保护性耕作给东北黑土地带来的变化。示意图

　　编者按：东北黑土区是我国最重要的商品粮基地之一，是维护国家粮食安全的“压舱石”。然而，受全球气候变化、生态环境退化和长期高强度开发利用的影响，黑土地出现了严重退化现象。防止东北黑土退化，实现黑土地可持续利用，是东北粮食主产区农业和经济发展急需解决的重大问题。

　　党中央、国务院和各级政府高度重视东北黑土地保护和农业可持续发展，明确要求要采取工程、农艺、生物等多种措施，调动农民积极性，共同把黑土地保护好、利用好。2017年，农业农村部会同多部委编制了《东北黑土地保护规划纲要（2017—2030年）》，明确了保护黑土地的总体要求、重点任务、关键技术模式和保障措施。其中，保护性耕作是指在地不翻耕、地表有秸秆覆盖的情况下，直接免耕或少耕播种，由于其保水保土、节本增效等多重效应，已被众多国家所接受和推广。

　　日前，东北黑土地保护高端论坛暨第五届梨树黑土地论坛在吉林省长春市召开，聚焦黑土地上保护性耕作的应用和推广。与会领导、专家多方建言献策，以期实现在保护中利用、利用中保护黑土地。本期我们选登部分主题报告与您分享。

　　中国科学院沈阳应用生态研究所研究员　张旭东

　　东北粮食主产区耕地面积4.5亿亩，占全国耕地总面积的22.2%，是国家最大的商品粮基地。然而持续的土壤退化严重威胁东北商品粮基地的粮食生产能力。与开垦前相比，土壤耕层的有机质含量下降了50%-60%，黑土层平均厚度由50-60厘米下降到30厘米左右。

　　2007年起，由中国科学院牵头采用“产-学-研”结合，以及“科研-生产-企业”相结合的模式，开创了农艺-农机联合攻关研究的典范，在东北黑土区开展了13年的技术开发和应用推广工作，建立了一整套玉米秸秆覆盖少免耕全程机械化技术模式，促进了免耕播种机等产业的升级和发展。研究和示范结果证明，秸秆覆盖和免耕或少耕的结合可以有效保护土壤，增加土壤有机碳的固持、提高土壤肥力和生产力，保证东北黑土的高效可持续利用。

　　一、试验结果

　　吉林省梨树县高家村连续13年（2007-2019）秸秆覆盖免耕试验结果表明：

　　（一）13年连续试验证明，研究建立的《秸秆覆盖少免耕全程机械化技术》解决了秸秆还田下的播种机田间管理的难题。最低成本实现连续多年秸秆全量还田，解除了农民“秸秆处理难”的问题。

　　（二）秸秆覆盖免耕是防止水土流失（风蚀和水蚀）、保护土壤最有效的手段，表土侵蚀量减少80%以上。如果东北地区全部采用秸秆覆盖免耕技术可基本消除本地沙尘暴的产生。

　　（三）秸秆覆盖免耕可以增加土壤蓄水50-60毫米降水，基本免除干旱对试验地生产的影响。研究发现，秸秆在地表覆盖可不同程度地消除地表径流，和常规耕作相比，降雨的渗透率平均增加30%以上，地表蒸发降低40%以上。此外，由于犁底层消失，水分下渗和保持能力增强。在400-550毫米年降雨量的梨树试验田，每年由于蓄水保墒相当于土壤增加50-60毫米的降雨。2017和2018年东北地区经历了几十年一遇大旱，常规垄作处理的表层土壤含水量仅约为4%，而秸秆覆盖免耕处理下的土壤含水量约为18%，2018年在全省玉米普遍减产的情况下，试验田获得大丰收，获得了亩产950公斤的历史最高产量。

　　（四）秸秆覆盖免耕减少了倒伏灾害对玉米生产的影响。2012年台风“布拉万”袭击了东北，试验地周边所有地块玉米均100%严重倒伏，而秸秆覆盖免耕试验地只有15%左右的玉米倾斜，基本没有倒伏。而之后连续多年的试验表明，秸秆覆盖免耕可有效防止玉米根倒，减少大风灾害，特别是强台风对玉米生产的影响。

　　（五）秸秆覆盖免耕促进了耕层土壤有机质的积累，提高土壤肥力。从2007年到2018年，耕层土壤有机质由每千克22.5克增加至24克，年均增加幅度为0.5%-0.7%。另外，13年试验结果表明土壤有机碳增加10%以上，年增加量在0.1%左右。

　　（六）秸秆覆盖免耕增加了氮、磷、钾养分在耕层的积累。作为重要的养分资源，秸秆全量归还每年向土壤输入的氮、磷、钾数量相当于当地化肥施用量的25%、30%和200%。2007年到2018年，耕层土壤全氮含量由每千克1.21克增加到1.37克，年平均增幅为1.1%。土壤全磷含量从每千克0.38克增加到0.46克，年平均增幅为1.8%。土壤全钾含量由每千克20.9克增加到23.8克，年平均增幅为1.2%。氮、磷、钾养分在耕层的显著积累表明秸秆覆盖归还可增加土壤各养分库容量和养分供应潜力，为实现化肥减施的目标提供了重要的保障。