黑土层是心脏，有机质是血液， “龙江模式”这样保护黑土地
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中国网/中国发展门户网讯（记者 王振红）洪范八政，食为政首。新中国成立70多年来，我国粮食生产不断迈上新台阶，由供给全面短缺转变为供求总量基本平衡。从让8亿多人“吃饱饭”到让近14亿人“吃好饭”，中国人把饭碗牢牢地端在自己手里。中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。中国农业发展取得的举世瞩目的历史性成就，不仅解决了中国14亿人口的吃饭问题，也为全球粮食安全、农业可持续发展贡献了中国方案。
5月13日，探访中国科学院“黑土粮仓”科技会战“龙江模式”示范区。王振红摄
黑土地包括黑土、黑钙土、白浆土、草甸土、棕壤和暗棕壤六个土类，是世界上最肥沃的土壤。东北地区是我国重要的粮食生产优势区、最大的商品粮生产基地，以珍贵稀有的黑土地资源而闻名。“东北黑土地耕地面积约2.78亿亩，其中黑龙江省1.56亿亩，占国家黑土地的56%。”中国科学院东北地理与农业生态研究所研究员韩晓增表示，“到2030年，实施黑土地保护面积 2.5亿亩，其中黑龙江省1.48亿亩，占总的保护面积的59.2%。东北粮仓关系着’中国饭碗‘和我国粮食的战略安全。国家粮食安全的压舱石和稳压器在东北，东北的压舱石和稳压器在黑龙江。”
黑土层是“心脏”，有机质是“血液”
2020年7月，习近平总书记在吉林省四平市梨树县考察说，东北是世界三大黑土区之一，是“黄金玉米带”“大豆之乡”，黑土高产丰产，同时也面临着土地肥力透支的问题。一定要采取有效措施，保护好黑土地这一“耕地中的大熊猫”。长期以来，中国科学院科研人员在黑土地的数据监测、科学研究和示范推广方面开展了大量工作，在黑土肥力演变、黑土有机质提升、保护性耕作等方面取得了一系列重要成果，在黑土地坚守40年奔波在田间地头的韩晓增就是其中一员。他及团队在多年的观测研究中发现，原始黑土层有机质含量高，但黑土开垦后经历了轮耕休耕期、人畜低强度利用和机械化高强度利用期，用养失调和土壤侵蚀导致黑土地表层土壤自然肥力逐年下降，黑土发生了退化。韩晓增解释说，“几十年光种不养，黑土地在变‘瘦’。黑土地退化的实质是黑土层发生退化。黑土层中富含土壤有机质，土壤有机质在自然土壤中含量很高，而在由自然生态系统转变成农田生态系统的过程中，有机质在下降。土壤退化和障碍层的存在阻碍了区域农业可持续发展。”
5月13日，探访中国科学院“黑土粮仓”科技会战“龙江模式”示范区。图为中国科学院东北地理与农业生态研究所研究员韩晓增（左三）介绍黑土地保护情况。中科院科技摄影联盟供图
韩晓增表示，保护好黑土地，就是保护耕地中的“大熊猫”，而黑土层相当于“大熊猫”的心脏，土壤有机质就是“大熊猫”的血液，守护着黑土的健康，实现增产增收是黑土研究人员追求的终极目标。“秸秆还田是增加黑土土壤有机质最直接、最有效和最可行的办法。”
“黑土层中的有机质包含腐殖化物质和非腐殖化物质。”在研究过程中韩晓增发现，非侵蚀土壤黑土层退化，本质上是腐殖化物质和非腐殖化物质的减少，但在恢复过程中，非腐殖化物质相对增加的得多，而腐殖化物质相对增加的得少。“所以给黑土地‘加餐’就是要活的更多的腐殖化物质，而秸秆就是最好的‘原汤化原食’的加餐材料。连续进行21年的玉米秸秆还田，35厘米黑土耕层土壤有机质含量由36.72克/千克增加到44.26克/千克，前14年平均每三年土壤有机质含量增加1.41克/千克。后六年平均每三年土壤有机质含量增加0.48克/千克。21年的玉米秸秆还田使土壤有机质增加了0.75个百分点，由3.67%增加到4.42%，粮食产量增加9.8%以上。秸秆还田后，经过一个自然年，其秸秆分解率为75%，剩下的25%已经成为半分解状态，对次年生产无任何影响。而在湿润、半湿润和黑土层薄的地区，采用秸秆‘粉’‘耙’的‘碎混’还田的优势在于向0~20厘米土层输入有机物料，同时打破了犁底层，起到了耕作层梯次加深，厚沃增肥的效果。”
韩晓增团队研究发现，耕地开垦的前10年，有机质每年2.6%速度下降；开垦11-20年，每年下降速度1.1%，开垦21-30年，每年下降速度0.6%，开垦31-50年，每年下降速度0.3%；开垦51-100年，每年下降速度0.06%，目前黑龙江省有机质下降速度在0.1-0.3%，下降速度减小了50%，土壤有机质下降已经得到有效遏制。集体所有制的大型合作组织、试点县和农垦系统典型农场，耕地有机质已经在缓慢上升。
团队也发现，”秸秆还田存在着诸多瓶颈问题，比如影响播种质量、需要大型机械、秋季整地作业时间短、秸秆沤肥还田成本高等，这些限制了秸秆还田在黑土地保护和地力提升中的应用推广。”
因地制宜，可复制、好推广的“龙江模式”
5月13日，探访中国科学院“黑土粮仓”科技会战“龙江模式”示范区。图为中国科学院东北地理与农业生态研究所研究员韩晓增介绍黑土地保护情况。王振红摄
韩晓增说，“根据这么多年的研究和凝练大家的研究成果，我将适合黑龙江省黑土地保护利用的六个模式归纳总结为‘龙江模式’，可复制、好推广。”
第一是以秸秆翻埋还田和玉米大豆轮作为核心技术的“中厚黑土层保育模式”。主要适用在松嫩平原中东部和三江平原草甸土区，以黑土层扩容增碳为核心技术，组装免耕覆盖技术，建立“一翻”（秸秆和有机肥翻埋还田）“两免”（条耕条盖、苗带休闲轮耕）技术模式。通过在海伦、桦川等4个县（市）示范，6年平均玉米增产约10.2%，大豆增产约12.3%，土壤有机质含量提高3.2克/千克，黑土层保护深度在30~35厘米。
第二是以秸秆碎混还田和增施有机肥为核心技术的“浅薄黑土层培育模式”。针对因风蚀和水蚀的侵蚀土壤、薄层黑土、暗棕壤等中低产田，采用秸秆和有机肥混合翻混、松耙碎混为核心技术，通过玉米大豆轮作，配套免耕覆盖、条耕条盖和苗带轮耕休闲技术，横坡打垄、垄向区田、植物篱等水土保持措施逐渐加深耕层，达到了肥沃耕层构建的效果。6年的示范结果显示，大豆增产11.3%以上，玉米增产10.5%以上，有机质提高2.4克/千克，肥沃耕层达到了30厘米以上，大于0.25毫米的大团聚体含量增加了8.8%以上。
中国科学院海伦农业生态实验站。王振红摄
第三是以免耕和少耕为核心技术的“保护性耕作模式”。针对松嫩平原西部风沙、干旱、盐碱等问题，采用秸秆覆盖免耕配合深松的保护性耕作技术，取得了良好的技术效果。
第四是以排水和肥沃耕层构建为核心技术的“控蚀培肥模式”。建立坡耕地蓄排水与控制面蚀、沟蚀和培肥土壤相结合的一体化系统工程保护黑土地中的坡耕地。结果显示，作物增产13.8%，蓄水能力提高30.1%，保水能力提高20.9%，速效养分增加15%。
第五是障碍土壤消减快速培肥模式。针对白浆土的白浆层和黑钙土的钙化层、采用秸秆、有机肥、土壤调理剂一次性深翻快速达到障碍性改良的效果。经过12年试验示范区显示，土壤容量降低了19%以上，田间持水量增加了17%以上，水稳定性大团聚体增加了27%以上。大豆增产15%以上，玉米增产12%以上。
第六是水稻田秸秆还田增碳培肥模式。采用秸秆粉碎翻混还田、粉粑还田和次年春季打浆还田的方式，将秸秆与土壤均匀混合，加快秸秆腐解速度，增加休耕季节秸秆降解量，减少生育期间秸秆降解量。获得良好的秸秆还田和土壤储碳的效果。
韩晓增指出，“如果在东北黑土地全域实现秸秆还田，预计到2030年，东北黑土区耕地质量平均提高1个等级以上；土壤有机质含量可以提高2克/千克以上。每项技术在生产上都有自己的局限性。我们希望因地制宜，综合施策，通过土壤改良、地力培肥和治理修复，有效遏制黑土地退化，持续提升黑土耕地质量，改善黑土区生态环境。”
记者手记：
当前，新冠肺炎疫情引起全球粮食市场波动，对我国粮食安全是一大考验，也为我们敲响了警钟。耕地是粮食生产的命根子，提升耕地质量，防治耕地退化，坚持用地养地相结合，推动“藏粮于地、藏粮于技”落实落地，确保“谷物基本自给、口粮绝对安全”，把中国人的饭碗牢牢端在自己手上。