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7月22日，吉林省梨樹縣。

黑土剖面

在國家百萬畝綠色食品原料（玉米）標準化生產(chǎn)基地核心示范區(qū)，一個深1.2米的黑土剖面，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)土地科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授李保國站在上面、中科院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所（以下簡稱東北地理所）研究員關(guān)義新站在下面，為前來考察的習(xí)近平總書記匯報了東北黑土相關(guān)情況。取土鉆機

“總書記非常關(guān)心并了解黑土地。”關(guān)義新告訴《中國科學(xué)報》，令他印象深刻的是，習(xí)近平總書記說，“一定要采取有效措施，保護好黑土地這一‘耕地中的大熊貓’”。取土鉆機

但究竟如何科學(xué)保護和利用黑土地？專家認為，應(yīng)該分“四步走”。而以“玉米秸稈覆蓋免耕、秸稈覆蓋條耕”為主要內(nèi)容的保護性耕作技術(shù)模式，為推進黑土地保護利用提供了“梨樹方案”。取土鉆機

保護黑土地“四步走”

我國連片的黑土地分布在東北，這里是世界三大黑土區(qū)之一，也是“黃金玉米帶”“大豆之鄉(xiāng)”。黑土實現(xiàn)高產(chǎn)豐產(chǎn)已得到證實，但同時也面臨土地肥力透支的問題。取土鉆機

相比于世界其他黑土區(qū)，我國黑土開墾較晚，僅有百余年歷史。但由于高強度掠奪式經(jīng)營，導(dǎo)致黑土退化嚴重。根據(jù)東北地理所研究團隊長期定位監(jiān)測結(jié)果，東北黑土地南部薄層黑土區(qū)，耕層土壤有機質(zhì)含量已由開墾前的4％～6%下降到1.5％～3%；北部黑土區(qū)，耕層土壤有機質(zhì)含量由開墾初期的8％～10%下降到3％～5%。更為嚴重的是，在南部薄層黑土區(qū)和平原周邊侵蝕較重黑土區(qū)，已有3%左右耕地土壤腐殖質(zhì)層完全消失，出現(xiàn)“破皮黃”。

時至當(dāng)下，黑土地保護勢在必行。

東北地理所“黑土農(nóng)田地力提升關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”項目團隊認為，保護黑土地需要科技支撐，分為基礎(chǔ)研究、相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、技術(shù)模式構(gòu)建和試驗示范等四步。

第一步，開展基礎(chǔ)研究，找出導(dǎo)致黑土退化的關(guān)鍵障礙因素。項目首席科學(xué)家李秀軍研究員表示，黑土被開墾為農(nóng)田以后，由于重利用、輕養(yǎng)護，對土壤的有機物料投入減少，而作物產(chǎn)量增加對土壤有機質(zhì)及養(yǎng)分的消耗增多，導(dǎo)致土壤物理、化學(xué)、生物結(jié)構(gòu)變差。同時，在追求作物高產(chǎn)過程中，盲目增大化肥用量來彌補土壤養(yǎng)分不足，也導(dǎo)致化肥利用率降低、土壤酸化和板結(jié)、生物多樣性降低，進一步加劇了土壤退化，形成了惡性循環(huán)。

因此，“增加對土壤有機物料的投入，是解決黑土退化的關(guān)鍵，也是唯一途徑”。李秀軍告訴《中國科學(xué)報》。

第二步，針對黑土退化的障礙因素，研發(fā)相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)。李秀軍分析，可投入黑土地的有機物料主要有有機肥和作物秸稈。前者由于數(shù)量有限，且增加成本，可行性較低。秸稈就成為唯一可大量投入黑土地的有機物料。但秸稈覆蓋還田秸稈覆蓋會引起春季地表溫度回升慢、地溫低的問題，從而推遲春季播種時間，及造成播種深度不勻、出苗不整齊。為此，研究團隊開發(fā)秸稈覆蓋條帶耕作技術(shù)、秸稈覆蓋苗帶輪替休耕技術(shù)，研制了免耕精量播種機械。

第三步，將遏制黑土退化的關(guān)鍵技術(shù)與相關(guān)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)有機結(jié)合，構(gòu)建能夠在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中操作性強的技術(shù)模式。以秸稈覆蓋條帶耕作技術(shù)、秸稈覆蓋苗帶輪替休耕技術(shù)、免耕精量播種機械為核心技術(shù)，研究團隊集成了平衡施肥、病蟲草害綜合防治等技術(shù)，構(gòu)建了秸稈覆蓋還田保護性耕作模式、玉米連作秸稈覆蓋還田苗帶輪替休耕模式。

東北地理所研究員梁愛珍介紹，模式的應(yīng)用使冬春季土壤風(fēng)蝕減少90%，土壤容重降低25%。而降雨在土壤滲透速率提高44%，春季播種期耕層土壤含水增加63.7%，土壤有機質(zhì)含量提高了1.1個百分點，作物增產(chǎn)6％～10%。

第四步，將技術(shù)模式進行田間試驗示范，通過對農(nóng)民開展技術(shù)培訓(xùn)，使技術(shù)模式在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中實際應(yīng)用。李秀軍表示，相關(guān)技術(shù)模式已作為國家黑土地保護試點工程的重要推廣技術(shù)，分別在吉林省、黑龍江省示范應(yīng)用。

“梨樹模式”值得推廣

秸稈覆蓋條帶耕作技術(shù)應(yīng)用

從2007年開始，東北地理所與中科院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所引進北美成熟的保護性耕作技術(shù)—秸稈覆蓋免耕技術(shù)，并在吉林省農(nóng)委的協(xié)助下，把試驗基地落在梨樹縣高家村。至此，中科院在東北率先開啟了黑土保護性耕作技術(shù)及其機理與效果的長期定位研究。