农田生态学和长期试验示范引领黑土地保护和农业可持续发展
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以肥沃耕层构建为核心的黑土地保护利用技术模式的集成及推广示范
以机械耕作扩容耕层和以秸秆、有机肥和氮、磷、钾化肥三元物料增肥为核心技术，集成适宜黑土地不同土壤类型耕地的“翻、免”耕作、玉米秸秆“深混、覆盖”还田、玉米大豆“轮作连作”技术和精准施肥系列技术，创建了 9 个黑土地保护利用模式。玉米连作条件下分别建立了：①秸秆深混耕层扩容模式，②熟土、心土混层二元补亏增肥模式，③黑土层、白浆层混合三元补亏调盈模式；玉米-大豆轮作条件下分别建立了：④秸秆深混耕层扩容模式，⑤熟土心土混层二元补亏增肥模式，⑥黑土层、白浆层混合三元补亏调盈模式；玉米-大豆-大豆种植方式下分别建立了：⑦秸秆深混耕层扩容模式，⑧熟土、心土混层二元补亏增肥模式，⑨黑土层、白浆层混合三元补亏调盈模式。并以海伦市为核心示范县（图 5），其他 10 个县为扩展示范县，开展大面积推广应用，2006—2017 年累计示范推广面积 2 000 万亩，新增粮豆 7.8 亿千克，增收 19.1 亿元，全面提升了区域内黑土肥力和农业生产水平，研究成果过得了黑龙江省科技进步奖一等奖。
图 5 中国科学院农业科技项目示范区
海伦站自 1978 年建站以来，围绕着我国东北黑土地保护利用和农业可持续发展的核心问题，开展了长期而卓有成效的科学研究、技术研发和示范推广，为建设东北黑土地的国家商品粮基地和保障国家粮食安全作出了重要贡献。通过长期野外观测和长期定位试验，揭示了黑土地肥力变化规律。在自然状态肥力提升过程、开垦初期表层土壤有机质剧烈下降过程和肥力提升过程、在稳定农田化利用过程中约占 5% 的耕地由于长期大量施用有机肥获得了提升，约占 15% 的耕地由于科学管理使土壤肥力保持在一个水平上，占80%的耕地由于缺乏科学管理导致肥力下降。研发出适合于黑土地保护利用的秸秆还田技术、有机肥施用技术、有大豆参与的轮作技术和节肥节药技术。通过承担国家和省级重大科研项目，带动了农田生态学的学科发展，引领了我国东北黑土地的保护利用和农业可持续发展的科学研究和技术模式的研发，在国际上产生了深刻的影响。在国内通过向国家相关部门的咨询建议和与地方政府合作，提高了政府和农民对黑土地保护的认识，推动了黑土地保护利用向纵深发展。通过与东北三省一区的地方院所联合攻关，建立了一支黑土地保护利用的教学、科研、技术研发和生产管理的人才队伍，创建的黑土地肥沃耕层构建技术模式，实现了大面积示范推广和应用，从而提高了黑土地耕地质量和粮食生产的产能，提高了农民种田的收入。（作者：韩晓增 邹文秀 严君 李娜 李艳华 王建国 李禄军，中国科学院东北地理与农业生态研究所 海伦农业生态实验站。《中国科学院院刊》供稿）