李清華,林新堅(jiān)
(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所,福建 福州350013)
耕地是人類(lèi)賴(lài)以生存的生產(chǎn)資料和勞動(dòng)對(duì)象,是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可替代的重要資源。一個(gè)國(guó)家耕地資源的數(shù)量和質(zhì)量直接關(guān)系糧食安全和產(chǎn)品質(zhì)量安全問(wèn)題,甚至影響到整個(gè)國(guó)家的發(fā)展。2007年調(diào)查顯示,福建省土地總面積為1240.16萬(wàn)hm2,耕地面積為133.31萬(wàn)hm2,人均耕地面積0.037 hm2,不及全國(guó)人均耕地面積0.093 hm2的50%,也明顯低于聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織確定的人均耕地面積0.053hm2的警戒線(xiàn)水平[1]。人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展是導(dǎo)致人均耕地減少的重要原因,福建省人多地少,耕地資源緊缺矛盾日益凸顯。相對(duì)于有形的耕地減小而言,隱性的耕地質(zhì)量下降通常不易被人察覺(jué),但其影響絕不亞于耕地?cái)?shù)量減少,耕地質(zhì)量的變化正在對(duì)糧食安全、生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅[2-3]。因此,在福建省人均耕地緊缺的前提下,開(kāi)展耕地土壤質(zhì)量研究具有特別重要的意義。
據(jù)中國(guó)耕地質(zhì)量等級(jí)調(diào)查與評(píng)定(福建卷)資料顯示,福建省耕地按利用方式不同可分為灌溉水田、望天田、水澆地、旱地及菜地等5個(gè)二級(jí)類(lèi)型,其中灌溉水田占全省耕地總面積的63.36%,望天田占17.18%,旱地占15.55%,而水澆地和菜地所占比例較小。從行政區(qū)域分布來(lái)看,全省灌溉水田主要分布于三明市、龍巖市、漳州市、南平市和福州市,合計(jì)面積66.70萬(wàn)hm2,占全省灌溉水田總面積的78.96%;望天田主要分布于南平市、寧德市和泉州市,合計(jì)面積19.53萬(wàn)hm2,占全省望天田總面積的85.30%;旱地主要分布于福州市、漳州市、泉州市、寧德市和莆田市,合計(jì)面積16.97萬(wàn)hm2,占全省旱地總面積的81.83%。
由于受自然氣候、地質(zhì)水文、地形地貌等影響,福建省耕地利用現(xiàn)狀呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)。(1)人均耕地總體不足,地域間差異較為明顯。福建省內(nèi)沿海地區(qū)人口密度大,人均耕地面積0.027 hm2,僅為全省人均耕地水平的72.97%,其中廈門(mén)市和泉州市的人均耕地面積分別為0.010 hm2和0.020 hm2;而內(nèi)陸地區(qū)人均耕地面積為0.070 hm2,是全省人均耕地的1.89倍,其中南平市和三明市人均面積分別為0.079hm2和0.072 hm2,是福建省人均耕地面積較為豐富的區(qū)域。(2)耕地零星分布,沿海地區(qū)耕地密度相對(duì)較高。沿海地區(qū)土地總面積僅占全省土地總面積的44.75%,而耕地面積卻占全省耕地總面積的56.62%,因此全省耕地相對(duì)集中于沿海地區(qū)。(3)耕地利用方式多樣化。按種植農(nóng)作物的種類(lèi)不同劃分,全省耕地利用主要分為糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物和其它作物三種利用方式,2007年,全省耕地糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物和其它作物的播種面積分別占總耕地面積的65.46%、8.82%和25.72%。
據(jù)福建省第二次土壤普查資料顯示:福建省耕地土壤有機(jī)質(zhì)、全氮含量屬中等偏上水平,而有效磷和有效鉀含量較低,處于缺乏水平,此外土壤酸性普遍較強(qiáng)、耕作層淺薄[4]。土壤肥力指標(biāo)具體情況如下。(1)土壤有機(jī)質(zhì):全省耕地有機(jī)質(zhì)含量極豐富(>40 g/kg)的占耕地總面積的41.07%,含量豐富(30~40 g/kg)的占19.01%,含量較豐富(20~30 g/kg)的占20.37%,含量中等(10~20 g/kg)的占13.60%,有機(jī)質(zhì)缺乏(<10 g/kg)的占6.04%。(2)土壤總氮:含量豐富(>0.15%)的占耕地總面積的32.78%,含量中等(0.10%~0.15%)的占35.16%,缺氮(<0.10%)的占32.06%。(3)土壤磷素:全省耕地處于缺磷水平(<8 mg/kg)的占耕地總面積的39.98%,含量中等(8~15 mg/kg)的占 20.70%,含量較豐富(15~20 mg/kg)的占7.70%,含量豐富(>20mg/kg)的占13.80%。(4)土壤鉀素:全省耕地速效鉀含量極低(<50 mg/kg)的占耕地總面積的36.19%,含量偏低(50~80 mg/kg)的占22.95%,含量中等偏低(80~100 mg/kg)的占 14.13%,含量中等偏上(100~150 mg/kg)的占15.66%,含量豐富(>150 mg/kg)占11.07%。(5)土壤pH:全省耕地pH值<4.5(強(qiáng)酸性)的占耕地總面積的2.6%,pH值在4.6~5.5(酸性)的占49.4%,pH值在5.6~6.5(微酸性)的占37.5%,pH值在6.6~7.5(中性)的占8.1%,pH值>8.0(堿性)的占2.4%。(6)土壤有效微量元素:全省稻田土壤有效銅、有效鋅、有效鐵、有效鉬、有效硼含量分別為1.30 ±1.04、1.33 ±1.23、108.33 ±85.02、0.21 ±0.15、0.07±0.06mg/kg。(7)耕層厚度:全省耕作土壤耕層厚度為10~15 cm的占耕地總面積的51.74%,耕作層厚度<10cm的占4.24%,耕作層厚度>15cm的占44.02%。
另?yè)?jù)福建省農(nóng)業(yè)廳農(nóng)田建設(shè)與肥料技術(shù)總站對(duì)國(guó)家級(jí)及省級(jí)耕地土壤長(zhǎng)期定位試驗(yàn)的監(jiān)測(cè)與分析數(shù)據(jù)顯示,由于施肥和作物殘茬回田,福建省水田或旱地土壤的有機(jī)質(zhì)含量均隨監(jiān)測(cè)期時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)出平穩(wěn)增加的趨勢(shì)[5]。水田土壤的有機(jī)質(zhì)由l998年的38.5g/kg提高到2004年的39.1 g/kg,增幅為1.56%;旱地土壤的有機(jī)質(zhì)由1998年的18.0 g/kg提高到2004年的18.7g/kg,增幅為3.89%,升幅較水田明顯。水田土壤的全氮含量由1998年的2.01 g/kg提高到2004年的2.04 g/kg,增幅為1.49%。旱地土壤的全氮含量由1998年的1.05g/kg降低為2004年為1.03g/kg,降幅為1.9%。不論水田或旱地,氮、磷均表現(xiàn)為盈余,而鉀則表現(xiàn)出虧缺,這表明在福建省耕地施肥表現(xiàn)出氮、磷施肥投入偏多而鉀肥投入不足的現(xiàn)象。
耕地土壤環(huán)境質(zhì)量是耕地土壤質(zhì)量的重要組成部分,直接關(guān)系著農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和環(huán)境安全問(wèn)題。通常,在自然背景條件下耕地土壤都是清潔的,其中所含的有害物質(zhì)濃度極低,土壤環(huán)境質(zhì)量污染主要受外界活動(dòng)的影響。目前,福建省還沒(méi)有開(kāi)展過(guò)系統(tǒng)性、全面性耕地環(huán)境質(zhì)量詳查,因此難以客觀(guān)地反應(yīng)出福建省耕地土壤環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)況。
2002~2003年,福建省農(nóng)業(yè)廳對(duì)全省8個(gè)地市32個(gè)縣區(qū)耕層土壤進(jìn)行重金屬污染狀況調(diào)查,結(jié)果表明,全省耕層土壤砷平均含量4.7 mg/kg,鉻平均含量39.4 mg/kg,砷、鉻均保持其自然背景值[6]。全省耕地土壤汞、鉛均出現(xiàn)大面積富集,其中土壤汞含量超標(biāo)(≥0.3 mg/kg)的占12.8%;鉛含量超標(biāo)的較少,但其受污染程度不一,含量范圍在35~250 mg/kg的耕地面積達(dá)到58.3%。全省耕地土壤鎘累積現(xiàn)象較普遍,東南沿海地區(qū)福州、莆田、泉州等地的鎘污染土樣數(shù)分別占總土樣數(shù)的30.3%、18.6%、33.3%,其中福州、莆田還出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象,而龍巖、三明、南平等地的鎘污染土樣數(shù)分別只占8.3%、7.1%、2.7%。
近年來(lái),福建省耕地土壤環(huán)境質(zhì)量的評(píng)價(jià)也有相關(guān)報(bào)道。例如徐志平[7]利用GIS技術(shù)對(duì)莆田市荔城區(qū)耕地土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),該地區(qū)環(huán)境質(zhì)量處于尚清潔以上的耕地占85.71%,輕、中和重度污染耕地分別占13.26%、0.13%和0.89%,全區(qū)受污染的耕地利用類(lèi)型主要是水田;卓旭升[8]對(duì)閩侯縣耕地土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),指出全縣耕地土壤質(zhì)量總體較高,處于清潔和尚清潔的耕地占98.98%,處于輕度污染水平的僅占1.02%。
土壤肥力是土壤的基本屬性和質(zhì)的特征,其直接影響了植物生長(zhǎng)和發(fā)育,通常作物產(chǎn)量中50%來(lái)自土壤的貢獻(xiàn)力,因此培肥地力具有重要意義??赏ㄟ^(guò)以下措施來(lái)提高土壤肥力質(zhì)量。第一,大力發(fā)展綠肥生產(chǎn)。福建省地處亞熱帶,生物資源豐富,可提供的綠肥種類(lèi)繁多,主要有紫云英、蠶豆、肥田蘿卜、綠豆等。這些綠肥作物含氮量較高,C/N比值在15左右,腐解較快,約有1/3的氮素可為當(dāng)季作物所利用,是一種重要的土壤有機(jī)質(zhì)補(bǔ)給源。第二,積極推廣秸稈還田技術(shù)。秸稈還田在發(fā)達(dá)國(guó)家已成為維持土壤肥力的主要措施。研究表明,水稻吸收40%~50%的氮、20%~30%的磷、80%~90%的鉀都保存在稻草之中。在福建省的氣候條件下,稻草的腐殖化系數(shù)為0.23,因此秸稈還田對(duì)提高土壤有機(jī)質(zhì)、改善土壤養(yǎng)分狀況具有重要作用。第三,推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)。努力使施肥技術(shù)從經(jīng)驗(yàn)上升為理論,從定性發(fā)展到定量,從感性的判斷轉(zhuǎn)向儀器的測(cè)試,從單一肥種向多元肥料配施發(fā)展。
福建省耕地土壤中的重金屬污染主要是汞、鉛及鎘,因此要保護(hù)土壤環(huán)境質(zhì)量,就必須深刻了解污染物進(jìn)入土壤的途徑、數(shù)量、形態(tài)以及其在土壤中的轉(zhuǎn)化、移動(dòng)、累積和消失的規(guī)律,摸清各種污染物對(duì)作物產(chǎn)生毒害的含量水平,進(jìn)而提出有效的防治措施。第一,要合理安排工礦企業(yè)布局。首先,要禁止在主要水源保護(hù)區(qū)、溪河上游、農(nóng)田生態(tài)保護(hù)區(qū)周邊等地建設(shè)可能產(chǎn)生污染的工業(yè)企業(yè),如制革廠(chǎng)、電鍍廠(chǎng)、冶煉廠(chǎng)、化工廠(chǎng)、制藥廠(chǎng)等,這些都是重金屬主要排放企業(yè),因此在項(xiàng)目立項(xiàng)時(shí)就應(yīng)進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量影響評(píng)價(jià),從源頭上杜絕污染源的產(chǎn)生;其次,要防止礦山污水如黃鐵礦及含硫煤礦的排水流向耕地,因?yàn)榈V渣中的硫化鐵等經(jīng)氧化后會(huì)產(chǎn)生硫酸,對(duì)如讓造成酸害或硫害。第二,要防止工業(yè)中“廢水、廢氣、廢渣”進(jìn)入耕地農(nóng)田,避免與作物直接接觸或引水灌溉,使農(nóng)田土壤和地下水質(zhì)受到不同程度的污染。第三,要科學(xué)合理施肥和用藥,避免富含重金屬的肥料及高殘留農(nóng)藥對(duì)耕地土壤環(huán)境造成污染。
開(kāi)展耕地土壤質(zhì)量全面調(diào)查,并結(jié)合國(guó)家測(cè)土配方分析數(shù)據(jù),對(duì)耕地土壤質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行全面分析與評(píng)估,從而全面了解耕地土壤質(zhì)量狀況。通過(guò)國(guó)家農(nóng)業(yè)部和省級(jí)長(zhǎng)期施肥定位觀(guān)測(cè)站,建立耕地土壤質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理體系,探討耕地土壤質(zhì)量動(dòng)態(tài)演變規(guī)律。建立耕地土壤質(zhì)量長(zhǎng)期保護(hù)機(jī)制,實(shí)行質(zhì)量監(jiān)測(cè)與管理機(jī)制,利用政策和資金支持,確保耕地土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)常態(tài)化、規(guī)范化和制度化,提高耕地質(zhì)量建設(shè)與管理水平。建立耕地土壤質(zhì)量建設(shè)激勵(lì)機(jī)制,鼓勵(lì)耕地管理者保護(hù)耕地、培肥土壤、提高生產(chǎn)力,對(duì)秸稈還田、種植綠肥、施用有機(jī)肥及保護(hù)性耕作等措施實(shí)行補(bǔ)貼,制訂相關(guān)補(bǔ)貼額度與政策。加快推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè),確保耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量提升。對(duì)集中連片區(qū)實(shí)行溝、路、渠、田、水、林等綜合治理,提高高產(chǎn)農(nóng)田比例。通過(guò)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè),增加耕地面積,改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件,提高耕地質(zhì)量,以便發(fā)展規(guī)模經(jīng)營(yíng)。
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