黑土地是大自然賜予我們的寶貴資源，可如今它變累了、變饞了、變渴了……2020年7月22日至24日，習近平總書記在吉林考察時強調，采取有效措施切實把黑土地這個“耕地中的大熊貓”保護好、利用好，使之永遠造福人民。面對亞健康的黑土地，又要保護、又不能徹底休耕，怎樣破解難題？記者前往我國黑土的主要分布地吉林、黑龍江尋找答案。
“黑土地就像一個精幹的小夥子，每天幹活消耗大量體力，需要吃兩三碗大米飯，但是現在隻給他一碗大米飯，長此以往，不累趴下才怪。”年過六旬的中科院東北地理與農業生态研究所研究員韓曉增介紹說，“東北黑土地的黑土層薄了，耕作層瘦了、硬了，整體處于亞健康狀态。”已經退休的他本該頤養天年，如今卻還帶着一群學生下地繼續做試驗。
廣袤無垠的東北黑土地生産了全國四分之一的糧食。然而在連年豐收的背後，“耕地中的大熊貓”也面臨着嚴峻的挑戰。“現在的黑土地不黑了，黑土地變饞了，黑土地變渴了。”根據中科院沈陽應用生态所研究員張旭東提供的資料，相比開墾前，如今東北地區的黑土層平均厚度由50厘米至60厘米下降到30厘米左右，黑土耕層的有機質含量下降了50％至60％，土壤潛在生産力降低了20％以上，而且仍在以年均5‰的速率下降。
“耕地中的大熊貓”是怎麼病的？面對瀕臨險境的它，我們又該如何科學保護和利用？經濟日報記者走進吉林、黑龍江，展開采訪調研。
亞健康的黑土地
如果有一天東北黑土地嚴重退化，将會怎樣？
可能引起沙塵暴，中科院東北地理所研究員關義新以美國黑土區沙塵暴舉例：1934年5月12日，風暴從美國西部土地破壞最嚴重的幹旱地區刮起，向東部橫掃過去，形成一條東西長2400公裡、南北寬1500公裡、高3.2公裡的巨大移動塵土帶，風暴持續了3天，掠過了美國三分之二的大地，3億多噸土壤被風暴刮走。
不過，相比沙塵暴，更讓關義新擔心的是由此引發的糧食安全危機。
我國東北黑土區，包括黑龍江、吉林、遼甯和内蒙古東部三市一盟（赤峰市、通遼市、呼倫貝爾市、興安盟）。我國第二次耕地普查顯示：雖然全國各地耕地有機質都在上升，但是東北黑土地的耕作層有機質含量卻在下降，理化性狀與生态功能退化。這意味着什麼？簡單通俗地說，就是黑土地“變瘦了”，品質變差了。
這一土壤變化趨勢對糧食産量有何影響？
中科院海倫農業生态實驗站35年觀測對比的各種資料表明，黑土地退化的實質是黑土層發生退化。當黑土層中的有機質含量在4.5％以上時，有機質再提升對作物産量影響不大，但當土壤有機質從4.5％降低到3.5％時，糧食産量就會顯著下降。目前，黑龍江全省耕地的有機質含量平均為3.6％。
“東北糧倉關系着‘中國飯碗’，我擔心，以後‘土将不土’，糧倉将不是糧倉。”關義新表示。
擔憂并非多餘。作為大自然的珍貴饋贈，黑土隻能在寒溫帶草原或草甸植被才能發育，形成過程極為緩慢，自然條件下，形成1厘米厚的黑土層需要400年左右。然而，經過長期的不合理耕作和高強度利用，如今的東北黑土地黑土層不僅變薄，也在變瘦、變硬。
“所謂變薄，是指土壤侵蝕導緻黑土層變薄；變硬，即黑土過度利用導緻土壤壓實、滲水等性能降低，變瘦是土壤供作物生長的養分減少。”在韓曉增看來，黑土地最重要的是黑土層，是“大熊貓”的“腦黃金”，如果這“腦黃金”沒了，大熊貓就變成四處可見的狸貓了。
“生了病”的黑土地怎樣才能恢複到健康狀态？找準病因，對症下藥。在遼闊的東北黑土地上一場轟轟烈烈的黑土地保衛戰拉開了大幕。
俯瞰黑龍江黑河市嫩江市北大荒集團榮軍農場，綠意盎然，生機勃勃。林進春攝（中經視覺）
“懶漢種法”的梨樹模式
5月初的東北大地，春播正忙。吉林省四平市梨樹縣泉眼溝村的萬畝示範田間，去年秋收後的稭稈沒有清理，粉碎後堆在地裡，此時已腐爛過半。開溝、施肥、播種、覆土，在拖拉機的牽引下，免耕播種機在地裡隻需穿梭一次，即可一次性完成全套作業。
不清稭稈也不翻地，這樣的“懶漢種法”正是關義新、張旭東等人探索出來的一種保護性耕作方法——玉米稭稈覆寫少／免耕技術，也就是後來俗稱的“梨樹模式”。
張旭東說，一方面，東北地區黑土地一直以來重用輕養，稭稈焚燒和離田緻使有機物料投入不足，土壤資源過度利用，黑土層就會變薄、有機質變少、養分庫容量降低；另一方面，地表裸露且頻繁耕翻，導緻黑土層流失、水分涵養能力下降、風沙加劇、生态環境惡化，而過量的化肥投入又進一步加劇了黑土退化。
“傳統耕作制度下的掠奪式經營是黑土退化的根源。”關義新說，面對透支的黑土地，最好的保護辦法其實是休耕。“不種田，直接種草就行，但咱們的國情不允許。”
“魚”和“熊掌”能否兼得？2007年，張旭東、關義新與時任吉林省梨樹縣農業技術推廣總站站長王貴滿等專家合作，開始探索和研發适合東北氣候特征和土壤特性的玉米稭稈覆寫免耕技術，并将梨樹鎮高家村的15公頃耕地作為保護性耕作實驗示範基地。至此，中科院在東北率先開啟了黑土保護性耕作技術及其機理與效果的長期定位研究。
何為“梨樹模式”？其核心，一是稭稈覆寫還田。關義新打了個比方：稭稈覆寫地表，好比給黑土地蓋了一層棉被，風來了土刮不走，雨來了土流不走，風蝕水蝕少了，黑土地變薄的問題就可以得到有效遏制，土壤水分流失的問題也可以得到有效緩解。
二是減少土壤擾動。“種莊稼會消耗地力，特别是傳統的旋耕和翻耕，不僅會造成土地裸露，引發風災、水蝕，還會加速土壤養分釋放，降低土壤保水保肥能力。”關義新說，少耕後，土壤中有機質分解的速度變慢，再加上稭稈還田，退化的土壤肥力就可以逐漸得到恢複。
三是改變玉米種植模式。過去在梨樹縣，農民種玉米大多是均勻壟種植，壟距均為60厘米。這樣的種植習慣如果采用保護性耕作技術方法，既影響播種品質也影響地溫提升。怎麼辦？中科院科研團隊經過反複試驗，提出了寬窄行的玉米種植方法。即将傳統的60厘米等行種植方法改為80厘米和40厘米，或50厘米和80厘米的壟距交替排列。
“壟距交替排列的種植規則是，今年窄行種玉米，寬行覆寫稭稈，來年寬行種玉米，窄行覆寫稭稈。這樣就解決了我國玉米連作的瓶頸問題。”關義新表示。
從“破皮黃”到大豐收
“改變耕作方式好不好？”
“好好好。”
“那上你家地種種可以嗎？”
“别來别來。”
“老百姓有句話，‘你說得再對，到我這白費’。”梨樹縣委副書記闫鶴告訴記者，“梨樹模式”聽上去很美好，示範推廣卻不容易。一聽說要在自家地裡搞試驗，莊稼人連連擺手不同意。“按照過去的老種法一年下來幾畝地可以賺個一兩萬元，他害怕這一‘豁楞’，他連一兩萬元也掙不到了怎麼辦？”
不過，東北老百姓還有一句話，叫“傻子過年看界壁兒”。解決“梨樹模式”示範問題，就要先找人種起來。2008年關義新等人建立了東北第一個合作社——康達農機合作社，農戶楊青魁成了第一個“吃螃蟹”的人。
第一年春播，隻見頭一年豐收後的玉米稈還參差不齊地留在地裡，有的留三分之一，有的覆寫一半，還有的是留高茬，地也沒翻耕。前來看熱鬧的村民紛紛笑話，“這是‘二流子種地，成不了氣候’”。沒想到，當年秋天的結果令村民們吃驚。就這一鍬子下去就能露出黃土的“破皮黃”，15垧玉米竟然平均增收10％至12％。由于是稭稈全量還田，化肥用量減少20％，種子用量減少60％，種田成本也大大降低。
如今，多年稭稈覆寫還田，昔日村民眼中的“破皮黃”也在不知不覺間變了樣。“現在的土地又養肥、養黑了，也比原來更松軟了。”楊青魁說，多年過去，15垧“破皮黃”平均産量可以達到1.1萬至1.2萬公斤／公頃，最高達到過1.6萬多公斤／公頃，創下全縣最高。“算下來每公頃可節省肥料、人工等成本1650元，玉米産量每公頃增加1000公斤以上，可增加收入1400元左右，兩項合計每公頃玉米節本增效3050元左右。”
眼瞧着楊青魁的“破皮黃”迎來大豐收，農戶開始改變看法，“梨樹模式”就這樣慢慢推廣了起來。張旭東介紹，在東北黑土區，“梨樹模式”近3年累計推廣應用超過3000萬畝，實作經濟效益27.3億元。
“梨樹模式”對黑土保護利用的實際效果如何？2012年，一場台風“布拉萬”襲擊東北，試驗地周圍所有地塊種的玉米均嚴重倒伏。張旭東說：“稭稈覆寫免耕試驗地隻有15％左右的玉米傾斜，之後連續多年試驗表明，稭稈覆寫免耕可有效防止玉米根倒，減少大風災害，特别是強台風對玉米生産的影響。”
中科院沈陽應用生态研究所在梨樹基地10餘年的保護性耕作定位實驗和示範表明，“梨樹模式”有效提升了黑土地農田土壤增碳培肥、抗旱保墒、節肥增效等功能，為黑土地産能提升提供了長效保障。土壤養分庫容增加10％至20％，養分利用效率提高15％至20％，土壤水分貯存容量增加10％以上，減少了風沙災害，減少土壤風蝕和水蝕80％以上。
因地制宜的龍江模式
藍天白雲下是一望無垠的大片黑土地。走進位于黑龍江海倫市六合村的中厚層黑土保育示範田，深翻後的黑土踩在腳下格外松軟，撥開随着深翻裸露在外的稭稈，往下輕輕一挖，幾條粉紅色的蚯蚓立刻露了出來。
這裡是赫赫有名的中國大豆之鄉，土壤剖面分布着大于30厘米的中厚層黑土。與“梨樹模式”盡量少耕免耕不同，示範田的黑土地保護似乎有些“逆其道而行之”。在這裡，秋收後的玉米稭稈粉碎後，不是覆寫在土壤表層，而是随着深翻的機械一起翻埋進30厘米的耕層，然後耙地、起壟、鎮壓達到待播種狀态，保證來年适時春播的品質，進而達到苗齊苗壯。
同樣都是黑土地，為何一個要少耕免耕、全覆寫，一個要深翻、不覆寫？韓曉增解釋，“梨樹模式”主要适用于春季較為幹旱的地區，而海倫屬于半濕潤地區，土壤濕度較大且偏冷涼，如果采用“梨樹模式”實施稭稈覆寫，土壤中的水分會增多，既不利于春季播種，也會使土壤更加冷涼影響出苗效果。
“中厚層黑土主要的問題是土壤有機質積累和分解失去平衡。”中科院東北地理所副研究員鄒文秀介紹，針對問題他們提出了稭稈深埋還田和玉米大豆輪作為核心技術的“黑土層保育模式”。如今這片土壤已經開展了3年輪作實驗。
海倫市農業農村局黑土地保護辦公室主任劉向波告訴記者，中科院在海倫市連續6年的實驗示範，在原本就不低的産量基礎上，實作玉米平均增産10.2％以上，大豆平均增産12.3％以上，土壤有機質含量提高3.2g／kg以上，黑土層保護深度在30厘米至35厘米，各項名額都達到或超過國家保護綱要要求，今年示範面積達60萬畝。
“一服藥隻能治一種病。”針對不同類型的土壤，韓曉增等人提出了适合黑龍江黑土地保護利用的6個子模式，并将其歸納總結為“龍江模式”。
比如，因風蝕和水蝕造成黑土層比較薄，或者暗棕壤等中低産田，适用以有機肥加稭稈淺混還田為核心的黑土層培育模式；松嫩平原西部風沙、幹旱、鹽堿地區，适用以稭稈覆寫還田、少耕免耕為核心的保護性耕作模式；“治療”白漿土和黑鈣土“有病”土層等，則要用到障礙性土層消減快速培肥模式……
“東北黑土地區域，地形多樣、土壤類型多樣、氣候多樣、種植作物多樣，這決定了保護黑土地一定要因地制宜、辨證施治、對症下藥。”韓曉增多次表示。
圖為關義新研究員（右）與吉林土肥站李德忠研究員在春播前指導吉林榆樹市保護性耕作工作。（資料圖檔）
調查手記
護好“耕地中的大熊貓”
舒雲
黑土地是大自然賜予人類的寶貴資源。因長期過度開發利用、氣候變化等多種因素的影響，東北黑土地出現了不同程度的退化問題，直接影響到區域糧食産量的穩定。
糧食生産，根本在耕地，出路在科技。中國科學院因地制宜提出的保護性耕作技術新模式，對保護性耕作的壟距、稭稈覆寫方式等關鍵科學和技術問題進行了深入研究和調整，并自主研發了相配套的免耕播種機，為保護性耕作的示範推廣提供了強有力的科學支撐。
科技創新是推動經濟社會發展的第一動力，也是用好養好黑土地的根本途徑。中科院連續多年的實驗示範表明，應用保護性耕作技術可有效遏制黑土地退化。不過有關研究人員也坦承，這一現代耕作技術體系還面臨着一些有待完善的地方。比如，現在研發的免耕播種機也需要進一步完善更新。
當然，黑土地科學保護和利用是一項系統性工程，其中所涉及的不僅僅是科學和技術方面的問題，還有示範推廣和政策等方面的問題。比如，保護性耕作是一項用養結合的農業技術，“養”需要較長的時間，有些地方可能需要3年甚至更久才能逐漸顯現效果，這就決定了政策制定者、技術應用者、技術研究者都不能抱有“一口吃個大胖子”的心态，需要做好打持久戰的準備。
“要把黑土地保護作為一件大事來抓，把黑土地用好養好”。我們期待政産學研界繼續協同努力，錨定黑土地保護利用的關鍵科學和技術問題進一步開展科技攻關，在全社會形成黑土地科學保護與利用的合力，使黑土地永遠造福人民。
來源：經濟日報