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此前，在我國(guó)東北黑土地地區(qū)和黃土高原、華北平原，同樣面臨著傳統(tǒng)耕作方式導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降的問題。所幸，有這樣一群科技工作者在不斷嘗試，以最新的農(nóng)業(yè)技術(shù)和保護(hù)性耕作方式，不斷升級(jí)“土壤保衛(wèi)戰(zhàn)”。

河南安陽(yáng)瓦店鄉(xiāng)王貴莊保護(hù)性耕作小麥長(zhǎng)勢(shì)情況 | 攝影：李穎/TNC

黑土保護(hù)成效明顯

近日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部召開2022年?yáng)|北黑土地保護(hù)性耕作行動(dòng)計(jì)劃工作部署會(huì)，以一系列具體措施持續(xù)“擴(kuò)面提質(zhì)”，強(qiáng)調(diào)完成今春8000萬畝秸稈覆蓋免少耕播種目標(biāo)任務(wù)。

“保護(hù)性耕作的本質(zhì)是‘保護(hù)水土的耕作方式’。”中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)李保國(guó)對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》說。

20世紀(jì)三四十年代，美國(guó)因過度開發(fā)西部，導(dǎo)致草原開始出現(xiàn)“黑風(fēng)暴”。

后來，歐洲一些糧食產(chǎn)區(qū)也陸續(xù)出現(xiàn)黑風(fēng)暴或沙塵暴。

在漫天沙塵中，人們逐漸意識(shí)到，沙塵源于人類耕作對(duì)土壤的擾動(dòng)。

尤其是集約化、機(jī)械化翻耕后，大面積、統(tǒng)一出現(xiàn)的松軟裸露土壤非常容易被風(fēng)吹起，被雨水帶走。

“我國(guó)東北的地貌特征和土壤條件與美國(guó)情況類似。”中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)所研究員隋躍宇告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“東北地區(qū)黑土富含腐殖質(zhì)，土壤孔隙度較好、表層土質(zhì)疏松，冬凍春融后土壤更疏松，表層黑土?xí)S著融冰（雪）水流失。再加上春季東北風(fēng)很大，水蝕加上風(fēng)蝕，造成黑土變薄、變硬，甚至一些地區(qū)下部黃土裸露出來，所以就有了‘黑土保衛(wèi)戰(zhàn)’、保護(hù)‘耕地中的大熊貓’。”

為改變黑土流失和退化的局面，中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究人員在東北地區(qū)開展實(shí)驗(yàn)保護(hù)性耕作，采取免耕或少耕措施，將秸稈覆蓋在田間保持水土。

“這一方面能防止黑土被吹走而引起沙塵暴，另一方面，秸稈在田地里腐解后又能變成有機(jī)肥，改善土壤結(jié)構(gòu)，增進(jìn)土壤養(yǎng)分，穩(wěn)定土壤碳含量。這樣做既保護(hù)了環(huán)境，又增強(qiáng)了土壤肥力，防止了黑土退化。”隋躍宇說。

“對(duì)東北黑土地的保護(hù)性耕作，從試驗(yàn)到推廣用了20多年時(shí)間。”大自然保護(hù)協(xié)會(huì)（TNC）中國(guó)可持續(xù)農(nóng)業(yè)總監(jiān)李穎博士對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》說，“近兩年有了國(guó)家層面的保護(hù)規(guī)劃，局面有了很大的改觀。”

目前保護(hù)性耕作在吉林、遼寧、黑龍江西部取得了很好的成效。

隋躍宇說，東北偏北部區(qū)域因?yàn)闊崃坎粔?，秸稈埋到耕層下仍腐解緩慢，如果免耕的根茬、秸稈覆蓋于地表，會(huì)阻礙土地吸收熱量，影響土壤水分蒸發(fā)，導(dǎo)致無法春播或難以出苗，所以還沒有大片推行免耕。

“但總體來說效果非常好，這種措施也被實(shí)踐證明是有效的。”

讓土壤“活”起來

“侵蝕使土壤退化，降低了糧食產(chǎn)量，再加上全球人口和氣候壓力增加，給我們帶來了切實(shí)的挑戰(zhàn)。”

拉森建議說，我們需要可持續(xù)的農(nóng)田管理，如免耕等措施，將美國(guó)中西部的土壤侵蝕率降到能維持土壤生產(chǎn)力、生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期繁榮的水平。

“如果沒有人類干涉，土壤的透氣性是非常好的。”

李穎說，“土壤微生物、小昆蟲在地下活動(dòng)，會(huì)讓土壤像海綿一樣透氣、透水。而蚯蚓等能將動(dòng)物糞便、爛樹葉甚至泥土當(dāng)食物，將有機(jī)物分解為無機(jī)物，讓土壤真正‘活’起來。翻耕對(duì)土壤微生物及地下生態(tài)系統(tǒng)來說，就像地震、火山、龍卷風(fēng)一樣破壞力巨大。”

微生物減少，土壤活性和肥力就會(huì)下降。為了提高產(chǎn)量，人們不得不施加更多化肥，這就形成惡性循環(huán)。而翻耕不但破壞土壤生態(tài)系統(tǒng)，還破壞了土壤結(jié)構(gòu)。

“翻耕在墾荒時(shí)有其必要性，主要是為了清除原生的草地植被。變成耕地后，進(jìn)行翻耕就像吃止疼藥一樣，會(huì)形成依賴。”李保國(guó)說，“這導(dǎo)致土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能越來越弱。”

以前，中國(guó)和東南亞地區(qū)主要是小農(nóng)戶耕作，所種莊稼不同，收割、翻耕時(shí)間也不同，風(fēng)蝕、水蝕問題并不突出。

但現(xiàn)在我國(guó)逐漸開始集約化耕作，收、種節(jié)奏統(tǒng)一，土地也同時(shí)裸露，問題就凸顯出來。

此外，常規(guī)翻耕涉及收割、秸稈粉碎、深耕、平整、播種、鎮(zhèn)壓等環(huán)節(jié)，需要農(nóng)機(jī)進(jìn)入田間作業(yè)。

而保護(hù)性耕作收、種同時(shí)進(jìn)行，一次就能解決全部問題。

“再回”黃土區(qū)

“華北地區(qū)的保護(hù)性耕作最早從上世紀(jì)80年代末就開始了。”

李保國(guó)說，“初衷是為了應(yīng)對(duì)黃土高原區(qū)的水土流失和華北地區(qū)嚴(yán)重的沙塵暴，但當(dāng)時(shí)農(nóng)機(jī)水平、農(nóng)業(yè)技術(shù)水平都很低，所以并沒推廣開。”

華北地區(qū)作物是一年兩季。李保國(guó)補(bǔ)充說，小麥?zhǔn)崭詈竺飧N玉米沒什么問題，但玉米收獲后，玉米秸稈或根茬量比較大，如果免耕播種小麥需要較高的農(nóng)業(yè)技術(shù)水平支持，同時(shí)對(duì)播種機(jī)的要求也非常高。

當(dāng)時(shí)因?yàn)椴シN機(jī)不甚過關(guān)，導(dǎo)致種下小麥后出苗率無法保障。

15年來，李保國(guó)等人除科研外，很大一部分精力都用在推廣保護(hù)性耕作上，在一年一季的東北黑土流失嚴(yán)重地區(qū)，取得了很大進(jìn)展和成效。

“通過這些年在東北的實(shí)踐，不斷改進(jìn)技術(shù)，現(xiàn)在農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝技術(shù)水平都有了很大提高。”李保國(guó)說，“目前我們?cè)邳S土高原、華北平原進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)，效果很好，達(dá)到了預(yù)期的目的。”

“我們主張科技先行。”李保國(guó)說，“但推廣保護(hù)性耕作涉及種植制度改革，農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和農(nóng)戶觀念改變也需要一個(gè)過程。”

他解釋說，很多農(nóng)業(yè)科技人員認(rèn)為免耕種小麥很難保證小麥出苗，也有人擔(dān)心免耕會(huì)帶來病蟲害問題。

其實(shí)技術(shù)問題都不難解決，反而是規(guī)?；?jīng)營(yíng)、土地耕作制度、耕地保護(hù)觀念、淘汰部分農(nóng)業(yè)機(jī)械等問題需要逐步解決。

3月中旬，TNC和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)等機(jī)構(gòu)在河南省安陽(yáng)市安陽(yáng)縣瓦店鄉(xiāng)王貴莊考察保護(hù)性耕作的小麥長(zhǎng)勢(shì)。

評(píng)估結(jié)果顯示，小麥出苗和生長(zhǎng)良好，預(yù)估產(chǎn)量同常年持平。

“現(xiàn)在國(guó)家非常重視生態(tài)文明建設(shè)，鼓勵(lì)這種土地可持續(xù)利用的耕作方式。”李保國(guó)說，“所以，推廣保護(hù)性耕作是遲早的事。”