秸稈覆蓋條帶耕作技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)場

7月22日，吉林省梨樹縣。

在國家百萬畝綠色食品原料（玉米）標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)基地核心示范區(qū)，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)土地科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授李保國站在一個深1.2米的黑土剖面上面、中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員關(guān)義新站在下面，為前來考察的習(xí)近平總書記匯報東北黑土相關(guān)情況。

“習(xí)近平總書記非常關(guān)心并了解黑土地?！标P(guān)義新告訴《中國科學(xué)報》。令他印象深刻的是，習(xí)近平總書記說，“一定要采取有效措施，保護(hù)好黑土地這一‘耕地中的大熊貓’”。

究竟該如何科學(xué)保護(hù)和利用黑土地？專家認(rèn)為，應(yīng)該分“四步走”。而以“玉米秸稈覆蓋免耕、秸稈覆蓋條耕”為主要內(nèi)容的保護(hù)性耕作技術(shù)模式，為推進(jìn)黑土地保護(hù)利用提供了“梨樹方案”。

保護(hù)黑土地“四步走”

我國連片的黑土地分布在東北。這里是世界三大黑土區(qū)之一，也是“黃金玉米帶”“大豆之鄉(xiāng)”。黑土實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、豐產(chǎn)已得到證實(shí)，但同時也面臨土地肥力透支的問題。

相比于世界其他黑土區(qū)，我國黑土開墾較晚，僅有百余年歷史。但由于高強(qiáng)度經(jīng)營，黑土退化嚴(yán)重。

中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所（以下簡稱東北地理所）研究團(tuán)隊(duì)長期定位監(jiān)測結(jié)果顯示，在東北黑土地南部薄層黑土區(qū)，耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量已由開墾前的4％～6%下降到1.5％～3%；在北部黑土區(qū)，耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量已由開墾初期的8％～10%下降到3％～5%。更為嚴(yán)重的是，南部薄層黑土區(qū)和平原周邊侵蝕較重黑土區(qū)，已有3%左右的耕地土壤腐殖質(zhì)層完全消失，出現(xiàn)“破皮黃”。

黑土地保護(hù)勢在必行。東北地理所“黑土農(nóng)田地力提升關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，保護(hù)黑土地需要科技支撐，分為基礎(chǔ)研究、相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、技術(shù)模式構(gòu)建和試驗(yàn)示范等四步。

第一步，開展基礎(chǔ)研究，找出導(dǎo)致黑土退化的關(guān)鍵障礙因素。項(xiàng)目首席科學(xué)家、東北地理所研究員李秀軍表示，黑土被開墾為農(nóng)田以后，由于重利用、輕養(yǎng)護(hù)，對土壤的有機(jī)物料投入減少，而作物產(chǎn)量增加對土壤有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分的消耗增多，導(dǎo)致土壤物理、化學(xué)、生物結(jié)構(gòu)變差。同時，在追求作物高產(chǎn)過程中，盲目增大化肥用量來彌補(bǔ)土壤養(yǎng)分不足，也導(dǎo)致化肥利用率降低、土壤酸化和板結(jié)、生物多樣性降低，進(jìn)一步加劇了土壤退化，形成了惡性循環(huán)。

“增加土壤有機(jī)物料的投入，是解決黑土退化的關(guān)鍵，也是唯一途徑?！崩钚丬姼嬖V《中國科學(xué)報》。

第二步，針對黑土退化的障礙因素，研發(fā)相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)。李秀軍分析，可投入黑土地的有機(jī)物料主要有有機(jī)肥和作物秸稈。前者由于數(shù)量有限，且增加成本，可行性較低；秸稈是唯一可大量投入黑土地的有機(jī)物料。但是，秸稈覆蓋會導(dǎo)致春季地表溫度回升慢、地溫低，推遲春季播種時間；秸稈腐化較慢，容易造成播種深度不勻、出苗不整齊。為此，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了秸稈覆蓋條帶耕作技術(shù)、秸稈覆蓋苗帶輪替休耕技術(shù)，研制了免耕精量播種機(jī)械。

第三步，將遏制黑土退化的關(guān)鍵技術(shù)與相關(guān)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中操作性強(qiáng)的技術(shù)模式。以秸稈覆蓋條帶耕作技術(shù)、秸稈覆蓋苗帶輪替休耕技術(shù)、免耕精量播種機(jī)械為核心技術(shù)，集成平衡施肥、病蟲草害綜合防治等技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了秸稈覆蓋還田保護(hù)性耕作模式、玉米連作秸稈覆蓋還田苗帶輪替休耕模式。

東北地理所研究員梁愛珍介紹，模式的應(yīng)用使冬春季土壤風(fēng)蝕減少90%，土壤容重降低25%，降雨在土壤中的滲透速率提高44%，春季播種期耕層土壤含水增加63.7%，土壤有機(jī)質(zhì)含量提高1.1個百分點(diǎn)，作物增產(chǎn)6％～10%。

第四步，將技術(shù)模式進(jìn)行田間試驗(yàn)示范，通過對農(nóng)民開展技術(shù)培訓(xùn)，使技術(shù)模式在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用。李秀軍表示，相關(guān)技術(shù)模式已作為國家黑土地保護(hù)試點(diǎn)工程的重要推廣技術(shù)，分別在吉林省和黑龍江省示范應(yīng)用。

“梨樹模式”值得推廣

從2007年開始，東北地理所與中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所引進(jìn)北美成熟的保護(hù)性耕作技術(shù)——秸稈覆蓋免耕技術(shù)，并在吉林省農(nóng)委的協(xié)助下，把試驗(yàn)基地落在梨樹縣高家村。由此，中科院在東北率先開啟了黑土保護(hù)性耕作技術(shù)及其機(jī)理與效果的長期定位研究。

免耕播種機(jī)是開展保護(hù)性耕作技術(shù)研究、示范與推廣的必備工具，“但進(jìn)口免耕播種機(jī)的成本很高，依靠進(jìn)口發(fā)展中國的保護(hù)性耕作不可行?！标P(guān)義新說。

2007年10月，關(guān)義新帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在借鑒歐美先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，著手開展免耕播種機(jī)的研發(fā)。2008年4月，他們研發(fā)出了第一臺樣機(jī)。該樣機(jī)被鑒定為“國內(nèi)性能領(lǐng)先”，基本達(dá)到國外同期先進(jìn)水平，填補(bǔ)了東北地區(qū)免耕播種機(jī)的空白。

然而，在推廣中研究人員發(fā)現(xiàn)，由于我國玉米種植行距與北美地區(qū)不同，農(nóng)民對相關(guān)技術(shù)并不“買賬”。“擴(kuò)大行距，農(nóng)民阻力很大，保護(hù)性耕作技術(shù)難以推廣?！标P(guān)義新說。

針對這一問題，2013年，關(guān)義新與梨樹縣農(nóng)業(yè)科技推廣人員提出了寬窄行秸稈覆蓋免耕技術(shù)。借助這一技術(shù)，秸稈覆蓋下免耕播種的難度大幅降低，播種質(zhì)量有了很大的提高。

隨后，在吉林省保護(hù)性耕作機(jī)具及作業(yè)雙重補(bǔ)貼政策的支持下，該免耕播種機(jī)迅速產(chǎn)業(yè)化，目前已經(jīng)成為東北地區(qū)的主流播種機(jī)。秸稈覆蓋免耕技術(shù)模式也進(jìn)入高速推廣階段，成為“梨樹模式”的兩大技術(shù)模式之一。

2010年，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)建立吉林梨樹實(shí)驗(yàn)站，由李保國任站長。此后，中科院、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)攜手在梨樹縣研究與示范推廣保護(hù)性耕作技術(shù)。2015年中國農(nóng)業(yè)大學(xué)又牽頭與中科院、梨樹縣政府共同建立東北黑土地聯(lián)盟，助推“梨樹模式”保護(hù)性耕作技術(shù)的示范推廣。

關(guān)義新介紹，秸稈覆蓋免耕技術(shù)模式在風(fēng)沙干旱半干旱地區(qū)增產(chǎn)效果穩(wěn)定，但在吉林省中部及東部山區(qū)，受低溫、播種質(zhì)量不如常規(guī)種植等影響，增產(chǎn)效果不穩(wěn)定，有時導(dǎo)致減產(chǎn)，推廣速度慢。

2018年，他們提出了秸稈覆蓋條耕技術(shù)，并于2019年完成了配套的農(nóng)機(jī)具——條耕機(jī)的研制與開發(fā)。該技術(shù)在秸稈覆蓋免耕推廣工作的基礎(chǔ)上研發(fā)，適用于東北中部和東北山區(qū)濕潤、半濕潤地區(qū)，拓寬了保護(hù)性耕作的示范推廣應(yīng)用區(qū)域。該技術(shù)模式被視為“梨樹模式”中的另一大技術(shù)模式。

就這樣，經(jīng)過十余年的探索實(shí)踐，在黑土面積達(dá)356萬畝的梨樹縣，以玉米秸稈覆蓋免耕和秸稈覆蓋條耕為主要內(nèi)容的保護(hù)性耕作技術(shù)模式的推廣面積，已由2007年的200多畝發(fā)展到2020年的210萬畝左右。

習(xí)近平總書記說，你們探索實(shí)施玉米秸稈還田覆蓋，不僅可以增加土壤有機(jī)質(zhì)，還能起到防風(fēng)蝕水蝕和保墑等作用，這種模式值得總結(jié)和推廣。

（編輯：逍遙客）

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