基于近15 年定位监测的宿迁市耕地质量演变趋势

程芳梅，高学双，赵海侠，于爱华，孙健雄，陈应江，王 为*，祁石刚*

（1.江苏沿海地区农业科学研究所，江苏 盐城 224002；2.宿迁市农业技术综合服务中心，江苏 宿迁 223800）

耕地是重要的农业资源，耕地质量事关国家粮食安全、农产品质量安全、生态环境安全[1]。耕地质量监测评价在耕地质量保护中处于最基础、最核心的地位，是法律法规赋予农业农村部门履行耕地质量管理的重要职责，是及时了解和掌握耕地质量状况、推动耕地资源合理利用、提高耕地综合生产能力、指导农民科学施肥、改善农业生态环境、促进农业可持续发展的重要手段。耕地质量等级是衡量耕地质量优劣的重要指标，对研究耕地质量、保障粮食安全具有重要意义。宿迁市位于江苏省北部，全市耕地总面积为40.774 万hm2，土壤共分为潮土、砂姜黑土、黄棕壤土、棕壤土、黄褐土、褐土、粗骨土、石灰岩土、水稻土和紫色土10 个土类、14 个亚类、19 个土属、26 个土种[2]。为进一步加强耕地质量保护工作，本研究以覆盖全市、代表不同土壤类型和种植制度的27 个省级耕地质量监测点为基础，对区域内耕地土壤的理化性状和生产潜力进行动态监测，了解和掌握耕地土壤地力基本状况及变化规律，提出提高耕地质量的建设性建议。

1 材料与方法

1.1 监测点设置情况

按照“统一性、均匀性、连续性”的原则，选择区域内具有代表性的耕作地块建立监测点，2006 年在宿迁市建立了27 个省级耕地质量监测点，2007 年开始监测（初期3 年一轮、第2 轮后每年监测），初步形成了覆盖全市、代表不同土壤类型和种植制度的耕地质量监测网络（表1）。耕地利用方式主要为水旱轮作和旱地，其中25 个小麦—水稻轮作地块，2 个小麦—玉米轮作地块。每个监测点面积667～1 334 m2。

1.2 样品采集与分析

每年于秋熟作物收获后，在田间采用“S”形方法采样，采样点数为15～20 个，采样深度为0～20 cm耕作层。土壤样品委托第三方检测，每年检测的土壤肥力指标包括有机质、全氮、有效磷、速效钾含量及pH 值等。参照NY/T 1121.2—2006《土壤检测第2 部分：土壤pH 的测定》测定土壤pH 值；参照NY/T 1121.6—2006《土壤检测第6 部分：土壤有机质的测定》测定土壤有机质含量；参照NY/T 1121.24—2012《土壤检测第24 部分：土壤全氮的测定自动定氮仪法》测定土壤全氮含量；参照NY/T 1121.25—2012《土壤检测第25 部分：土壤有效磷的测定连续流动分析仪法》测定土壤有效磷含量；参照NY/T 889—2004《土壤速效钾和缓效钾含量的测定》测定土壤速效钾含量。

1.3 数据计算与统计

试验数据采用Excel 2020 整理，土壤监测指标依据江苏省耕地质量监测指标分级标准（2020 年，表2）进行评价。

表2 江苏省耕地质量监测指标分级标准

2 结果与分析

2.1 土壤有机质变化

从图1 可以看出，2021 年27 个省级耕地监测点耕层土壤养分有机质含量平均为23.89 g/kg，属于2 级（较高）水平，与2007 年监测相比增加了2.82 g/kg；与第二次土壤普查（1982 年）相比，不论在旱作区还是在水旱轮作区有机质含量都普遍大幅度上升，提高了13.39 g/kg，增幅127.52%。

图1 2007—2021 年宿迁市土壤有机质含量演变趋势

2.2 土壤全氮变化

从图2 可以看出，2021 年耕层土壤全氮含量为1.49 g/kg，属于3 级（中）水平，与2007 年建点时相比，增加0.27 g/kg；与第二次土壤普查（1982 年）相比，全氮含量明显上升，提高了0.75 g/kg，增幅为101.35%。

图2 2007—2021 年宿迁市土壤全氮含量演变趋势

2.3 土壤有效磷变化

从图3 可以看出，2021 年27 个耕地质量监测点耕层土壤速效磷检测含量平均为22.73 mg/kg，属于3 级（中）水平，与2007 年监测点平均检测值14.32 mg/kg 相比增加8.41 mg/kg，与第二次土壤普查（1982 年）相比，增加了4 倍多。从2007 年建点开始，宿迁市土壤有效磷含量呈先降后升趋势，2013年触底含量仅为11.6 mg/kg，随后稳步提高。

图3 2007—2021 年宿迁市土壤有效磷含量演变趋势

2.4 土壤速效钾变化

从图4 可以看出，从2007 年建点后，土壤速效钾变化呈稳步增加趋势。2021 年耕层土壤速效钾含量平均为142.80 mg/kg，属于2 级（较高）水平，与第二次土壤普查（1982 年）相比，速效钾含量平均增加了27.80 mg/kg，增幅24.17%。从2007 年至2021 年速效钾变化趋势来看，总体趋势是稳步增加。

图4 2007—2021 年宿迁市土壤速效钾含量演变趋势

2.5 土壤酸碱度（pH 值）变化

从图5 可以看出，2021 年监测点土壤pH 平均值为7.48，全市耕地质量长期定位监测点土壤pH值年度变化较小，土壤pH 值中性偏碱，整体趋于中性稳定。

图5 2007—2021 年宿迁市土壤pH 值演变趋势

2.6 主要农作物施肥总量、强度和施肥结构变化情况

据宿迁市统计局数据，图6 显示，“十三五”以来，宿迁市农用化肥施肥总量逐年减少，2021 年下降至34.666 8 万t，较2015 年下降4.437 2 万t，降幅为11.35%，实现了负增长。全市施肥强度也有所下降，2021 年，全市主要农作物单位面积化肥施用强度为463.52 kg/hm2，比2015 年降低85.69 kg/hm2，降幅达15.60%（图7）。从全市农用化肥施用结构变化趋势来看（图8），全市施肥结构呈现出明显的减氮特征，2007—2021 年，全市氮肥投入量占比从54.15%下降至42.44%，磷肥从20.27%下降至9.41%，钾肥从5.06%下降至5.04%，复合肥从20.53%上升至43.10%（图8）。

图6 2007—2021 年宿迁市化肥施肥总量变化情况

图7 2007—2021 年宿迁市单位面积化肥施用强度

图8 2007—2021 年宿迁市化肥施用结构变化趋势

2.7 耕地质量分析

宿迁市耕地面积40.78 万hm2，耕地质量平均等级为4.02，十等地分布情况见图9。其中：耕地一等地2.58 万hm2，占比6.34%；二等地4.96 万hm2，占比12.16%；三等地9.34 万hm2，占比22.90%，一、二、三等地为高等地。四等地8.70 万hm2，占比21.34%；五等地7.45 万hm2，占比18.28%；六等地4.38 万hm2，占比10.74%，四、五、六等地为中等地。七等地2.23 万hm2，占比5.48%；八等地0.89 万hm2，占比2.19%；九等地0.23 万hm2，占比0.56%；十等地0.01 万hm2，占比0.02%，七、八、九、十等地为低等地。

图9 宿迁市十等地分布情况

2.8 耕地数量与粮食产量的变化

如表3 所示，2007—2021 年间，宿迁市耕地面积从438 405 hm2减少到407 738 万hm2，人均耕地面积从0.082 5 hm2降低到0.069 0 hm2，全市粮食总产量由330.20 万t 增长到409.61 万t，人均粮食产量由621.23 kg/人增加到693.24 kg/人，全市的耕地和人均耕地总体上呈逐年递减的趋势，粮食产量呈递增趋势。尤其是“十三五”以来，宿迁市粮食总产量连续6 年保持在400 万t 以上，2021 年达409.61 万t，居全省第4 位。

表3 2007—2021 年宿迁市耕地与粮食生产的基本情况

3 讨论与结论

耕地作为“三农”之本，其保护工作一直受到党中央、国务院高度重视，2011 年11 月26 日《江苏省耕地质量管理条例》（以下简称《条例》）在全国率先颁布。十多年来，江苏省上下深入贯彻落实《条例》，耕地质量建设与保护工作成效显著，对推动全省耕地保护、粮食安全、农产品质量安全、生态安全发挥着重要的作用。守护耕地质量就是守护国家粮食安全，耕地质量提升的关键是提高土壤有机质含量[3]。大量研究结果表明，土壤有机质变化与气候、土壤理化因子、农业管理水平有关，外源养分投入数量与养分配比影响土壤有机质变化，有机、无机肥料配施可提高土壤有机质含量[4-5]。土壤有机质、有效磷、速效钾等土壤养分含量的丰缺程度决定着土壤肥力的高低，直接影响农作物的生产和产量。本研究发现，近15 年来宿迁市耕地土壤有机质、全氮含量总体上升，有效磷含量显著上升，速效钾含量稳中有升，土壤养分的变化情况与全国耕地质量主要养分变化情况趋于一致[6]。

2021 年宿迁市耕地土壤有机质含量、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量、pH 值的平均值分别为23.89 g/kg、1.49 g/kg、22.73 mg/kg、142.80 mg/kg、7.48。与2007 年相比，土壤有机质、全氮养分含量略有上升，而有效磷和速效钾上升趋势明显；与1982年全国第二次土壤普查的数据相比，土壤养分含量均有较大幅度上升，其中有机质含量与全氮含量呈正相关性，且相关水平较为显著。从1982 年到2007年，宿迁土壤中速效钾含量的下降趋势引起了农业部门关注，从2007 年开始，复混肥、专用肥等肥料的施用量增加以及作物秸秆、根茬还田的推广促进了土壤钾素循环，本土壤监测数据显示，速效钾含量平均值从90.59 mg/kg 升高至2021 年的142.80 mg/kg，土壤中钾元素呈线性增长。根据江苏省耕地质量监测指标分级标准（表2），2021 年宿迁市耕地土壤有机质和速效钾含量平均值均处于“2 级（较高）”水平，较1982 年这2 者的增幅分别为127.52%、24.17%；全氮、有效磷含量平均值均处于“3 级（中）”水平，较1982 年增幅分别为101.35%、378.53%，其中有效磷增幅最为明显，提升了2 个等级。长期定位监测点土壤pH 值年度变化较小，在7.3～7.6 区间，土壤pH 值中性偏碱。

耕地质量直接影响粮食的产量，参照GB/T 33469—2016《耕地质量等级》标准和农业农村部发布的《全国耕地质量等级评价指标体系》质量等级评价，以长江中下游平原丘陵农畜水产区为评价指标体系，选择清洁程度、生物多样性、农田林网化、地形部位、有效土层厚、质地构型、障碍因素、pH、土壤容重、耕层质地、有效磷、速效钾、有机质、排水能力、灌溉能力这15 个指标为基本要素，开展耕地质量等级评价。采用《耕地质量等级》中推荐的层次分析法结合特尔菲法确定各评价指标的权重，开展等级评价[7-8]，研究发现，近年来宿迁市人均耕地总体上呈逐年递减的趋势，而粮食产量逐年递增，人均粮食产量提升到2021 年的693.24 kg/人，土壤有机质、有效磷、速效钾含量明显提升，耕地质量平均等级为4.02，较江苏省平均提升了0.67 个等级[8]。宿迁市耕地集中分布在3～5 等地，其中高等级耕地共16.88 万hm2，占41.40%；中等级耕地共20.54 万hm2，占50.36%；低等级耕地共3.36 万hm2，占8.24%。耕地质量等级的提升也与近年来宿迁市开展高标准农田建设密不可分。

化肥作为重要的农业生产资料，在农业生产和保障粮食安全方面发挥了不可替代的重要作用[9]。我国粮食产量与化肥施用量呈正相关性，有研究显示，化肥施用对粮食产量增加的贡献率达57%[10]。但近年来在农业生产过程中，化肥施用量增加、施肥结构不合理带来了一系列问题，如农业生产成本增加、农产品品质下降、农业面源污染加重等[11-12]。为促进农业绿色可持续发展，转变农业发展方式，保障农业生产安全、农产品质量安全和保护生态环境，2015 年以来，农业农村部门深入开展“化肥使用量零增长”行动，聚合力量、强化措施、全力推进化肥减量增效[13-14]。宿迁市化肥施用强度和施用总量逐年下降，耕地质量逐年提升，分析主要原因有5 个方面。一是精准减量施肥。“十三五”以来，宿迁市全面贯彻落实农业农村部《打好农业面源污染治理攻坚战的意见》《到2020 年化肥使用量零增长行动方案》等相关政策文件，通过推广测土配方施肥、秸秆还田等技术，对化肥使用总量和使用强度“双减”起到了关键作用。依托测土配方施肥项目，通过施肥调查、采土化验、田间试验及宣传指导，肥料使用量明显降低。二是优化施肥结构。大力推广配方肥、水溶性肥料、缓控肥料、生物菌肥等，通过示范展示，扩大应用面积。三是改进施肥方式。在水稻上开展“侧深施肥+缓控释肥”技术模式，推行“一基两追”，水稻侧深施肥实现农艺农机深度融合，应用缓释肥减少施肥次数；在小麦玉米上开展种肥同播；在果蔬等经济作物上示范推广“有机肥+配方肥+水肥一体化”“有机肥+有机无机复混肥+生物菌肥”等技术模式，极大地提高了肥料利用率，减少了化肥使用量，降低了劳动强度。四是实行有机肥部分替代化肥。依托果菜茶有机肥替代化肥、绿色种养循环农业试点、化肥减量增效等项目，示范推广一批“有机肥+N”模式，实现了全市化肥使用总量和施用强度持续“双减”[15]。五是聚焦高标准农田建设。近年来，宿迁市深入实施“藏粮于地、藏粮于技”战略，大力推进高标准农田建设，同步发展高效节水灌溉，改善农田基础设施，建设了一批“政产学研”相融合的化肥减量示范区和耕地质量提升示范区，对提高耕地质量、促进粮食稳产增产、保障国家粮食安全发挥了重要作用。