吉林省黑土地保護(hù)“梨樹(shù)模式”解析

□高 麗，滕奎秀，陳宏森

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院 吉林 長(zhǎng)春 130118）

梨樹(shù)縣地處松遼平原，耕地面積約266 萬(wàn)hm2，梨樹(shù)縣的土壤類(lèi)型較多，以黑土和黑鈣土為主，其黑土在東北黑土區(qū)具有一定的代表性，黑土區(qū)面積占全縣耕地面積比重較大，超過(guò)85%，這是梨樹(shù)縣糧食生產(chǎn)的基礎(chǔ)和主要產(chǎn)區(qū)，是吉林省重要的黑土區(qū)[1]。

自2006 年成為全國(guó)第二批測(cè)土配方施肥試點(diǎn)縣后，梨樹(shù)縣陸續(xù)引入多所農(nóng)業(yè)高等院校和科研單位合作開(kāi)展相關(guān)科學(xué)研究，借助其地理資源優(yōu)勢(shì)強(qiáng)化院校和當(dāng)?shù)睾献?，?duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展起到了巨大的拉動(dòng)作用。梨樹(shù)農(nóng)業(yè)在眾多高校的配合和當(dāng)?shù)卣闹С窒录涌炝死鏄?shù)縣農(nóng)業(yè)科技轉(zhuǎn)化，在黑土地保護(hù)和糧食高產(chǎn)高效方面走在全國(guó)發(fā)展的前列，探索出了一條適合東北農(nóng)業(yè)發(fā)展的秸稈覆蓋、條帶休耕的黑土地保護(hù)“梨樹(shù)模式”，為國(guó)內(nèi)外黑土區(qū)保護(hù)性耕作制度提供了梨樹(shù)方案。

1 黑土耕地保護(hù)的必要性與迫切性

1.1 黑土生產(chǎn)功能衰退，耕地產(chǎn)出效益低

在過(guò)去幾十年中，傳統(tǒng)耕作方式導(dǎo)致黑土土體結(jié)構(gòu)遭到破壞，土壤中有機(jī)質(zhì)含量下降。落后的耕種方式導(dǎo)致土壤壓實(shí)黏閉，墾植層土壤容重增大，形成堅(jiān)硬的犁底層，土壤阻力加大，作物根系無(wú)法穿透犁底層吸收下面土壤中的有機(jī)物[2]。因?yàn)閷儆诤堤镒魑?，降水少且水土流失?wèn)題嚴(yán)重，土壤中的養(yǎng)分供給不足，土壤貧瘠，農(nóng)民為了穩(wěn)產(chǎn)，不得不施用大量的化肥、農(nóng)藥，保證其經(jīng)濟(jì)效益，這又加劇了土壤板結(jié)，進(jìn)而導(dǎo)致黑土土壤轉(zhuǎn)化和調(diào)控養(yǎng)分的能力下降，影響肥料的利用率，導(dǎo)致糧食生產(chǎn)效益減退。

1.2 黑土層水土流失問(wèn)題形勢(shì)嚴(yán)峻

截至2020 年，吉林省保護(hù)性耕作面積已經(jīng)突破了120 萬(wàn)hm2，雖然遠(yuǎn)超國(guó)家制定的33 hm2任務(wù)目標(biāo)，但很多地方仍然沒(méi)有推廣保護(hù)性耕作，高強(qiáng)度的傳統(tǒng)耕作制度造成用養(yǎng)脫節(jié)，黑土耕地面臨嚴(yán)峻的水土流失問(wèn)題。據(jù)測(cè)定，在東北有8 成以上的耕地面積發(fā)生水土流失問(wèn)題，每年流失肥沃土壤0.5 cm 左右。每生成1 cm 的黑土需要經(jīng)歷百年的時(shí)間，每年流失速度遠(yuǎn)高于生長(zhǎng)速度，流失過(guò)程中還帶走土壤中大量的有機(jī)成分。據(jù)測(cè)定，按目前的水土流失率，約6 成以上的耕地處于危險(xiǎn)等級(jí)。

1.3 生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，形成惡性循環(huán)

種植戶(hù)大量使用化肥、農(nóng)藥等來(lái)確保糧食產(chǎn)量，造成土壤污染、板結(jié)等問(wèn)題，影響糧食質(zhì)量安全。地表水沖刷部分化肥流入河湖水田污染生態(tài)環(huán)境，造成惡性循環(huán)，這不僅破壞了自然環(huán)境，還對(duì)土壤造成嚴(yán)重負(fù)擔(dān)[3]。

1.4 黑土地鹽堿化、沙土化

由于長(zhǎng)期高強(qiáng)度透支開(kāi)墾，地下水超采嚴(yán)重，地表板結(jié)導(dǎo)致土層疏松度、吸水含水率下降，從而導(dǎo)致地表水難以滲入地下形成地表徑流[4]，造成土壤保水蓄水能力下降，而且地表長(zhǎng)期裸露在自然環(huán)境中經(jīng)受風(fēng)吹日曬，加快土壤水分蒸發(fā)，土層長(zhǎng)期水分含量不夠，黑土地鹽堿化形勢(shì)嚴(yán)峻。

另外，機(jī)械滅茬、旋耕使土壤中的粉粒、黏粒等旋打成面粉狀，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)破壞，形成沙土地，加速了黑土水土流失，形成了風(fēng)沙和揚(yáng)塵。

2 吉林省黑土地保護(hù)“梨樹(shù)模式”的主要內(nèi)容與發(fā)展情況

2.1 黑土地保護(hù)“梨樹(shù)模式”的主要內(nèi)容

“梨樹(shù)模式”是以玉米秸稈覆蓋為主要方式，在玉米種植過(guò)程中將玉米秸稈全部還田，覆蓋在地表，將耕作次數(shù)降到最低，實(shí)現(xiàn)田間生產(chǎn)環(huán)節(jié)全部機(jī)械化；是建立收獲與秸稈覆蓋、土壤疏松、免耕播種與施肥、病蟲(chóng)草害防治的全程機(jī)械化技術(shù)體系[5]。該技術(shù)體系解決了東北黑土區(qū)移除玉米秸稈造成的土壤退化的重大問(wèn)題，是保護(hù)黑土地、玉米秸稈綜合利用最直接、最簡(jiǎn)單、效果顯著的方法，是農(nóng)民最歡迎的模式。其主要內(nèi)容包括秸稈覆蓋免耕種植模式、秸稈覆蓋條帶旋耕種植模式、秸稈覆蓋壟作種植模式、高留茬壟側(cè)栽培種植模式。

2.1.1 秸稈覆蓋免耕種植模式

在秋季機(jī)械收獲后，將秸稈直接覆蓋在地表，在秋季或春季用歸行機(jī)進(jìn)行秸稈歸行處理，春季適時(shí)用免耕機(jī)直接在苗帶播種。此模式適用于土壤疏松的地塊，特別是風(fēng)沙區(qū)和坡崗地更適宜。此種植模式優(yōu)點(diǎn)是可減少農(nóng)機(jī)作業(yè)次數(shù)，保護(hù)土壤，能夠抗風(fēng)蝕和水蝕、保水抗旱。

2.1.2 秸稈覆蓋條帶旋耕種植模式

通過(guò)條帶旋耕疏松土壤，避免土壤板結(jié)對(duì)播種的影響。在秸稈覆蓋的前提下，直接對(duì)苗帶進(jìn)行旋耕，或在秸稈歸行后對(duì)苗帶進(jìn)行旋耕。條帶旋耕后必須鎮(zhèn)壓，來(lái)年春天適時(shí)免耕播種。

秸稈量少的地塊可以在不影響播種質(zhì)量的情況下直接條帶旋耕，減少作業(yè)環(huán)節(jié)和成本，秸稈量大的地塊要先歸行再條帶旋耕。如果春季干旱，最好是邊歸行邊條帶旋耕邊播種。采用條帶旋耕能提高播種帶的地溫和促進(jìn)水分散失，有利于幼苗生長(zhǎng)。此種植模式的優(yōu)點(diǎn)是可解決土壤板結(jié)的問(wèn)題，同時(shí)提高地溫和加速低洼地水分的散失，缺點(diǎn)是對(duì)土壤進(jìn)行部分動(dòng)土，增加了作業(yè)成本。

2.1.3 秸稈覆蓋壟作種植模式

在起壟種植的地塊，秋季機(jī)械收獲后，將秸稈集中覆蓋在壟溝，春季種地前進(jìn)行壟上滅茬，然后適時(shí)用免耕機(jī)播種，6 月末進(jìn)行中耕培壟，行距60 cm 左右。這種種植模式實(shí)現(xiàn)了壟上增溫、壟下保墑，農(nóng)民容易接受，適用于一家一戶(hù)分散種植的地塊。

2.1.4 高留茬壟側(cè)栽培種植模式

在秋季收獲后，地上留有一定高度的秸稈（30 cm以上），春耕時(shí)田間不進(jìn)行翻地和機(jī)械滅茬，播種在原壟壟側(cè)，該種植模式可減少失墑。

此技術(shù)適合地勢(shì)低洼區(qū)域及山坡地，與傳統(tǒng)種植模式相比，該模式操作方法既簡(jiǎn)單又節(jié)約時(shí)間和勞動(dòng)力，具有增產(chǎn)的特點(diǎn)。

2.2 “梨樹(shù)模式”的發(fā)展情況

2.2.1 玉米秸稈覆蓋免耕栽培技術(shù)基本成熟

秸稈還田有利于提升地力，增加土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，提高土壤生物的活性，是保持土壤肥力的有效手段。

經(jīng)過(guò)駐梨樹(shù)縣科研團(tuán)隊(duì)的十幾年潛心鉆研，“梨樹(shù)模式”革新了傳統(tǒng)壟作耕作制度，形成了玉米秸稈覆蓋免耕還田、固碳培肥、抗旱保墑等多種技術(shù)模式，在黑土地保護(hù)、土壤退化恢復(fù)、防止秸稈焚燒及清理方面作出了卓越貢獻(xiàn)[6]。2020 年梨樹(shù)縣推廣秸稈覆蓋模式，施行面積超13.4 萬(wàn)hm2，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）的施行面積達(dá)到玉米種植總規(guī)模的7 成以上。

2.2.2 相關(guān)農(nóng)業(yè)機(jī)械已形成產(chǎn)業(yè)化

科研人員在學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，攻克了適合我國(guó)東北玉米生產(chǎn)特點(diǎn)（秸稈量大、長(zhǎng)期連作、冬季長(zhǎng)等）的關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。不僅快速實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，形成可操作性的機(jī)械技術(shù)規(guī)程，成功研發(fā)了免耕播種機(jī)械、深松機(jī)、收獲機(jī)這三類(lèi)專(zhuān)用機(jī)具，解決了依賴(lài)國(guó)外進(jìn)口農(nóng)機(jī)具的被動(dòng)局面，滿(mǎn)足了免耕種植需求[7-8]。

2.2.3 技術(shù)研究聯(lián)盟初具規(guī)模

在政府的高度重視和大力支持下，梨樹(shù)縣充分利用院校和科研單位資源，將科研單位、大專(zhuān)院校、技術(shù)推廣部門(mén)、農(nóng)機(jī)制造企業(yè)聯(lián)合在一起，形成技術(shù)攻關(guān)聯(lián)盟，既發(fā)揮各自職能，又高度統(tǒng)一、互助協(xié)作，有效推動(dòng)了先進(jìn)技術(shù)的示范與推廣。

2.2.4 網(wǎng)絡(luò)化普及示范基地促進(jìn)技術(shù)研究及推廣

在各組織與單位的共同合作下，梨樹(shù)縣建立了示范基地項(xiàng)目工程研究中心，在東北黑吉遼、內(nèi)蒙等地設(shè)立8 個(gè)輻射示范基地，形成了以梨樹(shù)縣基地為核心、以輻射示范基地為分支的基地網(wǎng)絡(luò)，開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)工作，促進(jìn)該技術(shù)在其他類(lèi)似區(qū)域的推廣應(yīng)用。

3 黑土地保護(hù)“梨樹(shù)模式”的具體作用

3.1 提高土壤蓄水保墑能力

秸稈覆蓋免耕技術(shù)有利于維持土層中的孔隙分布均勻，不僅保持了土壤入滲能力，還能有效阻截徑流直接沖刷地表[9]，因此有較高的蓄水能力，能夠在耕作層保留更多的雨水和灌溉水。另外，秸稈覆蓋在地表可以阻擋陽(yáng)光的直射，減少土壤水分蒸發(fā)，在干旱季節(jié)，使保存在耕層中的水分向上輸送，及時(shí)補(bǔ)充水分[10]，增強(qiáng)了土壤的保水功能和作物對(duì)水分的利用率，抗旱效果好。

3.2 增肥地力，節(jié)能增效

連續(xù)多年秸稈覆蓋還田，可以增加土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，促使表層有機(jī)質(zhì)累積，秸稈覆蓋5 年以上可以增加土壤有機(jī)質(zhì)兩成左右，每年化肥施用減少兩成左右，有效節(jié)約成本且保持土壤肥力。秸稈用于還田可以促使種植戶(hù)減少秸稈焚燒量，有效避免秸稈焚燒產(chǎn)生的大氣污染。據(jù)測(cè)算，可較常規(guī)生產(chǎn)田生產(chǎn)成本降低一成以上，單產(chǎn)提高5%以上。

3.3 減少侵蝕，保護(hù)耕地

秸稈覆蓋在地表有效阻擋了刮風(fēng)時(shí)對(duì)土層造成的風(fēng)蝕，降雨時(shí)雨水沖刷地表，減少揚(yáng)塵，防止表土流失。實(shí)施秸稈覆蓋保護(hù)性耕作平均可減少8 成的土壤流失和6 成的地表徑流，緩解了水土流失問(wèn)題和東北地區(qū)春旱困境，玉米秸稈覆蓋地有效保護(hù)了田間土壤的生態(tài)環(huán)境。

3.4 土壤生物性狀得以改善，利于穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)

首先，秸稈還田為土壤生物提供了充足的養(yǎng)分，耕作次數(shù)的減少保護(hù)了土壤微生物。其次，大量的蚯蚓活動(dòng)疏松了土壤結(jié)構(gòu)，保持土壤通透度，有利于作物根系下扎和秸稈轉(zhuǎn)化，秸稈腐解促使土壤中有機(jī)物質(zhì)和有益微生物增多，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高肥料轉(zhuǎn)化率。結(jié)合這些有利因素，可以持續(xù)保證作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，提高抵御旱情的能力。

3.5 節(jié)本增效

免耕播種機(jī)減少機(jī)器進(jìn)地次數(shù)，僅一次作業(yè)工序意味著作業(yè)時(shí)間、次數(shù)和強(qiáng)度的降低，以及作業(yè)效率的提高。作業(yè)環(huán)節(jié)少，不僅減少燃油消耗和耕作費(fèi)用，節(jié)約生產(chǎn)成本，還降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在清理秸稈作業(yè)項(xiàng)目上，“梨樹(shù)模式”相較于傳統(tǒng)作業(yè)方式可節(jié)約成本600 元/hm2；在鏟趟及中耕追肥作業(yè)環(huán)節(jié)上，“梨樹(shù)模式”可節(jié)約300 元/hm2；在滅茬旋耕起壟鎮(zhèn)壓的耕作項(xiàng)目上，“梨樹(shù)模式”可節(jié)約成本700 元/hm2。

4 黑土地保護(hù)“梨樹(shù)模式”的借鑒意義

4.1 “梨樹(shù)模式”為東北黑土地保護(hù)性耕作的技術(shù)體系提供新路徑

東北地區(qū)在秸稈還田方面，由于冬季氣候寒冷，玉米秸稈腐爛分解緩慢，在不進(jìn)行人為處理的情況下，致使春季未腐爛的玉米秸稈覆蓋地表，造成秸稈擁堵，影響出苗，不利于播種。按照傳統(tǒng)壟作方式，農(nóng)民極易選擇操作簡(jiǎn)單易行且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的秸稈焚燒還田方式，但這種還田方式會(huì)造成嚴(yán)重的大氣污染。而“梨樹(shù)模式”通過(guò)耕作技術(shù)突破、作業(yè)流程的優(yōu)化以及農(nóng)業(yè)機(jī)械器具的配套研制，解決了玉米秸稈焚燒污染大氣及清理的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了田間生產(chǎn)環(huán)節(jié)全部機(jī)械化，提供了全程機(jī)械化技術(shù)體系，達(dá)到直接有效還田的目的。

在不同的耕地類(lèi)型上，“梨樹(shù)模式”采用不同秸稈處理方式和種植栽培方式，即寬窄行秸稈全覆蓋還田模式、均勻行秸稈全覆蓋還田模式和秸稈旋耕全量還田模式[11]。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，有效的黑土地保護(hù)制度，可以為其他地區(qū)提供科學(xué)技術(shù)、管理手段等方面的技術(shù)支持和經(jīng)驗(yàn)借鑒。

4.2 “梨樹(shù)模式”為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技研發(fā)和推廣應(yīng)用提供新機(jī)制

“梨樹(shù)模式”在借鑒國(guó)外秸稈免耕技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，借助資源優(yōu)勢(shì)強(qiáng)化院地合作，依托試驗(yàn)基地產(chǎn)學(xué)研一體化的技術(shù)開(kāi)發(fā)體系，打造出完備的保護(hù)性耕作技術(shù)體系和農(nóng)機(jī)裝備體系的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)體系。構(gòu)建起高?？蒲袡C(jī)構(gòu)、地方農(nóng)技推廣部門(mén)、農(nóng)業(yè)機(jī)具制造企業(yè)、各地專(zhuān)業(yè)合作社以及家庭農(nóng)戶(hù)“五位一體”的保護(hù)性耕作技術(shù)研發(fā)推廣應(yīng)用新機(jī)制。并建立相關(guān)示范基地和科技研發(fā)基地、技術(shù)集成和指導(dǎo)、國(guó)家級(jí)高端科研與交流互動(dòng)平臺(tái)、科技創(chuàng)新聯(lián)盟相結(jié)合的技術(shù)推廣渠道，為“梨樹(shù)模式”在東北地區(qū)的全面推廣應(yīng)用奠定了技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。

4.3 保護(hù)土壤生態(tài)安全，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

“梨樹(shù)模式”對(duì)黑土耕地進(jìn)行保護(hù)，防止其在人為作用下進(jìn)行高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。其一，保護(hù)了黑土區(qū)域的土壤生態(tài)環(huán)境，保障了黑土的原生態(tài)自然承載力，能夠有效保護(hù)被譽(yù)為耕地中的“大熊貓”的珍貴黑土資源[12]；其二，打破過(guò)度開(kāi)發(fā)利用黑土耕地的傳統(tǒng)耕作方式，根據(jù)當(dāng)前黑土地的實(shí)際情況，革新發(fā)展新的土地保護(hù)性耕作方式，合理耕作，充分利用和養(yǎng)護(hù)土地，促進(jìn)黑土地自然力的修復(fù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

重視國(guó)家糧食安全戰(zhàn)略，實(shí)施黑土地保護(hù)工程是非常必要且緊迫的?！袄鏄?shù)模式”的實(shí)施，在黑土地耕作過(guò)程中，既能夠有效節(jié)約成本、減少勞動(dòng)強(qiáng)度和穩(wěn)定持續(xù)增收，又在減少風(fēng)水侵蝕、蓄水保墑、改善土壤性狀、增肥地力以及水土保持等方面顯現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。玉米秸稈覆蓋免耕栽培保護(hù)性耕作技術(shù)體系已經(jīng)形成，配套農(nóng)業(yè)機(jī)具開(kāi)始進(jìn)行批量生產(chǎn)應(yīng)用，“梨樹(shù)黑土地論壇”成為推廣“梨樹(shù)模式”的代表性平臺(tái)，各專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)和試驗(yàn)示范基地的存在確保了科技成果的延續(xù)性。在未來(lái)的黑土資源保護(hù)中，“梨樹(shù)模式”必將發(fā)揮不可替代的作用，推廣到東北黑土各產(chǎn)區(qū)，實(shí)現(xiàn)糧食穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)。