破解东北黑土地保护利用难题

“黑土地就像一个精干的小伙子，每天干活消耗大量体力，需要吃两三碗大米饭，但是现在只给他一碗大米饭，长此以往，不累趴下才怪。”年过六旬的中科院东北地理与农业生态研究所研究员韩晓增介绍说，“东北黑土地的黑土层薄了，耕作层瘦了、硬了，整体处于亚健康状态。”已经退休的他本该颐养天年，如今却还带着一群学生下地继续做试验。

广袤无垠的东北黑土地生产了全国四分之一的粮食。然而在连年丰收的背后，“耕地中的大熊猫”也面临着严峻的挑战。“现在的黑土地不黑了，黑土地变馋了，黑土地变渴了。”根据中科院沈阳应用生态所研究员张旭东提供的数据，相比开垦前，如今东北地区的黑土层平均厚度由50厘米至60厘米下降到30厘米左右，黑土耕层的有机质含量下降了50%至60%，土壤潜在生产力降低了20%以上，而且仍在以年均5‰的速率下降。

“耕地中的大熊猫”是怎么病的？面对濒临险境的它，我们又该如何科学保护和利用？经济日报记者走进吉林、黑龙江，展开采访调研。

亚健康的黑土地

如果有一天东北黑土地严重退化，将会怎样？

可能引起沙尘暴，中科院东北地理所研究员关义新以美国黑土区沙尘暴举例：1934年5月12日，风暴从美国西部土地破坏最严重的干旱地区刮起，向东部横扫过去，形成一条东西长2400公里、南北宽1500公里、高3.2公里的巨大移动尘土带，风暴持续了3天，掠过了美国三分之二的大地，3亿多吨土壤被风暴刮走。

不过，相比沙尘暴，更让关义新担心的是由此引发的粮食安全危机。

我国东北黑土区，包括黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古东部三市一盟（赤峰市、通辽市、呼伦贝尔市、兴安盟）。我国第二次耕地普查显示：虽然全国各地耕地有机质都在上升，但是东北黑土地的耕作层有机质含量却在下降，理化性状与生态功能退化。这意味着什么？简单通俗地说，就是黑土地“变瘦了”，品质变差了。

这一土壤变化趋势对粮食产量有何影响？

中科院海伦农业生态实验站35年观测对比的各种数据表明，黑土地退化的实质是黑土层发生退化。当黑土层中的有机质含量在4.5％以上时，有机质再提升对作物产量影响不大，但当土壤有机质从4.5％降低到3.5％时，粮食产量就会显著下降。目前，黑龙江全省耕地的有机质含量平均为3.6％。

“东北粮仓关系着‘中国饭碗’，我担心，以后‘土将不土’，粮仓将不是粮仓。”关义新表示。

担忧并非多余。作为大自然的珍贵馈赠，黑土只能在寒温带草原或草甸植被才能发育，形成过程极为缓慢，自然条件下，形成1厘米厚的黑土层需要400年左右。然而，经过长期的不合理耕作和高强度利用，如今的东北黑土地黑土层不仅变薄，也在变瘦、变硬。

“所谓变薄，是指土壤侵蚀导致黑土层变薄；变硬，即黑土过度利用导致土壤压实、渗水等性能降低，变瘦是土壤供作物生长的养分减少。”在韩晓增看来，黑土地最重要的是黑土层，是“大熊猫”的“脑黄金”，如果这“脑黄金”没了，大熊猫就变成四处可见的狸猫了。

“生了病”的黑土地怎样才能恢复到健康状态？找准病因，对症下药。在辽阔的东北黑土地上一场轰轰烈烈的黑土地保卫战拉开了大幕。

“懒汉种法”的梨树模式

5月初的东北大地，春播正忙。吉林省四平市梨树县泉眼沟村的万亩示范田间，去年秋收后的秸秆没有清理，粉碎后堆在地里，此时已腐烂过半。开沟、施肥、播种、覆土，在拖拉机的牵引下，免耕播种机在地里只需穿梭一次，即可一次性完成全套作业。

不清秸秆也不翻地，这样的“懒汉种法”正是关义新、张旭东等人探索出来的一种保护性耕作方法——玉米秸秆覆盖少/免耕技术，也就是后来俗称的“梨树模式”。

张旭东说，一方面，东北地区黑土地一直以来重用轻养，秸秆焚烧和离田致使有机物料投入不足，土壤资源过度利用，黑土层就会变薄、有机质变少、养分库容量降低；另一方面，地表裸露且频繁耕翻，导致黑土层流失、水分涵养能力下降、风沙加剧、生态环境恶化，而过量的化肥投入又进一步加剧了黑土退化。

“传统耕作制度下的掠夺式经营是黑土退化的根源。”关义新说，面对透支的黑土地，最好的保护办法其实是休耕。“不种田，直接种草就行，但咱们的国情不允许。”

“鱼”和“熊掌”能否兼得？2007年，张旭东、关义新与时任吉林省梨树县农业技术推广总站站长王贵满等专家合作，开始探索和研发适合东北气候特征和土壤特性的玉米秸秆覆盖免耕技术，并将梨树镇高家村的15公顷耕地作为保护性耕作实验示范基地。至此，中科院在东北率先开启了黑土保护性耕作技术及其机理与效果的长期定位研究。

何为“梨树模式”？其核心，一是秸秆覆盖还田。关义新打了个比方：秸秆覆盖地表，好比给黑土地盖了一层棉被，风来了土刮不走，雨来了土流不走，风蚀水蚀少了，黑土地变薄的问题就可以得到有效遏制，土壤水分流失的问题也可以得到有效缓解。

二是减少土壤扰动。“种庄稼会消耗地力，特别是传统的旋耕和翻耕，不仅会造成土地裸露，引发风灾、水蚀，还会加速土壤养分释放，降低土壤保水保肥能力。”关义新说，少耕后，土壤中有机质分解的速度变慢，再加上秸秆还田，退化的土壤肥力就可以逐步得到恢复。

三是改变玉米种植模式。过去在梨树县，农民种玉米大多是均匀垄种植，垄距均为60厘米。这样的种植习惯如果采用保护性耕作技术方法，既影响播种质量也影响地温提升。怎么办？中科院科研团队经过反复试验，提出了宽窄行的玉米种植方法。即将传统的60厘米等行种植方法改为80厘米和40厘米，或50厘米和80厘米的垄距交替排列。

“垄距交替排列的种植规则是，今年窄行种玉米，宽行覆盖秸秆，来年宽行种玉米，窄行覆盖秸秆。这样就解决了我国玉米连作的瓶颈问题。”关义新表示。

从“破皮黄”到大丰收

“改变耕作方式好不好？”

“好好好。”

“那上你家地种种可以吗？”

“别来别来。”

“老百姓有句话，‘你说得再对，到我这白费’。”梨树县委副书记闫鹤告诉记者，“梨树模式”听上去很美好，示范推广却不容易。一听说要在自家地里搞试验，庄稼人连连摆手不同意。“按照过去的老种法一年下来几亩地可以赚个一两万元，他害怕这一‘豁楞’，他连一两万元也挣不到了怎么办？”

不过，东北老百姓还有一句话，叫“傻子过年看界壁儿”。解决“梨树模式”示范问题，就要先找人种起来。2008年关义新等人创建了东北第一个合作社——康达农机合作社，农户杨青魁成了第一个“吃螃蟹”的人。

第一年春播，只见头一年丰收后的玉米秆还参差不齐地留在地里，有的留三分之一，有的覆盖一半，还有的是留高茬，地也没翻耕。前来看热闹的村民纷纷笑话，“这是‘二流子种地，成不了气候’”。没想到，当年秋天的结果令村民们吃惊。就这一锹子下去就能露出黄土的“破皮黄”，15垧玉米竟然平均增收10％至12％。由于是秸秆全量还田，化肥用量减少20％，种子用量减少60％，种田成本也大大降低。

如今，多年秸秆覆盖还田，昔日村民眼中的“破皮黄”也在不知不觉间变了样。“现在的土地又养肥、养黑了，也比原来更松软了。”杨青魁说，多年过去，15垧“破皮黄”平均产量可以达到1.1万至1.2万公斤/公顷，最高达到过1.6万多公斤/公顷，创下全县最高。“算下来每公顷可节省肥料、人工等成本1650元，玉米产量每公顷增加1000公斤以上，可增加收入1400元左右，两项合计每公顷玉米节本增效3050元左右。”

眼瞧着杨青魁的“破皮黄”迎来大丰收，农户开始改变看法，“梨树模式”就这样慢慢推广了起来。张旭东介绍，在东北黑土区，“梨树模式”近3年累计推广应用超过3000万亩，实现经济效益27.3亿元。

“梨树模式”对黑土保护利用的实际效果如何？2012年，一场台风“布拉万”袭击东北，试验地周围所有地块种的玉米均严重倒伏。张旭东说：“秸秆覆盖免耕试验地只有15%左右的玉米倾斜，之后连续多年试验表明，秸秆覆盖免耕可有效防止玉米根倒，减少大风灾害，特别是强台风对玉米生产的影响。”

中科院沈阳应用生态研究所在梨树基地10余年的保护性耕作定位实验和示范表明，“梨树模式”有效提升了黑土地农田土壤增碳培肥、抗旱保墒、节肥增效等功能，为黑土地产能提升提供了长效保障。土壤养分库容增加10%至20%，养分利用效率提高15%至20%，土壤水分贮存容量增加10%以上，减少了风沙灾害，减少土壤风蚀和水蚀80%以上。

因地制宜的龙江模式

蓝天白云下是一望无垠的大片黑土地。走进位于黑龙江海伦市六合村的中厚层黑土保育示范田，深翻后的黑土踩在脚下格外松软，拨开随着深翻裸露在外的秸秆，往下轻轻一挖，几条粉红色的蚯蚓立刻露了出来。

这里是赫赫有名的中国大豆之乡，土壤剖面分布着大于30厘米的中厚层黑土。与“梨树模式”尽量少耕免耕不同，示范田的黑土地保护似乎有些“逆其道而行之”。在这里，秋收后的玉米秸秆粉碎后，不是覆盖在土壤表层，而是随着深翻的机械一起翻埋进30厘米的耕层，然后耙地、起垄、镇压达到待播种状态，保证来年适时春播的质量，从而达到苗齐苗壮。

同样都是黑土地，为何一个要少耕免耕、全覆盖，一个要深翻、不覆盖？韩晓增解释，“梨树模式”主要适用于春季较为干旱的地区，而海伦属于半湿润地区，土壤湿度较大且偏冷凉，如果采用“梨树模式”实施秸秆覆盖，土壤中的水分会增多，既不利于春季播种，也会使土壤更加冷凉影响出苗效果。

“中厚层黑土主要的问题是土壤有机质积累和分解失去平衡。”中科院东北地理所副研究员邹文秀介绍，针对问题他们提出了秸秆深埋还田和玉米大豆轮作为核心技术的“黑土层保育模式”。如今这片土壤已经开展了3年轮作实验。

海伦市农业农村局黑土地保护办公室主任刘向波告诉记者，中科院在海伦市连续6年的实验示范，在原本就不低的产量基础上，实现玉米平均增产10.2％以上，大豆平均增产12.3％以上，土壤有机质含量提高3.2g/kg以上，黑土层保护深度在30厘米至35厘米，各项指标都达到或超过国家保护纲要要求，今年示范面积达60万亩。

“一服药只能治一种病。”针对不同类型的土壤，韩晓增等人提出了适合黑龙江黑土地保护利用的6个子模式，并将其归纳总结为“龙江模式”。

比如，因风蚀和水蚀造成黑土层比较薄，或者暗棕壤等中低产田，适用以有机肥加秸秆浅混还田为核心的黑土层培育模式；松嫩平原西部风沙、干旱、盐碱地区，适用以秸秆覆盖还田、少耕免耕为核心的保护性耕作模式；“治疗”白浆土和黑钙土“有病”土层等，则要用到障碍性土层消减快速培肥模式……

“东北黑土地区域，地形多样、土壤类型多样、气候多样、种植作物多样，这决定了保护黑土地一定要因地制宜、辨证施治、对症下药。”韩晓增多次表示。

?