“龍江模式”與黑土地保護(hù)
——訪中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員韓曉增

文|本刊記者楊陽

韓曉增（中）介紹黑土地保護(hù)利用后土壤結(jié)構(gòu)

黑土地是地球上珍貴的土壤資源，是指擁有黑色或暗黑色腐殖質(zhì)表土層的土地，是一種性狀好、肥力高、適宜農(nóng)耕的優(yōu)質(zhì)土地，被譽(yù)為“耕地中的大熊貓”。1982年，從吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)土壤化學(xué)系畢業(yè)來到黑龍江這片黑土地，韓曉增堅(jiān)守40年，只干一件事，那就是黑土地保護(hù)利用。為黑土地保護(hù)利用，韓曉增常年奔波在田間地頭，創(chuàng)建了黑土層保育和培育兩種技術(shù)模式，又通過總結(jié)凝練提出了四免一松的保護(hù)性耕作技術(shù)模式和坡耕地控蝕增肥技術(shù)模式，并將四個(gè)模式歸納總結(jié)，提出了黑土地保護(hù)的“龍江模式”。

記者：黑龍江省在我國黑土地保護(hù)工作中占據(jù)何種位置？

韓曉增：我國東北黑土區(qū)是全球四大黑土區(qū)之一，北起大興安嶺，南至遼寧省南部，西到內(nèi)蒙古東部的大興安嶺山地邊緣，東達(dá)烏蘇里江和圖們江，從行政區(qū)域上劃分，黑土區(qū)涉及遼寧、吉林、黑龍江以及內(nèi)蒙古東部的部分地區(qū)。

黑龍江的黑土地面積占我國黑土地總面積的一半以上。根據(jù)2017年發(fā)布的《東北黑土地保護(hù)規(guī)劃綱要（2017—2030年）》規(guī)定，東北典型黑土區(qū)耕地面積約2.78億畝（1畝≈667m2），其中，黑龍江省1.56億畝。黑龍江省耕地面積2.39億畝。黑龍江省2021年糧食總產(chǎn)量達(dá)1573.5億斤，占全國的糧食總產(chǎn)量的11.5%，新增糧食產(chǎn)量65億斤，占全國增量的24.47%。黑龍江糧食總產(chǎn)量連續(xù)11年位居全國第一。由此看來，國家糧食安全的壓艙石和穩(wěn)壓器在東北，東北的壓艙石和穩(wěn)壓器在黑龍江省。黑龍江省承擔(dān)了國家黑土地保護(hù)總面積的60%以上，比吉林省和遼寧省兩省的耕地面積總和還多。

記者：黑龍江省黑土地利用現(xiàn)狀如何？存在哪些問題？

韓曉增：從我們近40年的野外觀測和研究結(jié)果看，黑龍江省黑土地目前總體上處在“亞健康”狀態(tài)。如果把黑土地比喻成一個(gè)年輕的小伙子，這個(gè)小伙子已經(jīng)許多天沒吃飯，走路已經(jīng)晃悠，我們必須讓他吃好飯，幾天后他就可以干重體力工作?！皝喗】怠睜顟B(tài)的意思是，調(diào)理好了就是一個(gè)健康人，調(diào)理不好，就有可能患重病，土地也是一樣。黑龍江省黑土地現(xiàn)在就處在這樣一個(gè)保護(hù)利用的十字路口，只要給足營養(yǎng)，黑土地還是一個(gè)“精神小伙”。

黑土地退化的實(shí)質(zhì)是黑土層發(fā)生退化。黑土層中富含有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)在自然土壤中含量很高，而在由自然生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的過程中，有機(jī)質(zhì)在下降。黑土層中的有機(jī)質(zhì)含量在4.5%以上時(shí)，有機(jī)質(zhì)再進(jìn)一步增加，對作物產(chǎn)量影響不大，當(dāng)土壤有機(jī)質(zhì)從4.5%降低到3.5%時(shí)，糧食產(chǎn)量顯著下降。黑土地保護(hù)最關(guān)鍵的是保護(hù)黑土層，黑土層是“大熊貓”的“腦黃金”。如果“腦黃金”沒了，“大熊貓”也就不存在了。

通過多年的定位觀測，我發(fā)現(xiàn)原始黑土層有機(jī)質(zhì)含量高，但黑土開墾后經(jīng)歷了輪耕休耕期、人畜低強(qiáng)度利用和機(jī)械化高強(qiáng)度利用期，用養(yǎng)失調(diào)和土壤侵蝕導(dǎo)致黑土地表層土壤自然肥力逐年下降，黑土發(fā)生了退化?？梢哉f，這幾十年來在黑土地利用上存在“光種不養(yǎng)”的問題，導(dǎo)致黑土地在變“瘦”。

此外，長期的不合理耕作和機(jī)械碾壓導(dǎo)致土壤形成了10～15 cm的犁底層，它像一道墻隔斷了作物根系下扎和土壤中水、熱、氣交換，通俗來說，就是大氣降水到達(dá)犁底層后就被擋住了，水分和養(yǎng)分都下不去。

采用耙地起壟，達(dá)到待播種狀態(tài)，待第二年春季播種。

記者：黑龍江省黑土地保護(hù)工作的目標(biāo)是什么？

韓曉增：根據(jù)《東北黑土地保護(hù)規(guī)劃綱要（2017—2030年）》中對黑龍江省黑土地保護(hù)面積和耕地質(zhì)量的要求，到2030年，黑龍江省集中連片、整體推進(jìn)，實(shí)施黑土地保護(hù)面積1.48億畝，占總的保護(hù)面積的59.2%，通過修復(fù)治理和配套設(shè)施建設(shè)，加快建成一批集中連片、土壤肥沃、生態(tài)良好、設(shè)施配套、產(chǎn)能穩(wěn)定的商品糧基地；到2030年，東北黑土區(qū)耕地質(zhì)量平均提高1個(gè)等級以上，每千克土壤有機(jī)質(zhì)含量平均提高2 g以上，通過土壤改良、地力培肥和治理修復(fù)，有效遏制黑土地退化，持續(xù)提升黑土耕地質(zhì)量，改善黑土區(qū)生態(tài)環(huán)境。

記者：黑土地保護(hù)的“龍江模式”是什么？

韓曉增：根據(jù)東北黑土地分布區(qū)域的地形地貌特點(diǎn)、氣候特征、土壤類型和作物種植結(jié)構(gòu)等要素，建立了以“秸稈和有機(jī)肥深混還田”為關(guān)鍵技術(shù)、輔以玉米-大豆輪作的“龍江模式”。實(shí)施技術(shù)疊加和分區(qū)治理，厚層黑土擴(kuò)容增碳保育、薄層黑土肥沃耕層培育、白漿土改良快速培肥、風(fēng)沙干旱區(qū)保墑固土耕作和坡耕地控蝕增肥等黑土地保護(hù)利用技術(shù)方案，協(xié)同實(shí)現(xiàn)黑土地保護(hù)、糧食產(chǎn)能提升和農(nóng)民增收的目標(biāo)。

韓曉增（左四）和學(xué)生們在查看大豆生長情況。

黑龍江自然條件多樣，遼闊的地域造就了6個(gè)積溫帶，復(fù)雜多變的地形、熱量和降水條件造就了土壤多樣性質(zhì)：黑土、黑鈣土、白漿土、草甸土、暗棕壤、風(fēng)沙土、鹽堿土、水稻土等8個(gè)主要土壤類型。保護(hù)黑土地要辨證施治、對癥下藥，針對不同地塊采取不同的保護(hù)利用方式。根據(jù)這么多年的研究和凝練大家的研究成果，將適合黑龍江省黑土地保護(hù)利用的多個(gè)模式歸納總結(jié)為“龍江模式”，這一模式可復(fù)制、好推廣。

“龍江模式”的十字方針：保育、培育、改良、保護(hù)、控蝕。

黑土層保育模式。在松嫩平原中東部中厚層黑土和三江平原草甸土區(qū)，土壤剖面分布著大于30 cm的黑土表層，稱中厚黑土層，具有這樣類型土壤的耕地大約在400百萬公頃左右，墾殖初期土壤有機(jī)質(zhì)下降很快，目前進(jìn)入到緩慢下降期，繼續(xù)采用過度利用的生產(chǎn)方式，容易導(dǎo)致土壤嚴(yán)重退化，必須采用黑土層保育模式。這類土壤類型的表土層主要的問題是土壤有機(jī)質(zhì)積累和分解失去了平衡，土壤有機(jī)質(zhì)在逐漸減少。針對這樣的問題，采用秸稈翻混還田、粉耙還田和松混還田為核心，以黑土層擴(kuò)容增碳為目的，組裝了玉米-大豆和玉米-玉米-大豆輪作技術(shù)，建立了黑土層保育模式。在中厚層黑土代表地區(qū)黑龍江省海倫市連續(xù)6年試驗(yàn)示范，玉米平均增產(chǎn)10.2 %以上，大豆平均增產(chǎn)12.3 %以上，土壤有機(jī)質(zhì)含量提高 3.2 g /kg 以上，黑土層保護(hù)深度在30～35 cm。達(dá)到了東北黑土地保護(hù)規(guī)劃綱要的要求。

黑土層培育模式。針對因風(fēng)蝕和水蝕造成的坡耕地的薄層黑土、黑土區(qū)南部原生薄層黑土、暗棕壤等黑土層淺薄土壤類型的耕地，實(shí)行黑土地培育模式。在黑土地保育的基礎(chǔ)上，增加有機(jī)肥，實(shí)施秸稈和有機(jī)肥同時(shí)翻混還田，采用有機(jī)肥彌補(bǔ)深翻后的心土層肥力低下的不足。6年示范結(jié)果顯示，大豆增產(chǎn)11.3%以上，玉米增產(chǎn)10.5 %以上，有機(jī)質(zhì)提高2.4 g /kg 以上， 肥沃耕層達(dá)到了 30 cm 以上， 大于0.25 mm的大團(tuán)聚體含量增加了8.8 %以上。

保護(hù)性耕作模式。針對黑龍江省松嫩平原西部風(fēng)沙、干旱特征和對應(yīng)的土壤類型，采用秸稈覆蓋免耕、秸稈條覆蓋間隔深松和玉米大壟苗帶休閑輪作技術(shù)，配合間歇型深松、增施有機(jī)肥和玉米大豆輪作等技術(shù)，建立了以組合耕法和組合式的秸稈還田方式為特征的保護(hù)性耕作模式。遏制了表層土壤退化，取得了良好增產(chǎn)增收的效果。

障礙性土層消減快速培肥模式。針對白漿土的白漿層和黑鈣土的鈣化層，采用秸稈、有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑一次性深翻快速達(dá)到障礙性土層改良的效果。采用障礙層消減快速培肥模式，經(jīng)過12年試驗(yàn)示范顯示，耕層深度達(dá)到了30~35 cm，土壤表層有機(jī)質(zhì)增加了 3.5 g /kg 以上，速效磷增加了 4.3 mg /kg以上,土壤容重降低了19 %以上，田間持水量增加了17 %以上，水穩(wěn)性大團(tuán)聚體增加了27 %以上。大豆增產(chǎn)15 %以上，玉米增產(chǎn)12 %以上。

坡耕地控蝕增肥模式。針對坡耕地排水水流落差大、能量高的特征，采用修等高埂積水，工程化降水消能，溝坡實(shí)現(xiàn)喬、灌、草生物措施，使坡耕地達(dá)到溫和排水。坡耕地實(shí)行深松提高了土壤蓄水，覆蓋、條蓋、苗帶輪耕休閑、等高耕作、植物籬等措施減少土壤面蝕。采用農(nóng)藝措施和生物措施控制耕地面蝕和培肥地力，采用工程措施和生物措施控制面蝕。建立了坡耕地蓄排水與控制面蝕、培肥土壤相結(jié)合的一體化系統(tǒng)工程措施保護(hù)黑土地中的坡耕地。

水稻田秸稈還田增碳保肥模式。針對黑龍江省水稻田秸稈還田難的問題，采用秸稈粉碎翻混還田、粉耙還田和次年春季打漿還田的方式，將秸稈與土壤均勻混合，加快秸稈腐解速度，增加休耕季節(jié)秸稈降解量，減少生育期間秸稈降解量。獲得了良好的秸稈還田和土壤儲碳效果。

記者：“龍江模式”有哪些優(yōu)勢？目前取得的效果如何？

韓曉增：近5年來，黑龍江省加大黑土地保護(hù)力度，已見成效。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，耕層平均厚度由2014年的19.8 cm，提高到23.3 cm。 耕地土壤有機(jī)質(zhì)平均含量達(dá)到 36.2 g /kg，與 2014 相比，5 年間耕地土壤有機(jī)質(zhì)年均下降速率從2014年以前的0.69%下降到0.38 %。

韓曉增在實(shí)驗(yàn)中

耕地質(zhì)量等級比較。2019年黑龍江省耕地質(zhì)量等級平均3.46等，比東北黑土區(qū)平均等級3.59等高出0.13等，黑龍江省耕地質(zhì)量平均等級由2014年的3.77等提高到2019年的3.46等，提高8.22%，年均提高 1.64 %。

土壤有機(jī)質(zhì)含量比較。黑龍江省耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，2019 年平均為 36.2 g /kg， 是全國耕地土壤有機(jī)質(zhì)平均含量 19.8 g /kg 的 1.83 倍。 黑龍江省耕地土壤有機(jī)質(zhì)1985-2011年平均每年下降0.51 %，2011-2019 年平均每年下降 0.37 %，年均下降速率減緩0.14 %，部分區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)含量下降得到有效遏制并實(shí)現(xiàn)恢復(fù)性增長。黑龍江省耕地開墾年限短，一般在60-100年間，最近幾年采取的秸稈還田、施用有機(jī)肥等補(bǔ)充和提升土壤有機(jī)質(zhì)措施，促使黑龍江省耕地土壤有機(jī)質(zhì)下降速率明顯減緩。中科院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所在海倫試驗(yàn)站，對剝離黑土層后的黑土母質(zhì)層與未剝離黑土層的黑土采取相同措施進(jìn)行的長期培肥模擬試驗(yàn)，也說明這一情況。在肥力形成的初期，具有快速固碳過程，黑土母質(zhì)層有機(jī)質(zhì)增加了3倍，達(dá)到典型黑土有機(jī)質(zhì)的55 %。而同樣條件下，未剝離黑土層的黑土有機(jī)質(zhì)仍然處在緩慢遞減或平衡狀態(tài)。

耕地治理是一個(gè)漫長的過程，“龍江模式”還需各方合力，進(jìn)一步推廣應(yīng)用，把這些技術(shù)送到田間地頭，送到農(nóng)民家里。堅(jiān)持用地養(yǎng)地相結(jié)合，久久為功。