黑土地告急 事关14亿人的饭碗 东北黑土地告急
作者：chunzhi 发布时间:2022-06-15黑土地退化的另一典型表象，是土壤肥力下降，即“黑土地变瘦”，而这主要是由于土壤有机质的下降。有机质是土壤质量的一个重要指标，因为黑土地肥沃的核心就是具有深厚的黑土层，以及土壤中富含有机质。直观来看，有机质含量越高，土壤越黑，有机质一旦显著下降，黑土层的颜色就变浅了，看起来没那么“有营养”了。
根据《东北黑土地白皮书》，近60年，黑土耕作层土壤有机质含量下降了三分之一，部分地区下降了50％。
东北黑土地有机质含量的大幅度降低，是以东北黑土地被大面积开垦为分界线的。1949~1960年，以大型国营农场为主体，大规模开发北大荒，黑土地农业进入快速发展期，土壤有机质含量也在随后几十年里迅速下降。
黑土开垦后，土壤有机质含量并不是平稳下降的，而是刚开垦时迅速下降，一段时间后进入相对稳定期。《东北黑土地白皮书》显示，黑土地开垦最初20年，有机质含量下降约30％，40年后下降50％左右，70至80年后下降65％左右，此后黑土有机质下降缓慢。
垦殖一段时间后的黑土地也在明显变硬。种植大户杨海军说，几十年来，自己种地前都是旋耕整地，旋耕的深度不太深，基本是10多厘米，久而久之，旋耕土壤的交界处越来越硬，后来听专家说才知道，这就是形成了犁底层。
在东北黑土区，经过长时间耕作，尤其是机械化耕种的农田都会存在犁底层。把犁底层挖出来，看到的是一个有棱有角的土块，掰开时，土壤不是自然松开呈粒状，而是一片一片的。犁底层形成后，作物的根系很难扎下去，根系不再受地心引力的影响向下发展，而是横向生长。
黑龙江省黑土地保护利用研究院院长刘杰说，导致黑土层变薄、变瘦、变硬的根本原因，是不合理的耕作，黑土地在农业生产中不断被索取，加剧土地退化，例如作物生长所带走的土壤有机质的养分，没有还到田里，机械作业、旋耕导致土壤变硬后，该深松土地时没有深松。
汪景宽说，整体来看，现在东北黑土区整体的粮食产量没有降低，还有提升，这说明现在东北黑土地的土壤质量是能保证粮食生产的，“但是黑土层厚度、有机质含量等单项指标确实是在下降。如果现在不保护黑土地，不把这些指标提升上去，以后的农业生产就会有问题。”
从“利用”到“保护与利用”
在最初感受到土地退化的那几年，杨海军感觉自己束手无策，除了不断加大化肥的用量，他不知道还能做什么。刘杰说，在种地这件事上，老百姓是有智慧的，但如果要探索总结出黑土地保护的各种措施，还是需要科研机构。
国内学术界对于黑土地的研究，很长一段时间里聚焦于如何开发和利用，至于提出“保护黑土地”这个方向，是在2000年以后。
2004年9月16日，中国科学院沈阳应用生态研究所（以下简称中科院沈阳生态所）牵头组织了一次为期8天的科学考察，中科院沈阳生态所研究员张旭东带队，还包括中科院东北地理所、吉林省农科院、黑龙江省农科院共10个单位的32位专家和管理人员。
张旭东对《中国新闻周刊》说，那次考察从沈阳出发，把东北的典型黑土区跑了一圈，“我们想要亲眼看一看，东北黑土地到底出现了什么问题，退化到了什么程度？ ”汪景宽也在这个科考队中，他认为，自那次考察之后，学界就开始探索保护黑土地的措施。
现在，保护黑土地已经成为国家层面的共识。
2021年6月，农业农村部等7部门印发了《国家黑土地保护工程实施方案（2021-2025年）》，其中重点提到了几个东北黑土区有效治理模式，要求东北适宜地区采用，包括以秸秆粉碎、有机肥混合深翻还田，结合玉米-大豆轮作为关键技术、深耕培土的“龙江模式”，以及以免耕少耕秸秆覆盖还田为关键技术的“梨树模式”。
而这些由科研机构得出的黑土地保护模式，都是结合过去几十年的试验总结出来的。
土壤领域的科学家，总是会提到英国洛桑试验站，这座农业研究所从1843年开始进行长期定位试验，最初目的是比较不同有机、无机肥料对作物产量的影响。如今，英国洛桑试验站一些长期定位试验已经持续超过170年，它们能够解答土壤肥力的发展趋势、生态环境质量的演变等多种问题，所留下的试验样品也能为验证新的科学假设提供材料。
地处东北典型黑土区腹地的海伦，拥有一座中科院建立的海伦农业生态试验站。从1985年开始，中科院东北地理所研究员、黑龙江省黑土地保护利用专家组组长韩晓增在这里设计了13组长期定位试验，以研究黑土地的变化规律，在韩晓增开始探索黑土地保护利用技术之后，他发现过去长期定位试验所得出的成果给理论数据提供了有效支撑。
2005年，韩晓增提出了肥沃耕层构建技术，核心是采用机械的方法将秸秆和有机肥深混到0～35厘米的土层中，形成一个深厚肥沃的耕作层，这项技术成为他后来总结的“龙江模式”的核心之一。据《东北黑土地白皮书》，经过肥沃耕层构建技术的农田，玉米和大豆能分别增产10。5％和11。3％，甚至更多。
杨海军的农田从2005年起成为韩晓增的试点，他记得在第二年，玉米的产量就每亩增产80公斤左右，降雨后水几乎没有涝在地里，而采用这一技术几年后，脚踩在土地上“明显感觉地松软了很多”。
中科院沈阳生态所研究员张旭东也从2006年冬季开始筹备一个关于保护性耕作的长期试验点。张旭东认为，在干旱的东北黑土区西部，如果经常翻动土壤，大风更容易将土壤表层刮走，因此需要将秸秆覆盖在地表上。如果实施保护性耕作，秸秆能够成为补充土壤有机质的原料，也能保护土壤不受风蚀和水蚀的影响。
保护性耕作起源于北美，指的是播种后地表作物残留物覆盖率不低于30％的耕作措施。1934年，黑风暴横扫了美国西部草原地区，尘暴席卷了成千上万吨的黑土，约14180万公顷农田被毁。自此，美国在降低耕作强度和增加地表作物残留物覆盖方面做了大量试验。20世纪60年代，保护性耕作技术在美国逐步成型。秸秆覆盖免耕是典型的保护性耕作措施，即收获后至播种前，不搅动土壤，利用秸秆覆盖地表，减轻风侵和水蚀，并采用免耕播种机播种。
2007年，由张旭东牵头建立的中国科学院保护性耕作研发基地在吉林省梨树县高家村落成。中科院东北地理所研究员关义新也在其团队中，他认为，保护性耕作长期定位试验能够以明确的数据告诉决策者，实施保护性耕作十几年，土地产能可以提高多少，提前给出一个答案。2010年，中国农业大学教授李保国的团队也在梨树县建立了保护性耕作技术研发基地。
根据长期定位试验，张旭东、关义新等从2014年陆续提出了宽窄行秸秆全覆盖还田免耕、秸秆覆盖条带耕作等几项具体技术模式。《东北黑土地白皮书》显示，保护性耕作技术有明显增产增效的效果，比常规垄作增产约1000千克/公顷，每公顷节约成本1650元。此后，梨树县的保护性耕作被《农民日报》总结为“梨树模式”，被写进了《国家黑土地保护工程实施方案（2021-2025年）》。
当下，对于东北中低产量田的改良，也被认为是保护东北黑土地的一个环节，尤其是对白浆土这种障碍土壤的改良。刘杰说，白浆土是黑土地的一种类型，在黑龙江省有近5000亩，其中耕地面积近3000亩。白浆土耕层浅薄，有坚硬的白浆层，耐寒耐涝能力差，作物产量低，遇到旱涝灾害容易绝产，而经过改良后，白浆土能够实现更高且更稳定的粮食产量。
黑龙江省黑土保护利用研究院隶属于黑龙江省农科院，该院土壤改良团队负责人王秋菊对《中国新闻周刊》说，黑龙江省农科院从1970年代就开始研究白浆土改良，但在30余年时间里，几代科学家提出的改良模式一个个都失败了。直到近几年，才得出有效的白浆土心土改良培肥综合技术模式，而这一模式的核心技术在2003年左右被归纳出来。
现在已经成型的白浆土心土改良培肥技术模式，是在保证白浆土黑土位置不变的前提下，用机械打破白浆层，同时加入培肥物料。王秋菊表示，经过改良后的白浆土产量增加幅度为15％～20％。
在科研机构提出黑土地保护技术模式的过程中，作为技术实施载体的专用机械不可或缺。所有黑土地保护技术模式，都要有配套的专用机械才能成立。
韩晓增提出的肥沃耕层构建技术，需要用机械将0～35厘米土层旋转60º～120º，在韩晓增2005年提出这项技术时，他还没有在市场上看到符合要求的机械。直到2008年，他才最终在一家空军农场找到了适合的螺旋式犁壁犁。现在，同类型的机械在国内已经普及。
保护性耕作技术同样需要配套机具。秸秆大量覆盖到地表并且免耕，意味着传统的播种机在实施保护性耕作的农田里无法使用，必须用专门的免耕播种机才能播种。
关义新说，国外的免耕播种机价格高，并且生产行距和中国标准不同，所以需要专门研发适合国内的免耕播种机。关义新带领的团队从2007年10月着手研发国产免耕播种机，半年后研发出玉米免耕播种机样机，并在2009年至2014年不断完善。关义新说，目前这种免耕播种机有二三十家公司生产，2022年的市场保有量将超过8万台。
黑龙江农科院在2003年左右研发出白浆土心土改良培肥技术时，也专门研发了土壤改良机械。不过王秋菊说，当时研发出的机械比较粗糙，相比市场上成熟的机械产品，功能、效率和稳定性都存在差距，而这也在一定程度上影响了白浆土心土改良培肥技术的推广。2020年，第3代心土培肥犁研发出来，但这种机器的造价高达十几万元，并且现在还不在农机补贴范围内，几乎只有大型国营农场会大规模实施白浆土心土改良培肥技术。
王秋菊认为，中低产田改良将是未来黑土地保护的重要发力点，但受限于目前白浆土心土培肥机械造价高、难普及，白浆土心土改良培肥技术模式的推广也面临困难。
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