冀耕地保护函〔2020〕3号
按照农业农村部农田建设管理司、种植业管理司《关于做好2019年耕地轮作休耕制度试点区域耕地质量监测评价工作的通知》(农建(耕地)〔2019〕21号)要求,2017年至2019年,对河北地下水漏斗区6个市41个县200万亩季节性休耕耕地质量进行了连续三年跟踪监测。按照对照、持续、规范原则,在季节性休耕试点区域设置耕地质量监测点205个,在非季节性休耕区域科学布设监测点192个,统一调查、采样、检测和评价方法,科学评价季节性休耕的效果。现将监测情况总结如下:
一、项目区基本情况
河北省水资源匮乏,十年九旱,1956年至2000年多年平均降水532 mm,水资源总量205亿m3,人均307 m3,亩均211 m3,分别为全国的1/7和1/8。河北省自然降水不足,地下水严重超采,水位持续下降,形成地下水降落漏斗25个,总面积6.7万km2,占河北平原的92%,严重制约了农业可持续发展。2017年,河北省实施季节性休耕120万亩,2018年休耕160万亩,2019年扩大到200万亩,累计季节性休耕480万亩。休耕试点区域压减冬小麦种植面积,减少地下水开采,将冬小麦、夏玉米一年两熟种植模式,改为一季自然休耕,一季雨养种植模式(只种植一季雨热同季的玉米、油料作物、杂粮杂豆或牧草的一年一熟作物),鼓励在休耕季种植“二月兰”、黑麦草等绿肥作物,推行“一季生态绿肥、一季雨养种植”种养结合模式,既减少灌溉用水,又能培肥地力。河北省季节性休耕试点区域主要集中在河北省中南部黑龙港流域低平原区,涉及6个设区市41个县,东至东经117.03709°,西至东经114.42346°,南至北纬36.09139°,北至北纬38.88222°。土壤类型为潮土和褐土,洪冲积物母质,地势平坦、土层深厚,土壤肥沃。海拔2~69.0 m,田面坡度小于2°。6个项目市属于暖温带大陆性半干旱季风气候区,四季分明,光照充足,降雨偏少。常年降雨量415~598 mm,0℃以上有效积温2804~5231℃,10℃以上有效积温3200~4820℃,实际日照时数平均2711.2小时,全年无霜期211天,最多271天,最少162天。热量资源丰富,适宜多种作物的生长,基本能满足一年两熟的需要。
二、耕地质量监测工作情况
耕地质量监测坚持对照、持续、规范原则。一是对照监测。将季节性休耕区域的耕地质量变化情况,与区域外的耕地质量进行对比,科学评价季节性休耕的效果。二是持续监测。在季节性休耕试点区域和非季节性休耕区域布设耕地质量监测点,保持监测点固定不变,评价休耕效果趋势。三是规范监测。根据耕地质量监测相关技术规程,统一调查、采样、检测、监测与评价方法,确保耕地质量监测方法的规范统一。监测方法按农业农村部农田建设管理司、种植业管理司《关于做好2019年耕地轮作休耕制度试点区域耕地质量监测评价工作的通知》(农建(耕地)〔2019〕21号)要求执行,土壤肥力评价按《黄淮海区耕地质量监测分级标准》(耕地监测函〔2019〕30号)执行,耕地质量等级评价按《耕地质量等级》(GB/T 33469)执行。
(一)监测点设置情况。为保障监测点代表性,按照每1万亩设1个的密度要求,综合考虑行政区划、土壤类型、耕地质量、利用状况、管理水平等因素,河北省200万亩休耕耕地共计设立205个监测点,涉及潮土和褐土2个土类、5个亚类、8个土属、23个土种。根据《耕地质量监测技术规程》,统一调查、采样、检测、监测与评价方法,确保耕地质量监测规范实施。同时在与季节性休耕试点区域土壤类型、耕地质量等级、土地利用、管理水平等条件相同且区域相近的非季节性休耕耕地上设置对照监测点192个。将季节性休耕区域的耕地质量变化监测情况,与区域外的耕地质量进行对比,反映季节性休耕的效果。
(二)开展初始监测。初始监测在2017年最后一季作物玉米收获后、冬小麦施肥整地前,即2017年十月上旬,在季节性休耕监测点和非季节性休耕对照监测点同时开展,调查监测点土壤类型、质量等级、位置坐标、地貌类型、潜水埋深、有效积温、有效土层厚度、耕层厚度、海拔高度、障碍因素、地形部位、地面坡度、排灌能力、典型种植制度及作物产量等内容。按照《土壤检测第1部分:土壤样品的采集、处理和贮存》(NY/T1121.1-2006)采集土壤样品、风干、剔除侵入体、碾磨,过2 mm尼龙筛后送河北省耕地质量保护中心筛选后的化验室进行检测。
(三)持续开展年度监测。以季节性休耕试点区域耕地质量、资源利用、生态恢复、作物产量等为监测重点,组织试点县农业部门,分别在季节性休耕监测点和对照监测点定点调查年度作物种植、水肥投入、籽粒产量、自然降水、浅层水位等信息数据。秋季作物收获后采集土壤样品,检测土壤容重、有机质等项物理化学指标,对监测数据进行整理分析。
(四)土壤样品检测。检测项目为土壤pH(NY/T 1121.2)、有机质(NY/T 1121.6)、全氮(NY/T 1121.24)、有效磷(NY/T 1121.7)、速效钾、缓效钾(NY/T 889)等指标。样品检测由资质认证的检测机构承担,采用加标控制、双人比对、再现性检测等措施做好检测质量控制。河北省耕地质量监测保护中心做好技术指导,事前组织开展业务培训和能力验证,确保检测质量。
三、耕地质量监测评价结果及原因分析
分析浅层水位、水肥投入、作物产量、耕地质量等调查监测指标,季节性休耕区域地下水水位下降趋缓,节水节肥明显,后茬作物产量增加,土壤理化指标稳定,耕地质量等级稳中向好。
(一)土壤物理性状指标
(1)耕层厚度。监测结果表明,休耕监测区耕层厚度稳步提高,2017年耕层厚度平均含量19.7cm,2019年20.6cm,增加4.57%,休耕监测区耕层厚度好于对照区。见图1。
图1监测区与对照区耕层厚度对比
2019年休耕监测区土壤耕层平均厚度等级为3级(中),三级点位占总点位的84.35%。见表1。
表1季节性休耕区土壤耕层厚度分级频率表
指标 | 单位 | 分级标准 | ||||
1级(高) | 2级(较高) | 3级(中) | 4级(较低) | 5级(低) | ||
耕层厚度 | cm | >25.0 | 20.0-25.0 | 15.0-20.0 | 10.0-15.0 | ≤ 10.0 |
样本数 | 6 | 19 | 126 | 0 | 0 | |
样本总量 | 151 | 151 | 151 | 151 | 151 | |
占比% | 3.97 | 12.58 | 83.45 | 0.00 | 0.00 |
(2)土壤容重。监测结果表明监测区土壤容重保持基本稳定,有向好趋势。2017年容重平均为1.37g/cm3,2018年1.36 g/cm3,2019年1.35 g/cm3,非项目区2019年为1.37 g/cm3。见图2。
图2监测区与对照区土壤容重对比
2019年季节性休耕试点区土壤平均容重等级为3级(中),点位主要分布在3级,占总点位的39.07%。见表2。
表2季节性休耕区土壤容重分级频率表
指标 | 单位 | 分级标准 | ||||
1级(高) | 2级(较高) | 3级(中) | 4级(较低) | 5级(低) | ||
土壤容重 | g/cm3 | 1.00-1.25 | 1.25-1.35,≤1.00 | 1.35-1.45 | 1.45-1.55 | >1.55 |
样本数 | 18 | 52 | 59 | 19 | 3 | |
样本总量 | 151 | 151 | 151 | 151 | 151 | |
占比% | 11.92 | 34.44 | 39.07 | 12.58 | 1.99 |
(二)有机质。监测结果表明,季节性休耕试点区土壤有机质含量基本稳定。2017年有机质平均含量17.6g/kg,2019年为16.3 g/kg。与项目实施前比,有机质平均含量降低1.3g/kg,降低7.39%。与非项目区比,2019年季节性休耕试点区有机质平均含量较低,低6.32%。见图3。
图3监测区与对照区耕层有机质对比
2019年季节性休耕试点区土壤有机质平均等级为3级(中),点位主要分布在3级,占总点数的45.91%。见表3。
表3季节性休耕区土壤有机质分级频率表
指标 | 单位 | 分级标准 | ||||
1级(高) | 2级(较高) | 3级(中) | 4级(较低) | 5级(低) | ||
有机质 | g/kg | >25.0 | 20.0-25.0 | 15.0-20.0 | 10.0-15.0 | ≤10.0 |
样本数 | 9 | 17 | 73 | 49 | 11 | |
样本总量 | 159 | 159 | 159 | 159 | 159 | |
占比% | 5.66 | 10.69 | 45.91 | 30.82 | 6.92 |
(三)土壤pH。监测结果表明,季节性休耕试点区土壤pH值基本稳定。2017年pH平均值8.3,2019年8.3,与项目实施前比,pH值保持不变。与非项目区比,2019年季节性休耕试点区pH值持平,无差异。见图4。
图4监测区与对照区土壤酸碱度对比
2019年季节性休耕试点区土壤pH值等级为3级(中),点位主要分布在3级(8.0-8.5)之间,占总点位69.81%。见表4。
表4季节性休耕区土壤pH含量分级频率表
指标 | 单位 | 分级标准 | ||||
1级(高) | 2级(较高) | 3级(中) | 4级(较低) | 5级(低) | ||
pH | — | 6.5-7.5 | 7.5-8.0,6.0-6.5 | 8.0-8.5,5.5-6.0 | 8.5-9.0,5.0-5.5 | >9.0,≤5.0 |
样本数 | 1 | 21 | 111 | 26 | 0 | |
样本总量 | 159 | 159 | 159 | 159 | 159 | |
占比% | 0.63 | 13.21 | 69.81 | 16.35 | 0.00 |
(四)土壤养分指标
(1)全氮。监测结果表明,季节性休耕试点区土壤全氮含量保持基本稳定。2017年全氮平均含量1.06g/kg,2019年1.06 g/kg。全氮平均含量持平。与非项目区比,2019年季节性休耕试点区全氮平均含量较低,低6.19%。见图5。
图5 监测区与对照区全氮对比
2019年季节性休耕试点区土壤全氮等级为3级(中),点位主要分布在3级和4级,分别占到总点位的34.59%和30.19%。见表5。
表5季节性休耕土壤全氮含量分级频率表
指标 | 单位 | 分级标准 | ||||
1级(高) | 2级(较高) | 3级(中) | 4级(较低) | 5级(低) | ||
全氮 | g/kg | >1.50 | 1.25-1.50 | 1.00-1.25 | 0.75-1.00 | ≤0.75 |
样本数 | 9 | 25 | 55 | 48 | 22 | |
样本总量 | 159 | 159 | 159 | 159 | 159 | |
占比% | 5.66 | 15.72 | 34.59 | 30.19 | 13.84 |
(2)有效磷。监测结果表明,季节性休耕试点区土壤有效磷含量保持基本稳定。季节性休耕试点区土壤2017年有效磷平均含量18.7mg/kg,2019年16.8 mg/kg。有效磷平均含量降低1.9 mg/kg,降低10.16%。与对照比,2019年季节性休耕试点区有效磷平均含量较低,低23.64%。见图6。
图6 监测区与对照区有效磷对比
2019年季节性休耕试点区土壤有效磷等级为四级(较低),点位主要分布在4级,占到总点位数量的45.91%。见表6。
表6季节性休耕区土壤有效磷含量分级频率表
指标 | 单位 | 分级标准 | ||||
1级(高) | 2级(较高) | 3级(中) | 4级(较低) | 5级(低) | ||
有效磷 | mg/kg | >40.0 | 30.0-40.0 | 20.0-30.0 | 10.0-20.0 | ≤10.0 |
样本数 | 7 | 7 | 21 | 73 | 51 | |
样本总量 | 159 | 159 | 159 | 159 | 159 | |
占比% | 4.40 | 4.40 | 13.21 | 45.91 | 32.08 |
(3)速效钾。监测结果表明,季节性休耕试点区土壤速效钾含量保持基本稳定。季节性休耕试点区2017年速效钾平均含量194mg/kg,2019年178 mg/kg,速效钾平均含量下降16 mg/kg,下降8.25%。与对照比,2019年季节性休耕试点区速效钾平均含量较低,低8.25%。见图7。
图7 监测区与对照区速效钾对比
2019年季节性休耕试点区土壤速效钾等级为2级(较高)。点位主要分布在1级、2级和3级,分别占到总点位的29.56%、31.45%、28.93%。见表7。
表7季节性休耕区土壤速效钾含量分级频率表
指标 | 单位 | 分级标准 | ||||
1级(高) | 2级(较高) | 3级(中) | 4级(较低) | 5级(低) | ||
速效钾 | mg/kg | >200 | 150-200 | 100-150 | 50-100 | ≤50 |
样本数 | 47 | 50 | 46 | 15 | 1 | |
样本总量 | 159 | 159 | 159 | 159 | 159 | |
占比% | 29.56 | 31.45 | 28.93 | 9.43 | 0.63 |
(4)缓效钾。监测结果表明,季节性休耕试点区土壤缓效钾含量保持基本稳定。季节性休耕试点区2017年缓效钾平均含量888mg/kg,2019年901 mg/kg,缓效钾平均含量增加13 mg/kg,增加1.46%。与对照比,2019年季节性休耕试点区缓效钾平均含量基本持平,略低1.64%。见图8。
图8监测区与对照缓效钾对比
季节性休耕试点区土壤缓效钾等级2级(较高)。2019年土壤缓效钾含量主要集中在2级,占到总点位的40.88%。见表8。
表8季节性休耕区土壤缓效钾含量分级频率表
指标 | 单位 | 分级标准 | ||||
1级(高) | 2级(较高) | 3级(中) | 4级(较低) | 5级(低) | ||
缓效钾 | mg/kg | >1000 | 800-1000 | 600-800 | 400-600 | ≤400 |
样本数 | 46 | 65 | 34 | 12 | 2 | |
样本总量 | 159 | 159 | 159 | 159 | 159 | |
占比% | 28.93 | 40.88 | 21.38 | 7.55 | 1.26 |
(五)区域性指标
(1)潜水埋深。监测表明,河北省地下水水位下降趋势减缓,休耕区减缓趋势好于对照区。2019年季节性休耕区平均潜水埋深16.53米,比对照区浅1.08米,比2017年水位差0.16米、2018年水位差0.47米,有较大提高。根据农户调查,休耕项目区水井出水量和出水时长明显好于对照区域。见图9。
图9监测区与对照区潜水埋深对比
(2)灌溉用水量。监测结果表明,休耕试点区域平均灌水1.2次,比对照区减少灌水3.6次,每亩节水174立方米,200万亩耕地可减少地下水开采量3.48亿m3。
(3)化肥投入情况。监测结果表明,休耕试点区域2017年至2019年单位面积化肥施用量(折纯)分别为23.36公斤/亩、23.22公斤/亩和21.71公斤/亩,分别比对照区减少化肥施用27.90公斤/亩、27.73公斤/亩和29.18公斤/亩。2019年200万亩休耕耕地减少化肥施用5.84万吨(折纯),按25-10-10(含氯)复合肥2500元/吨价格计算,减少投入1.46亿元。详见图10、11、12及表9。
图10监测区与对照区氮肥对比
图11监测区与对照区磷肥对比
图12监测区与对照区钾肥对比
表9 2017年-2019年化肥施用量统计表(公斤/亩)
项目 | 处理 | 年度 | 平均 | ||
2017 | 2018 | 2019 | |||
N | 试点区 | 12.57 | 12.62 | 12.66 | 12.62 |
对照区 | 27.98 | 29.33 | 30.2 | 29.17 | |
对照区-试点区 | 15.41 | 16.71 | 17.54 | 16.55 | |
P2O5 | 试点区 | 5.6 | 5.09 | 4.75 | 5.15 |
对照区 | 14.51 | 13.17 | 12.45 | 13.38 | |
对照区-试点区 | 8.91 | 8.08 | 7.7 | 8.23 | |
K2O | 试点区 | 5.19 | 5.51 | 4.3 | 5.00 |
对照区 | 8.77 | 8.45 | 8.24 | 8.49 | |
对照区-试点区 | 3.58 | 2.94 | 3.94 | 3.49 | |
N+P2O5+K2O | 试点区 | 23.36 | 23.22 | 21.71 | 22.76 |
对照区 | 51.26 | 50.95 | 50.89 | 51.03 | |
对照区-试点区 | 27.9 | 27.73 | 29.18 | 28.27 |
(4)作物产量。监测结果表明,季节性休耕试点区后茬作物玉米平均产量与对照区玉米相比,三年均增产,2017年增产3.5%,2018年增产3.8%,2019年增产3.2%。见图13。
图13监测区与监测区作物产量对比
(六)耕地质量等级
对季节性休耕试点区耕地质量调查点位数据评价,结果显示,季节性休耕试点区耕地质量向好。2017年休耕区域耕地质量调查点平均等级为4.94,2019年为4.27,耕地质量略有上升。2019年对照区耕地质量平均等为4.25,与2019年项目区耕地质量平均等基本持平。见图14。
图14监测区与对照区耕地质量等级对比
(七)原因分析。河北小麦习惯施肥量较大,秸秆还田技术普及率高,肥料投入高于作物吸收量,是近年来土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾等土壤养分指标提升的主要原因。季节性休耕项目实施后,不再种植小麦,秸秆还田量及施肥量减少,休耕区域一些指标低于对照区,这可以通过优化下茬作物配方、做好耕地质量监测跟踪等措施予以控制调整。随着连续休耕的推进,休耕区域地下水水位高于对照区域,休耕区域地下水位下降速度逐年趋缓,这与项目区大量减少地下水开采有关,也得益于旱作节水、保护性耕作等项目的实施、技术的推广普及。下茬作物玉米产量提高,是小麦休耕后玉米可提前一周播种、生育期延长的结果。
四、提高耕地质量的对策建议
(一)加强漏斗区水土资源环境安全战略规划。河北漏斗区季节性休耕制度本质上是解决水土资源环境安全问题,应制度化、法制化、规范化。建议国家加强战略顶层设计,研究华北平原漏斗区粮食安全与水资源环境安全的协同战略规划,积极探索因水制宜、因土制宜的休耕制度体系。同时建议国家进一步对粮食安全和水资源安全问题的统筹考虑,减轻河北省粮食生产压力,缓解深层地下水的超采问题,加强耕地质量建设,切实做到藏粮于地。
(二)进一步优化种植制度。河北省实施季节性休耕试点取得良好效果,地下水位下降逐年趋缓、节水节肥效果明显,耕地质量保持稳定,达到了预期效果。考虑到近期粮食安全需要,建议进一步优化种植制度。一是减少休耕面积。河北省地下水漏斗区域,上半年降水量约170mm,应充分利用,建议扩大节水麦、旱地麦种植面积,不增加或少增加地下水开采,实现春季裸露耕地作物覆盖,减少地表蒸发,即抑制风沙,又增加粮食供给。二是扩大轮作面积。河北气候条件适宜大豆生长,并有传统种植习惯。大豆玉米轮作间作能平衡养分吸收,实现两种作物共同增产。建议试行节水小麦-玉米与节水小麦-大豆年际间轮作,实现地下水开采减少、耕地质量提升、油料供给增加等多赢。
2020年4月27日
20200803河北省2017-2019年季节性休耕试点区域耕地质量监测评价报告(冀耕地保护函〔2020〕3号,网站稿).docx