(qū)的中性土壤和弱堿性土壤及黃淮海的弱堿性土壤酸化速率大，對耕地質(zhì)量的潛在威脅更深。同時，經(jīng)濟作物農(nóng)田土壤的酸化現(xiàn)象比糧食作物更為嚴重[18]，也需引起足夠重視。這是由于經(jīng)濟作物化肥的大量投入，化肥施用在土壤酸化過程中貢獻最高，貢獻率達55.1%，其次為作物收獲（34.2%） 和酸沉降（6.8%）[67]。耕地酸化引發(fā)重金屬污染風險、生物多樣性退化、生態(tài)功能不平衡等土壤健康問題凸顯，嚴重影響耕地產(chǎn)能提升、作物優(yōu)質(zhì)安全與營養(yǎng)健康，制約了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。當前，耕地酸化研究的關鍵科學問題包括土壤酸化形成機制與消減機理不明、作物酸害閾值不清，區(qū)域尺度土壤酸化風險預測研究不足。酸化防治亟待突破的關鍵技術問題是：針對酸化治理技術落地難，建立分區(qū)分類的酸化治理輕簡化技術模式；針對酸化治理產(chǎn)品成本高，開發(fā)出施用簡便、經(jīng)濟長效、生態(tài)環(huán)保的新型酸性土壤改良劑；針對酸化治理技術應用和監(jiān)管規(guī)范缺乏，構(gòu)建統(tǒng)一的酸化耕地治理技術規(guī)范和標準體系。

我國鹽堿地廣泛分布于東北、華北、西北、長江中上游及濱海的廣大區(qū)域。近年來，習近平總書記在山東、河北考察及中央財經(jīng)委員會第二次會議上，反復強調(diào)開展鹽堿地綜合利用對于拓展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間，提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，保障國家糧食安全的戰(zhàn)略意義。輕中度鹽堿耕地如果得到有效改良，存在著較大增產(chǎn)空間，在水資源保障條件下，1 hm2 耕地可增產(chǎn)1500 kg 以上，760 萬hm2 鹽堿化耕地年均可增產(chǎn)114 億kg，相當于新增190 萬hm2耕地（按6000 kg/hm2 產(chǎn)量測算），對提升糧食安全保障能力意義重大。然而，目前全國鹽堿地類型、分布、數(shù)量和鹽堿化程度及相關水資源、水利工程等情況底數(shù)不清楚，迫切需要系統(tǒng)謀劃鹽堿地開發(fā)利用的布局和規(guī)模。契合新時期生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展新需求的鹽堿地生態(tài)治理技術不足，要聚焦綠色、高效、低成本目標，重點突破耐鹽堿農(nóng)作物品種選育、抗鹽綠色栽培、生物生態(tài)強化、水鹽智能精準調(diào)控、鹽堿地增碳儲匯等新技術及產(chǎn)品，加大節(jié)水條件下高效脫鹽、暗管智能控排鹽等現(xiàn)代工程技術與關鍵裝備的研發(fā)力度，圍繞耐鹽堿作物品種構(gòu)建以土壤綠色調(diào)理、地力培育、高效節(jié)水等為核心的鹽堿地適應性改良技術體系，突出技術研發(fā)的針對性和實踐性。

3.1.3 耕地培肥向綠色高效、精準智能與可持續(xù)發(fā)展

我國耕地土壤肥力基礎薄弱，且區(qū)域差異大，整體居世界中下游水平[68]，耕地基礎地力對糧食產(chǎn)量貢獻率僅為50%，遠低于歐美國家的70%～80%[69]。加之我國耕地長期高強度、超負荷利用背景下，土壤肥力水平持續(xù)下降，耕地綜合生產(chǎn)能力下降風險加劇。我國耕地糧食產(chǎn)能實現(xiàn)率較低，糧食產(chǎn)量提高仍有巨大潛力[70]，而土壤肥力持續(xù)提升是實現(xiàn)耕地產(chǎn)能進一步提升和肥料減量增效的前提。通過高效培肥實現(xiàn)耕地高強度利用下的作物高產(chǎn)、養(yǎng)分高效、環(huán)境友好等多重目標，成為當前耕地質(zhì)量發(fā)展的重要任務。然而，目前耕地培肥與作物高產(chǎn)高效難以協(xié)同，其突出問題主要表現(xiàn)為：在養(yǎng)分循環(huán)方面，耕地高強度利用下養(yǎng)分循環(huán)機制尚不明確，土壤肥力維持機理不清，培肥增效調(diào)控途徑缺乏；在肥料創(chuàng)制方面，安全、環(huán)保、可降解的綠色生物基膜材料緩控釋肥不足，養(yǎng)分釋放與作物吸收難以同步，生物肥料、水溶性肥等功能肥料施用占比依然較低，肥料產(chǎn)品與施肥機械匹配度不高；在施肥技術方面，在小農(nóng)戶和規(guī)模化農(nóng)場長期并存條件下，缺乏適應小農(nóng)戶田間尺度的輕簡、精準、智能推薦施肥方法，以及適應大農(nóng)場作業(yè)的感知決策能力及配套的智能化機械裝備。

在農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的新形勢下，我國耕地培肥要向綠色高效、精準智能與可持續(xù)方向發(fā)展。需要重點在以下幾個方面取得突破：一是揭示土壤?作物系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)過程與土壤健康維持機制，重點闡釋耕地高強度利用下外源無機養(yǎng)分轉(zhuǎn)化與損失阻控機理，明確土壤肥力維持機制與有機質(zhì)提升途徑，深入挖掘土壤微生物組在養(yǎng)分資源高效利用中的功能潛力，開展土壤碳氮循環(huán)模型模擬與未來場景預測；二是新型綠色高效肥料創(chuàng)制與應用，重點加強與生物學、材料學、化學等交叉融合，闡明肥料養(yǎng)分釋放與作物吸收同步機制，突破新型綠色生物基膜材與養(yǎng)分釋放精準調(diào)控，揭示肥水協(xié)同增效機制與產(chǎn)品創(chuàng)新，開展基于微生物組的功能性肥料創(chuàng)制與應用；三是構(gòu)建智能化推薦施肥技術與裝備。重點推進智能化大數(shù)據(jù)推薦施肥方法研發(fā)，強化基于傳感器和信息技術的養(yǎng)分實時診斷技術，優(yōu)化大數(shù)據(jù)施肥決策模型與配套機械，明確農(nóng)田養(yǎng)分資源高效利用的生態(tài)功能與環(huán)境效應，實現(xiàn)養(yǎng)分協(xié)同優(yōu)化與精準管理。

3.1.4 耕地利用需要提升生態(tài)功能和抵御氣候變化能力

可持續(xù)的耕地資源利用方式是落實耕地保護、維護糧食安全的重要抓手。傳統(tǒng)的耕地利用模式只關注單一的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)功能，這種模式往往過度依賴化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等化學投入品，導致土壤健康水平下降、水體污染、生物多樣性降低等[ 7 1 ? 7 4 ]，耕地利用的生態(tài)問題嚴峻。這些問題不僅影響了耕地的可持續(xù)利用和糧食安全，也對生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟發(fā)展帶來了負面影響。我國的農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展方案要求耕地利用過程中融合面源污染防治、低碳等綠色理念，以應對耕地綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展新挑戰(zhàn)[75]。從國際上看，西歐國家、美國、加拿大以及日本、韓國等東亞國家普遍實施了農(nóng)地多功能管理模式，通過推行有機綜合農(nóng)場、種養(yǎng)結(jié)合、產(chǎn)業(yè)多樣化經(jīng)營等措施，實現(xiàn)了耕地的多功能化利用，為我國的耕地利用模式轉(zhuǎn)型提供了有益的借鑒。隨著我國社會經(jīng)濟水平的不斷發(fā)展和生態(tài)文明建設的推進，人們對農(nóng)產(chǎn)品的需求不僅僅滿足于數(shù)量，更加關注食品安全，注重農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的長期效益和可持續(xù)發(fā)展。耕地利用需要適應這種需求變化，實現(xiàn)耕地利用可持續(xù)集約化轉(zhuǎn)型。通過優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料利用效率、發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)等措施，突破土壤健康、污染防控、固碳減排等關鍵技術，推進耕地利用由單一生產(chǎn)功能向生產(chǎn)、環(huán)境、生態(tài)服務多功能拓展，發(fā)揮耕地的生態(tài)屏障、水源涵養(yǎng)、氣候調(diào)節(jié)等生態(tài)服務功能，提升我國耕地利用的生態(tài)效率[76]，減少對自然資源的過度消耗和破壞，緩解生態(tài)環(huán)境壓力，推動耕地資源的可持續(xù)利用。

隨著全球氣候變化的加劇，干旱、洪澇、熱害和凍害等極端氣候事件頻發(fā)，對作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)構(gòu)成了嚴重威脅。21 世紀以來，我國極端天氣氣候事件種類多、頻次高，影響范圍廣，災害共生性和伴生性顯著。近20 年是百年來我國最暖時期，且不同地區(qū)間升溫幅度差異明顯，北方地區(qū)增溫速率明顯大于南方地區(qū)，西部地區(qū)大于東部地區(qū)，華北、華南和西北地區(qū)平均年降水量波動上升，而東北和華東地區(qū)降水量年際波動幅度增大，易澇易旱[77]，近年來形成多次“異常性、極端性、高影響”農(nóng)業(yè)氣象災害，年均受災面積高達2067 萬hm2，年均糧食損失290 億kg。面對氣候變化帶來的挑戰(zhàn)，耕地利用需要采取多種策略來適應，通過改進耕作制度、推廣節(jié)水灌溉技術、選育抗逆性強的作物品種、加強農(nóng)田基礎設施系統(tǒng)化建設、推廣農(nóng)業(yè)保險制度等措施，提高耕地抵抗力及應對極端氣象災害的韌性。氣候變化背景下，區(qū)域水熱因子的匹配不協(xié)調(diào)狀況更為突出，需要進一步優(yōu)化全球氣候變化背景下的耕地綜合利用模式。制定耕地利用規(guī)劃，明確不同區(qū)域、不同類型耕地的功能定位和發(fā)展方向，加快發(fā)展適水種植模式，推動水肥一體化技術應用，發(fā)展多樣化種植模式及配套水肥高效利用綠色生產(chǎn)技術體系，促進區(qū)域種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，提高耕地資源的綜合利用效率。

3.2 耕地質(zhì)量提升的關鍵技術途徑

在耕地質(zhì)量提升的技術層面上，應以耕地障礙消除和地力提升為核心，聚焦耕層瘠薄化、土壤酸化、鹽堿化、土壤污染、連作障礙等關鍵問題，針對不同類型耕地質(zhì)量的主控因素，科學選擇和集成運用工程技術、農(nóng)藝措施、抗逆育種、生物工程等手段，實施耕地和土壤改良、修復和定向培育，全面提升耕地質(zhì)量等級，支撐農(nóng)業(yè)可持續(xù)集約化發(fā)展。

3.2.1 農(nóng)田工程技術

針對耕地質(zhì)量退化問題，我國陸續(xù)出臺和實施了沃土工程、高標準農(nóng)田建設、土地綜合整治等政策和行動，針對田塊規(guī)模、田塊破碎度、田塊規(guī)整度、灌溉保證率、排水條件、田間道路通達度、耕作距離、林網(wǎng)化程度等指標，主要實施土地平整、田間道路修筑、農(nóng)田水利興建和農(nóng)田防護林網(wǎng)等工程技術措施，以提升耕地質(zhì)量。截至2023 年底，我國已經(jīng)累計建成超過6667 萬hm2高標準農(nóng)田，農(nóng)田基礎設施條件不斷改善，實現(xiàn)耕地規(guī)模化、糧食專業(yè)化生產(chǎn)，提高了區(qū)域土地資源利用率。通過工程技術手段對破碎地塊進行整理，實現(xiàn)耕地地塊形狀規(guī)則、地面平整和集中連片等目標，為農(nóng)業(yè)機械的進出和作業(yè)提供必要條件，是提高農(nóng)業(yè)機械化普及率，減輕勞動強度，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的主要途徑。針對旱地水資源匱乏和灌溉條件不足等問題，建立和完善農(nóng)田灌溉系統(tǒng)和現(xiàn)代化排水系統(tǒng)等基礎水利工程，發(fā)展高效節(jié)水灌溉，提升旱地耕地產(chǎn)能，實現(xiàn)旱澇保收。針對存在鹽堿障礙的耕地，發(fā)展基于水熱鹽運移規(guī)律的水利工程措施成為耕地質(zhì)量提升的核心，通過充分灌溉和排水系統(tǒng)可以淋洗鹽分，顯著降低土壤鹽堿含量，例如在雨量充沛、入滲量大的地區(qū)，利用明溝明渠排鹽降堿，加強對表層鹽分積累和次生鹽漬化的控制，而在淡水資源限制地區(qū)，利用暗管排水排鹽，通過在地下鋪設平行的排鹽管網(wǎng)，利用雨水和灌溉水從地下管道上方的土壤中濾出鹽分[78]，實現(xiàn)高效節(jié)水控鹽。對于生態(tài)脆弱地區(qū)，實施侵蝕溝治理、整修梯田、修復地埂、建設防護林網(wǎng)等田間工程措施，強化耕地的水土保持能力，增強耕地的生態(tài)服務功能。

3.2.2 保護性耕作技術

保護性耕作是一種以農(nóng)作物秸稈覆蓋還田、少免耕播種和合理輪作為關鍵要素的可持續(xù)農(nóng)業(yè)技術體系，能夠有效減輕土壤侵蝕，提升土壤有機質(zhì)含量并增強保墑抗旱能力和土壤肥力[79]，獲得生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益協(xié)調(diào)發(fā)展。美國農(nóng)業(yè)在發(fā)展過程中充分注意了保護性耕作的重要性，美國有一半以上的耕地實行保護性耕作措施。針對東北黑土地土壤有機質(zhì)快速下降，北方旱地和南方旱地土壤有機質(zhì)本底值低的問題，實行少免耕和秸稈還田等保護性耕作措施可顯著提升土壤有機質(zhì)含量，一方面有機物料投入是有機質(zhì)提升的第一要素，秸稈還田短期內(nèi)提升了土壤中易分解有機碳的數(shù)量，長期還田條件下易分解有機碳會逐漸轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的土壤有機碳[80]；另一方面少免耕減少了土壤擾動和裸露，降低了有機碳的氧化損失[81]。針對存在風蝕沙化或水土流失問題的耕地，通過留高茬少免耕覆蓋保護性耕作，減少對耕層的擾動，降低風蝕水蝕風險。此外，地表的無效蒸發(fā)和潛水上升是土壤鹽堿化的重要原因，秸稈覆蓋可以有效阻斷地表水分蒸發(fā)，起到保墑抑鹽的作用[82]。針對土壤肥力低、結(jié)構(gòu)差或連作障礙問題突出的耕地，通過優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)和區(qū)域布局，因地制宜確定多樣化的種植結(jié)構(gòu)，例如利用豆科/禾本科間套輪作，實現(xiàn)固碳培肥。澳大利亞的旱地農(nóng)業(yè)實行以豆科牧草為基礎的草糧輪作制度，被確認為一種最佳的耕作制度，豆科牧草的根瘤菌通過固氮提高了土壤肥力水平，改善了土壤結(jié)構(gòu)，促進了后茬小麥增長，同時牧草收入提高了經(jīng)濟效益[83]。在生態(tài)脆弱、資源匱乏地區(qū)，實行與水熱資源環(huán)境承載力相匹配的作物輪作與休耕制度，降低耕地利用強度，筑牢生態(tài)安全屏障。

3.2.3 科學施肥技術

養(yǎng)分貧瘠化、酸化、次生鹽漬化等耕地質(zhì)量退化問題都與不合理施肥密切相關。由于我國人多地少、土壤基礎肥力差、經(jīng)營分散、復種指數(shù)大、倒茬時間緊等客觀因素，作物高產(chǎn)建立在化肥大量施用的基礎上，科學施肥技術覆蓋率不高[84]。合理施肥既要避免過量施肥導致土壤酸化、次生鹽漬化，也要避免養(yǎng)分供應不足導致土壤有機質(zhì)過度消耗。伴隨信息技術與大數(shù)據(jù)科技的發(fā)展，近年來以養(yǎng)分專家推薦施肥系統(tǒng)為代表的輕簡智能化推薦施肥新方法得以快速發(fā)展[85]，破解了我國肥料利用率提升的技術瓶頸及推廣應用的“最后一公里”難題，應推進其在更大層面和范圍內(nèi)應用，進一步推動智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展。同時，加快研究和推廣應用具備精準定位、智能檢測、變量施肥功能的種肥同播機、機械深施注肥器、側(cè)深施肥機等配套施肥裝備，這是提升小農(nóng)戶和規(guī)模化農(nóng)場長期并存條件下的科學施肥技術覆蓋率的關鍵途徑。針對傳統(tǒng)肥料產(chǎn)品養(yǎng)分利用率不高、易造成土壤污染和退化的問題，加強穩(wěn)定高效、綠色增產(chǎn)、環(huán)境友好的新型肥料產(chǎn)品研發(fā)攻關和投入推廣。重點利用生物油脂改性材料、天然多糖改性材料（如纖維素、甲殼素、淀粉、木質(zhì)素）、聚乳酸和金屬酚網(wǎng)絡等包膜材料創(chuàng)新綠色高效型緩控釋肥料產(chǎn)品[86?87]；重點攻克基于根際微生物組鑒定和篩選優(yōu)良微生物菌株技術及不同功能菌株的優(yōu)配組裝技術，充分發(fā)揮固氮解磷釋鉀型、污染土壤修復型和連作障礙消減型微生物肥料在減輕土傳病害、改善土壤健康、促進植物生長等方面的潛力；根據(jù)特定土壤、氣候和種植體系及原料特性定制有機肥堆肥和使用方法[88]，充分發(fā)揮其在減緩土壤酸化、鹽堿化，促進土壤培肥和固碳減排等方面的潛力。

3.2.4 水資源高效利用技術

水資源作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的命脈，對耕地質(zhì)量的提升具有不可替代的作用，灌溉對我國糧食增產(chǎn)的直接貢獻率約為36.3%[89]。然而我國水資源短缺嚴重，單位耕地面積的水資源量僅為世界平均水平的一半。而且我國水土資源不匹配，64% 的耕地分布在秦嶺—淮河線以北，而這些地區(qū)水資源僅占全國約19%。從全國不同耕地類型來看，水田占24.6%，水澆地占25.1%，旱地占50.3%[1]。針對不同耕地類型，實施差異化的水資源管理策略，是當前農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵。對于水田和水澆地的水資源管理，應結(jié)合土壤特性和作物生長規(guī)律，通過采用節(jié)水灌溉技術，合理調(diào)控灌溉時間和灌溉量，提升水資源利用效率的同時，加強水資源保護和水環(huán)境治理，提高水資源的質(zhì)量和可持續(xù)利用能力。而對于旱作型耕地，水資源短缺是制約耕地質(zhì)量和作物產(chǎn)能提升的關鍵限制因子，旱地農(nóng)業(yè)由對抗型向應變型轉(zhuǎn)變，創(chuàng)新抗旱適水型種植技術和模式，發(fā)展適水型雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)，集成推廣耐旱節(jié)水型作物、水肥一體化技術、節(jié)水型耕作制度、覆蓋減蒸保墑技術等，形成多元化的水資源高效利用模式，保障旱地農(nóng)田生產(chǎn)的穩(wěn)定性，兌現(xiàn)耕地產(chǎn)能潛力。另外，由于耕地鹽堿障礙治理很大程度上依賴淡水資源的充足供應，而鹽堿地分布區(qū)一般水資源較為短缺或分布嚴重不均，因此水資源的高效和安全利用是鹽堿地水鹽調(diào)控的核心。在水資源制約條件下，發(fā)展和應用新型的節(jié)水控鹽灌溉方法和水分高效的優(yōu)化灌排制度，加強咸水和微咸水資源等邊際水資源的安全利用，是鹽堿地改良和利用的重要方向。

3.2.5 耐逆適生作物品種選育技術

針對鹽堿、干旱、酸性、貧瘠等障礙耕地特征，選育可應對逆境脅迫的耐逆適生作物品種，從而提高障礙耕地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平，同樣可視為耕地質(zhì)量提升的間接途徑。針對不同障礙類型，利用GWAS、RNA-Seq 和代謝組分析等研究方法，全面開展作物逆境生理學研究，解析耐逆作物等對障礙耕地的響應和適應機制。重點揭示耐瘠作物品種養(yǎng)分獲取與利用協(xié)同的生理機制，耐旱作物品種的干旱信號傳遞過程與生長發(fā)育之間的耦聯(lián)機制及水分高效利用機理，耐鹽堿作物品種耐鹽聚鹽機理及根際滲透調(diào)節(jié)機制，耐酸作物品種根際毒害離子鈍化與養(yǎng)分平衡機制。通過基因工程挖掘鹽堿、干旱、酸性、貧瘠等障礙土壤上耐逆作物基因，并進行分子輔助設計育種，或利用傳統(tǒng)育種技術篩選和選育耐逆適生的作物品種，在提高鹽堿地、瘠薄旱地、酸化紅黃壤區(qū)等中低產(chǎn)田耕地產(chǎn)能的同時，挖掘和強化提升土壤質(zhì)量和健康的功能。

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基金項目：中國工程院戰(zhàn)略研究與咨詢項目（2023-PP -02） ；國家自然科學基金青年科學基金項目（32102492） ；農(nóng)田智慧施肥項目（20221805）；國家重點研發(fā)計劃項目（2023YFD2300402）；國家水稻產(chǎn)業(yè)技術體系（CARS-01-23）。