土壤有機質含量不僅代表土壤碳貯量，也是土壤養分供應能力和肥力的重要指標之一，在耕地質量、環境保護、氣候變化和農業可持續發展方面均有著至關重要的作用。近年來，隨著我國農業農村發展環境的變化，資源環境約束逐漸趨緊，土壤肥力特別是土壤有機質成為世界關注的焦點。
Ladha 等指出全球農田有機質含量呈總體下降趨勢。
黃耀和孫文娟在綜合了兩百餘篇文章後提出，1980—2000 年，佔中國大陸農田面積53%~59%的土壤有機質呈明顯增加趨勢，華東和華北地區增加最為明顯，東北地區呈總體下降趨勢。
Sun 等的研究表明，中國東部在1980—2000 年間，農田表層土壤有機質增加了9.96t hm-2。楊學明等根據土壤志中採樣點的記錄，在調查了吉林省27 個採樣點後提出，有機質含量有增有減，但平均水平無明顯變化。
Liao 等分析了1982—2004 年江蘇省土壤數據後發現，農田表土有機質從1982 年的16.29 g kg-1增加至2004 年的18.79 g kg-1。目前，著眼於區域或點位的土壤有機質含量變化的研究較多，而對於國家尺度的研究甚少，這與國家尺度的數據支撐不足有關。
2005 年我國開始實施的測土配方施肥項目將土壤採集和基本性質檢測列為基礎性工作之一。在2005—2014 年的10 年間，全國2948 個農業縣（農場、單位）的土肥部門根據農業部制訂的《測土配方施肥技術規範》，在當地糧田、菜田和果園採集了大量土壤樣品進行檢測，測試項目包括土壤有機質、全氮、有效磷、速效鉀和pH 等基礎五項指標。
2014 年，全國農業技術推廣服務中心組織專家對測土配方施肥土壤基礎五項檢測數據和空間數據進行審核後編輯出版了《測土配方施肥土壤基礎養分數據集》（2005—2014 年）。本文利用該數據集中的土壤有機質含量數據與全國第二次土壤普查（1979—1985 年）相關數據進行比較，以期了解全國第二次土壤普查以來，中國耕地土壤有機質含量變化情況，為今後開展耕地質量建設和指導科學施肥提供參考。
1 材料與方法
1.1 數據來源
本文涉及的全國第二次土壤普查耕地有機質數據來源於《中國土壤普查數據》和《中國土壤肥力》，代表面積13162.7 萬hm2。測土配方施肥數據來源於《測土配方施肥土壤基礎養分數據集》，數據點共8467083 個，由於全國的農業縣（區、市）、農場均實施了測土配方施肥項目，共計2948 個農業縣（農場、單位），因此，代表面積按國家統計局最近一次公布的2008 年底耕地面積計，共12171.6 萬hm2。測土配方施肥樣本分布與2008 年底耕地面積分布基本一致。為了與全國第二次土壤普查數據進行比較，《測土配方施肥技術規範》規定了與全國第二次土壤普查相同的土壤檢測方法，土壤有機質均採用油浴加熱重鉻酸鉀氧化容量法檢測。
1.2 土壤有機質含量等級劃分
全國第二次土壤普查耕層有機質含量數據曾按大於40 g kg-1、30 g kg-1~40 g kg-1、20 g kg-1~30 gkg-1、10 g kg-1~20 g kg-1、6 g kg-1~10 g kg-1、小於（等於）6 g kg-1標準劃分成6 個等級，本文按照該標準將全國各省測土配方施肥數據進行劃分。
1.3 數據統計
全國第二次土壤普查以成土條件、成土過程及其屬性為分類依據，根據不同土壤類型將各地數據進行了分級，《中國土壤肥力》一書中利用各省各級別土壤有機質含量的中值與該級別耕地面積比例加權平均後得到該省土壤有機質平均含量。本文引用這組數據作為全國第二次土壤普查各省（區、市）農田土壤耕層有機質平均含量。
式中，Ea為a 省土壤有機質平均含量，g kg-1；Mj為a 省份土壤有機質j 等級下的中值，g kg-1；Aj為a 省份土壤有機質含量在j 等級內的實際面積，104 hm2。
測土配方施肥項目覆蓋了全國所有農業縣（場、單位），根據土壤類型、土地利用方式和行政區劃，將土壤採樣區域劃分為若干個採樣單元，每個採樣單元面積和採樣地塊面積均按照《測土配方施肥技術規範》執行，代表面積相近，因此，在計算各省土壤有機質平均含量時，採用了該省各取樣點土壤有機質含量的算術平均值。
式中，Fa為a 省土壤有機質平均含量，g kg-1；Mh為a 省採樣點h 土壤有機質含量，g kg-1；N 為a省樣本個數。
2 結 果
2.1 耕層有機質平均含量及變化
目前，全國農田耕層土壤有機質平均含量為24.65 g kg-1（表1），仍以黑龍江最高，達到了40.43g kg-1。寧夏土壤有機質平均含量最低，僅為13.61 g kg-1。黑龍江、江西、湖南、廣西、雲南和貴州6 省區土壤有機質平均含量均在30.00 g kg-1以上。內蒙古、吉林、上海、江蘇、浙江、安徽、福建、湖北、廣東、四川、西藏和青海等12 省區的土壤有機質平均含量在20.00 g kg-1~30.00 g kg-1之間。北京、天津、河北、山西、山東、河南、遼寧、海南、重慶、陝西、甘肅、寧夏和新疆的土壤有機質平均含量均小於20.00 g kg-1，其中，北京、山西、山東、陝西、甘肅和寧夏6 省（區、市）土壤有機質平均含量均未達到15.00 g kg-1。
全國第二次土壤普查30 多年來，我國農田耕層土壤有機質平均含量整體上升了4.85 g kg-1。從各省情況來看，與第二次土壤普查相比，全國有22 個省（區、市）的耕層有機質平均含量增幅超過1.0 g kg-1，其中，安徽的增幅最大，達到了5.54 g kg-1。此外，湖南、貴州、四川、江西、廣西、江蘇和內蒙古的土壤有機質平均含量的增幅也超過了4.00g kg-1。土壤有機質平均含量基本穩定的有湖北、浙江、西藏、新疆、海南、吉林和甘肅，變化幅度均在-1.00 g kg-1~1.00 g kg-1。
土壤有機質平均含量顯著下降的僅有北京和青海，分別下降1.02 g kg-1和1.06 g kg-1。其中，北京主要是因為土地利用方式的巨大變化，城市擴張佔用了原市區周邊肥沃的耕地，全市耕地面積從全國第二次土壤普查時期的50.69 萬hm2下降至2008 年底的23.20 萬hm2，現有的耕地均位於原來的遠郊區，土壤肥力水平較低。除了與北京相似的原因外，青海土壤有機質平均含量下降，則還可能與肥料投入不足及風蝕作用等惡劣的自然條件有關。寧夏土壤有機質平均含量雖然最低，但與第二次普查時期相比仍提高了3.81 g kg-1。
2.2 耕層有機質分級含量及變化
從全國層面看，我國農田耕層有機質含量仍集中在10 g kg-1~30 g kg-1區間，不同的是，全國第二次土壤普查時處於該區間的比例為58.27%，測土配方施肥項目時處於該區間的比例上升至69.31%，同時，處於10 g kg-1以上等級的比例增加了13.31 個百分點，達到91.66%。分等級看，耕層土壤有機質含量＞40 g kg-1和＜10 g kg-1的比例分別佔7.80%和8.34%，14.55%的耕層土壤有機質含量在30 g kg-1~40 g kg-1之間，27.31%的耕層土壤有機質含量在20 g kg-1~30 g kg-1之間，42.01%的耕層土壤有機質含量在10 g kg-1~20 g kg-1之間。
與全國第二次土壤普查時相比，＞40 g kg-1等級比例全國平均減少了1.38 個百分點，僅有內蒙、安徽、湖南、廣西、四川和貴州6 省（區）有所上升，平均上升6.66 個百分點，其餘均下降，平均下降3.4 個百分點。
30 g kg-1~40 g kg-1等級比例全國平均增加3.64 個百分點，有19 個省（區、市）該等級的比例有所上升，平均上升6.33 個百分點，北京、河北、河南、廣東、海南、西藏、甘肅、寧夏、青海和新疆10 省（區、市）有所下降，平均下降1.15 個百分點。
20 g kg-1~30 g kg-1等級比例全國平均增加5.68 個百分點，除北京、內蒙古、上海、湖南、廣西、雲南下降（平均下降3.84個百分點）外，其餘24 個省（區、市）該等級的比例均有所上升，平均上升6.38 個百分點。
處於10 g kg-1~20 g kg-1等級的比例全國平均增加5.36 個百分點，有18 個省在該等級的比例有所上升，平均上升14.7 個百分點，12 個省在該等級的比例有所下降，平均下降8.65 個百分點。
6 g kg-1~10 g kg-1等級所佔比例除吉林省上升了0.46 個百分點外，其餘均下降，平均下降9.98 個百分點。
≤6 g kg-1等級所佔比例僅內蒙古、四川分別上升了4.24 和0.56 個百分點，其餘均下降，平均下降3.72 個百分點（表2）。
造成以上現象的原因，一是＞40 g kg-1等級耕地所佔比例大範圍下降，進入40 g kg-1以下的等級。其中，青海省下降最多，達11.12 個百分點，可能是由於城市擴張，原城市周邊肥沃的耕地被佔用，新開墾耕地的土壤有機質含量較低。此外，黑龍江、吉林兩省＞40 g kg-1等級的比例分別下降了9.07和1.29 個百分點，反映出我國東北地區原先肥沃的耕地土壤，尤其是黑土地在退化，這一點必須引起足夠的重視。二是10 g kg-1以下等級耕地大範圍減少，上升至10 g kg-1以上等級，這主要歸功於近30 年來我國中低產田改造、秸稈還田、沃土工程等工作所取得的成績。
3 討 論
3.1 30 年來中國農田耕層土壤有機質變化
土壤有機質是耕地地力最重要的性狀之一，被認為是土壤質量和功能的核心，在農業生產中，土壤有機質是至關重要的決定因子。30 年來，我國農田耕層土壤有機質含量呈整體上升趨勢，全國耕層土壤有機質平均含量較全國第二次土壤普查時期提高4.85 g kg-1，即提高24.49%，這與黃耀和孫文娟及潘根興和趙其國等的觀點相似。與第二次土壤普查相比，全國有22 個省（區、市）的耕層有機質平均含量顯著上升，尤其以安徽、湖南、廣西、四川、貴州5 省（區）較為突出，＞30 g kg-1的各等級比例均有所上升，＜10 g kg-1的各等級比例均有所下降。
與全國第二次土壤普查時期相比，吉林、浙江、湖北、海南、西藏、甘肅、新疆7 省（區）農田耕層土壤有機質平均含量變化不顯著，但是，北京、青海兩省（市）出現顯著下降。必須引起重視的是，＞40 g kg-1等級比例全國平均減少了1.38 個百分點，僅有內蒙、安徽、湖南、廣西、四川、貴州6 省（區）有所上升，其餘均下降，平均下降3.4 個百分點，尤其是擁有我國70%黑土地的黑龍江省，＞40 g kg-1等級比例下降了9.07 個百分點。
由於中國農田土壤的高強度利用，中國土壤有機質含量與國外相比仍然偏低，如中國土壤和歐洲同類土壤相比，棕壤平均低1.5%~2.0%，褐土低1.0%，黑鈣土低5.0%左右。
3.2 我國農田耕層土壤有機質整體上升的原因
農田土壤有機質主要來源於作物根茬、還田的秸稈、翻壓的綠肥以及人畜禽糞便、養殖廢棄物、某些輕工業副產品以及部分生活垃圾製成的堆肥等。在自然狀態下，影響土壤有機質含量的因素包括氣候、植被、母質、地形和時間，而在人類耕作活動影響下，施肥狀況和耕作措施則成為短期影響農田土壤有機質含量的主要原因。
秸稈還田技術的推廣是我國大部分地區土壤有機質含量增加的最主要原因。秸稈作為植物殘體是農田有機物料來源的重要組成部分，還田後可積累土壤有機質，長期施用秸稈的積累效果更明顯。南方稻田連續兩年秸稈還田後，土壤有機質含量平均增加2.4 g kg-1，增幅達到8.0%。在安徽的砂姜黑土上，4 年的小麥/玉米輪作定位試驗顯示，秸稈還田較對照組土壤有機質含量提高8.5%。黑土區田間定位試驗表明，玉米/大豆輪作體系連續秸稈還田8 年後，土壤有機質含量提高了6.6%。在黃褐土水旱輪作條件下，連續3 年的水稻油菜秸稈還田後，土壤有機質含量較無覆蓋秸稈的對照組提高6.3%，差異顯著。自第二次土壤普查以來，江蘇大力推廣秸稈還田，至20 世紀90 年代末，全省秸稈還田面積達100 多萬hm2，玉米秸稈乾物質還田量達10 t hm-2，稻麥乾物質還田量達8 t hm-2，使一般土壤每年增加有機碳達0.1 g kg-1~0.2 g kg-1。
20 世紀80 年代初以來，伴隨著我國農業投入的增加和科技發展，尤其是雜交水稻面積的推廣，我國糧食作物單位面積產量快速上升，由1980 年的2734.5 kg hm-2增加至2007 年的4748.3 kg hm-2，作物產量的快速提升增加了農作物秸稈數量和歸還土壤的根系生物量。1980 年，我國農作物秸稈資源總量不到4.5 億噸，而到2008 年已達到了8 億多噸，秸稈資源總量大幅增加。與此同時，我國秸稈還田的比例逐年上升，根據全國農技中心對30 個省（區、市）以及新疆生產建設兵團的調研結果顯示，2008 年我國農作物秸稈還田比例為31.6%，與20 世紀90 年代相比增加了16.4 個百分點，秸稈資源總量的增加與秸稈還田比例的上升共同促使更多的有機資源通過秸稈還田的方式歸還回土壤。
免耕少耕技術的推廣也是近年來土壤有機質含量提升的重要因素。免耕少耕使土壤不穩定碳輸入增加，流失減少，意味著土壤匯集碳增加，而損失至大氣中的CO2減少，同時，免耕少耕使風雨對土壤的侵蝕作用降低，起到減少土壤有機質流失的作用。
潮土區小麥/玉米輪作體系下連續5 年的田間定位試驗表明，免耕措施能顯著降低土壤CO2排放，增加土壤有機質含量，免耕處理土壤有機質含量較初始提高了35%。
西北壤土區在研究深松耕、免耕、旋耕和翻耕4 種耕作方式下土壤有機質含量的變化時發現，免耕處理土壤有機質增加幅度較大，分別較深松耕、旋耕、翻耕提高32.3%、35.2%和36.9%。
南方稻田土壤上也有類似的結果，免耕1 年後，0~5 cm 土層土壤有機質含量較試驗前增加0.07 g kg-1，較翻耕處理土壤有機質含量增加1.22 g kg-1。自1983 年農業部將免耕列入全國農業重點推廣技術以來，全國少耕免耕範圍不斷擴大，2000 年全國少耕免耕面積達260萬hm2，2006 年全國少耕免耕面積增至2000 多萬hm2，我國農田耕作方式正在向少耕、免耕及深耕方向發展，這也是農田土壤有機質含量增加的重要原因。
堆肥和綠肥的施用是我國土壤有機質含量提升的另一個原因。堆肥含有豐富的有機物質，當被用於農田或退化土壤時，可增加有機質並改善土壤結構。長期種植綠肥能豐富和平衡土壤中的養分元素，改善土壤理化性狀，提高土壤有機質含量。四年的田間定位試驗結果顯示，連年施用有機肥可增加土壤有機質含量，化肥配施雞糞較單施化肥的處理土壤有機質含量平均提高8.1%。根據全國綠肥試驗網的聯合定位試驗結果，無論是南方或北方，旱地或水田，平均每公頃壓入綠肥鮮草22500 kg~30000 kg，連續5 年，土壤有機質增加0.1%~0.2%。
從20 世紀50 年代開始，綠肥在全國各地迅速發展，至70 年代中期進入鼎盛，然而進入80 年代以來，綠肥播種面積逐年下降，至1992 年綠肥播種面積下降至411.2 萬hm2，資源量6612 萬t。21 世紀初，國家出臺了部分鼓勵綠肥種植的政策，至2008 年我國綠肥播種面積恢復至437.1 萬hm2，資源總量達到9339 萬t。綠肥種植面積的逐年增加帶動了有機肥施用量的增加，這種現象在南方水稻種植區尤為普遍。近年來，隨著我國畜牧養殖業的發展，畜禽糞便資源量逐年增加，加之城市化加速帶來的廚餘垃圾，使我國堆肥數量整體呈上升趨勢，這也在一定程度上促進了土壤有機質含量的增加。
近年來，中央一號文件多次指出，要將耕地質量建設當作一項戰略措施抓緊抓好。進入21 世紀以來，國家先後啟動了土壤有機質提升、耕地質量提升、優糧工程、新增千億糧食生產能力建設以及黑土地保護試點等重大項目，推廣秸稈還田、綠肥種植、增施有機肥、土壤改良培肥和測土配方施肥等重大技術，正在有效促進我國農田土壤有機質含量穩步提升。同時，仍需清醒地認識到，我國需要加強土壤有機質的相關研究工作，如全國哪些地方土壤有機質含量容易提升，哪些地方有可能下降，哪些地方會比較穩定，有機質含量是不是越多越好，不同區域的有機質含量應處於什麼水平比較適宜等。建議國家在繼續加強耕地質量建設的同時，加強相關方向的研究投入，為實現農業可持續發展、保障國家糧食安全提供理論基礎和技術支撐。
4 結 論
目前，全國農田耕層土壤有機質平均含量為24.65 g kg-1。耕層土壤有機質含量＞40 g kg-1和＜10g kg-1的比例分別佔7.80%和8.34%，14.55%的耕層土壤有機質含量在30 g kg-1~40 g kg-1之間，27.31%的耕層土壤有機質含量在20 g kg-1~30 g kg-1之間，42.01%的耕層土壤有機質含量在10 g kg-1~20 g kg-1之間。30 年來，我國大部分地區農田耕層土壤有機質含量上升，其主要原因是秸稈還田增加了有機養分的投入量，同時，也與少（免）耕及堆肥和綠肥的施用有關。部分地區耕層土壤有機質下降的主要原因是耕地質量保護與提升工作仍未得到應有的重視，秸稈、堆肥和綠肥等有機肥用量仍偏少，同時，城市擴張佔用了原來肥沃的耕地，新開墾耕地土壤有機質含量低也是重要原因。
來源：《土壤學報》2017 年05 期
作者：楊帆1，徐洋1， 崔勇1，孟遠奪1，董燕1，李榮1，馬義兵2
單位：1.全國農業技術推廣服務中心 2.中國農業科學院農業資源和農業區劃研究所