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保护黑土地 守住大粮仓

2020-05-15 10:41:00    来源: 中国自然资源报    作者:刘静文

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收割景象 项新平 摄

我国东北地区作为北半球仅有的三大黑土区之一,是我国粮食安全的“压舱石”。“藏粮于地”尤其要保护黑土地,守住“大粮仓”。多年来,受不合理耕作方式等因素影响,导致东北部分地区黑土地长期裸露、土壤结构退化、风蚀水蚀加剧,对东北农业可持续发展和粮食安全形成严峻挑战。为了更好地保护黑土地,今年我国启动了东北黑土地保护性耕作行动计划,中央财政通过现有渠道积极支持东北地区保护性耕作发展,力争到2025年,保护性耕作实施面积达到1.4亿亩,占东北地区适宜区域耕地总面积的70%左右。保护性耕作是一项能够实现作物稳产高产与生态环境保护双赢的可持续发展农业技术,它的核心要求是在不翻耕土壤、地表有秸秆覆盖情况下进行少免耕播种。什么原因造成东北黑土地严重退化,耕保措施又该如何跟进?对此,自然资源部农用地质量与监控重点实验室日前组织专家学者为东北黑土地的保护建言献策。

保护东北黑土地关键是保护黑土层

黑土地是大自然的珍贵馈赠。“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。1厘米厚的黑土层需要400年左右,要形成黑土层至少要以万年计。”中国农业大学土地科学与技术学院院长李保国介绍,频繁的耕作、单一的种植、地面缺少覆盖等因素导致土壤侵蚀、有机质下降、土壤板结等土壤退化问题的发生。

李保国通过一组图片让大家对黑土退化有了直观的认识。其中,一张图片是4月3日风暴中的白城地区和公主岭,“白城地区刮的是黑风暴,而公主岭刮的已经是黄风暴了。这说明一些地区黑土层已经流失了。沙尘暴天气对于黑土而言是场灾难,因为有些黑土层就这样被埋在了黄沙之下。”另一张图片是长白山地区的冲沟,由于没有地表土壤覆盖,整个剖面都被侵蚀掉了,“如果黑土地的地形是起伏的,遇到暴雨后,黑土层损失几厘米的厚度都是有可能的。”还有一张图片是焚烧秸秆的情景,李保国介绍,焚烧秸秆现象严重不仅带来土壤肥力的下降,还带来更大的环境问题。“这些秸秆必须要参与到黑土地物质和能量循环中,否则黑土地质量将难以保证。”

保护黑土地的关键是保护黑土层。“水土流失正导致黑土层变薄,而黑土层和粮食产能息息相关。”中国科学院东北地理与农业生态研究所研究员张兴义曾做过一个田间实验:当将30厘米厚的黑土层剥离后,玉米减产60%、大豆减产30%;当为60厘米厚的双黑土层时,玉米和大豆的产量明显提高。张兴义进一步强调,东北黑土区70%的水土流失发生在耕地上,而耕地的水土流失主要发生在旱作坡耕地上。

在中国科学院沈阳应用生态研究所研究员张旭东看来,黑土资源最关键的问题是土壤有机质的问题。在中国科学院组织的碳专项科研中,张旭东发现和第二次土壤普查相比,全国农田系统土壤有机质都在提升,唯独东北地区土壤有机质在下降,和2002年相比下降幅度非常显著。对此,张旭东分析认为,黑土地被人类耕种后,如果土壤有机质无法得到及时补充,便以每年5%的速度消耗掉了。“禁止秸秆焚烧不仅仅是环境问题,也是补充土壤有机质来源的问题。”

黑土地保护需要耕作制度改革。“黑土的问题归根到底也是耕作方式问题。在传统的耕作中,不合理甚至过度的耕作导致土壤过度疏松,不抗侵蚀、不抗风蚀,最后形成水土流失,所以改变耕作制度是解决东北黑土问题的关键。”张旭东说。

保护性耕作是黑土地可持续利用必由之路

保护性耕作是一种以农作物秸秆覆盖还田、免(少)耕播种为主要内容的现代耕作技术体系。“要保护黑土不退化、保护土壤不被侵蚀、有机质不被分解,我们就得模仿自然,就得覆盖秸秆、尽量少耕、最好是免耕。”李保国解释,秸杆地表覆盖超过1/3,土壤侵蚀可以减少80%以上;地表覆盖超过80%,土壤侵蚀可以降低90%甚至更多。秸秆覆盖以后不翻耕、少动土,就能提高土壤有机质含量,保护土壤生物的活动空间,逐步改善土壤结构,使退化的土壤逐步恢复。据中国科学院监测,连续实施保护性耕作5年后,表层20厘米厚的土壤有机质含量增加10%,10年后增加21%,15年后增加52%。东北地区监测显示,保护性耕作可减少农田扬尘35%以上,减少地表径流40%~80%,每亩可节省作业成本50元以上。

有人担心覆盖秸秆后不翻耕了,会不会出现土壤板结问题?对此,李保国认为,开展保护性耕作后,两年以后随着生物栖息地的恢复,蚯蚓等生物活动就起主要作用了,土壤不会板结。“覆盖的有机质积累一开始在表层,但是随着生物的活动,有机质的运用可以到达土层下四五十厘米的深度,而深翻也只是接近20厘米的程度。”除了生物作用外,李保国还强调轮作的作用。在东北,有些地区将玉米和大豆等农作物进行轮作,这些植物有直根系、虚根系的,通过根系在土壤内的活动,也能使土壤质量有所提升。

如何防止东北黑土地的水土流失呢?张兴义介绍,东北地区95%的坡耕地是小于7度的,对于这些坡耕地,相关研究项目建立了行之有效的水土保持措施:一个是工程措施,小于3度的坡耕地实行等高改垄,3度~5度的设置地梗植物带,大于5度的修梯田。这样可使水土流失减少径流达80%、减少土壤流失95%以上;粮食增产更可观,其中改垄增产10%、地梗增产15%、梯田增产20%。另一个是耕作措施,通过垄向区田的方式,让水通过垄沟形成的池缓慢渗入耕地中。

“60%的侵蚀沟存在于耕地中,会对耕地造成严重的影响。”张兴义认为,将侵蚀沟整治以后下面装上暗管,上面用秸秆填埋,再覆盖上半米厚的土,这块耕地就可以恢复耕种了。现在东北有20万条沟可以应用侵蚀沟复垦技术、可以复垦再造耕地300万亩。

“保护性耕作不能为了保护而保护,还必须保证顺利播种。”农业农村部保护性耕作研究中心主任李洪文认为,要想大面积推广保护性耕作,必须有先进且实用的农业机械支撑。比如对保护性耕作所需要的免耕播种机,必须保证机器不会被秸秆堵住,又要有精确的播种率。

保护性耕作对土壤肥力和水分的作用,他认为通过秸秆免耕保护性工作能够将秸秆还田,增加土壤养分。吉林省梨树县建立了我国东北地区第一个秸秆覆盖免耕的实验地,通过实践,1公顷秸秆还田,相当于补充钾肥60公斤、氮肥200公斤、磷肥50公斤,表层0~5厘米形成有机质积累。之前采用传统方式耕作时,农田里蚯蚓非常少,每平方米只有几条;开展秸秆覆盖免耕的第三年,每平方米农田里就有了上百条蚯蚓。土壤生物功能改善,使土壤水分下渗速度加快、保水容量和养分库容量有所增加。“由于土壤有机质提高,离地层消失,保水层加深,土壤保水能力提高了10%~15%,相当于多了40毫米至50毫米的降水,可以理解为多下了两场大雨。”张旭东说。

合理利用与科学保护黑土地需要全社会参与

与会专家表示,保护黑土地绝不仅仅是一个地区的事,而是应该形成“政—产—学—研—用”的创新合作系统。

“保护黑土地需要多方参与,即政府部门要支持,科研单位要参与,群众要配合。”梨树县委副书记郭志勇介绍,该县构建了黑土地保护责任监督体系,建立了覆盖县乡村三级黑土地保护考核机制,还建设了32个耕地质量监测网点,随时跟踪黑土地质量变化趋势。同时,探索设立了黑土地保护利用引导性基金,专项用于科技研发、人才培训和推广应用。此外,还制定出台黑土地保护与利用试点项目实施方案、梨树县秸秆全覆盖保护性耕作补贴方案等政策性文件,形成了上下配套衔接的制度体系。

“保护黑土地也离不开科技的支撑。”郭志勇介绍,梨树县依托科研院所着力打造院士工作站+科技联盟+科技小院+推广站+示范户“五位一体”的模式。目前,已建成中国农业大学梨树县实验室,建设了3000亩黑土地保护利用研发基地。

“当然,单纯靠政府和科研机构力量还是有限的,只有将农民的能动性都调动起来共同发力,才能更好地保护黑土地。”郭志勇表示,目前全县家庭农场达到938户、流转土地130万亩,广泛应用全程机械化技术,打破了条块种植对保护性耕作的限制。“我县还对黑土地科技人才、种粮大户和新型合作经济组织实施年度奖励制度,今年将‘梨树模式’补贴标准提高至每公顷750元。”郭志勇说。

中国农业大学吉林梨树实验站副站长王贵满强调,保护黑土地要建立不同土壤类型、不同生态条件下的保护性耕作示范基地,用事实打消农民的顾虑,还可以探索全域推广过程中难题的解决途径。他建议,在推广保护性耕作过程中要搭建三个平台:一个是高端论坛平台,邀请专家学者解决黑土地退化问题,探讨最直接最有效的技术措施。一个是农民交流互动平台,采取以农民交流经验教训为主,专家技术人员点评为辅的方式探讨。还有一个是网络信息服务平台,通过建立微信群、举办科技活动日、开设网上科技大讲堂的方式,邀请高校专家、典型合作社代表、农民骨干进行讲解,鼓励公众参与到黑土地保护中来。

“黑土地保护工作不仅要做到田间地头,还要做到千家万户。”自然资源部国土整治中心副主任郧文聚表示,各项制度或技术要让广大农民群众想得通、看得懂、用得上,才能调动他们的积极性,共同保护好利用好黑土地。

 

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关键词: 耕地保护
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