我国耕地质量状况与提升对策*

徐明岗，卢昌艾，张文菊，李　玲，段英华

(中国农业科学院农业资源区划所/耕地培育技术国家工程实验室,北京　100081)



·中日合作项目——“北方农业循环型系统设计与评价”专栏·

我国耕地质量状况与提升对策*

徐明岗※，卢昌艾，张文菊，李玲，段英华

(中国农业科学院农业资源区划所/耕地培育技术国家工程实验室,北京100081)

耕地是最宝贵的农业资源和最重要的生产要素。耕地质量关乎国家粮食安全、农产品质量安全和农业生态安全，提升耕地质量是促进粮食生产和农业可持续发展的迫切需要。我国耕地质量整体偏低、退化和污染严重、占优补劣现象普遍。根据耕地质量存在的这些问题，提出我国耕地质量提升的目标是：(1)土壤有机质含量总体提高； (2)土壤养分资源利用效率提高，土壤障碍因子得到消减或控制； (3)高标准农田布局和比例合理化； (4)耕地质量监测网络化。建议我国耕地质量提升采取如下措施与对策：(1)开展全国耕地质量调查； (2)构建全国农田土壤质量监测网络和研究野外台站两大平台； (3)开展便捷施用技术，高效、循环利用的“有机肥资源利用”工程； (4)实施中低产田改良与污染土壤修复的“土壤障碍因子消减”工程。研究对进一步强化耕地质量建设、推动实施耕地质量保护与提升行动具有重要参考价值。

耕地质量状况中低产田提升措施

0　引言

耕地是指种植农作物的土地，是确保农业可持续发展的重要物质基础。耕地质量的优劣不仅直接影响农产品产量，而且对农产品品质有着重大而深远的影响。因此，加强耕地质量建设与管理，提升耕地质量，对我国粮食安全、环境安全和生态安全，既具有现实性和紧迫性，又具有重大的战略和长远意义。

1　耕地质量提升的重要意义

1.1提高耕地质量是确保我国粮食安全的重要措施

2013年底公布的第二次全国土地调查结果表明，全国耕地面积1.35亿hm2，总量巨大但人均耕地不足0.11hm2，仅为世界人均数量的45%、发达国家的1/4，只有美国的1/6、阿根廷的1/9、加拿大的1/14、印度的3/5。这决定了我国必须通过不断提高耕地质量及单位耕地的生产能力来满足不断增长的各种物质需求。

我国粮食安全既是“三农”工作的重中之重，也是应对复杂国际环境、保持经济社会健康持续发展的重大基础战略。改革开放以来，尤其是近年来我国粮食生产取得的巨大成就，有力地支持了国民经济平稳较快发展。未来10～15年我国庞大人口基数和新增人口仍会使粮食消费维持较高水平，加之饲料和工业用粮的增加，使粮食需求持续增长的趋势不可逆转； 随着工业化和城镇化进程加快，耕地将继续减少，粮食品种、水资源、气候、生态环境等制约因素也将日益突出； 在经济全球化背景下，特别是在全球金融危机和粮食危机等复杂的国际环境下，利用国际市场调剂国内粮食余缺空间有限，必须立足国内实现粮食基本自给。为此，国务院通过《全国新增1000亿斤粮食生产能力规划(2009～2020年)》，提出到2020年我国粮食生产能力达到5 500亿kg以上，比现有产能增加500亿kg； 基本农田面积1.04亿hm2，粮食播种面积稳定在1.05亿hm2以上，粮食每667m2产量水平达到350kg。因此，在耕地数量刚性减少，粮食需求不断增加的前提下，提升耕地质量是保证我国粮食安全的重要保障。

1.2提高耕地质量是提高粮食单产水平的重要保障

耕地质量水平不高，显著限制了作物单产水平的发挥。目前，我国3种主要粮食作物(水稻、小麦、玉米)的地力贡献率约分别为60.2%、45.7%、51.0%[1]。美国小麦和玉米产量的地力贡献率较我国高出约20个百分点，这也是美国减少化肥用量和推广少免耕措施仍能获得高产的主要原因。此外，水稻、玉米及小麦的超高产水平比全国平均产量水平高出1倍以上，其主要原因之一就是我国多数地区耕地质量总体水平不高，限制了高产品种高产潜力的发挥。我国玉米生产水平与欧美发达国家相比，差距较大。美国最高试验单产达到2 100kg/667m2，玉米平均单产800kg/667m2，而我国玉米单产平均只有350kg/667m2，产量较高的东北地区玉米单产平均也只有500kg/667m2左右。造成我国粮食作物单产水平潜力不能得到充分发挥的主要原因是：我国的耕地质量水平偏低，限制了作物新品种的增产潜力，而且中低产田上种植高产品种，其产量水平甚至较传统的作物品种还要低。

1.3提高耕地质量是水肥资源高效利用的重要基础

由于耕地保水保肥、耐水耐肥性能差、对干旱、养分不均衡更敏感，对农田管理技术水平更苛求，导致耕地更加“吃肥、吃水、吃工”，增加产量或维持高产主要靠化肥、农药的大量使用。

据有关资料统计， 1980年至今，我国粮食总产量提高了41%，其中单产水平提高了56%，而化肥投入量增长了225%； 同期，德国、法国等发达国家粮食单产水平提高了51%～52%，而化肥施用量则减少了31%～47%。目前，我国农田氮素化肥平均施用量已较欧美发达国家高1～2倍，而粮食单产水平较这些国家低10%～30%，由于耕地培育技术水平落后等原因，我国农民仅在氮素化肥使用和适度免耕两项技术措施上，就比德国农民平均每667m2多消耗能源开支30元。尽管我国农村劳动力成本低廉，但由于农用化学品的投入远高于发达国家，使得我国农产品生产成本仍然居高不下、农产品品质较差，农业产业的国际竞争力弱，农业生产经济效益低下。据最保守估计，我国每年由于化肥养分比例不合理等引起农产品产量、质量和农民收入的减少就达660亿元。

2　我国耕地质量的现状及存在问题

我国耕地的基本特征是整体质量偏低、中低产田比例大，障碍因素多，退化和污染严重[2]，耕地占优补劣十分普遍等方面。

2.1我国耕地整体质量偏低、中低产田比例大，障碍因素多

第一，我国耕地土壤肥力水平整体偏低。耕地土壤有机质含量低于1%的面积占26%。与欧洲土壤相比，我国耕地土壤的有机质含量不及欧洲同类土壤的一半。如我国棕壤有机质含量多为1%～1.5%，欧洲棕壤多在3%以上； 我国的褐土多在1%左右，欧洲的褐土多在2%以上； 我国的黑钙土多在3%左右，欧洲的黑钙土多在8%左右。

第二，中低产田面积和比例大，障碍因素多。农业部2008年的调查结果表明，全国高、中、低产田的面积分别为0.31亿hm2、0.43亿hm2和0.34亿hm2，中低产田合计占全国耕地面积的70.95%。按联合国的划分方法，我国耕地有障碍的占89%，无障碍耕地仅占11%。全国中低产田分9种类型，按面积和比例大小排列，分别为瘠薄培肥型(0.22亿hm2， 25.8%)、干旱灌溉型(0.21亿hm2， 25.0%)、坡地梯改型(0.16亿hm2， 18.8%)、障碍层次型(0.08亿hm2， 9.9%)、盐碱耕地型(0.05亿hm2， 6.1%)、渍潜稻田型(0.04亿hm2， 4.6%)、沙化耕地型(0.04亿hm2， 4.4%)、渍涝排水型(0.03亿hm2， 3.8%)、其他类型(0.01亿hm2， 1.5%)[3]。

2.2耕地土壤退化较严重

我国耕地不仅现有已退化面积较大，而且水土流失、土壤酸化等现象大多在继续扩展。我国水土流失面积为356万km2，平均年增1万km2； 2004年全国土壤侵蚀量达16.22亿t，相当于从12.5 万km2的土地上流失掉1 cm 厚的表层土壤[4]。土壤酸化，本是一个十分缓慢的自然过程，pH下降1个单位需要数百万年[5]，但人为活动使大量外源酸进入土壤，明显加快了该过程，尤其在酸缓冲容量小的红壤上更为突出[6， 7]。近30年，我国21.6%的耕地已严重酸化，pH平均降低了0.85个单位，主要集中在湘赣粤等红壤地区[7]。土壤退化突出表现在如下几个方面。

2.2.1耕层变薄

随着耕作机械化水平的提高及农村劳动力的减少，我国多数地区的土壤耕作层厚度有所降低。据东北黑土区农田监测结果， 1983年黑土耕层厚度平均在30cm左右，到2012年仅为22cm， 30年间减少了8cm[8]； 开垦前自然黑土表层容重多在1.0～1.2g/cm3之间，目前已增加到1.10～1.47 g/cm3之间，比垦前平均增加了0.19 g/cm3。吉林省全省黑土层厚度在20～30cm的面积占黑土耕地总面积的25%左右，厚度小于20cm的面积占12%左右，完全丧失黑土腐殖质层，而心土裸露的占3%左右。华北地区由于连续30多年浅层旋耕，农田土壤耕层仅为13～15cm，犁底层加厚至5～8cm，致使土壤透水透气性差，保水保肥能力降低，严重阻碍了土壤生产能力的提高，同时还导致抗旱能力下降，肥效降低等问题[9]。

2.2.2有机质含量偏低，区域不平衡加剧

近20年来，由于秸秆还田面积和数量的增加，总体上我国农田土壤有机质含量基本保持稳定或有所增加，但不同区域有差异。全国土壤有机质变化趋势面积：增加的占71%～76%，减少的占22%～25%，持平的占3%～4%[10]。土壤有机质减少的区域主要是在东北和西南。其中，东北土壤有机质平均含量下降较快，下降幅度为32.3； 华北、华东、华南土壤有机质含量增加，增加幅度分别为30.2%、15.9%和22.2%。

2.2.3土壤养分有增有减，呈现为非均衡化

全国1985～1997年土壤全氮呈显著上升趋势，从1985年的1.303g/kg 上升到1997年的1.545g/kg； 而1998～2006年土壤全氮基本保持稳定，土壤全氮从1998年的1.421 g/kg到2006年的1.383g/kg。由20年来全国不同区域耕层全氮平均含量变化趋势来看， 1987～1997年华北区有显著的上升趋势，华南、西南、西北区略有上升趋势，华东区有显著下降趋势，东北区变化基本平稳； 1998～2006年间，华北、华东区变化基本平稳，西北区略有下降趋势，东北区有回升趋势，华南区和西南区基本平稳[11]。

全国1985～1997年土壤有效磷呈极显著上升趋势，从1985年的6.4mg/kg 上升到1997年的16.8mg/kg； 1998～2006年土壤有效磷也呈极显著上升趋势，土壤有效磷从1998年的18.3 mg/kg上升到2006年的27.4mg/kg。全国耕层土壤有效磷含量区域变化趋势是东北、华北区有效磷含量较高，华东、华南、西南含量较低，西北与全国平均含量基本持平。

2.2.4红壤酸化严重

近20年来，红壤地区土壤酸化趋势较为明显[12]。华东区土壤pH平均为5.9，较第二次土壤普查下降0.3个单位，土壤酸化趋势明显。特别是一些区域土壤酸化现象相当严重，如太湖流域江苏武进典型水稻土近25年土壤pH值下降1.2个单位； 江苏常熟6年间，土壤pH降低大于0.25个单位的占40.4%，降低大于0.75个pH单位的占17.3%； 山东招远棕壤农田表土pH较30年前下降1.6个单位， 60%以上的农田土壤pH低于5.5； 江西兴国20年来农田土壤pH平均下降0.9个单位。湖南祁阳长期定位施肥试验表明，氮肥连续施用仅16年就使红壤pH从5.7下降到4.2[13]。

2.3土壤污染严重

目前，我国面临的土壤环境安全问题日渐突出。首先，重金属污染日渐严重。据有关资料统计，我国重金属污染的土壤面积达2 000万hm2[14]，占总耕地面积的1/6； 因工业“三废”污染的农田近700万hm2，使粮食每年减产100亿kg。

其次，我国农药总施用量达130万t(成药)，平均每667m2施用930g，比发达国家高出1倍，是世界平均水平的2.5倍。农药施用后在土壤中的残留量为50%～60%，已经长期停用的六六六、滴滴涕目前在土壤中的检出率仍然很高。目前，受农药污染的耕地土壤面积达0.09亿hm2。

第三，过量和不科学施用化肥也会造成土壤污染。据统计， 2012年中国化肥总用量占世界化肥总用量的1/3，单位面积施用量超过世界平均水平的3倍多[15]。肥料中含有的重金属如镉、铅、砷等在施用过程中被带入农田，从而成为农田土壤污染的源头之一。

第四，固体废弃物如秸秆、塑料、固体生活垃圾、干性有机肥等处置不当，均可成为农业生态系统中的固体废弃物。特别是被称为白色革命之一的农用塑料薄膜的危害较大，因为其在自然条件下可在土壤长期残存，甚至数百年而不被降解，必然会影响土壤的通透性等，影响土壤水分和养分运移，从而影响作物生长，进而降低土地生产力。

2.4耕地占优补劣十分普遍

根据国土资源部门的资料统计，我国平均每10年通过土地开发、土地整理和土地复垦补充耕地280万～490万hm2，而这些耕地一般多属于低产田。这些耕地土壤理化性状差、土壤肥力与生产水平均很低，需要加大培育基础地力。

3　我国耕地质量提升目标与对策

我国耕地质量不高及耕地质量退化的原因主要有3个方面。第一是我国人多地少，许多质量较低甚至不宜农用的土地，我们都把它垦为了耕地，而这些低质土地在大部分国家特别是发达国家是不会被开垦的。第二，我国耕种历史久远，集约化程度高，在长期的利用过程中，虽然在一些地方维持了地力的长久不衰，有的地方还培育了一些高肥力的土壤，但许多地方的耕地地力仍因产投不平衡而逐步衰竭，一些利用不当的地方则产生了严重的破坏； 而在欧美等发达国家耕地地力提升则实施的是休闲养护制度。第三，随着人口的增长和社会经济的发展，对农产品特别是肉蛋奶的需求进一步增加，耕地还将承受更大的负荷和压力，耕地质量问题日益尖锐。这些基本国情决定了我国耕地质量建设必须保护与提升并重，由于我国幅员辽阔，地域间耕地质量及其退化问题各异，因此必须坚持因地制宜，实施区域治理。

3.1我国耕地质量提升目标

我国耕地质量提升以提高耕地土壤生产能力和可持续发展为总目标，具体分为以下几个方面。

3.1.1耕地土壤有机质含量总体提高

有机质是土壤肥力的核心指标，其含量和组成影响土壤团粒结构、微生物种群与活性、土壤保肥能力和缓冲性等，对农作物长势和产量具有决定性作用。通过高效、循环利用有机肥资源，使我国耕地土壤有机质含量总体提高，协同提升我国耕地肥力质量、环境质量和健康质量，切实保障我国粮食和农产品安全。

3.1.2耕地土壤养分资源利用效率提高，土壤障碍因子得到消减或控制

通过对高产田土壤氮、磷承载容量的调控，使耕地土壤主要养分资源利用效率明显提高，显著减少对生态环境的不利影响。通过一系列土壤生态调理剂的施用，使中低产田的障碍因子得到控制或消减。

3.1.3高标准农田布局和比例合理化

除在粮食主产区如东北平原、黄淮海、长江中下游等合理布局和规划高标准农田外，在生态脆弱区通过实施“基本农田地力培育”工程，分层次逐步推进高标准农田建设，使我国高标准农田规划布局和比例日趋合理。

3.1.4耕地质量监测网络化

随着耕地质量监测网络化的逐步推进，掌握配套的耕地质量监测数据科学即时采集技术、耕地质量快速诊断技术、耕地质量分区管理功能等，具备较为成熟和系统的信息化平台。

3.2我国耕地质量提升措施与对策

针对我国耕地资源及其利用中出现的问题，从宏观角度和国家战略层面出发，建议尽早“开展一轮普查”、“构建两大平台”、“启动三大工程”(简称为“123”工程)，为保证我国耕地质量提升和农业可持续发展奠定坚实的基础。

3.2.1开展全国耕地质量调查

虽然已经进行过两次全国性的土壤普查，但最近的一次已经过去了30多年。通过近30年的发展，我国区域农业开发取得了很大成效，耕地质量也发生了一定的变化，并且出现了区域间的非均衡状态； 但对大范围、区域性和全国性的耕地质量基本情况仍缺乏了解，大范围的相关估算数字尚需进一步证实。显然，政府制定农业、环境保护和区域发展政策时缺乏客观依据。明晓本底是当务之急，建议尽早、全面开展全国土壤耕地质量调查，即尽快“开展一轮普查”。

3.2.2构建全国农田土壤质量监测网络和研究野外台站两大平台

一方面由于土壤本身的重要性，另一方面由于土壤是各自然因素综合作用的产物，土壤的变化可以反映自然环境的变化。出于对农业发展基础和自然环境演化的关心，世界各国都特别重视对土壤的长期持续监测。许多国家都有100年以上历史的监测站点，如英国的洛桑试验站已有170年历史。因此，必须建立一个比较完善与规范的土壤监测网络，可以开展正常的土壤监测工作，包括对土壤养分、水分、盐分、污染物等进行监测，对所应用的农业生产技术措施进行评估和提出改进意见，对土壤污染、盐渍化、酸化、养分失调等退化现象做出预警，对旱地土壤进行墒情监测与预报等。

耕地生态系统野外台站体系组建的基本内容是：以我国典型农田土壤肥力、肥料效益和土壤污染监测研究为核心，进行土壤环境质量和农田养分循环方面研究、试验和示范。近期的工作重点是：按照国家《农田生态系统野外试验站指标体系的监测方法与数据质量管理体系》的要求，进一步完善和规范试验基础设施； 规范实验观测方法； 加强数据的积累和质量控制管理，并尽快完成历史数据的整编； 扩大试验站的开放度，实现数据的共享。

3.2.3开展便捷施用技术，高效、循环利用的“有机肥资源利用”工程

长期大量的研究表明，耕地质量提升的核心和关键是提高土壤有机质。全国多点试验结果表明，作物产量与稳产性和土壤有机质之间呈正相关。大量统计资料显示，北方旱区0.1%的有机质相当于30～50kg/667m2的粮食生产地力； 而南方稻区0.1%的有机质相当于40～60kg/667m2的粮食生产地力； 平均来说，土壤有机质提高0.1%，粮食产量的稳产性提高10%左右[12]。而高效、循环利用各种有机肥资源，是增加土壤有机质数量、改善有机质质量的有效措施，有机肥资源主要包括农家肥、养殖场的畜禽粪便、秸秆还田、绿肥还田、农业废弃物等。这些物料如不加利用，是一个大的污染源，如能科学利用则是重要的农业资源。

众多的研究结果都表明，化肥与有机肥配合施用是最好的土壤培肥手段。我国一些区域发生的土壤质量退化和农产品质量降低等问题，大多与过分依赖化肥、有机肥施用相对不足有关。其中原因很多，但主要与有机肥制作费时、运输和施用繁琐而且投入成本高有关，所以今后应加强有机肥制作工艺技术、除臭技术、快速发酵等技术研发，切实提高有机肥资源化、规模化和产业化水平，达到接近化肥的商品化生产技术水平，从而降低农民投入成本，简便施用技术，进而促进有机肥资源的高效、循环利用。

3.2.4实施中低产田改良与污染土壤修复的“土壤障碍因子消减”工程

(1)中产田改良与地力提升：明确中低产田的障碍因子，通过研发各种环境友好型土壤调理剂，消减酸化土壤、次生盐渍化土壤、碱化土壤、潜育化稻田等的障碍因子，逐步恢复中低产田的基础地力。

(2)高产田培育与清洁生产：高产土壤氮、磷含量往往较高，这为作物高产提供了保障，但如果管理不当导致其挥发、淋溶或径流等将对大气和水体等生态环境产生不利影响，也不利于氮、磷资源的可持续利用。所以，高产土壤可以通过循环利用有机资源、保护性耕作、轮间作等保持良好土壤结构和生物功能，在此基础上，进一步调控土壤氮、磷的承载容量，明确氮、磷损失途径，并提出相应阻控技术。

(3)污染土壤生态修复：针对性地施用土壤修复剂对重金属污染、有机污染土壤进行原位生态修复[16]，重点研究污染物的环境效应、化学行为和归宿，明确典型污染物阈值，提出综合阻控技术。

3.2.5实施区域治理，推进高标准农田建设的“基本农田地力培育”工程

根据我国实际情况，可先在生态问题突出、农业生产水平较低、急需提高人口承载能力的地区实施“基本农田地力培育工程”，大幅度提高耕地生产力，按农业部标准，土地等级提高1～2级，并能持续维持土壤高肥力，从而逐步推进高标准农田建设。生态脆弱区比如东北黑土区、黄土高原区、农牧交错带、内陆盐渍盆地、南方岩溶地区等，不同区域地力提升重点如下[17]。

东北黑土区，主要通过等高种植，增设地埂，种植草带或灌木带，坡度较大、侵蚀较强的地方修筑梯田等治理土壤侵蚀。黄土高原区，退耕还林还草是一项治理水土流失、改善生态环境的重要措施。内陆盐渍化盆地，如塔里木盆地、准噶尔盆地、柴达木盆地、河西走廊等，主要采用水利措施与农业措施相结合的办法，完善排水工程，降低地下水位，进行合理灌溉，调整作物种植，增加地表覆盖，加强耕作保墒等综合措施，控制土壤盐分上升和减少对作物的危害。农牧交错带，指我国北方农区和草原牧区的过渡地带，主要通过合理规划，确定基本农田和草场范围，推行草田轮作制，推广少耕免耕等措施治理土壤风蚀。南方岩溶地区，主要应以水利措施为中心进行改良，缓坡地修建梯田，有水源的地方可改成水田等提高土壤生产力。

为保证上述工程的效果，建议国家在中长期科技规划和“十三五”科研计划中，应重点安排有关耕地质量方面的研究内容，大力提高我国耕地地力培育、土地退化修复等方面的科技水平。

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SITUATION OF THE QUALITY OF ARABLE LAND IN CHINA AND IMPROVEMENT STRATEGY*

Xu Minggang※，Lu Changai，Zhang Wenju，Li ling，Duan Yinghua

(National Engineering Laboratory for Improving Quality of Arable land，Institute of Agricultural Resources and Regional Planning，Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)

Arable land is the most valuable agricultural resource and the most important production factor. Quality of arable land is highly related to national food security, quality and safety of agricultural products and agricultural ecological security, and it is an urgent need to promote the sustainable development of food and agriculture. Based on the importance of the arable land quality, this paper analyzed the situation and problems of the quality of arable land in China. The problems were that the quality was overall low, degradation and pollution was serious, and the phenomenon of farmland dominant and repair was common. And then it put forward the goals of improvement of the quality of arable land in China. First,soil organic content increased generally. Second,the utilization efficiency of soil nutrient resources should be improved, and the soil barrier factors were reduced or controlled. Third, the layout and proportion of high standard farmland was reasonable. Fourthly,the monitoring network of cultivated land quality was established. At the same time, the measures and improvement strategies for arable land quality in China were pointed as following: (1)to carry out the investigation of cultivated land quality in China；(2) to establish two platforms including a national network of soil quality monitoring and the field research stations; (3)to carry out the convenient application technology, and the recycling use of "organic fertilizer resource utilization" project efficiently; (4) to implement the construction of "soil barrier factor reduction" to improve low yield farmland and remedy contaminated soils. This study provided valuable

to promote the implementation of protection and improvement of cultivated land quality in order to further strengthen the construction of cultivated land quality in China.

arable land quality; situation of soil quality; middle and low yield land; improvement measures and strategy

10.7621/cjarrp.1005-9121.20160703

2016-03-25

徐明岗(1961—)，男，陕西武功人，研究员。研究方向：土壤肥力演变、污染土壤修复及区域治理。Email：xuminggang@caas.cn

F323.211

A

1005-9121[2016]07-0008-07

*资助项目：中日国际合作项目“华北农田环境负荷评价”；农业公益性科研项目(201203030)