于新雨 李明森 李子林 吳艷麗

(吉林省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院，吉林 長(zhǎng)春 130022)

1 吉林省玉米生產(chǎn)情況調(diào)研分析

1.1 吉林黃金玉米帶

吉林黃金玉米帶約位于N40°～42°,E125°～128°，吉林省中部，松遼平原腹地，也被稱為中國(guó)黃金玉米帶。主要分布于吉林省長(zhǎng)春地區(qū)、四平地區(qū)、松原地區(qū)、白城地區(qū)、遼源地區(qū)、吉林地區(qū)6市22個(gè)縣(市、區(qū))，核心區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)春平原，總幅員面積6萬(wàn)多km2，占吉林省面積的30%以上;耕地299.75萬(wàn)hm2，占吉林省耕地面積的75.1%;糧食作物面積254.1萬(wàn)hm2，占吉林省播種面積的75.7%，年總產(chǎn)量265億kg，占吉林省玉米總產(chǎn)量的82%?！包S金玉米帶”讓吉林成為中國(guó)產(chǎn)糧大省，并深刻影響作物種植結(jié)構(gòu)。

1.2 吉林省種植結(jié)構(gòu)

吉林省在過去很長(zhǎng)時(shí)間一直是我國(guó)東北大豆的生產(chǎn)區(qū)域及最大集散地，出口量大，當(dāng)時(shí)被國(guó)際上稱為“豆城”。玉米經(jīng)濟(jì)的熱潮，對(duì)高產(chǎn)高效目標(biāo)的追逐使玉米種植面積逐年增長(zhǎng)，吉林省種植規(guī)律和種植結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，玉米成為糧食生產(chǎn)的主要單一品種。多年以來(lái)，在全國(guó)范圍內(nèi)，吉林省玉米商品量、商品率以及人均占有量和出口量穩(wěn)居全國(guó)第1位，在保障我國(guó)的糧食安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、增加農(nóng)民收入以及脫貧攻堅(jiān)方面作出了重要貢獻(xiàn)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，至今成為世界矚目的玉米產(chǎn)區(qū)。隨著我國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的戰(zhàn)略部署，農(nóng)業(yè)的供給側(cè)改革使“黃金玉米帶”種植結(jié)構(gòu)正在發(fā)生變化。

1.3 吉林省耕作制度現(xiàn)狀分析

吉林省歷史和自然條件造就了規(guī)律的輪作制度,有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以來(lái)，均以循環(huán)種植結(jié)構(gòu)生產(chǎn)玉米、大豆、水稻、高粱等糧食作物。循環(huán)的種植結(jié)構(gòu)，配以具有差異的生產(chǎn)方式，使得農(nóng)業(yè)糧食生產(chǎn)與土壤生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展。

玉米經(jīng)濟(jì)的浪潮推動(dòng)和較長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)發(fā)展，使吉林省的玉米種植面積已超過耕地面積的70%～80%，形成長(zhǎng)期“連作”的玉米生產(chǎn)格局。絕大多數(shù)地塊已經(jīng)連續(xù)十幾年或者二十幾年均一直從事玉米種植生產(chǎn)。玉米是一種具有高產(chǎn)潛力的糧食品種，同時(shí)也是最消耗土壤肥力的糧食產(chǎn)品。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，通常土壤環(huán)境下，在同一塊耕地上如果連續(xù)種植玉米達(dá)到3a時(shí)，第3年土壤肥力將出現(xiàn)嚴(yán)重減退，會(huì)使玉米產(chǎn)量顯著下降。如果還要繼續(xù)種植玉米，就要快速提高土壤的肥力，顯然化肥是合適的選擇，這就需要在前3a肥料數(shù)量的基礎(chǔ)上繼續(xù)加大化肥的數(shù)量，長(zhǎng)期以往化肥使用數(shù)量從低到高已達(dá)到800～1000kg·hm-2。但相關(guān)檢測(cè)表明，化肥的利用率還不到施肥量的50%，每年有相當(dāng)數(shù)量化肥不能被植物有效利用，其被揮發(fā)、被徑流帶到水里，或以其它形態(tài)留在土壤里，形成化學(xué)土壤的形態(tài)。肥料浪費(fèi)的同時(shí)也促成了土壤生態(tài)的化學(xué)污染，整個(gè)過程是從低級(jí)到高級(jí)的惡化延伸。調(diào)查顯示，現(xiàn)在土壤化學(xué)肥料的使用保持在800～1000kg·hm-2平衡點(diǎn)上，在平衡點(diǎn)以下就會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)量明顯下降的趨勢(shì)。為了不減產(chǎn)只能保持高位肥量，不僅浪費(fèi)了能源，提高了生產(chǎn)成本，同時(shí)還污染了生態(tài)環(huán)境。

研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期堅(jiān)持玉米連作的耕地有機(jī)質(zhì)含量會(huì)消失殆盡，無(wú)有效補(bǔ)充。且大量長(zhǎng)期使用化肥，沙化趨勢(shì)必然出現(xiàn)，非科學(xué)有效的耕作，土壤的壓實(shí)板結(jié)嚴(yán)重，壟溝就是犁底層，土壤透水透氣保水保肥能力極差。作物根系無(wú)法伸展，趨水、趨肥、趨氧的能力受到限制，生長(zhǎng)發(fā)育受到影響，表現(xiàn)出脫水、脫肥、缺氧的狀態(tài)。生產(chǎn)者只好加大施肥量來(lái)平衡脫肥的狀況，造成土壤越板結(jié)越加肥，越加肥土壤越板結(jié)的惡性循環(huán)。直到土壤對(duì)作物的供給能力與外界對(duì)土壤的供給能力達(dá)到平衡，作物生長(zhǎng)發(fā)育平衡。可以認(rèn)定，目前普遍形成的超高的化肥使用就是在這樣惡性循環(huán)狀態(tài)下形成的。

在此條件下形成的化學(xué)土壤結(jié)構(gòu)，土壤生物微生物的多樣性遭到破壞，在這樣的土壤結(jié)構(gòu)里，已經(jīng)見不到多少種類的生物體，蚯蚓的身影已經(jīng)基本消失。

圖1 吉林市某玉米產(chǎn)區(qū)土壤情況

圖2 農(nóng)安縣某玉米產(chǎn)區(qū)土壤情況

圖3 農(nóng)安縣某連作玉米產(chǎn)區(qū)秸稈深度還田后土壤現(xiàn)狀

依前所述，在玉米連作生產(chǎn)過程中可以通過2種方式對(duì)減輕土壤板結(jié)、土壤有機(jī)質(zhì)的補(bǔ)充發(fā)揮重要作用，即作物秸稈深度還田、實(shí)行科學(xué)有效的機(jī)械化耕作。通過調(diào)研，顯然以往的種植方式輕視了這2項(xiàng)措施。

通過調(diào)研檢驗(yàn)具有土壤生態(tài)靈魂的有機(jī)物質(zhì)肥料消耗殆盡，得不到科學(xué)的補(bǔ)充，黑土地正在加速變成黃土地。

長(zhǎng)期連作及對(duì)土壤保護(hù)觀念的不足，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡，土壤酸化、鹽漬化增加，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)趨于消失，黑土地腐蝕表現(xiàn)明顯，長(zhǎng)期糧食生產(chǎn)消耗加上長(zhǎng)期水土流失，寶貴的黑土層即將消失。有機(jī)層從最初的70～80cm已經(jīng)減少到現(xiàn)存的20～30cm，個(gè)別地域已經(jīng)減少到不足20cm，耕層厚度就是黑土層的厚度，耕整地作業(yè)時(shí)一不小心黃土就被翻到土壤表層。深松是解決土壤板結(jié)保護(hù)優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)十分有效的機(jī)械化作業(yè)耕作方式，前期已在糧食主產(chǎn)區(qū)積極全面推行，初期也收到了一定效果，對(duì)土壤的疏松度、含水率等改善起到明顯作用。但由于耕層土壤變薄，硬底層上升，深松超過黑土耕層，黃土上翻，這種現(xiàn)象的發(fā)生，使農(nóng)民對(duì)深松整地產(chǎn)生疑慮，開始不接受對(duì)土壤的深松作業(yè)。使得能夠改善優(yōu)化土壤作用的深松作業(yè)方式出現(xiàn)停頓。

同土壤的自然生產(chǎn)規(guī)律相悖的玉米長(zhǎng)期連作生產(chǎn)方式使得玉米的產(chǎn)能獲得巨大收獲，但這種收獲是靠損壞土壤自然生態(tài)環(huán)境為代價(jià)獲得的，帶來(lái)的能源肥料浪費(fèi)與居高不下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本長(zhǎng)期困擾著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展。農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的惡化已經(jīng)發(fā)展到不斷困擾威脅社會(huì)的多領(lǐng)域方面。研究分析預(yù)測(cè)，在水質(zhì)污染、空氣污染、食品安全隱患等不良現(xiàn)象中，與目前土壤生態(tài)環(huán)境損害也具有一定的關(guān)聯(lián)。

長(zhǎng)期玉米連作促成的化肥、化學(xué)藥物的超常規(guī)使用，使得土壤自然生態(tài)的自凈能力失效，地表水受到不同程度的污染。嚴(yán)重地區(qū)深層水的污染也趨于加重，地下水不能飲用，農(nóng)村的飲水受到威脅。長(zhǎng)期大量使用化肥、農(nóng)藥的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，必定會(huì)對(duì)自然生態(tài)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生非常不利的影響。長(zhǎng)期一味追求單一的高產(chǎn)高效的非科學(xué)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)格局必然會(huì)打破自然生態(tài)平衡的格局，給自然環(huán)境造成復(fù)雜性的損害及嚴(yán)重后果。

2 調(diào)研分析結(jié)論

調(diào)查分析檢測(cè)表明，在長(zhǎng)期的玉米連作生產(chǎn)過程下，耕地資源受到了嚴(yán)重的損害，黑土地退化面臨嚴(yán)重的威脅，糧食安全和生態(tài)安全面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)，具體表現(xiàn)在以下方面：黑土地逐漸消失，生態(tài)平衡不斷被破壞；土地板結(jié)嚴(yán)重，壟溝就是心土層；生態(tài)結(jié)構(gòu)被破壞；土壤沙化逐漸加劇，植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)被破壞；化肥的使用已達(dá)到作物需要標(biāo)準(zhǔn)的3～4倍；化學(xué)土壤正在形成；除草劑、殺蟲劑、防疫、生長(zhǎng)劑等化學(xué)藥劑污染加劇；土壤有機(jī)質(zhì)消耗殆盡，土壤生物多樣性遭到毀壞；土壤中自然生態(tài)系統(tǒng)平衡狀態(tài)失調(diào)，土壤品質(zhì)下降；地下水與地表水污染嚴(yán)重，水資源可利用遭到威脅；玉米連作的種植方式還在繼續(xù)，對(duì)自然環(huán)境的破壞還在延續(xù)。

圖4 部分玉米連作區(qū)的黑土地現(xiàn)狀

圖5 典型黑土地參考模式

3 解決路徑與對(duì)策

根據(jù)調(diào)研結(jié)論，提出以下綜合性措施建議及對(duì)策。

提高農(nóng)業(yè)糧食生產(chǎn)者保護(hù)耕地資源的理念，充分認(rèn)識(shí)耕地保護(hù)的重要性，自覺樹立耕地的保護(hù)性開發(fā)使用意識(shí);將系統(tǒng)交叉學(xué)科領(lǐng)域新技術(shù)理念與技術(shù)方法引入到現(xiàn)有玉米連作生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中，用系統(tǒng)工程技術(shù)解決當(dāng)前土壤生態(tài)環(huán)境存在的各種危機(jī);探索現(xiàn)有條件下等價(jià)值種植結(jié)構(gòu)生產(chǎn)系統(tǒng)，采取等價(jià)值生產(chǎn)方法推進(jìn)輪耕制度的回歸，改變目前長(zhǎng)期玉米連作不科學(xué)、不合理的種植方式，在種植結(jié)構(gòu)上發(fā)揮黑土地保護(hù)根本作用;轉(zhuǎn)變對(duì)農(nóng)業(yè)秸稈等次生資源的認(rèn)識(shí)，將秸稈等作為寶貴資源來(lái)保護(hù)使用，強(qiáng)化種植次生資源逐級(jí)全量歸田，不是部分而是全部深度還田;快速恢復(fù)土壤有機(jī)質(zhì)水平，恢復(fù)土壤生態(tài)構(gòu)造；減少化肥的使用，挖掘有機(jī)肥料的資源強(qiáng)化和有機(jī)肥的運(yùn)用，恢復(fù)土壤生物微生物生態(tài)多樣性;改革化學(xué)復(fù)合肥料的使用，堅(jiān)持3a一測(cè)土，2a一深松相配合方式，改善土壤板結(jié)和物理性能惡化;減少藥物、除草劑等化學(xué)藥物的使用，用機(jī)械工程加生物工程的方法代替或部分代替;加快補(bǔ)齊土壤生態(tài)環(huán)境保護(hù)型技術(shù)與機(jī)械的短板，創(chuàng)立輪作制度條件下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式技術(shù)體系，為農(nóng)業(yè)種植業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供保障。

4 結(jié)語(yǔ)

玉米長(zhǎng)期連作對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境的不利影響和損害，使得糧食安全生產(chǎn)的危機(jī)不斷顯現(xiàn)，并對(duì)黑土地的保護(hù)產(chǎn)生威脅。因此，必須走生態(tài)優(yōu)先綠色發(fā)展之路，改變目前農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境困境要從2個(gè)方向入手，推進(jìn)供給側(cè)改革，推進(jìn)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)連作為輪作的改革，以適合區(qū)域內(nèi)的玉米、大豆輪作的生產(chǎn)制度實(shí)現(xiàn)種地養(yǎng)地相結(jié)合，達(dá)到土地生態(tài)使用平衡發(fā)展。改變土壤的機(jī)械化種植生產(chǎn)方式，配以土壤生態(tài)需要和作物生長(zhǎng)發(fā)育需要配套的技術(shù)與手段，確保土壤生態(tài)安全和作物生長(zhǎng)安全。這是迫切希望實(shí)現(xiàn)的農(nóng)業(yè)糧食生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境共同可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。