作者：栾城县农业畜牧局
出版社：河北人民出版社
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栾城县耕地资源评价与利用试读：
前言
耕地是人们赖以生存和发展的最根本的物质基础，耕地地力高低直接影响作物的生长发育及产量与品质。开展耕地地力评价，一是能为食品安全和农村经济发展提供科学依据。二是可以为耕地质量建设和农业可持续发展提供决胜前提。三是通过耕地地力评价为无公害农产品生产提供保障。四是耕地地力质量评价还为农业结构调整提供依据。通过对耕地土壤适宜性调查和评价，建立土壤适宜性指标体系，可直接为农作物种植结构的调整提供依据，以发挥区域优势，发展特色农业，提高耕地资源利用效率，提高农业劳动生产率。另外通过耕地地力调查为指导科学施肥提供依据。
本书根据农业部对耕地地力评价工作的总体要求和河北省土壤肥料总站的安排部署，依据农业部对编写耕地地力评价技术报告、工作报告的具体要求，结合栾城县实际编写。2008-2010年，栾城县开展了土壤养分调查，完成了土壤养分资料汇总，为发展农业生产和制定农业发展规划提供了科学依据。
为了搞好这次调查和评价，栾城县农牧局成立了耕地地力评价领导小组，负责该项工作的组织领导、计划、安排和协调等工作，并抽调县、乡、村农业技术人员300多人组成调查小组，负责采集样品和实地调查，确保技术资料的全面性、系统性和代表性。
全书共九章，全面介绍了栾城县自然与农业生产情况、耕地土壤的立地条件与农田基础设施，阐述了耕地地力评价的内容和方法、耕地地力和质量评价技术、耕地质量管理信息系统的建立，详细分析了耕地地力等级状况、耕地主要属性及存在问题，提出了耕地科学管理和应用建议，为耕地的有效利用及农业的可持续发展奠定了基础。
本书在编写过程中，省市有关领导、专家以及有关单位、有关同志给予了大力支持和指导，在此一并致谢！
由于水平所限，书中难免有不妥之处，恳请读者批评指正。编者2011年12月第一章自然与农业生产概况第一节自然概况一、地理位置与行政区划
栾城县地处冀中平原西部，位于北纬37°47'36"-38°01'00"，东经114°29'00"-114°47'40"之间。县境北与石家庄市区毗连，南与赵县相邻，东接藁城市，西与鹿泉市、元氏县接壤，县城距省会石家庄12km，京广铁路、京港澳高速公路、107国道、308国道，纵贯县境南北，青银高速公路、衡井公路、石环公路横穿东西，省级、县级和乡村公路四通八达，交通便利，区位优越。
全县下辖5个镇、3个乡、9个社区居委会、182个村委会。2009年末，全县总人口34.4万人，其中城镇人口14.3万人，人口自然增长率为7.22‰。二、自然气候与水文地质（一）自然气候
栾城县属暖温带半湿润地区，为冬寒夏热大陆性较强的季风气候，一年内四季分明。
1．日照。栾城县属于北方长日照地区，年平均日照时数为2522小时，日照百分率为57％。全年0℃以上活动积温4713℃。
2．气温。栾城县年平均气温13.8℃，年极端最高气温41.4℃（2009年6月24日），年极端最低气温-23.9℃（1985年12月8日）。
3．降水。栾城县年平均降水量504.4mm。年内降水分布不均，主要集中在夏季，其中7-8月份降水量最多，约占全年的59％。
4．无霜期。栾城县年平均无霜期为225天，初霜为11月3日，终霜为4月13日。农作物生长季节日照和热量充足。
综合分析，栾城县气候易旱不易涝，雨量分布不均，易形成春旱、秋涝，冬季降水少。热量较丰富，基本可满足二年三熟和一年两熟作物生长的需要。表1-1 1992-2010年气温单位：℃图1-1 19年月平均气温图表1-2 1992-2010年降水量单位：mm图1-2 19年月平均降水量图表1-3 1992-2010年蒸发量单位：mm图1-3 19年月平均蒸发量图图1-4 19年月平均蒸发量与降水量比较图（二）水文地质
1．栾城县地处太行山前平原，无可利用的地表水源入境，工农3业生产和人民生活用水均为地下水源，全县水资源总量5514万m，3地表水资源量93万m，地下水主要靠大气降水补给，年降水入渗补33给3448.7万m，可开采利用量7583.1万m。项目区宜井面积较广，3地下水埋深一般在25-40m，单井出水量一般为40-80m/h左右。全县地下水总的矿化度一般在0.5-1g/L之间，是生活饮用水和农田灌溉的优质水源。
2．岩石与母质。栾城县境内土壤发育于洪积冲积扇的黄土母质上，由于所处暖温带，受半湿润气候条件、山前平原地形和水文条件的影响，自然土壤属褐土和潮褐土，在长期耕作影响下，逐渐演变为农业土壤。根据《河北省第二次土壤普查工作分类暂行方案》，全县土壤划属褐土类，潮褐土和石灰性潮褐土亚类，洪积冲积壤质潮褐土和洪积壤质石灰性褐土土属，共有轻壤质潮褐土、深位中层黏轻壤质潮褐土、深位厚层黏轻壤质潮褐土、深位中层沙姜轻壤质潮褐土、深位厚层沙姜轻壤质潮褐土、深位厚层中壤质潮褐土、中壤质潮褐土、轻壤质石灰性褐土、深位中层黏轻壤质石灰性褐土等9个土种。其中轻壤质潮褐土面积分布最大，占全县耕地总面积的72.28％。土壤质地优良，养分含量高，适宜各种农作物的生长。三、地形地貌
栾城县属华北地层大区，华北平原分区，冀中地层小区的最南部，境域均由第四纪地层覆盖。大地构造位置属华北地台区的河淮台向斜与山西台隆的过渡地带。太行山前断裂从县境内通过，横跨临城至元氏单斜、柏乡至赵县凹陷两个Ⅲ级构造单元。另有高迁—廿里铺、马村—苏邱、元氏—陈村断裂等，控制了元氏县殷村煤田向东部的延伸、分布与埋藏条件。
栾城晚元古代曾为浅海。晚元古代后期变为陆地。后时为浅海，时为陆地，形成滨海沼泽相含煤地层。二迭纪至三迭纪为陆相冲洪积盆地，接受了巨厚的红色沙泥岩沉积。从侏罗纪开始，造山运动加剧，高邑—藁城断裂形成，西部上升，东部下降，并伴有火山活动，栾城县火山爆发，形成近千米厚的火山熔岩，波及栾城。从新第三纪开始，栾城境域全部处于地壳运动沉降区，接受了厚达千米以上的冲洪积地层，形成今日的山前倾斜平原。
栾城属太行山东麓山前倾斜平原的南部，由滹沱河洪积冲积扇南缘、槐沙河洪积冲积扇的北部及其扇间洼地所组成，地势自西北向东南缓缓倾斜，海拔45-66m，坡度一般为千分之一，地势平坦。地貌形态可划分为条形波状高地与低地两种，走向西北—东南，相对高差1-2m。自东向西有郄马—南高、楼底—小梅、窦妪—西营三条波状高地，冶河、洨河两条波状低地。四、土地资源概况
全县土地面积为525950.1亩。耕地375657.7亩，其中水浇地375390.0亩，旱地267.7亩；园林659.2亩，其中果园430.8亩，其他园地228.4亩；林地8206.2亩，其中有林地5014.6亩，其他林地3191.6亩；草地433亩，全部为其他草地；城镇村级工矿用地110712.6亩，其中建制镇22066亩，村庄86434.8亩，采矿用地2029亩，风景名胜及特殊用地182.8亩；交通运输用地19729.2亩，其中铁路用地252.3亩，公路用地9453.9亩，农村道路用地10023亩；水域及水利设施用地5493.9亩，其中河流水面1466.6亩，坑塘水面1327.4亩，沟渠996.1亩，水工建筑用地1703.8亩；其他土地5058.3亩，其中设施农用地4776.8亩，田坎281.5亩。（见表1-4）表1-4 土地利用现状分类含义表第二节农村经济概况一、耕地与人口2
据2009年统计数据，全县耕地面积为25057hm，占土地总面积271.46％，占农用地面积93.47％，人均耕地0.073hm，全县农民人均纯收入7215元。二、农作物种植2
2009年全县农作物播种面积52874hm。其中粮食作物总播种面2积37173hm，总产量248905吨；小麦总产量140495吨，玉米总产量2107092吨；蔬菜面积12782hm，总产1259400吨；油料作物面积22591hm，总产511吨；棉花种植面积为101hm，总产9吨。三、农业总产值
2009年全县农林牧渔业总产值428245万元（现价），其中农业产值204073万元，林业产值1146万元，牧业产值209724万元，渔业产值40万元，农林牧渔服务业产值13262万元。第三节农业生产概况一、农业发展历史
中共十一届三中全会后，希望的田野迎来了明媚的春天。农村经济体制改革和农村经济政策的落实，极大地调动了全县农民的积极性，粮食总产连创新高，农产品供给日益丰富，农业出现难得的好形势。
1993年，全县实现农业总产值41000万元，其中种植产业值25164万元，林业产值105万元，畜牧产业值15705万元，分别占农业总产值的61.4％、0.3％和38.3％。粮食播种亩产达457kg，总产295557吨，其中小麦亩产415kg，玉米亩产559.9kg。肉、蛋、奶产量分别达到14600吨、11484吨和5247吨。
1994年后，农村经济体制改革的进一步深化，党的各项支农惠农政策的贯彻落实和农业新技术、新品种的推广应用，使全县农业生产保持了快速发展的良好势头。1997年，全县实现农业总产值90214万元，其中种植业产值41092万元，林业产值110万元，畜牧业产值48977万元，分别占农业总产值的45.55％、0.12％和54.29％。粮食播种亩产达496.3kg，总产320227吨，其中小麦单产470kg，玉米单产564kg。肉、蛋、奶产量分别达50075吨、54000吨和16960吨，比1993年分别增长2.43倍、3.7倍和2.23倍。
1998年后，县委、县政府积极做好农村土地调整延包工作，延长30年不变，严格落实各项减轻农民负担的政策措施，调动农民生产积极性。以建立市场经济体制为目标，组织农民外出参观学习，更新思想观念。实行政策引导，科技扶持，园区示范，龙头带动，加快农业结构调整步伐。通过多种形式建立各级各类农民专业合作经济组织，建成一批规模化、集约化、标准化种植、养殖基地。全县培育形成了优质专用麦、药用玉米、奶业、无公害蔬菜、苗木花卉、生猪、养鸡等七大特色主导产业。涌现出河北凯隆达、胖胖面业、天丰肉鸡、盛邦奶业、农林园区、绿泉食品、范台草莓等一批知名企业和产业，农业发展进入新阶段。
至2005年，全县实现农业总产值167686万元，其中种植产业值78241万元，林业产值572万元，畜牧业产值88171万元，分别占农业总产值的46.66％、0.34％和52.58％。粮食播种亩产达510.4kg，总产272785吨，其中小麦单产480.7kg，玉米单产582kg。肉、蛋、奶产量分别达到72000吨、82000吨和95000吨，分别比1997年增长43.8％、51.9％和4.6倍。农业产业化经营步入完善提高和快速发展的良性轨道。构建各类农产品加工企业600余家，其中县级产业化龙头企业25家、市级产业化龙头企业11家、省级产业化重点龙头企业2家。扶持各类农民专业化合作经济组织近40家、产地和专业批发市场7家。农业产业化经营率达到57％。二、主要农作物种植面积与产量
栾城县主要农作物包括粮食作物、瓜菜作物、油料作物和棉花。（一）粮食作物
栾城县种植的粮食作物品种主要为冬小麦和玉米，谷子、高粱、薯类和豆类等小杂粮种植面积很小，仅占全县粮食作物种植面积的7.3％。
冬小麦是栾城传统种植的夏收粮食作物，主要的种植品种为石新733、白硬冬、石新539、藁8901、科农9204、冀5358、师栾02-1、石麦12、科农213、邯6172、良星99、河农822等。
玉米为栾城县秋季的主要粮食作物，种植的主要品种有郑单958、蠡玉16、邯丰08、三北8号、先玉335、京单8、浚单20、登海11号、中科11等。（二）经济作物
随着农业结构的调整，栾城县的经济作物播种面积逐渐年增加。21993年，全县经济作物播种面积3510hm，其中蔬菜播种面积21813hm，栾城县主要经济作物棉花濒临绝迹。1998年后，全县经济作物播种面积实现突破性发展。至2005年，全县经济作物播种面积22达到15872hm，其中蔬菜播种面积11639hm，占经济作物面积的73.3％。种植品种由大白菜、白萝卜、菠菜、芹菜等，逐渐发展到多品种的西红柿、茄子、黄瓜、甘蓝等优质、高效、速生蔬菜。三、农业生产条件（一）土壤
栾城县处于太行东麓，滹沱河冲洪积扇群山前倾斜平原的南部，自然环境优越，气候温和，降水适中，地平土沃，地下水优良，土地开发早且利用率高。
栾城县土壤属微碱性土壤，耕层土壤酸碱度（pH值）在8.02-8.24之间，0-20cm有机质含量平均为11.6g/kg，全氮含量平均为0.78g/kg，碱解氮含量为56.7mg/kg，全钾含量均在2％左右，全磷含量为0.1％-0.15％，有效锌含量为0.726mg/kg，有效锰含量为8.96mg/kg，有效铁含量为8.27mg/kg以下，有效铜含量为1.03mg/kg，全钼含量为1mg/kg以下，全硼含量为38-66mg/kg。
栾城县土壤根据评价项目和指标，划分为三等九级。一等土壤为对作物无限制或少限制、潜力高、质量好的土壤，其面积占全县总耕地面积的46.21％。主要表现为土层厚、排灌条件好，养分含量高，无障碍层次，保水保肥能力高，质地适中，通气良好。二等土壤为对作物有一定限制或选择性，潜力较高，质量中等的土壤，其面积占全县总耕地面积的51.9％。主要表现为土层较薄，有沙姜层、黏重土层分布，使作物根系发育受到限制。三等土壤为对作物有较大限制，潜力较小，质量较差的土壤，其面积占全县总耕地面积的1.89％。（二）水资源
栾城县地处石家庄市东南部，属太行山前平原区，主要水源为地下水，以重碳钙型水为主，水质为III类水，符合国家饮用水标准。地下水水温常年在15℃左右，矿化度小于0.5g/L。栾城地势平坦，降水量各地差别不大，仅部分丰水年显示西部比东部有稍大的趋势。又因为全县无地表水资源可以利用，工农业与生活用水主要依靠地下水，随着工农业发展，地下水开采逐年加大，浅层地下水处于超采状态，造成地下水位逐年下降。（三）农业机械
1993年以后，随着农村经济政策的落实和农村经济体制改革，栾城农业机械化逐步走上因地制宜、讲究实效的发展轨道，农业机械化水平进一步提高。至2005年，全县农业机械总值达到3.15亿元，比1993年增长2.15亿元，是1993年的3.13倍。农机拥有量达到60.5万千瓦，比1993年增长139％。其中，大中型拖拉机971台，大型自走式联合收割机717台，排灌动力机械1.8万套，农产品加工机械1.7万台。全县机耕面积40万亩，机械播种面积46万亩，机收面积26.4万亩，全县主要农业作业项目的机械化水平达到60％。全县建立县、乡、村农机服务组织187个，形成三级服务体系和网络，有力地支持了全县农业生产的发展和农作物秸秆的综合利用，促进了农村经济的快速发展。（四）农业投入
县、乡两级财政每年对农业进行大量投入。同时，积极鼓励企业、能人大户、村集体和农民筹措资金发展设施农业、节水农业、购置大型农机具等，全县每年农林水事务总投入达到9389万元以上。（五）农业灾害
栾城位于东部季风区，温带大陆性气候，属暖温带半湿润地区。气候总特征：气候温和，四季分明，日照充足，春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽多雾，冬季寒冷少雪。全年降水量分配不均匀，主要灾害有：旱涝、低温连阴雨、暴雨、冰雹、干热风、大风。四、耕地数量与变化（一）农用地2
2009年，栾城农用地26808hm，占土地总面积的76.46％。农用2地中，耕地面积25057hm，占土地总面积的71.46％，占农用地面积的93.47％，除楼底镇和栾城镇，各乡（镇）耕地占土地面积的比例2均在70％以上；园地面积44hm，占土地总面积的0.13％，占农用地2面积的0.16％，主要分布在柳林屯乡；林地面积547hm，占土地总面积的1.56％，占农用地面积的2.04％，主要分布在栾城镇、冶河镇、2窦妪镇、楼底镇和西营乡；其他农用地面积1161hm，占土地总面积的3.31％，占农用地面积的4.33％，各乡（镇）分布比较均匀。（二）土地利用特点
全县农用地比重大，耕地面积广；栾城县既是全国基本农田保护示范县，又是省市级商品粮基地。农耕历史悠久，水浇地面积达到99.93％，耕地条件优越。农业的电气化、机械化程度较高，是全国粮食高产县之一。2
全县其他用地中，水域面积较大，宜农耕地后备资源仅有29hm。未来耕地补充主要通过土地整理、砖瓦窑复垦和农村居民点综合整治来实现。（三）土地利用存在的问题
栾城县是河北省人口密度最高的县之一，2009年人均耕地为1.1亩，低于全省平均水平，人地矛盾日益突出。随着社会主义经济的快速发展，近十几年来建设占用耕地数量增加较快，全县耕地总面积已22从1996年的27353hm下降到2009年的25057hm，耕地年均减少2164hm，基本农田面积保护率接近90％，耕地保护压力较大。2
到2009年，全县其他土地面积仅为127hm。其中，河流水面占其他土地面积的比例为77.23％，自然保留地面积占22.77％，土地开发后备资源匮乏，耕地补充难度很大。22
2009年，全县农村居民点面积5761hm，人均居民点面积236m，2超过国家人均150m最高限制标准。农村居民点用地数量大，布局分散，村庄周围空地较多，低效闲置现象依然存在，节约集约利用不够充分。五、耕地养分与演变（一）1979-2000年耕地养分变化情况分析
1．地区概况与研究方法
栾城县地势平坦、土壤类型比较单一，为了与第二次土壤普查的结果有可比性，结合第二次土壤普查原采样点位，1979-2000年玉米收获后小麦播种前，在全县以1kg为步长布点，采集耕层（20cm）土壤样品，共采集278个土样，分析土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾。
栾城县化肥施用品种有尿素、碳铵、磷酸一铵、磷酸二铵、过磷酸钙、硫酸钙、氯化钾和复合肥。养分投入量按实际施用纯养分量计算。根据各种作物的实际总收获量和作物氮磷钾养分含量，计算养分携带量。土壤养分肥力分析方法与第二次土壤普查时的方法相同，有机质采用重铬酸钾容量法，全氮采用半微量凯氏法，碱解氮采用碱解扩散法，速效磷采用碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法，速效钾采用醋酸铵浸提原子吸收法；植物全氮采用半微量凯氏法，全磷采用硫酸消解、钼蓝比色法。
为了剖析栾城县农田土壤养分额变化原因，根据“河北农业统计资料”和“栾城县国民经济统计资料”，分析了20年来栾城县农田养分投入与产出状况。
2．结果与讨论（1）栾城县农田土壤养分现状
土壤养分状况是土壤肥力高低的重要标志。土壤养分的总水平一般用全量和有效量来评价，其中某种养分的全量表示供应该种养分潜力的大小，有效量则反映供应该种养分能力的强弱，它与作物产量的关系更为密切。全面了解和掌握全县农田养分肥力状况，可为提出合理配置和使用NPK肥料的策略提供基础信息。
总体来看，栾城县土壤肥力属中等偏上水平。从各乡的养分状况来看，距离城市远近不同农田养分状况有所不同，靠近石家庄市郊的乡镇土壤养分肥力状况最好，随着向南逐渐远离城市，土壤养分肥力有所降低，特别是远离市区的柳林屯和南高乡，土壤肥力状况相对最低。究其原因，主要是生产力水平与养分投入不同，靠近市区，经济水平较高，养分投入也较多，导致土壤养分肥力状况相对较好。（2）栾城县土壤养分肥力的变化趋势
有机质
与1979年相比，全县有机质普遍呈上升趋势，平均由1979年的11.4g/kg上升到2000年的17.4g/kg，相对上升了52.6％，土壤有机质含量的上升主要与多年来实行秸秆还田的农业管理措施有关。
全氮、碱解氮
全县土壤全氮、碱解氮均呈上升趋势，分别相对上升27.6％和40.7％。2000年栾城县土壤碱解氮含量为77.2-84.2mg/kg，平均为79.8mg/kg，按照全国土壤普查办公室（1980年）拟定的丰缺指标，栾城县农田土壤碱解氮含量属中等偏下水平。如按肥料试验资料，碱2解氮79.8g/kg的土壤当季可提供氮量为90kg/hm，仅能保证小麦单产223600kg/hm或玉米单产4500kg/hm所需氮量。
速效磷
土壤速效磷增减变化趋势各乡之间存在差异，靠近石家庄市郊的方村乡和郄马乡，自1980年来土壤速效磷一直保持较高的含量水平（19.5-21.7mg/kg），但20年间呈略微下降的趋势，其他乡由于初始土壤速效磷含量相对较低，随着近年来农业生产水平的不断提高，速效磷含量有所上升，上升幅度为0.3-8.5mg/kg。
速效钾
全县各乡土壤速效钾含量均呈下降趋势，从1979年到2000年相对下降了19.4％，土壤速效钾含量的下降是多年来人们不重视钾肥施用的结果。
综上所述，与20年前相比，全县农田土壤有机质、全氮、碱解氮均有较大程度提高，速效磷变化相对平缓，有升有降，各乡变化不尽相同。总的看来，全县普遍土壤速效磷含量丰富，目前各乡均处于施磷无效的含量水平。速效钾含量下降明显，应引起高度重视，在今后的施肥中应注重氮、磷、钾，平衡施肥。（3）农田土壤养分变化的影响因素2
1996-2000年后，每年平均投入氮、磷、钾总量472kg/hm，比1980-1985年增加59.4％。其中，氮素投入增长明显，增加87.9％；磷素供应始终比较充足，增长平缓，20年间增长23.5％；钾的投入增长幅度最大达到110％。系统外部营养物质的大量输入，加大了系统物质流，对促进生态系统内部的物质循环、维持土壤肥力以及提高农田生产力水平具有重要作用。由于化肥的大量施用，20年间栾城县粮食单产有了显著提高，共计提高53％。化肥在粮食生产中的作用越来越重要，目前粮食产量的30％是依靠当季化肥投入形成的。21世纪，化肥的作用有可能增加到40％-50％，在人增地减的情况下，粮食的增加必须通过提高单产来解决。
化肥氮、磷、钾输入养分结构严重失调。1980-1985年间氮、磷、钾化肥施用比例为1∶0.65∶0.005；1996-2010年，化肥氮、磷、钾的比例为1∶0.42∶0.04，30年来养分投入明显存在氮、磷、钾比例失调现象。虽然钾素的输入有了明显的增长，但钾肥施用始终处于极低的水平，钾的补给严重不足，其投入与产出严重失调。按照中国农业科学院土肥所化肥试验网试验结果，即氮︰钾＝1︰0.25的建议比例，栾城县的钾肥用量至少要比2000年用量增加6倍。目前，粮食产量逐年提高，养分消耗水平不断增加。如果钾素投入过少，势必会依靠耗竭土壤钾库来维持相应的生产力，长此以往，土壤钾素亏缺，土壤自身调节功能减弱，在一定程度上对农田生产力的继续提高起到一定的限制作用。
近几年来，秸秆还田已在栾城县普及，不仅有利于维持农田氮、磷、钾养分平衡，而且对土壤有机碳库持续增长起到了积极作用。作物产量增长相应地提高了直接归还农田的根茬量。在过去20年中，栾城县农田根茬的平均归还量至少相对提高50％以上，加之近年来全面实行秸秆还田的管理措施，土壤的有机质含量持续增长。
作物收获时植株体内养分随收获物一起被带出农田，视为作物收获土壤养分携出量。因还田秸秆所含养分参与了农田生态系统养分内循环，在计算氮、磷、钾养分投入与产出时这部分养分均不予考虑。随着作物产量的提高，农田养分消耗也随之增加，但由于秸秆还田措施的逐步实施，由秸秆携出的养分量逐渐减少，致使20年来养分的产出并没有随着作物产量的提高而明显增加。尤其对于钾元素来说，由于作物收获时70％-80％的钾集中在茎、叶中，随着秸秆还田而返回土壤中，因此，钾元素的产出量随着秸秆还田量的增加而逐渐减少，2至1996年后钾每年平均输出农田的量仅为54kg/hm，比1980年代初相对减少了52.6％。
根据栾城县农田养分投入与产出资料分析，农田养分的变化主要起因于：
①供大于求，土壤有机质、氮、磷库盈余，20年来氮素的总投入与产出比为1︰0.96，投入与消耗相比，每公顷盈余227kg氮，土壤库氮素处于盈余状态；自始至终农田生态系统中磷素投入远远高于产出，产投比为0.46︰1，有54％的磷残留在农田土壤中，这与土壤速效磷含量增长是一致的，但磷的盈余与土壤速效磷含量增加的幅度不十分吻合，这可能与磷肥施入土壤后易被土壤吸持而进入缓效磷库有关。
②入不敷出，土壤钾库存下降。农田土壤钾素投入虽然逐渐增加，但远不能满足作物对钾的需求，投入产出比为1︰17.3，钾元素的投2入与产出严重失调。20年来，投入钾的总量为112kg/hm，而收获物2携出钾量为1395kg/hm，投入只占作物携出钾量的8.2％，而其余部分要从土壤钾库中索取，正是由于钾施用得少，消耗得多，长期入不敷出，致使土壤中原有的钾含量下降。究其原因，是受“北方地区大部分不缺钾”说法的影响。20年来，钾肥施用量极低，但随着作物产量的提高，特别是耗钾多的玉米等作物种植面积的扩大，从土壤中获取钾的量就更多，造成了土壤钾库存下降。虽然近几年人们对钾肥施用有所重视，但至今钾仍处于低投入、高产出阶段，如不连续增加投入，土壤钾的库存还会继续下降，钾的不足有可能会成为产量进一步提高的主要限制因子。
3．培肥措施（1）大力提倡秸秆直接还田，实行有机无机相结合的培肥措施
栾城县地处华北农业高产区，有耕地3万多公顷，粮食总产2.76×810kg，平均每年每公顷可生产19075kg秸秆，各类秸秆年产5.82×810kg，秸秆资源丰富，在农村经济发展、劳动力转移和价值观念改变的今天，应大力推广秸秆直接还田技术，科学合理地充分利用当地秸秆资源，以补充、更新和提高土壤有机质，较好地实现生物磷、钾肥源的再循环、再利用，实现有机无机肥料的配合施用，较好地协调经济效益、社会效益和生态环境三者关系。根据本区耕种习惯，夏收时，小麦秸秆实施表层覆盖，已达到保墒节水作用；秋收时，玉米秸秆粉碎，连同小麦秸秆一起翻压至20cm深土层中。在实施秸秆直接还田技术时要注意做好土壤管理和合理施肥，当土壤墒情不好时要浇足底墒水，以利于种子发芽和秸秆腐烂；在原配方施肥基础上要适当增加氮肥，以调节碳氮比，使之达到土壤微生物活动及繁殖适宜范围25∶1左右，以免出现微生物与作物争氮现象。
我国一些研究结果认为，麦秸直接还田时需补加氮素0.6％-2％，用玉米秸需补加氮素1.7％-2％，但应注意，在农业生产中不可过量施氮，以免造成经济上的浪费和由于氮肥损失而造成的环境污染。（2）合理使用化肥，优化氮磷钾配比，提高化肥利用率
栾城县农田土壤肥力水平较高，生产潜力大，但从目前养分供应状况来看，已经出现不平衡状况。针对目前栾城县化肥施用重氮磷、轻钾状况，在适当施用氮磷肥基础上，重视施用钾肥，根据土壤肥力，确定适宜的施肥水平。在肥料结构上，要改变化肥品种单一的状况，重视多元复合肥及微肥的施用，协调氮磷钾投入比例，促进土壤养分的均衡、协调发展。在本地区，适宜的氮、磷、钾比例为1∶0.11-0.22∶0.25。在施肥方法上，要根据作物、土壤条件合理施用化肥，改变目前氮肥表施的施肥方法，推行深施、覆土，以减少养分损失。此外应推广测土施肥或配方施肥技术，努力实现农田施肥精准管理，变盲目施肥为科学施肥，提高化肥利用效率。建议在施肥时应保持养分的基本平衡，即无赤字平衡，以防止土壤肥力下降。（二）1980-2010年耕地养分变化情况分析
1．土壤有机质含量及分级（1）耕层中有机质含量及分级
栾城县耕地土壤有机质含量多处于中、高级。2008-2010年本项目共化验分析耕层土壤样本5523个，平均含量为21.2g/kg，变化范围2.3-35.9g/kg，有机质含量分级及比例见表1-5。表1-5 有机质含量及分级表（2）有机质的时空变异
由于连年进行秸秆还田，栾城县耕层土壤中的有机质有了较大幅度的提高。1980年耕层有机质平均为11.6g/kg，1993年在全县不同类型土壤取48个重点剖面土壤样本，耕层有机质平均为15g/kg，2008-2010年三年平均为21.2g/kg。1980年栾城县耕层中的有机质以三、四级为主，1993年以二、三级为主，到2008-2010年以一、二级为主，有机质含量年均递增0.32g/kg。其时空变异见表1-6。表1-6 有机质的时空变异（3）增加土壤有机质含量的途径
土壤有机质的含量取决其年生成量和年矿化量的相对大小，当生成量大于矿化量时，有机质含量会逐步增加，反之，将会逐步降低。土壤有机质的矿化量主要受土壤温度、湿度、通气状况、有机质含量等因素影响。一般说来，土壤温度低、通气性差、湿度大时，土壤有机质矿化量较低；相反，土壤温度高、通气性好、湿度适中时则有利于土壤有机质的矿化。农业生产中应注意创造条件，减少土壤有机质矿化量。
增加有机物质施入量是人为增加土壤有机质含量的主要途径。其方法主要有秸秆还田、增施有机肥、施用有机无机复混肥三个方面。
2．土壤全氮含量及分级
土壤中的氮素主要以有机态存在，约占土壤全氮量的90％，而这些含量的土壤氮素主要以大分子化合物的形式存在于土壤有机质中，作物很难吸收利用，属迟效性氮肥。土壤中的全氮含量代表氮素的总储量和供氮潜力，因此，全氮含量与有机质一样是土壤肥力的重要指标之一。（1）耕层中全氮的含量及分级：2008-2010年本项目共化验分析耕层土壤样本747个，全氮含量平均为1.5g/kg，范围在0.5-2.73g/kg之间，以一、二级为主，属于中、高水平。其含量分级及比例见表1-7。表1-7 耕层土壤全氮含量分级及比例（2）全氮的时空变异
由于秸秆还田、氮肥施用量的增大，土壤中全氮含量也逐年提高，1980年平均为0.781g/kg，1993年在全县不同类型土壤取48个重点剖面土壤样本，耕层全氮平均为0.9641g/kg，2008-2010年平均为1.5g/kg。1980年土壤全氮含量级别以三级为主，1993年提高到二、三级，到2010年以一、二级为主。其时空变异见表1-8。表1-8 全氮时空变异
3．土壤碱解氮含量及分级（1）土壤中碱解氮的含量及分级
栾城县耕层土壤中碱解氮的平均含量为120mg/kg，多处于一、二级，变化范围为13-452mg/kg。详见表1-9。表1-9 碱解氮的含量及分级（2）耕层中碱解氮的时空变异
多年来随着粮食产量的大幅提高，农民增加了氮素化肥施用，与土壤普查时比较，土壤中的碱解氮含量提高较多。1980年平均含量为56.7mg/kg，1993年在全县不同类型土壤取48个重点剖面土壤样本平均含量为86mg/kg，2008-2010年平均含量为120mg/kg。1980年土壤中碱解氮的含量以三、四级为主，1993年以二、三级为主，2008-2010年多以一、二级为主。其时空变异见表1-10。表1-10 碱解氮的时空变异见表
4．土壤速效磷含量与分级
耕层土壤中的磷一般以无机磷和有机磷两种形态存在，通常有机磷占全磷量的20％-50％，无机磷占全磷的50％-80％。无机形态的磷中易溶性磷酸盐及土壤胶体吸附的磷酸根离子和有机形态磷中易矿化的部分被称为土壤速效磷，约占土壤总磷量的10％左右。土壤速效磷含量是衡量土壤养分容量和强度水平的重要指标。（1）耕层土壤中磷含量及分级：本项目共化验分析耕层土壤样本5523个，速效磷含量平均为17.4mg/kg（P），变化范围为1-98mg/kg，以一、二、三级为主。含量分级及比例见表1-11。（表中为方便比较，速效磷换算成五氧化二磷，以便与分级范围标准一致）表1-11 耕层土壤速效磷含量分级及比例（2）速效磷的时空变异
由于磷肥的普及，速效磷有了大幅度提高，1980年速效磷的平25均含量为17.2mg/kg（PO），1993年在全县不同类型土壤取48个重点剖面土壤样本平均含量为17.8mg/kg（P），2008-2010年平均含量为17.4mg/kg（P）。1980年耕层中的磷含量以三级为主，1993年以二级为主，2008-2010年速效磷含量以一、二级为主。其时空变异见表1-12。（1980年的速效磷为五氧化二磷，分级标准也是五氧化二磷，为了与1980年比较时保持一致，把1993年、2008-2010年速效磷换算成五氧化二磷，统计所占比例）表1-12 速效磷的时空变异
5．土壤缓效钾含量与分级
耕层土壤缓效钾含量平均为944mg/kg，变化范围为470-2470mg/kg。土壤缓效钾随质地的黏重增加含量逐步提高。
6．土壤速效钾的含量及分级（1）耕层土壤速效钾含量与分级
栾城县耕层土壤速效钾含量平均为163mg/kg（K），变化范围34-400mg/kg。其含量分级及比例见表1-13。（1980年的速效钾为氧化钾，分级标准也是氧化钾，与2008-2010年比较时为了保持一致，把1993年、2008-2010年速效钾换算成氧化钾，统计所占比例）表1-13 耕层土壤速效钾含量分级及比例
耕层土壤速效钾含量受人为活动的影响，各地差异较大。土壤速效钾含量还与质地类型关系密切，沙壤和轻壤土含量较低，中壤和深位中层夹黏土壤含量较大，随土壤质地加重含量有所提高。（2）土壤速效钾的时空变异2
1980年土壤速效钾平均含量为141mg/kg（KO)，以二、三级地为主。1993年在全县不同类型土壤取48个重点剖面土壤样本平均含2量为76mg/kg（K），比1980年下降了49.8mg/kg（KO)，原因是1982年家庭联产承包责任制的实行和分田到户，农民种粮积极性的提高，粮食产量逐年提高，产生的大量农作物秸秆由于还田配套机械少，被农民从田间拉出，大量的钾被带出土壤，造成了土壤钾的下降。1995年以后，由于秸秆还田配套机械的增加，秸秆还田面积逐年加大，到1998年秸秆全部还田。近年来由于平衡施肥技术、秸秆还田技术，钾肥使用技术的大力宣传和推广，农田施用钾肥数量明显提高，2008-2010年土壤速效钾平均含量比1993年有较大提高，以一、二、三级地为主，属于中等偏高状态，部分高产地块应补施钾肥。其时空变异见表1-14。表1-14 土壤速效钾时空变异表
7．中微量元素
本项目主要分析了锌、锰、铁、铜、硫、硼6种微量元素，这些元素对耕地地力和环境质量起着重要的作用。（1）土壤有效锌
土壤中含锌量与成土母质、有机质含量、pH值和土壤结构有关。在石灰性土壤上，有效态锌含量一般是很低的，这是因为在pH6.0-8.0的范围内锌的溶解度最低。但有机质含量较高的土壤，由于可释放出较多的有效锌，土壤往往含有较高的有效锌，栾城县土壤就属于这一类。
栾城县耕层土壤有效锌含量平均为3.36mg/kg，在0.11-13.19mg/kg之间，分级及比例见表1-15。表1-15 耕层土壤有效锌含量分级及比例
栾城县土壤有效锌的含量自1980年土壤普查以来已经发生了很大的变化，1980年全县耕层土壤有效锌含量平均为0.72mg/kg，多处于3级，30年来由于肥料的合理施用，土壤有效锌含量逐年增加，目前土壤有效锌含量多处于一、二级水平，缺锌地块只占0.3％。见表1-16。表1-16 耕层土壤有效锌含量的时空变异（2）土壤有效锰
耕层土壤有效锰含量平均为16.1mg/kg，变化幅度在2.8-45.9mg/kg之间，境域内土壤中含量分布没有明显的规律。栾城县化验5523个土样，耕层土壤有效锰含量分别以二、三级为主，含量较丰富。分级及比例见表1-17。表1-17 耕层土壤有效锰含量分级
栾城县土壤有效锰的含量自1980年土壤普查以来已经发生了很大的变化，1980年耕层土壤有效锰含量平均为8.59mg/kg，以二、三级为主，20年来由于锌锰肥料的推广施用，土壤有效锰含量逐年增加，目前土壤有效锰含量多处于二、三级水平，缺乏地块占0.1％。其时空变异见表1-18。表1-18 耕层土壤有效锰含量的时空变异（3）土壤有效铜
栾城县耕层土壤中有效铜含量平均为1.32mg/kg，在0.11-15mg/kg之间。绝大面积的耕地土壤有效铜含量比较丰富，以二、三级为主。分级及比例见表1-19。表1-19 耕层土壤有效铜含量分级及比例
1980年栾城县耕层中土壤有效铜含量平均为1.03mg/kg，以二、三级为主，2008-2010年平均含量有所上升，一、三级含量增加，缺乏地块占1％。其时空变异见表1-20。表1-20 耕层土壤有效铜含量的时空变异（4）土壤有效铁
铁是土壤中含量较高的元素之一，栾城县耕层土壤有效铁含量平均9.3mg/kg，在0.4-40.7mg/kg之间，以二、三级为主，有效铁含量分级及所占比例见表1-21。表1-21 耕层土壤有效铁含量分级及比例
有效铁的时空变异：1980年耕层土壤中有效铁的平均含量为8.27mg/kg，以三级为主，2008-2010年耕层土壤中的有效铁含量虽然上升不多，但一、二级水平的地块有所增加。其时空变异见表1-22。表1-22 有效铁的时空变异表（5）土壤有效硫
全县土壤有效硫含量平均为33.8mg/kg，变化范围在0.2-176.4mg/kg之间。栾城县土壤中硫含量多处于四、五级水平。其含量分级及比例见表1-23。表1-23 耕层有效硫含量分级及比例（6）土壤有效硼
土壤中全硼含量与成土母质、气候、地形、生物等因素有关。一般土壤中热水溶性硼约为0.05-2.5mg/kg，占全硼的5％-10％。我国各类土壤中有效硼含量差异很大。土壤中水溶性硼受土壤pH、有机质、质地、水分和养分等影响而有变化，有机质含量高的有效硼亦多。
栾城县耕层土壤有效硼含量平均为0.33mg/kg，在0.1-2.28mg/kg之间。全县耕层土壤有效硼含量级别以三、四级为主，含量偏低。在生产中应增加硼肥的施用。其分级及比例见表1-24。表1-24 耕层土壤有效硼含量分级及比例
8．其他属性
土壤pH。栾城县耕层土壤pH值平均为7.9，幅度在7-8.9，据5523个点测定结果统计，pH值属于碱性范围的（＞8.5）有3个，占0.06％；
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