【中國網(wǎng)·中國發(fā)展門戶網(wǎng)】黑土層是心臟，有機質(zhì)是血液，“龍江模式”這樣保護黑土地
洪范八政，食為政首。新中國成立70多年來，我國糧食生產(chǎn)不斷邁上新臺階，由供給全面短缺轉(zhuǎn)變?yōu)楣┣罂偭炕酒胶狻淖?億多人“吃飽飯”到讓近14億人“吃好飯”，中國人把飯碗牢牢地端在自己手里。中國糧食人均占有量連續(xù)多年超過人均400公斤的國際糧食安全標準線。中國農(nóng)業(yè)發(fā)展取得的舉世矚目的歷史性成就，不僅解決了中國14億人口的吃飯問題，也為全球糧食安全、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展貢獻了中國方案。
5月13日，探訪中國科學院“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)“龍江模式”示范區(qū)。王振紅攝
黑土地包括黑土、黑鈣土、白漿土、草甸土、棕壤和暗棕壤六個土類，是世界上最肥沃的土壤。東北地區(qū)是我國重要的糧食生產(chǎn)優(yōu)勢區(qū)、最大的商品糧生產(chǎn)基地，以珍貴稀有的黑土地資源而聞名。“東北黑土地耕地面積約2.78億畝，其中黑龍江省1.56億畝，占國家黑土地的56%。”中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員韓曉增表示，“到2030年，實施黑土地保護面積2.5億畝，其中黑龍江省1.48億畝，占總的保護面積的59.2%。東北糧倉關(guān)系著’中國飯碗‘和我國糧食的戰(zhàn)略安全。國家糧食安全的壓艙石和穩(wěn)壓器在東北，東北的壓艙石和穩(wěn)壓器在黑龍江。”
黑土層是“心臟”有機質(zhì)是“血液”
2020年7月，習近平總書記在吉林省四平市梨樹縣考察說，東北是世界三大黑土區(qū)之一，是“黃金玉米帶”“大豆之鄉(xiāng)”，黑土高產(chǎn)豐產(chǎn)，同時也面臨著土地肥力透支的問題。一定要采取有效措施，保護好黑土地這一“耕地中的大熊貓”。長期以來，中國科學院科研人員在黑土地的數(shù)據(jù)監(jiān)測、科學研究和示范推廣方面開展了大量工作，在黑土肥力演變、黑土有機質(zhì)提升、保護性耕作等方面取得了一系列重要成果，在黑土地堅守40年奔波在田間地頭的韓曉增就是其中一員。他及團隊在多年的觀測研究中發(fā)現(xiàn)，原始黑土層有機質(zhì)含量高，但黑土開墾后經(jīng)歷了輪耕休耕期、人畜低強度利用和機械化高強度利用期，用養(yǎng)失調(diào)和土壤侵蝕導致黑土地表層土壤自然肥力逐年下降，黑土發(fā)生了退化。韓曉增解釋說，“幾十年光種不養(yǎng)，黑土地在變‘瘦’。黑土地退化的實質(zhì)是黑土層發(fā)生退化。黑土層中富含有機質(zhì)，有機質(zhì)在自然土壤中含量很高，而在由自然生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的過程中，有機質(zhì)在下降。土壤退化和障礙層的存在阻礙了區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。”
5月13日，探訪中國科學院“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)“龍江模式”示范區(qū)。圖為中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員韓曉增（左三）介紹黑土地保護情況。中科院科技攝影聯(lián)盟供圖
韓曉增表示，保護好黑土地，就是保護耕地中的“大熊貓”，而黑土層相當于“大熊貓”的心臟，土壤有機質(zhì)就是“大熊貓”的血液，守護著黑土的健康，實現(xiàn)增產(chǎn)增收是黑土研究人員追求的終極目標。“秸稈還田是增加黑土土壤有機質(zhì)最直接、最有效和最可行的辦法。”
“黑土層中的有機質(zhì)包含腐殖化物質(zhì)和非腐殖化物質(zhì)。”在研究過程中韓曉增發(fā)現(xiàn)，黑土層，腐殖化物質(zhì)和非腐殖化物質(zhì)，但在恢復過程中，非腐殖化物質(zhì)增加得多，而腐殖化物質(zhì)增加得少。“所以給黑土地‘加餐’多腐殖化物質(zhì)，而秸稈就是最好的‘原湯化原食’的材料。連續(xù)進行21年的玉米秸稈還田，35厘米黑土耕層土壤有機質(zhì)含量由36.72克/千克增加到44.26克/千克，前14年平均每三年土壤有機質(zhì)含量增加1.41克/千克。后六年平均每三年土壤有機質(zhì)含量增加0.48克/千克。21年的玉米秸稈還田使土壤有機質(zhì)增加了0.75個百分點，由3.67%增加到4.42%，糧食產(chǎn)量增加9.8%以上。秸稈還田后，經(jīng)過一個自然年，其秸稈分解率為75%，剩下的25%已經(jīng)成為半分解狀態(tài)，對次年生產(chǎn)無任何影響。而在濕潤、半濕潤和黑土層薄的地區(qū)，采用秸稈‘粉’‘耙’‘’還田的優(yōu)勢在于向0~20厘米土層輸入有機物料，同時打破了犁底層，起到了耕作層梯次加深，厚沃增肥的效果。”
韓曉增團隊研究發(fā)現(xiàn)，耕地開墾的前10年，有機質(zhì)每年2.6%速度下降；開墾11-20年，每年下降速度1.1%，開墾21-30年，每年下降速度0.6%，開墾31-50年，每年下降速度0.3%；開墾51-100年，每年下降速度0.06%，目前黑龍江省有機質(zhì)下降速度在0.1-0.3%，下降速度減小了50%，土壤有機質(zhì)下降已經(jīng)得到有效遏制。集體所有制的大型合作組織、試點縣和農(nóng)墾系統(tǒng)典型農(nóng)場，耕地有機質(zhì)已經(jīng)在緩慢上升。
團隊也發(fā)現(xiàn)，”秸稈還田存在著諸多瓶頸問題，比如影響播種質(zhì)量、需要大型機械、秋季整地作業(yè)時間短、秸稈漚肥還田成本高等，這些限制了秸稈還田在黑土地保護和地力提升中的。”
因地制宜，可復制、好推廣的“龍江模式”
5月13日，探訪中國科學院“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)“龍江模式”示范區(qū)。圖為中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員韓曉增介紹黑土地保護情況。王振紅攝
韓曉增說，“根據(jù)這么多年的研究和凝練大家的研究成果，我將適合黑龍江省黑土地保護利用的六個模式歸納總結(jié)為‘龍江模式’，可復制、好推廣。”
第一是秸稈翻埋還田主要適用在松嫩平原中東部和三江平原草甸土區(qū)，以黑土層擴容增碳為核心技術(shù)，組裝免耕覆蓋技術(shù)，建立“一翻”（秸稈和有機肥翻埋還田）“兩免”（條耕條蓋、苗帶休閑輪耕）技術(shù)模式。通過在海倫、樺川等4個縣（市）示范，6年平均玉米增產(chǎn)約10.2%，大豆增產(chǎn)約12.3%，土壤有機質(zhì)含量提高3.2克/千克，黑土層保護深度在30~35厘米。
第二是秸稈碎混還田針對因風蝕和水蝕的土壤、薄層黑土、暗棕壤等中低產(chǎn)田，采用秸稈和有機肥混合翻、松耙碎混為核心技術(shù)，通過玉米大豆輪作，配套免耕覆蓋、條耕條蓋和苗帶輪耕休閑技術(shù)，橫坡打壟、壟向區(qū)田、植物籬等水土保持措施逐漸加深耕層，達到了肥沃耕層構(gòu)建的效果。6年的示范結(jié)果顯示，大豆增產(chǎn)11.3%以上，玉米增產(chǎn)10.5%以上，有機質(zhì)提高2.4克/千克，肥沃耕層達到了30厘米以上，大于0.25毫米的大團聚體含量增加了8.%以上。
中國科學院海倫農(nóng)業(yè)生態(tài)實驗站。王振紅攝
第三是針對松嫩平原西部風沙、干旱、鹽堿等問題，采用秸稈覆蓋免耕配合深松的保護性耕作技術(shù)，取得了良好的技術(shù)效果。
第四是建立坡耕地蓄排水與控制面蝕培肥土壤相結(jié)合的一體化系統(tǒng)工程保護黑土地中的坡耕地。結(jié)果顯示，作物增產(chǎn)13.8%，蓄水能力提高30.1%，保水能力提高20.9%，速效養(yǎng)分增加15%。
第五是障礙土壤消減快速培肥模式。針對白漿土的白漿層和黑鈣土的鈣化層、采用秸稈、有機肥、土壤調(diào)理劑一次性深翻快速達到障礙性改良的效果。經(jīng)過12年試驗示范區(qū)顯示，土壤容量降低了19%以上，田間持水量增加了17%以上，水穩(wěn)定性大團聚體增加了27%以上。大豆增產(chǎn)15%以上，玉米增產(chǎn)12%以上。
第六是水稻田秸稈還田增碳培肥模式。采用秸稈粉碎翻混還田、粉粑還田和次年春季打漿還田的方式，將秸稈與土壤均勻混合，加快秸稈腐解速度，增加休耕季節(jié)秸稈降解量，減少生育期間秸稈降解量。獲得良好的秸稈還田和土壤儲碳的效果。
韓曉增指出，“如果在東北黑土地全域?qū)崿F(xiàn)秸稈還田，預計到2030年，東北黑土區(qū)耕地質(zhì)量平均提高1個等級以上；土壤有機質(zhì)含量可以提高2克/千克以上。每項技術(shù)在生產(chǎn)上都有自己的局限性。我們希望因地制宜，綜合施策，通過土壤改良、地力培肥和治理修復，有效遏制黑土地退化，持續(xù)提升黑土耕地質(zhì)量，改善黑土區(qū)生態(tài)環(huán)境。”（記者王振紅）
記者手記：
當前，新冠肺炎疫情引起全球糧食市場波動，對我國糧食安全是一大考驗，也為我們敲響了警鐘。耕地是糧食生產(chǎn)的命根子，提升耕地質(zhì)量，防治耕地退化，堅持用地養(yǎng)地相結(jié)合，推動“藏糧于地、藏糧于技”落實落地，確保“谷物基本自給、口糧絕對安全”，把中國人的飯碗牢牢端在自己手上。
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