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【中国科学报】科学?;ず谕恋胤帧八牟阶摺?/h1>
文章来源:中国科学报    |    发布时间:2020-07-27    |    【放大】 【缩小】  |  【打印】 【关闭

  7月22日,吉林省梨树县。

  在国家百万亩绿色食品原料(玉米)标准化生产基地核心示范区,一个深1.2米的黑土剖面,中国农业大学土地科学与技术学院教授李保国站在上面、中科院东北地理与农业生态研究所(以下简称东北地理所)研究员关义新站在下面,为前来考察的习近平总书记汇报了东北黑土相关情况。

  “总书记非常关心并了解黑土地?!惫匾逍赂嫠摺吨泄蒲Пā?,令他印象深刻的是,习近平总书记说,“一定要采取有效措施,?;ず煤谕恋卣庖弧刂械拇笮苊ā?。

  但究竟如何科学?;ず屠煤谕恋??专家认为,应该分“四步走”。而以“玉米秸秆覆盖免耕、秸秆覆盖条耕”为主要内容的?;ば愿骷际跄J?,为推进黑土地?;だ锰峁┝恕袄媸鞣桨浮?。

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  我国连片的黑土地分布在东北,这里是世界三大黑土区之一,也是“黄金玉米带”“大豆之乡”。黑土实现高产丰产已得到证实,但同时也面临土地肥力透支的问题。

  相比于世界其他黑土区,我国黑土开垦较晚,仅有百余年历史。但由于高强度掠夺式经营,导致黑土退化严重。根据东北地理所研究团队长期定位监测结果,东北黑土地南部薄层黑土区,耕层土壤有机质含量已由开垦前的4%~6%下降到1.5%~3%;北部黑土区,耕层土壤有机质含量由开垦初期的8%~10%下降到3%~5%。更为严重的是,在南部薄层黑土区和平原周边侵蚀较重黑土区,已有3%左右耕地土壤腐殖质层完全消失,出现“破皮黄”。

  时至当下,黑土地?;な圃诒匦?。

  东北地理所“黑土农田地力提升关键技术研究与示范”项目团队认为,?;ず谕恋匦枰萍贾С?,分为基础研究、相应关键技术研发、技术模式构建和试验示范等四步。

  第一步,开展基础研究,找出导致黑土退化的关键障碍因素。项目首席科学家李秀军研究员表示,黑土被开垦为农田以后,由于重利用、轻养护,对土壤的有机物料投入减少,而作物产量增加对土壤有机质及养分的消耗增多,导致土壤物理、化学、生物结构变差。同时,在追求作物高产过程中,盲目增大化肥用量来弥补土壤养分不足,也导致化肥利用率降低、土壤酸化和板结、生物多样性降低,进一步加剧了土壤退化,形成了恶性循环。

  因此,“增加对土壤有机物料的投入,是解决黑土退化的关键,也是唯一途径”。李秀军告诉《中国科学报》。

  第二步,针对黑土退化的障碍因素,研发相应的关键技术。李秀军分析,可投入黑土地的有机物料主要有有机肥和作物秸秆。前者由于数量有限,且增加成本,可行性较低。秸秆就成为唯一可大量投入黑土地的有机物料。但秸秆覆盖还田秸秆覆盖会引起春季地表温度回升慢、地温低的问题,从而推迟春季播种时间,及造成播种深度不匀、出苗不整齐。为此,研究团队开发秸秆覆盖条带耕作技术、秸秆覆盖苗带轮替休耕技术,研制了免耕精量播种机械。

  第三步,将遏制黑土退化的关键技术与相关的农业生产技术有机结合,构建能够在农业生产中操作性强的技术模式。以秸秆覆盖条带耕作技术、秸秆覆盖苗带轮替休耕技术、免耕精量播种机械为核心技术,研究团队集成了平衡施肥、病虫草害综合防治等技术,构建了秸秆覆盖还田?;ば愿髂J?、玉米连作秸秆覆盖还田苗带轮替休耕模式。

  东北地理所研究员梁爱珍介绍,模式的应用使冬春季土壤风蚀减少90%,土壤容重降低25%。而降雨在土壤渗透速率提高44%,春季播种期耕层土壤含水增加63.7%,土壤有机质含量提高了1.1个百分点,作物增产6%~10%。

  第四步,将技术模式进行田间试验示范,通过对农民开展技术培训,使技术模式在农业生产中实际应用。李秀军表示,相关技术模式已作为国家黑土地?;な缘愎こ痰闹匾乒慵际?,分别在吉林省、黑龙江省示范应用。

  “梨树模式”值得推广

  秸秆覆盖条带耕作技术应用

  从2007年开始,东北地理所与中科院沈阳应用生态研究所引进北美成熟的?;ば愿骷际酢崭迅哺敲飧际?,并在吉林省农委的协助下,把试验基地落在梨树县高家村。至此,中科院在东北率先开启了黑土?;ば愿骷际跫捌浠碛胄Ч某て诙ㄎ谎芯?。

  但如何在全量秸秆覆盖还田下,不进行土壤翻耕,直接进行免耕播种,必须使用专用的免耕播种机。

  2007年10月,关义新带领团队着手开展免耕播种机的研发。2008年4月,他们研发出第一台样机。2009年,该样机被鉴定为“国内性能领先“,基本达到了国外同期的先进水平,填补了东北地区免耕播种机的空白。并在吉林省补贴政策的支持下,该免耕播种机迅速产业化,目前已经成为东北地区的主流播种机。

  然而,在推广中发现,我国玉米的行距与北美地区有所不同。若按照北美的做法,秸秆分不开,播种质量不好控制。

  “扩大行距,农民阻力很大,导致?;ば愿骷际跄岩酝乒??!?013年,关义新与梨树县农业科技推广人员提出了宽窄行秸秆覆盖免耕技术。关义新向《中国科学报》介绍,秸秆覆盖下免耕播种的难度大幅降低,播种质量有了很大的提高。

  随后,在吉林省政府补贴政策的支持下,秸秆覆盖免耕技术模式进入高速推广阶段,该技术模式成为“梨树模式”的两大技术模式之一。

  早在2010年,中国农业大学建立吉林梨树实验站,李保国任站长。从此以后,梨树县开启了中科院、中国农业大学携手研究与示范推广?;ば怨ぷ?。2015年中国农业大学又牵头与中科院、梨树县政府共同建立了东北黑土地联盟,助推“梨树模式”?;ば愿骷际醯氖痉锻乒?。

  据关义新介绍,秸秆覆盖免耕技术模式在风沙干旱半干旱地区增产效果稳定,但在吉林省中部及东部山区。由于受低温、播种质量不如常规种植等影响,增产效果不稳定,有时导致减产,推广速度慢。

  为此,2018年他们提出了秸秆覆盖条耕技术,并于2019年完成了配套的农机具—条耕机的研制与开发。该技术在秸秆覆盖免耕推广工作的基础上研发的,适用于东北中部和东北山区湿润半湿润地区,扩宽了?;ば愿鞯氖痉锻乒阌τ们?。该技术模式被看成“梨树模式”两大技术模式之一。

  就这样,在黑土面积达356万亩的梨树县,经过十余年的探索实践,以玉米秸秆覆盖免耕和秸秆覆盖条耕为主要内容的?;ば愿骷际跄J?,在这里的推广面积已由2007年200多亩发展到2020年的210万亩左右。

  听到关义新等人的介绍后,习近平总书记说:“你们探索实施玉米秸秆还田覆盖,不仅可以增加土壤有机质,还能起到防风蚀水蚀和保墒等作用,这种模式值得总结和推广?!?/p>

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