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黑土地保護(hù)的“梨樹(shù)模式”

分類:固廢觀察 > 固廢處理    發(fā)布時(shí)間:2020年7月30日 9:16    作者:秦志偉    文章來(lái)源:中國(guó)科學(xué)報(bào)

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秸稈覆蓋條帶耕作技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)

7月22日,吉林省梨樹(shù)縣。

在國(guó)家百萬(wàn)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(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授李保國(guó)站在一個(gè)深1.2米的黑土剖面上面、中國(guó)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(lái)考察的習(xí)近平總書(shū)記匯報(bào)東北黑土相關(guān)情況。

“習(xí)近平總書(shū)記非常關(guān)心并了解黑土地?!标P(guān)義新告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。令他印象深刻的是,習(xí)近平總書(shū)記說(shuō),“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(shù)方案”。

保護(hù)黑土地“四步走”

我國(guó)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(shí)也面臨土地肥力透支的問(wèn)題。

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

中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所(以下簡(jiǎn)稱東北地理所)研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)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(kāi)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(kāi)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(shì)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(kāi)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(kāi)墾為農(nóng)田以后,由于重利用、輕養(yǎng)護(hù),對(duì)土壤的有機(jī)物料投入減少,而作物產(chǎn)量增加對(duì)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(shí),在追求作物高產(chǎn)過(guò)程中,盲目增大化肥用量來(lái)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(guó)科學(xué)報(bào)》。

第二步,針對(duì)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(huì)導(dǎo)致春季地表溫度回升慢、地溫低,推遲春季播種時(shí)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(kāi)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(chóng)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(ài)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(gè)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(guò)對(duì)農(nóng)民開(kāi)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(guó)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(shù)模式”值得推廣

從2007年開(kāi)始,東北地理所與中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)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(shù)縣高家村。由此,中科院在東北率先開(kāi)啟了黑土保護(hù)性耕作技術(shù)及其機(jī)理與效果的長(zhǎng)期定位研究。

免耕播種機(jī)是開(kāi)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(guó)的保護(hù)性耕作不可行?!标P(guān)義新說(shuō)。

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(kāi)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(tái)樣機(jī)。該樣機(jī)被鑒定為“國(guó)內(nèi)性能領(lǐng)先”,基本達(dá)到國(guó)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(guó)玉米種植行距與北美地區(qū)不同,農(nóng)民對(duì)相關(guān)技術(shù)并不“買賬”?!皵U(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(shuō)。

針對(duì)這一問(wèn)題,2013年,關(guān)義新與梨樹(shù)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(shù)模式”的兩大技術(shù)模式之一。

2010年,中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)建立吉林梨樹(shù)實(shí)驗(yàn)站,由李保國(guó)任站長(zhǎng)。此后,中科院、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)攜手在梨樹(shù)縣研究與示范推廣保護(hù)性耕作技術(shù)。2015年中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)又牽頭與中科院、梨樹(shù)縣政府共同建立東北黑土地聯(lián)盟,助推“梨樹(shù)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(shí)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(kāi)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(rùn)、半濕潤(rùn)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(shù)模式”中的另一大技術(shù)模式。

就這樣,經(jīng)過(guò)十余年的探索實(shí)踐,在黑土面積達(dá)356萬(wàn)畝的梨樹(shù)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(wàn)畝左右。

習(xí)近平總書(shū)記說(shuō),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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