保护“耕地中的大熊猫”梨树模式让黑土地重焕生机
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中国网/中国发展门户网讯（记者 王振红）这些年我国粮食生产保持了“17连丰”，连续6年保持在1.3万亿斤以上。我国粮食人均占有量连续多年超过人均400公斤的国际粮食安全标准线。农为邦本，食为政先。习近平总书记指出，要牢牢把住粮食安全主动权。在新冠肺炎疫情背景下，全球粮食供应链受到明显影响，更加凸显了“中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手上，我们的饭碗应该主要装中国粮”的重要性。
东北粮仓关系着“中国饭碗”和我国粮食的战略安全。东北地区以珍贵稀有的黑土地资源而闻名，是我国重要的粮食生产优势区、最大的商品粮生产基地。东北黑土区面积109万km2，包括黑龙江和吉林两省全部、辽宁省北部和内蒙古东部，东北黑土地耕地面积2.78亿亩，是保障我国粮食安全的“压舱石”。东北黑土区玉米、水稻和大豆产量分别占全国的41%、19%和56%，全国排名前10位产粮县均在该区。年粮食产量占全国1/4，商品粮占全国的1/4，粮食调出量占全国的1/3。在中央农村工作会议上，习近平总书记强调，要把黑土地保护作为一件大事来抓，把黑土地用好养好。此前，习近平总书记在2020年7月22日考察吉林省四平市梨树县时强调，要认真总结和推广梨树模式，采取有效措施切实把黑土地这个“耕地中的大熊猫”保护好、利用好，使之永远造福人民。
危机：累了馋了渴了的黑土地
5月11日，探访中国科学院“黑土粮仓”科技会战“梨树模式”示范区。图为中国科学院沈阳生态所研究员张旭东在示范区基地介绍黑土地地下分层情况。王振红摄
如何保护好、利用好“耕地中的大熊猫”，是科研人员长久以来致力解决的难题。“由于长久以来的高强度利用，土地肥力长期透支，黑土变‘瘦’了、变‘薄’了、变‘硬’了。土壤累了，农民苦了，投入大幅增加，产量却低了、收益下降；土壤变馋了，养分供应不足，养分投入大幅增加，养分损失、利用率下降；土壤变渴了，水分调控不够，水分利用率下降，干旱加剧、旱情频发。”长期从事黑土有机质转化过程研究和退化、黑土地保护实践的中国科学院沈阳生态所研究员张旭东介绍说，根据我国第二次土壤普查以及中科院“碳专项”的研究结果发现，尽管全国范围内土壤有机质含量普遍提升，但是，东北旱地土壤的有机质含量仍在下降。如果不能有效遏制土壤退化，就会严重影响东北黑土的生产和生态功能。“传统耕作制度下的掠夺式经营是黑土退化的根源。缺乏有机物料归还导致土壤资源过度利用，黑土层变薄、有机质变少、养分库容量降低；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，而过量化肥投入进一步加剧了黑土退化。”张旭东表示。
5月11日，探访中国科学院“黑土粮仓”科技会战“梨树模式”示范区。图为中科院东北地理与农业生态研究所研究员关义新。王振红摄
尽管我国东北地区在上世纪末和本世纪初进行了保护性耕作的初步探索，但是由于受到技术和专用机械的限制并没有真正的应用，在局部区域小范围的秸秆还田作业也仅限于传统耕作，并未实现对黑土地的保护作用。多年来主要从事保护性耕作及玉米育种栽培研究工作的中科院东北地理与农业生态研究所研究员关义新表示，在这种条件下，一方面秸秆资源无法有效利用，土壤承载力越来越接近极限；而另一方面，生态系统功能脆弱、生态环境不断恶化。因此，解决黑土退化问题的必经之路是改革玉米生产的传统耕作方式，以固碳、育土、防蚀、保墒为核心研发高效耕作模式，构建资源节约、环境友好的可持续生产体系，才能提升东北黑土生产和生态功能，巩固东北粮仓的战略地位。
生机：可复制可推广的“梨树模式”
针对东北黑土区春季低温出苗率低、玉米长期连作秸秆量大以及秸秆分解缓慢难以切割等问题，中国科学院沈阳应用生态研究所和梨树县农业技术推广总站2007年在梨树县高家村建立了东北地区第一块玉米秸秆覆盖免耕栽培技术试验示范基地，面积为15公顷，在东北地区开展玉米秸秆全覆盖保护性耕作技术研究成果在农业生产中的推广应用。
5月11日，探访中国科学院“黑土粮仓”科技会战“梨树模式”示范区。中科院科技摄影联盟供图
“经过14年的探索，通过集成玉米秸秆覆盖模式免耕和条带耕作等关键技术，在东北旱作农区形成了适合东北玉米生产的秸秆覆盖少免耕全程机械化技术体系以及土壤综合功能调控模式，这就是‘梨树模式’。”张旭东解释说，这是以实现协同调控土壤温度、水分和增加养分库容量的目的。
5月11日，探访中国科学院“黑土粮仓”科技会战“梨树模式”、示范区，“梨树模式”研发的免耕播种机在万亩示范区现场作业。中科院科技摄影联盟供图
通过免耕播种机、秸秆归行机及配套机械的研发及农机-农艺融合模式建立，制定了秸秆覆盖条件少免耕下播种施肥一体化全程机械化作业技术规程并形成了地方标准。“中科院东北地理与农业生态研究所联合梨树县地方企业2008年研发了第一台具有自主知识产权的免耕播种机，2012年实现规模化生产，从而使玉米秸秆覆盖免耕技术模式在吉林省快速推进。”关义新解释说，“免耕播种机一次进地即可完成施肥、切断和清理种床秸秆、种床整理、单粒播种、覆土镇压工序，大幅减少农机作业量，降低能源消耗以及温室气体排放。”张旭东指出，“国产免耕播种机产业得到了快速发展，目前超过15家免耕播种机制造企业以及其它配套机械制造企业，年生产能力已达到2万台（套），年产值超过6亿元，成为新的经济增长点。”
“过去在梨树，农民种玉米大多是均匀垄种植，垄距60厘米。但对均匀垄而言，秸秆覆盖既影响地温提升，也会遮盖苗带。我们中科院科研团队反复试验，改变了传统等行种植法，将两垄或三垄合并成两行，改为80厘米和40厘米的交替排列，或者50厘米和80厘米的交替排列，窄行种玉米，宽行覆盖秸秆，来年宽行种玉米，窄行堆秸秆，形成‘宽窄行秸秆覆盖免耕技术以及宽窄行秸秆覆盖条带耕作’技术。”张旭东指出，“研发的宽窄行秸秆覆盖免耕技术、宽窄行秸秆覆盖条带耕作技术，解决了我国玉米连作及垄距小、引入的国外免耕技术难推广等问题。”
关义新表示，秸秆覆盖少免耕技术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。其中土壤养分库容增加10%-20%，养分利用效率提高10%—15%，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。
5月11日，探访中国科学院“黑土粮仓”科技会战“梨树模式”示范区，“梨树模式”研发的专用秸杆覆盖条耕机在万亩示范区现场作业。中科院科技摄影联盟供图
经过不断探索，“梨树模式”实现了播种机械国产化、种植模式生态化、栽培技术系统化、推广体系网络化。“梨树模式”的示范推广，改变了农民的传统意识和落后的生产方式，促进了现代化和机械化农业生产的快速发展，同时极大推动了东北旱作农业耕作制度改革，通过推进规模化新型农业主体（职业农民和合作社）的发展，大力促进了农业经营制度改革。
梨树县委副书记闫鹤在接受记者采访时说，“县农村经济收入绝大部分靠种地、种粮、种菜，农业生产收入大约占到50%以上。过去我们种植‘深松深翻’，大量使用化肥，老百姓叫‘吨肥田’，1公顷地用1吨化肥。经常性地翻耕土地，被阳光暴晒，风吹雨淋，造成土壤风蚀和水蚀严重，土层变浅。”
5月11日，探访中国科学院“黑土粮仓”科技会战“梨树模式”示范区。图为科研人员采集样本和数据。中科院科技摄影联盟供图
谈及老百姓改变传统种植模式思想的转变，闫鹤说，“最初老百姓并不接受科学家提出的这种‘保护性耕作’种植方式，担心改变种植模式造成粮食减产甚至出现风险，我们政府采取示范推广——‘333推广模式’，就是建3000个示范点，300个示范区域，30个示范片的模式。2020年推广面积200万亩，大概占耕种面积75%左右，今年推广面积可能达到280万亩，将占耕种面积面积85%。预计到2022年底或者2023年初，梨树县可适于耕种面积100%都会使用‘保护性耕作’。”
张旭东表示，作为东北黑土地综合功能提升的关键技术，“梨树模式”已成为东北地区玉米生产现代耕作模式的样板。在东北黑土区（包括内蒙古东部）近3年累计推广应用超过3000万亩，实现经济效益27.3亿元。
5月11日，探访中国科学院“黑土粮仓”科技会战“梨树模式”示范区。图为科研人员采集样本和数据。中科院科技摄影联盟供图
记者手记：
走在秸秆覆盖的土壤上，软软的，一踩一个脚印。随着这种秸秆覆盖地表、免耕少耕的保护性耕作模式的推广，梨树县曾经变“瘦”的黑土又“肥”起来了，退化的黑土地重焕生机。正如关义新所说，“留得住、可复制、可推广的模式是农民、合作社、地方推广人员说了算，技术可评估体系不应该唯奖论、唯论文论，而应以老百姓真正能接受的、能获益的技术作为评判的核心，以生产为核心，以真正的问题为导向，深入田间地头与农民、当地技术人员交流，解决实际问题，这样才能真正做到习近平总书记强调的‘科研人员要把论文写在大地上，让农民用最好的技术种出最好的粮食’。”
5月11日，探访中国科学院“黑土粮仓”科技会战“梨树模式”示范区。图为村民包装玉米种子。王振红摄
5月11日，探访中国科学院“黑土粮仓”科技会战“梨树模式”示范区。图为玉米种子。中科院科技摄影联盟供图
5月11日，探访中国科学院“黑土粮仓”科技会战“梨树模式”示范区。中科院科技摄影联盟供图