黑土地保护与利用，从何破题？

保护性耕作，从根本上改良土壤

中国农业大学土地科学与技术学院院长　李保国

为全面落实“藏粮于地、藏粮于技”的重大战略，科学评价保护性耕作在东北地区的实施效果，中国农业大学吉林梨树实验站会同中科院沈阳应用生态所、黑土地保护与利用科技创新联盟等部门，于2019年7月6日-31日对东北地区保护性耕作试验示范基地进行了土质测查和生产调研。现将具体情况汇报如下。

一、试验示范区基本情况

东北地区属于世界三大黑土区之一，土壤性状好、肥力高，是我国重要的商品粮基地，在国家粮食安全体系中起着举足轻重的作用。然而，由于长期的掠夺式经营和过度开垦，黑土退化问题日益严重，已经成为制约东北地区农业可持续发展的主要因素。中国农业大学吉林梨树实验站联合政府部门、科研院所组建黑土地保护与利用科技创新联盟，在东北地区设立试验示范基地59个，分布在黑、吉、辽、蒙的30个县（区、市），示范面积52万亩，辐射推广面积近2000万亩。这次调研主要针对有代表性的23个点进行土质测查和生产调研。

二、调查项目

调查项目包括各试验示范基地的地理位置、土壤类型、地形地貌、气候条件、耕作方式、实施年限、秸秆覆盖度、作物产量和生产成本等；测定指标包括土壤容重、含水量、有机质、团聚体、田间持水量、萎蔫系数、土壤紧实度、全氮、有效氮、无机氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾、缓效钾、半分解有机残体等。

三、结论

保护性耕作技术，对土壤的理化性状影响巨大，能从根本上起到改良土壤、提升地力等级的作用。而从大量的试验示范来分析，实施保护性耕作，对土壤的改良是一个长期的、渐进的、从内至外、从表层到底层逐渐发展的过程。

（一）防止土壤侵蚀与保土效果显著

受地域不同影响，保护性耕作技术在不同省区的实施有所不同，但在这个季节秸秆覆盖度还可达到44%-91%，平均覆盖度达到60.4%。依据地表覆盖度与防治土壤侵蚀的定量关系可推出，采取保护性耕作技术后，与原来不覆盖相比，土壤侵蚀（水蚀与风蚀）至少降低90%以上，其保土的作用为土壤肥力提供了基础。

（二）土壤肥力显著提升

从测查结果来看，保护性耕作区在表层土壤有机质、全氮、碱解氮、有效钾等指标上均有显著上升，尤其是土壤有机质含量这一重要的肥力指标，增幅高达10.6%，这说明保护性耕作可以有效提升土壤肥力。从生产调查结果来看，实施保护性耕作5年以上的地块，普遍可以减少化肥施用量15%-20%，这也从生产实践层面上印证了保护性耕作在培肥地力方面的突出效果。

（三）土壤性状明显改善

大量的秸秆还田使土壤的有机质和多种养分含量得到提升，改善了土壤的物理化学生物性状。从测查结果来看，保护性耕作区的土壤水稳性团聚体在各深度上均显著增多，尤其是在地表0-5厘米深度，与常规耕作相比更是增加了15.9%，这说明实施保护性耕作后土壤物理性状得到明显改善。测查结果还表明，保护性耕作区土壤pH值有小幅降低，使得东北地区许多偏碱性土壤趋于玉米适宜的酸碱度范围，这说明实施保护性耕作后土壤化学性状得到明显改善。

（四）保水抗旱效果突出

保护性耕作的保水抗旱效果主要体现在春季至入伏之前，此期田间土壤裸露面积大，因此蒸发量也大。2019年5月3日，在梨树镇高家示范区测定，经过长期的干旱，保护性耕地含水量仍达到平均为21.2%（体积含水量），而对照地块为11.7%（体积含水量）。

从本次测定结果来看，保护性耕作区土壤含水量与常规耕作差异不大，一方面是因为7月中旬采样时玉米已经长高，玉米叶片的遮蔽作用导致土壤水蒸发量差异不大；另一方面是个别基地采样前下过一场大雨，导致常规耕作的土壤含水量与保护性耕作基本持平。然而，从往年的长期监测结果来看，保护性耕作可以阻止地表径流，把更多的雨水蓄留在耕层，还可以阻挡阳光照射，减少土壤水分蒸发，尤其在春季，可以有效抵御东北地区经常出现的旱情。从生产调查结果来看，在春旱特别严重的2018年，保护性耕作区平均产量比常规耕作区高了27.6%，这也从生产实践层面上印证了保护性耕作在保水抗旱方面的突出效果。

（五）稳产增收

从测查结果来看，历年的保护性耕作区粮食产量在平常年景比常规耕作有小幅增加，增幅9.7%。从生产调查结果来看，保护性耕作通过减少化肥施用量、减少农机作业环节、减少用工等途径，每公顷可降低生产成本704元，降幅高达15.7%。综合来看，实施保护性耕作，可以在稳产、增产的同时大幅降低生产成本，这表明保护性耕作可以有效提高农民收入。

（六）保护环境

保护性耕作在保护环境方面的作用主要体现在三个方面：一是从根本上解决了秸秆焚烧问题，避免了由于秸秆焚烧所引起的大气污染；二是实现减肥增效，减少农机作业量，减燃油消耗量30%左右，减少化肥施用量20%左右，可减少农业生产所带来的大气污染和土壤面源污染；三是有效保护土壤，大幅减少土壤风蚀、水蚀，抑制由土壤风蚀所引起的沙尘暴和由土壤水蚀引起的地下水污染。

（七）典型示范区效果显著

梨树县的康达农机合作社和卢伟农机农业合作社由于在技术上依托科研部门和技术推广部门，同时配备了先进的农机具，所以在实施保护性耕作方面走在了前列，是实施保护性耕作示范较好的示范区，表现为技术性强、农业机械化程度高、合作社效益好、耕地地力提升大等多方面。特别是在体现地力等级的理化性状指标上，全面超过对照。

四、建议

因地制宜，各区域可根据当地的实际情况，对此项技术进行改进和有机整合，建立一项适合本地农业生产的保护性耕作技术。在保持现有示范基地和试验点的基础上，不断发展与壮大示范规模，实现以点带线、以线带面的效果。政府要从人力和物力上加大对此项技术推广的支持力度。