第三节 耕地质量变化

一 评价耕地质量的指标

在农业生产及其相关的研究推广领域，耕地质量就是指耕作土壤质量。本书中将使用这一概念。

1993年，美国成立土壤质量协会，土壤质量已经被确定为美国农业部 (NRCS) 的一个重要指标。欧盟也将土壤质量评价作为可持续发展的一个重要而有效的指标。

在生产实践中，土壤质量是土壤动态变化最综合的表征，它既能反映土壤管理的变化，也能反映土壤退化的恢复能力。在1991年和1992年的两次美国土壤质量问题学术讨论会中，着重探讨了土壤质量的指标、定量化方法以及土壤质量与土壤特性和适度利用之间的关系，明确了土壤质量应从生产力、环境质量、人类和动植物健康三方面进行评价，也将此作为高质量土地的努力目标。1997年赵其国院士首次将“土壤质量”概念引入我国。

关于土壤质量的一系列定义，国内与国际上基本一致。国际上通用的是Doran和Parkin (1994) 从生产力、环境质量和健康三个角度进行的定义：土壤在生态系统中保持生物生产力、维持环境质量以及促进植物和动物健康的能力。在土壤质量演变规律与持续利用等“973”项目研究中，认为土壤质量取决于土壤支持粮食生产所需的肥力高低，取决于容纳、吸收、降解和自净各种环境污染物质能力的强弱以及促进人与动植物健康能力大小的综合量度。从而确定了土壤的三项基本功能：土壤肥力质量、土壤环境质量和土壤健康质量。

土壤质量的好坏取决于土地利用方式、生态系统类型、地理位置、土壤类型等多因素的相互作用。本书只考虑土地利用方式对土壤质量的影响。一般用于评价土壤质量的土壤性质就是土壤质量指标，并且土壤质量指标的选取与研究的目的也相关。如Gomez等为评价菲律宾农田上土地的可持续利用水平，将农民满意度和土壤自然资源条件考虑为评价指标，认为高产量、低成本、少劳动量和高利润可以提高农民的满意度，自然条件一般为土壤深度、持水量、营养均衡、有机质和生物多样性等。

二 全国耕地土壤主要性状变化趋势

耕地土壤是粮食生产的基础，耕地质量是关系到粮食安全、人类健康及生态环境可持续的重要环节 (卢良恕，2000；赵其国，2001)。

（一）土壤有机质含量变化趋势

土壤有机质是表征土壤质量与肥力的重要因子，其含量的高低与土壤肥力水平紧密相关。国内外研究 (Johannes Lehmann, 2001；王胜佳等，2002；解宏图等，2003) 表明，自然环境条件的改变、有机肥的施用和轮作方式的不同，都会影响土壤有机质的数量和构成。

我国土壤有机质的具体变化趋势表现为：1985~1997年国家级长期定位监测点的监测结果表明，土壤有机质含量呈显著上升趋势，从1985年的21.2克/公斤上升到1997年的26.9克/公斤，年平均增加0.437克/公斤，而1998~2006年土壤有机质含量基本保持稳定。

另外，各地自然条件以及农业经营水平均有差异：全国耕层土壤有机质含量区域变化总趋势是华南、东北、西南、华东地区有机质普遍高于全国平均水平，华北、西北地区则普遍低于全国平均水平。

同时，不同类型土壤由于自身形成条件和人类生产活动影响，有机质含量也会不同。2006年的监测结果显示，特殊条件和栽培方式下形成的水稻土有机质含量较高，平均含量为32.2克/公斤，东北的草甸土和黑土，含量分别是27.6克/公斤和23.3克/公斤，冲积平原形成的潮土有机质含量较低，为17.7克/公斤；褐土和灌淤土有机质含量也不高，分别为15.5克/公斤和13.9克/公斤；由紫色岩风化而成的南方紫色土，土体较薄，有机质平均含量仅为10.5克/公斤。

（二）土壤全氮变化趋势

1985~1997年国家级长期定位监测点的监测结果表明，土壤全氮含量呈显著上升趋势，从1985年的1.30克/公斤上升到1997年的1.55克/公斤，年平均增加0.02克/公斤；而1998~2006年土壤全氮含量基本保持稳定。这与有机质的变化趋势基本相似。对1998~2006年国家级耕地土壤监测点耕层有机质和全氮含量进行统计分析，土壤全氮与有机质含量变化存在显著相关关系 (相关系数为0.8781)。

区域土壤全氮含量与有机质分布基本一致：全国土壤耕层有机质含量区域变化总趋势是华南、东北、西南、华东地区全氮含量普遍高于全国平均水平，华北、西北地区则普遍低于全国平均水平。

（三）土壤有效磷含量变化趋势

国家级长期定位监测点的监测结果表明，土壤有效磷含量在两个监测段均呈显著的上升趋势。土壤有效磷从1985年的6.4毫克/公斤上升到1997年的16.8毫克/公斤，年平均增加0.8毫克/公斤；从1998年的18.3毫克/公斤上升到2006年的27.4毫克/公斤，年平均增加1.0毫克/公斤。

从全国不同区域土壤检测结果显示，耕层土壤有效磷含量区域变化趋势是东北、华北地区有效磷含量普遍高于全国平均水平，华东、华南、西南地区含量普遍低于全国平均水平，西北地区则与全国水平持平。

（四）土壤速效钾含量变化趋势

1985~1997年国家级长期定位监测点的监测结果表明，土壤速效钾含量呈上升趋势，从1985年的76毫克/公斤上升到2006年的127毫克/公斤，年平均增加2毫克/公斤。从20年来的监测结果看，全国耕层速效钾含量变化趋势表现为稳中有升。

从不同区域看，全国耕层土壤速效钾含量区域变化是北方含量高，南方含量低 (对策：南方施用钾肥来提高作物产量)，西北、东北、华北地区速效钾含量普遍高于全国水平，华南、华东、西南地区含量普遍低于全国平均含量。

（五）土壤pH值变化趋势

从20多年的监测结果来看，全国耕层土壤pH值基本保值稳定。土壤pH值产生于土壤形成过程中，区域性差异大，2006年监测结果为，pH值西北地区最高 (8.1)，然后是华北地区 (7.6)、东北地区(7.1)，均高于中性值 (7.0)，而华南、西南和华东地区则为酸性地区，分别为6.2、6.1和6.0。

三 全国农田养分平衡与主要作物产量变化

（一）土壤有机质含量变化趋势

对于耕地基础地力的量化指标，多采用在常规的生产水平下，不施肥 (空白) 区的农业产量占常规区产量的百分率，又称地力贡献率，来度量基础地力的高低 (吴志丹，1997)。

从全国土壤检测的结果来看，几种主要作物——小麦、玉米、水稻的基础地力贡献率自1986~2006年呈下降趋势 (可能与1997年全国监测点大调整有关)。小麦地力贡献率平均为39.07%，各区域有所不同，从高到低依次是华南、西北、华北、华东、西南；玉米地力贡献率平均为45.55%，各区域有所不同，从高到低依次是东北、华北、华南、西北、华东、西南；水稻地力贡献率平均为49.43%，各区域有所不同，从高到低依次是华北、华东、华南、东北、西南。不同作物对土壤基础地力的依赖程度不同，由高到低依次是水稻、大豆、玉米、小麦、油菜。

我国耕地基础地力从总体变化趋势来看，可以分为两个阶段：玉米、小麦与油菜空白区的产量变化幅度不大，呈稳定趋势；而水稻在1986~1997年和1998~2006年均呈下降趋势。

（二）主要作物产量变化趋势

产量是土壤肥力水平高低的综合指标。2006年度全国监测结果显示，不同区域作物产量差异较大，如小麦产量华北地区最高，施肥区平均单产是6124.95公斤/公顷，增产150.26%；其次是华东施肥区，平均单产是6077.85公斤/公顷，增产232.43%；西北地区平均单产是5591.55公斤/公顷，增产101.35%；西南地区平均单产为3450.15公斤/公顷，增产245.41%；而华南地区最低，平均单产为3205.05公斤/公顷，增产97.23%。

全国20年监测结果显示，1988~2006年在常规施肥条件下主要作物产量变化趋势除油菜、大豆产量上升趋势不明显外，小麦、玉米、水稻产量都呈明显上升趋势。不同区域主要作物产量的变化趋势也不相同，表现为：第一，对于水稻的常规施肥产量而言，华南和华东地区的产量呈显著上升趋势，平均每年分别上升40.5公斤/公顷和88.6公斤/公顷。而在华北、东北和西南地区水稻产量上升趋势不明显。第二，东北、华北的玉米主产区都呈上升趋势，说明施肥对于提高玉米产量有较好的作用。第三，对于小麦产量来说，西南地区呈明显的下降趋势，而在其他区域，如华北、华东和西北地区都呈显著或极显著的上升趋势。

（三）基础地力与作物产量变化关系

从全国监测点多年的检测结果看，全国土壤监测点的主要作物产量呈稳中有升趋势。1988年以来，除了油菜、大豆产量上升不明显外，小麦、玉米、水稻产量都呈明显的上升趋势。

四 耕地化肥施用量

2009年底完成的全国第一次污染源普查结果显示，2007年全国农业源污染物的化学需氧量排放量为1324.09万吨，占全国化学需氧量排放总量的43.7%，对水环境造成了较大的负面影响。农业源污染物也是总氮、总磷排放的主要来源，其排放量分别为270.46万吨和28.47万吨，分别占全国排放总量的57.2%和67.4%。这次普查结果表明，农业环境污染成为中国环境污染的主要来源。

（一）耕地化肥施用量持续增加

1998~2008年，化肥施用量持续增加，由4085万吨增加到5239万吨，年均增长达到3%；耕地年均化肥施用量从315公斤/公顷增加到430公斤/公顷。农用化肥施用量的持续增加，为增加粮食产量做出了一定的贡献；与此同时，也成为局部地区农业面源污染的主要来源。在大多数情况下，农田肥料面源污染存在时间滞后性和空间的可变性，并受到自然因素 (降水形式、土壤坡度和土壤性质)、技术因素 (灌溉方式、施肥技术、作物类型)、经济因素 (投入和产出品的市场价格) 和政策因素 (政府农业扶持政策) 的影响。

（二）农田无机氮肥过量施用

我国绿色农业生产技术指导原则中提出，每年每公顷耕地施用无机氮的总量不能超过300公斤 (刘连馥，2008)。德国规定，农田氮的最高施用量为每年240公斤/公顷·年 (武兰芳等，2009)，包括无机氮和畜禽粪便。由此可见，我国绿色农业的氮肥标准是指无机氮的施用量，这是相当低水平的标准。根据国内农田氮素施用量与氮肥损失的一般情况，得出的研究结论是，我国大田作物无污染的施氮量标准为单季150~225公斤/公顷 (其平均数为单季180公斤/公顷)，并称其为“平均适宜施氮量”(侯彦林，2009)。

根据《中国统计年鉴》中的氮肥施用量数据，复合肥按50%的含氮量计算，本书采用了年度耕地化肥施用量每公顷300公斤、单季每公顷180公斤的标准。

在1998~2009年的11年中我国每年耕地施用的无机氮肥总体呈现快速增加趋势，且无机氮肥过量施用问题表现出显著的区域差异性。

1998年全国平均水平为204公斤/公顷，其中超过每公顷300公斤的省份为9个。其中，北京和上海超过标准30%；最高的福建和江苏超过标准50%以上。在低于标准的22个省份中，有9个省份低于标准50%以上。

2008年全国平均水平为255公斤/公顷，其中超过每公顷300公斤的省份上升为15个。其中，北京、上海、河南和湖北超过标准30%；福建、江苏、广东超过标准50%以上。在低于标准的16个省份中，仍有8个省份低于标准50%以上 (见表3-2和表3-3)。

由此可以做出以下两点判断：其一，从时间维度上看，过去的11年中全国耕地无机氮过量施用现象明显加重；其二，从空间分布看，经济发达省份的无机氮过度施用明显高于经济欠发达省份。