長(zhǎng)春市區(qū)域特色黑土地保護(hù)性耕作技術(shù)的理論研究與實(shí)踐探索

吉林省長(zhǎng)春市農(nóng)機(jī)技術(shù)推廣總站 朱勝國(guó) 郝春天 周麗偉

○吉林省德惠市農(nóng)業(yè)機(jī)械服務(wù)總站 辛可元

國(guó)家黑土地保護(hù)性耕作與利用科技創(chuàng)新聯(lián)盟 李社潮

根據(jù)長(zhǎng)春市域耕地土壤環(huán)境、氣候特點(diǎn)等要素，在充分學(xué)習(xí)借鑒“梨樹模式”基礎(chǔ)上，明確提出以“秸稈覆蓋還田+精準(zhǔn)條帶耕作+苗期深松施肥”為主要技術(shù)特征的黑土地保護(hù)性耕作技術(shù)模式—“長(zhǎng)春模式”，為全市建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)市和率先實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供強(qiáng)有力技術(shù)支撐。

一、長(zhǎng)春市保護(hù)性耕作技術(shù)的發(fā)展歷程

長(zhǎng)春市自2011年起開始大規(guī)模示范推廣玉米保護(hù)性耕作技術(shù)。當(dāng)時(shí)以留根茬、寬窄行、免耕平播或均勻壟壟側(cè)倒茬播種兩種模式為主，管理措施沿襲常規(guī)耕種方式，中后期脫肥早衰現(xiàn)象比較突出；2012年，基于寬窄行距種植模式的玉米苗期深松機(jī)推入市場(chǎng)，該機(jī)解決了本地區(qū)玉米生產(chǎn)中因一次性施肥方式導(dǎo)致的生育中后期脫肥和連續(xù)實(shí)施免耕造成的土壤板結(jié)問題；2016年起，針對(duì)秸稈覆蓋影響春季地溫回升和秸稈打包壓實(shí)土地、破壞表土層等弊端，榆樹市晨輝種植專業(yè)合作社從“國(guó)家黑土地保護(hù)與利用科技創(chuàng)新聯(lián)盟”引進(jìn)了玉米秸稈歸行機(jī)，同時(shí)開發(fā)出前置式機(jī)型，將獨(dú)立的作業(yè)環(huán)節(jié)集成在秋季深松和免耕播種作業(yè)環(huán)節(jié)，解決了因免耕造成的高緯度和丘陵地區(qū)早春土壤溫度提升慢，以及在秸稈還田量較大的地塊播種質(zhì)量和出苗效果均不理想等問題；2019年秋季，條帶耕作機(jī)率先在長(zhǎng)春市榆樹地區(qū)試驗(yàn)并同步推廣，取得了較好的實(shí)施效果。該機(jī)有效解決了秸稈歸行后的秸稈飄移問題，對(duì)冷涼地塊和低洼易澇地塊的提溫散墑都具有積極意義，同時(shí)為政府部門全面實(shí)現(xiàn)秸稈禁燒、推廣秸稈覆蓋還田免耕播種和保護(hù)黑土地找到最可靠的技術(shù)路徑，也標(biāo)志著困擾和制約保護(hù)性耕作實(shí)施的技術(shù)層面不利因素全部得到有效解決。

長(zhǎng)春市在近三年大力推廣保護(hù)性耕作基礎(chǔ)上，在把握和借鑒“梨樹模式”核心內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，結(jié)合長(zhǎng)春市玉米產(chǎn)量高、秸稈量大且綜合利用有需求的實(shí)際，將常規(guī)種植方式與保護(hù)性耕作相結(jié)合，同時(shí)破解政府控制秸稈禁燒難和農(nóng)民擔(dān)心秸稈不燒種地難的“兩難”問題，創(chuàng)新形成具有長(zhǎng)春特點(diǎn)和發(fā)展需要的保護(hù)性耕作技術(shù)“長(zhǎng)春模式”，這是“梨樹模式”在長(zhǎng)春的優(yōu)化和提升，是保護(hù)性耕作實(shí)施地域化的標(biāo)志性進(jìn)程，更符合長(zhǎng)春市市情，使黑土地保護(hù)性耕作更具推廣和發(fā)展活力，盡顯保護(hù)有效、推廣易行、增產(chǎn)增收、實(shí)現(xiàn)多贏的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

二、“長(zhǎng)春模式”的技術(shù)特點(diǎn)

“長(zhǎng)春模式”是以秸稈覆蓋還田+精準(zhǔn)條帶耕作+苗期深松施肥為主要技術(shù)特征的黑土地保護(hù)性耕作技術(shù)模式，在保證秸稈還田量不低于秸稈總量30%的前提下，于播種前進(jìn)行秸稈集條歸行清理作業(yè)后，利用條帶旋耕機(jī)對(duì)清理后的播種帶進(jìn)行淺旋耕作業(yè)，形成旋耕后的種植帶和有秸稈覆蓋的未耕休閑帶交替分布狀態(tài)，播種出苗后于拔節(jié)期前進(jìn)行苗期深松施肥的一種保護(hù)性耕作少耕作業(yè)模式。通過秸稈覆蓋還田提升土壤有機(jī)質(zhì)、減少土壤風(fēng)蝕水蝕，提高抗旱能力；通過精準(zhǔn)條帶耕作營(yíng)造平整種床，確保苗情良好；通過苗期深松施肥提高肥料利用率、提升地溫和耕層蓄水以及抗旱抗倒伏能力。

1.抑制水分蒸發(fā)，增加有機(jī)質(zhì)含量。秸稈覆蓋可以有效地抑制土壤水分的蒸發(fā)。首先秸稈覆蓋使地面溫度降低、風(fēng)速減小，無(wú)效蒸發(fā)量減少。實(shí)驗(yàn)表明，生育期內(nèi)傳統(tǒng)耕作蒸發(fā)量占降雨總量的85%，而有秸稈覆蓋的保護(hù)性耕作地塊不足70%，減少蒸發(fā)量作用十分顯著。

傳統(tǒng)旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，每年連續(xù)進(jìn)行的鏵式犁翻耕、旋耕機(jī)旋耕等高強(qiáng)度耕作后，土壤中的有機(jī)物加快分解，雖短期內(nèi)生產(chǎn)力加強(qiáng)，實(shí)際上是掠奪式經(jīng)營(yíng)，土壤養(yǎng)分迅速耗竭，生產(chǎn)力下降。采用“長(zhǎng)春模式”，將大量的秸稈以覆蓋的方式還田，理論上還田秸稈9531kg/hm2（根茬+莖稈+葉片+苞葉，無(wú)穗軸，約占籽粒干重的90%，全市玉米平均單產(chǎn)水平近10590kg/hm2），相當(dāng)于還田有機(jī)質(zhì)1429kg，實(shí)現(xiàn)了秸稈中的各類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的歸還，增加必需礦物質(zhì)元素的存量和有機(jī)質(zhì)的含量，節(jié)省化肥投入量。

2.提溫散墑，營(yíng)造合理種床。春季氣溫較低是制約北方旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力的重要因素。保護(hù)性耕作采用的免耕措施，由于播前不動(dòng)土，使地表大量秸稈覆蓋，冬春降雪（水）、返漿水蒸發(fā)速率慢，春季地溫提升速度慢，長(zhǎng)勢(shì)弱。地勢(shì)低洼地區(qū)耕層水量接近飽和，春季化凍后返漿嚴(yán)重，春季若直接采用免耕播種，因土壤濕度大，作業(yè)質(zhì)量和出苗率都無(wú)法得到保障，需要及時(shí)散墑。

通過條帶耕作，整理出平整的種床，保證了群體發(fā)芽生長(zhǎng)條件的相對(duì)一致，有益于營(yíng)造高產(chǎn)群體；條耕后通過改傳統(tǒng)均勻行距種植為寬窄行距種植，使得原本密度均一的田間實(shí)現(xiàn)疏密結(jié)合，在寬行間形成通風(fēng)道，提高田間空氣流通速率，同時(shí)對(duì)短時(shí)強(qiáng)風(fēng)天氣的抵抗力也得到增強(qiáng)；在光照條件方面，采用寬窄行距種植的玉米相對(duì)均勻行距葉片與莖稈的夾角顯著增加，葉面積指數(shù)增加接近0.5，使作物能夠更有效地利用光能資源，群體光能利用率顯著提高，底層透光率，特別是穗位層透光率增大尤為顯著。

其次，條帶耕作整地前的秸稈歸行環(huán)節(jié)，解決了因秸稈量大，苗帶清理不徹底導(dǎo)致的播種作業(yè)質(zhì)量無(wú)法保障，土壤散墑慢的問題；通過對(duì)播種條帶的淺旋，地輪的碾壓和旋耕刀片拋灑出的土塊可以將歸行后的秸稈壓實(shí)，有效解決了秸稈歸行后的秸稈飄移問題，對(duì)比免耕地塊春季地溫顯著提升，尤其對(duì)低洼易澇和耕層含水量較大的地塊散墑效果顯著。

3.打破犁底層，蓄水保墑提高肥料利用率。苗期深松施肥是采用“長(zhǎng)春模式”增產(chǎn)的重要保障性技術(shù)措施。研究表明，深松作業(yè)地塊通過打破犁底層，構(gòu)建蓄水庫(kù)，對(duì)比未進(jìn)行深松的地塊可多蓄水11m3—22m3/畝，且土壤滲水速率提高5倍以上。在短時(shí)強(qiáng)降水條件下，形成地表徑流的時(shí)間和徑流量均優(yōu)于未深松地塊。長(zhǎng)春市全域均屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，降雨量主要集中在7、8月份，在玉米生產(chǎn)中正是水分臨界期和需水量最大的時(shí)期。通過深松后大量降水存入地下，大大降低了土壤水分的蒸發(fā)散失和徑流損失，提高了天然降水的有效利用率。打破犁底層后，通氣狀況改善，根系發(fā)育旺盛，下扎阻力小，窄行間地下根系的交聯(lián)纏繞度增加，與土壤緊密抱團(tuán)，增加了單株的抓地力，抗倒伏能力極強(qiáng)。

由于緩控釋肥的發(fā)展，目前全市玉米生產(chǎn)普遍采取春季播種一次性施入全部肥料的施肥方式。實(shí)際生產(chǎn)中，緩控釋肥受制于制造工藝水平和環(huán)境條件，前期釋放速度較快，中后期脫肥現(xiàn)象較為普遍，較難達(dá)到與玉米生長(zhǎng)需肥曲線相吻合，所以，“一炮轟”并不是最優(yōu)化的施肥方式。通過在玉米拔節(jié)期前進(jìn)行深松施肥，變一次性投肥為分次施肥，提高了肥料利用率，完美匹配拔節(jié)期以后玉米需肥進(jìn)入高峰的生理需求。

三、 “長(zhǎng)春模式”的重要意義

1.確立“長(zhǎng)春模式”符合農(nóng)業(yè)農(nóng)村部實(shí)施指導(dǎo)意見。按照農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《東北黑土地保護(hù)性耕作行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施指導(dǎo)意見》的要求， 各地可以根據(jù)本地土壤、水分、積溫、作物行距、種植規(guī)模等實(shí)際情況，創(chuàng)新優(yōu)化和推廣具體的技術(shù)模式。以“一少三提”為核心的保護(hù)性耕作技術(shù)“長(zhǎng)春模式”，既堅(jiān)持了保護(hù)性耕作秸稈覆蓋少動(dòng)土的基本原則，又針對(duì)秸稈覆蓋條件下直接免耕存在的明顯短板。立足長(zhǎng)春實(shí)際，堅(jiān)持以實(shí)現(xiàn)保土增秸提產(chǎn)三提高為目標(biāo)，以秸稈覆蓋為基礎(chǔ)、以少耕方式進(jìn)行條耕和苗期深松施肥為技術(shù)核心，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收。

2.實(shí)施“長(zhǎng)春模式 ”對(duì)提升糧食產(chǎn)能具有重要作用。實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)春市十四五期間糧食增產(chǎn)的目標(biāo)，關(guān)鍵在于挖掘和提升每年超過1000萬(wàn)畝保護(hù)性耕作種植耕地的增產(chǎn)潛能?！伴L(zhǎng)春模式”通過對(duì)秸稈覆蓋還田地塊進(jìn)行條耕作業(yè)，使種床條件得到優(yōu)化，苗齊苗全和長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)勢(shì)明顯，在實(shí)現(xiàn)保護(hù)黑土地同時(shí)，玉米產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)更加突出，比照常規(guī)種植和留茬免耕，一般正常年份可增加產(chǎn)量10%以上，每公頃增產(chǎn)玉米達(dá)2000斤以上。如果長(zhǎng)春市玉米保護(hù)性耕作每年預(yù)期有700萬(wàn)畝采用“長(zhǎng)春模式”，預(yù)計(jì)增產(chǎn)玉米可達(dá)近10億斤，使黑土地在保護(hù)中利用，產(chǎn)能同步提升。

3.推廣“長(zhǎng)春模式”可以達(dá)到多贏的效果。從長(zhǎng)春市一大批采用黑土地保護(hù)性耕作技術(shù)耕作效果看，率先示范“長(zhǎng)春模式”的農(nóng)機(jī)合作社、家庭農(nóng)場(chǎng)普遍在保護(hù)黑土地的基礎(chǔ)上，從多方面展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)：秸稈不用田間焚燒或打包離田，還田利用照樣能夠種好地，找到了常規(guī)種植與保護(hù)性耕作優(yōu)勢(shì)的結(jié)合點(diǎn)，農(nóng)戶更容易接受和愿意應(yīng)用“長(zhǎng)春模式”，化肥量至少減施10%以上、抗旱抗倒抗?jié)撤芰?qiáng)、增產(chǎn)玉米達(dá)10%以上、農(nóng)民節(jié)本增收、耕地土壤質(zhì)量逐步改善和提高。