加强土壤治理与生态保护 唤醒黑土的生命力

来源:中国科学报 2016-08-08 13:27

黑土是地球上宝贵的土壤资源,然而,土地使用、管理不当等原因造成黑土退化日益严重,土壤有机质逐年下降,耕作层逐年变薄,犁底层逐年加厚,土壤酸、廋逐年加重,昔日盛产粮豆畜产品的黑土带也正向“生态脆弱带”方向发展。

 8月2日,在黑龙江绥化市鉴定的“黑土肥沃耕层构建关键技术创新及技术集成与示范”课题,为黑土地力提升带送来一场“及时雨”。

2005年,中科院东北地理所研究员韩晓增的团队开始从事黑土肥沃耕层的研究。在土壤剖面取样时,他发现土壤剖面都会有一层20~30厘米的障碍性层次出现:以东北的白浆土为例,障碍层次为白浆层。

这样的障碍性土层,“干了刀枪不入、湿了滴水不漏”,根系也不能很好地生长。如果通过翻耕将培肥土壤的有机物质带入土壤深层,为作物生长建立一个肥沃空间,将是一个崭新的思路。为了找到建立“肥沃耕层”的合适条件,韩晓增做了11年的田间实验。因为他要将各种条件排列组合起来开展试验:在耕作黑土上,需要分别设置0、15、20、35、50厘米深度和分别加上不同数量的秸秆以及秸秆配施有机肥的处理,再加上耕翻、免耕、浅耕的变化,再分别等到旱年、涝年、不旱不涝的年份来进行大自然的检验。

“35厘米为最优耕作和培肥深度,三年一次耕作频度效果最优。“韩晓增团队向鉴定专家汇报出明确的数字。他们通过观察和实验发现,该厚度的土壤储存的水和肥足够作物的生长需要,并且足够植物根系的生长。肥沃耕层构建技术完成后,他们又马不停蹄地将这项技术配套到当地的种植制度中,通过技术集成,建立了玉米大豆轮作和玉米连作的技术模式。

此项技术优点在于实现了玉米秸秆一次性全还田,还田深度大,解决了由于玉米秸秆还田深度浅所带来的土壤跑墒,影响作物出苗和生长等问题;打破了犁底层增加了耕作层厚度;同时秸秆还田也增加了土壤有机质含量,对提高了耕作层的肥沃程度,培肥土壤和保护黑土具有重要的作用。再配合组合耕法,实行“翻、免、少”的耕法,即第一年采用七铧犁将玉米秸秆全部翻扣入土壤中,第二年秸秆覆盖免耕,第三年少耕。在玉米—大豆轮作体系中,玉米茬采用秸秆扣翻耕法,大豆茬免耕种植玉米。

虽然该项目目前仅在黑龙江省海伦市、北安市、绥棱县、巴彦县、嫩江县、黑河市爱辉区、逊克县进行推广,但是已取得了显著效果。近三年的推广面积268万亩,累计增产粮豆1.29亿千克,新增利润2亿元。

“这是一个很有特色的技术体系,把玉米、大豆轮作方式写进来,增产效果显著。因为肥沃耕层构建是土壤培肥的长久之事,希翼相关政策来支撑推广。”吉林农业大学教授赵兰坡评价。

“东北黑土以如此浅的耕层支撑了如此大的产量很不容易,如果耕层做不好,肥和药解决不了粮食生产问题。土壤需要在保护中利用,而肥沃耕层这个技术体系对生产引导作用很大。”吉林农业科学院研究员王立春说。

中国工程院院士刘兴土认为该项技术紧密结合国家东北黑土地保护的重大科技需求,在国内外率先开创了肥沃耕层构建的新思路、新方法和新模式,对保护土壤、提高土壤有机质含量、节肥节水和增加作物产量具有广泛的应用价值。

关于技术成本,韩晓增算了一笔账:“如果以三年为一个整地周期,一公顷常规需要花2400元,而该项技术体系则需多支出1500元。这项技术可以增收3000元,可获得1500元的纯收益,加上国家黑土保护、秸秆还田、深耕补贴,经济效益可观。”

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