土壤理化性质是评价土壤质量的主要指标之一，不仅影响土壤保持和供应水肥的能力，而且对调控土壤气热状况、水分入渗性能、地表径流的产生也有重要作用^[3]。因此，项目确立的主要评价指标为土壤容重、田间持水量、有机质及土壤中各种农作物所需主要营养元素的含量。

土壤容重的测定可以采用环刀法(容积为100 cm³)，具体方法如下：先在田间选择挖掘土壤剖面的位置，然后挖掘土壤剖面，挖掘深度一般为1 m，挖出的土放在土坑两边，观察面向阳；用修土刀修平土壤剖面，将环刀托放在已知质量且其内壁稍涂凡士林的环刀上，把环刀刃口向下垂直压入土中，直至环刀筒中充满样品为止；用修土刀切开环刃周围的土样，取出已装上土的环刀，细心削去环刀两端多余的土，并擦净外表面；把装有样品的环刀两端立即加盖以免水分蒸发，随即进行称重(精确至0.01 g)并记录；按剖面层次分层采样，每层重复3次。在采用环刀法测定土壤容重的同时，在同层采样处用XS2-UGA型土壤水分测试仪测定土壤自然含水量。

土壤容重按式(1)进行计算：

式中：r_s—土壤容重，g/cm³；

G—环刀内湿样质量，g；

V—环刀容积，cm³；

W—单位样品土壤含水质量分数，%。

按测定土壤容重的方法用环刀取原状土并放于盛水的搪瓷盘内，有孔盖(盖底)的一端朝下，盘内水面较环刀上缘低1~2 mm，勿使环刀上面淹水，静置8 h以上让水分饱和土壤；经8 h吸水后，从环刀内取出15~20 g原状土并测定含水量，土壤的田间持水量按式(2)进行计算：

衡量土壤化学营养供给性能的主要指标有pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾及各种速效中微量元素含量，采用的主要检测方法：土壤全氮含量测定采用凯氏定氮法；土壤碱解氮含量采用丙三醇替代碱性胶液测定；土壤中速效磷含量的测定采用0.5 mol/L NaHCO₃浸提-钼锑抗比色法；土壤中速效钾含量的测定采用四苯硼钠比浊法；土壤有机质含量的测定采用重铬酸钾硫酸氧化比色法；土壤pH的测定采用混合指示剂比色法；土壤中速效中微量元素含量测定采用原子吸收分光光度法。

多年统计资料汇总分析显示(图 1)，玉田县自2008年开始实施测土配方施肥项目后，肥料实物施用量出现明显下降，项目实施前5年的年均化肥施用量为125.8 kt，项目实施后8年的年均化肥施用量为118.5 kt，年均下降5.8%。

图 1

2004-2016年玉田县农用化肥实物施用总量变化趋势

化肥施用量的增减除受技术水平的影响外，在一定程度上还与作物种植面积和种植结构的调整有显著相关性。研究显示，作物面积的增减与单位农作物种植面积的化肥施用量没有明显的相关性，更多的因素在于平衡施肥技术的实施程度。如图 2所示，项目实施前化肥实物施用量为604.5 kg/hm²，项目实施后减少至396.8 kg/hm²，化肥实物减施率达34.36%。

图 2

2004-2016年玉田县单位面积农用化肥实物施用量变化趋势

如图 3所示，在平衡施肥技术体系的支撑下，2004年以来玉田县粮食、蔬菜、果品等主要农产品产量呈明显的增长趋势，尤以果品增速显著，12年间净增20.8 kt，年均增长2.94%；其次是粮食作物，12年间净增108.0 kt，年均增长2.10%；各种蔬菜总产量达2 909.0 kt，年均增长1.53%。

图 3

2004-2016年玉田县主要农产品产量变化趋势

玉田县土层深厚、宜耕性较好，共有4个土类、9个亚类、11个土属和34个土种，其中：褐土面积32 610 hm²，占全县耕地总面积的27.62%；潮土面积79 791 hm²，占全县耕地总面积的69.15%；水稻土面积71 hm²，占全县耕地总面积的0.06%；沼泽土2 150 hm²，占全县耕地总面积的1.86%。通过对褐土、潮土两大主要土类理化性状的调查，发现10多年的肥料应用结构变革对土壤的理化性状产生了较为显著的影响。

众多调查显示，化肥对粮食增产的贡献率高达50%左右。据世界粮农组织的评估，中国施用化肥对粮食增产的贡献率平均为40.8%，其中旱作为60.2%，玉米为46.2%。但化肥在增加农产品产量的同时，盲目不合理地增加化肥施用量也引发了众多的问题，如农作物品质降低、污染环境以及土壤盐碱化、板结、有机质含量下降等。从玉田县实施平衡施肥技术体系10多年的实践来看，可以从根本上改变上述状况。

土壤容重影响土壤水、肥、气、热的变化及作物根系的生长，进而影响作物的生长发育^[4]，最终对作物产量产生影响，因此，土壤容重是土壤肥力的重要评价指标。通过对实施平衡施肥技术体系的土壤进行长期定位监测，结果表明土壤容重过大对作物生长及农产品产能有不利影响，而随着土壤容重的降低，作物产量有增高的趋势。容重对不同土壤类型上作物生长及产量的影响有待于进一步的研究。

土壤田间持水量反映了土壤蓄水、保水和供水的性能，而土壤蓄持水分和供水能力受土壤自身条件及施肥、管理、气候条件等众多因素的影响。研究表明，土壤田间持水量随容重减小而递增^[5]，土壤有机质含量与田间持水量呈显著正相关^[6]。长期定位监测研究结果也表明，平衡施肥技术体系实施有机肥和无机肥长期配施能够提高土壤有机质含量和田间持水量，进而促进农产品产量的提高。

农业生产的可持续发展需要长久维持和提高土壤生产力、保持和提高土壤肥力^[7]，要着重破解“3个生”(生产、生活、生态)、“3个农”(农业、农村、农民)的问题，必须遵循“3个原则”(公平性、持续性、共同性)、“3个持续性”(经济持续性、社会持续性、生态持续性)和“3个良性循环”(经济良性循环、社会良性循环、自然良性循环)，最终实现“3个效益”(经济效益、社会效益、生态效益)的目的^[8]。平衡施肥技术体系就是在农业可持续发展的理论体系下建立和发展的，通过玉田县10多年的实践，所产生的良好效果充分体现了其在推动农业生产、农村经济发展、农产品供给、改善农田生态系统、实现良性发展中的重大作用。