秸稈覆蓋條帶耕作技術應用現(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）標準化生產(chǎn)基地核心示范區(qū)，中國農(nóng)業(yè)大學土地科學與技術學院教授李保國站在一個深1.2米的黑土剖面上面、中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員關義新站在下面，為前來考察的習近平總書記匯報東北黑土相關情況。

“習近平總書記非常關心并了解黑土地。”關義新告訴《中國科學報》。令他印象深刻的是，習近平總書記說，“一定要采取有效措施，保護好黑土地這一‘耕地中的大熊貓’”。

究竟該如何科學保護和利用黑土地？專家認為，應該分“四步走”。而以“玉米秸稈覆蓋免耕、秸稈覆蓋條耕”為主要內(nèi)容的保護性耕作技術模式，為推進黑土地保護利用提供了“梨樹方案”。

保護黑土地“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)”。黑土實現(xiàn)高產(chǎn)、豐產(chǎn)已得到證實，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。但由于高強度經(jīng)營，黑土退化嚴重。

中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所（以下簡稱東北地理所）研究團隊長期定位監(jiān)測結果顯示，在東北黑土地南部薄層黑土區(qū)，耕層土壤有機質(zhì)含量已由開墾前的4％～6%下降到1.5％～3%；在北部黑土區(qū)，耕層土壤有機質(zhì)含量已由開墾初期的8％～10%下降到3％～5%。更為嚴重的是，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”。

黑土地保護勢在必行。東北地理所“黑土農(nóng)田地力提升關鍵技術研究與示范”項目團隊認為，保護黑土地需要科技支撐，分為基礎研究、相應關鍵技術研發(fā)、技術模式構建和試驗示范等四步。

第一步，開展基礎研究，找出導致黑土退化的關鍵障礙因素。項目首席科學家、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，對土壤的有機物料投入減少，而作物產(chǎn)量增加對土壤有機質(zhì)及養(yǎng)分的消耗增多，導致土壤物理、化學、生物結構變差。同時，在追求作物高產(chǎn)過程中，盲目增大化肥用量來彌補土壤養(yǎng)分不足，也導致化肥利用率降低、土壤酸化和板結、生物多樣性降低，進一步加劇了土壤退化，形成了惡性循環(huán)。

“增加土壤有機物料的投入，是解決黑土退化的關鍵，也是唯一途徑?！崩钚丬姼嬖V《中國科學報》。

第二步，針對黑土退化的障礙因素，研發(fā)相應的關鍵技術。李秀軍分析，可投入黑土地的有機物料主要有有機肥和作物秸稈。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物料。但是，秸稈覆蓋會導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，研究團隊開發(fā)了秸稈覆蓋條帶耕作技術、秸稈覆蓋苗帶輪替休耕技術，研制了免耕精量播種機械。

第三步，將遏制黑土退化的關鍵技術與相關的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術有機結合，構建在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中操作性強的技術模式。以秸稈覆蓋條帶耕作技術、秸稈覆蓋苗帶輪替休耕技術、免耕精量播種機械為核心技術，集成平衡施肥、病蟲草害綜合防治等技術，研究團隊構建了秸稈覆蓋還田保護性耕作模式、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，模式的應用使冬春季土壤風蝕減少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%，土壤有機質(zhì)含量提高1.1個百分點，作物增產(chǎn)6％～10%。

第四步，將技術模式進行田間試驗示范，通過對農(nóng)民開展技術培訓，使技術模式在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中實際應用。李秀軍表示，相關技術模式已作為國家黑土地保護試點工程的重要推廣技術，分別在吉林省和黑龍江省示范應用。

“梨樹模式”值得推廣

從2007年開始，東北地理所與中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所引進北美成熟的保護性耕作技術——秸稈覆蓋免耕技術，并在吉林省農(nóng)委的協(xié)助下，把試驗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性耕作技術及其機理與效果的長期定位研究。

免耕播種機是開展保護性耕作技術研究、示范與推廣的必備工具，“但進口免耕播種機的成本很高，依靠進口發(fā)展中國的保護性耕作不可行。”關義新說。

2007年10月，關義新帶領團隊在借鑒歐美先進經(jīng)驗的基礎上，著手開展免耕播種機的研發(fā)。2008年4月，他們研發(fā)出了第一臺樣機。該樣機被鑒定為“國內(nèi)性能領先”，基本達到國外同期先進水平，填補了東北地區(qū)免耕播種機的空白。

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)民對相關技術并不“買賬”?！皵U大行距，農(nóng)民阻力很大，保護性耕作技術難以推廣?！标P義新說。

針對這一問題，2013年，關義新與梨樹縣農(nóng)業(yè)科技推廣人員提出了寬窄行秸稈覆蓋免耕技術。借助這一技術，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，在吉林省保護性耕作機具及作業(yè)雙重補貼政策的支持下，該免耕播種機迅速產(chǎn)業(yè)化，目前已經(jīng)成為東北地區(qū)的主流播種機。秸稈覆蓋免耕技術模式也進入高速推廣階段，成為“梨樹模式”的兩大技術模式之一。

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

關義新介紹，秸稈覆蓋免耕技術模式在風沙干旱半干旱地區(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，有時導致減產(chǎn)，推廣速度慢。

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

就這樣，經(jīng)過十余年的探索實踐，在黑土面積達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)容的保護性耕作技術模式的推廣面積，已由2007年的200多畝發(fā)展到2020年的210萬畝左右。

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

（編輯：逍遙客）

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