林琪
糧食問(wèn)題歷來(lái)都是國(guó)之大事。要想解決糧食問(wèn)題,先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)固然重要,但土壤的先天條件也同樣不可或缺。黑土地是“耕地中的大熊貓”,對(duì)保障糧食安全具有不可替代的重要作用。
黑土疏松肥沃,有機(jī)質(zhì)含量高,肥力可以達(dá)到普通土壤的十倍,是世界公認(rèn)的最肥沃的土壤,形成過(guò)程極為緩慢,在自然條件下形成1厘米厚的黑土層需要200—400年。因?yàn)楹谕恋男纬珊蜌夂蚣暗刭|(zhì)條件有著密不可分的關(guān)系,世界上的黑土地主要分布在北緯45度一線(xiàn)。夏季溫暖濕潤(rùn),可以使植物大量生長(zhǎng),入秋后,落葉堆積地面,到了冬天,因氣候嚴(yán)寒,地面排水不暢,形成凍土,可以將植物殘骸保存。冬冷夏熱讓土壤里的微生物活動(dòng)具有間歇性的特征,使分解留下的腐殖質(zhì)和有機(jī)質(zhì)大大增加。這樣經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)歲月的不斷累積,腐殖質(zhì)不斷加厚,形成黑土。
保護(hù)黑土地,勢(shì)在必行
“挖了不到一鍬頭深,便露出了黃土?!焙邶埥”辈康囊恍┓N糧大戶(hù)、合作社負(fù)責(zé)人反映,因長(zhǎng)期過(guò)度開(kāi)發(fā)利用,加上氣候變化等多種因素的影響,東北黑土地出現(xiàn)了不同程度退化問(wèn)題,部分土壤有機(jī)質(zhì)不斷下降。
2021年7月9日,中國(guó)科學(xué)院在黑龍江哈爾濱發(fā)布了《東北黑土地白皮書(shū)(2020)》,這是我國(guó)首次發(fā)布黑土地白皮書(shū)。白皮書(shū)指出,目前東北黑土地黑土層的厚度已經(jīng)減少了30%至50%,一些地區(qū)土壤黑土層不足20厘米,而且目前黑土層仍以每年1至2毫米的速度減少。
東北黑土區(qū)開(kāi)墾的歷史有100多年,長(zhǎng)久以來(lái),土地重用輕養(yǎng),缺乏保護(hù)意識(shí),黑土區(qū)土壤耕層的有機(jī)質(zhì)含量的不斷下降,造成了中低產(chǎn)黑土面積不斷加大,土壤的潛在生產(chǎn)功能和生態(tài)功能下降,高肥力耕地越來(lái)越少,甚至有部分黑土區(qū)已經(jīng)喪失了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力。其中,退化最為嚴(yán)重的是旱作農(nóng)業(yè)區(qū),尤其是玉米種植帶。傳統(tǒng)耕作制度下的玉米連作模式是導(dǎo)致土壤退化的根本原因,由于經(jīng)營(yíng)者缺乏土地保護(hù)意識(shí),幾十年來(lái)玉米的生產(chǎn)種植一直采取掠奪式種植方式,長(zhǎng)時(shí)間在同一塊田地上連續(xù)種植相同作物,導(dǎo)致黑土區(qū)的土地利用處于“超負(fù)荷”狀態(tài)。
黑土變薄、變瘦、變硬了。作為耕地的黑土在人類(lèi)收獲過(guò)后,無(wú)法得到可用于形成腐殖質(zhì)或有機(jī)質(zhì)的有機(jī)物質(zhì),農(nóng)作物、秸稈等有機(jī)物質(zhì)都被收走。在秋收結(jié)束后,冬春中的地表都是處于裸露的狀態(tài),容易遭到雪水或大風(fēng)的侵蝕,研究顯示,一年約損失1~5毫米的表土層,而黑土層總深也就30厘米至1米左右。不合理的施肥使黑土中的微量元素出現(xiàn)不平衡的狀態(tài),生物結(jié)構(gòu)遭到破壞;加之開(kāi)墾、翻種等活動(dòng),土地的孔隙度、吃水能力都不斷降低,導(dǎo)致土質(zhì)硬化。
面對(duì)黑土地退化帶來(lái)的諸多影響,人們不得不重視這一問(wèn)題,保護(hù)黑土地勢(shì)在必行。有專(zhuān)家認(rèn)為,黑土地治理保護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,關(guān)鍵在于如何解決好“用”和“養(yǎng)”的問(wèn)題。
日前,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、國(guó)家林業(yè)和草原局等7部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《國(guó)家黑土地保護(hù)工程實(shí)施方案(2021—2025年)》,提出“十四五”期間將完成1億畝黑土地保護(hù)任務(wù),黑土地保護(hù)區(qū)耕地質(zhì)量明顯提升,旱地耕作層達(dá)到 30 厘米、水田耕作層達(dá)到20厘米~25 厘米,土壤有機(jī)質(zhì)含量平均提高10%以上,有效遏制黑土耕地“變薄、變瘦、變硬”退化趨勢(shì),基本構(gòu)建形成持續(xù)推進(jìn)黑土地保護(hù)利用的長(zhǎng)效機(jī)制。
作為我國(guó)保護(hù)性耕作的先行區(qū),東北地區(qū)建立了一批黑土地保護(hù)模式和示范區(qū),提出了黑土地保護(hù)性耕作“梨樹(shù)模式”、因地制宜黑土地保護(hù)的“龍江模式”,為黑土地保護(hù)與利用提供了較好的解決方案。
“梨樹(shù)模式”,秸桿變沃土
“嗚嗚嗚……”
在吉林省四平市梨樹(shù)縣的國(guó)家百萬(wàn)畝綠色食品原料(玉米)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)基地核心示范區(qū),無(wú)人機(jī)在低空噴灑作業(yè),田間的“氣象哨”通過(guò)攝像頭、傳感器,將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸回黑土地(梨樹(shù)縣)保護(hù)監(jiān)測(cè)指揮中心。
梨樹(shù)縣地處松遼平原腹地,是典型的農(nóng)業(yè)大縣,耕地面積393.8萬(wàn)畝,素有“東北糧倉(cāng)、松遼明珠”之美譽(yù)。玉米是全縣的主導(dǎo)作物,占總播種面積的85%以上。常年糧食總產(chǎn)量達(dá)到50億斤,人均占有糧食、人均貢獻(xiàn)糧食、糧食單產(chǎn)和糧食商品率四項(xiàng)指標(biāo)均在全國(guó)名列前茅,是全國(guó)糧食生產(chǎn)先進(jìn)縣、國(guó)家重點(diǎn)商品糧基地縣、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)。
為了實(shí)現(xiàn)黑土地有效保護(hù)和可持續(xù)利用,從2007年起,梨樹(shù)縣與中國(guó)科學(xué)院等科研機(jī)構(gòu)和院校開(kāi)展合作,經(jīng)過(guò)科研人員十幾年的聯(lián)合攻關(guān),總結(jié)出適合我國(guó)東北三省以及內(nèi)蒙古自治區(qū)東部的玉米保護(hù)性耕作技術(shù),建立了包括收獲與秸稈覆蓋、土壤疏松、免耕播種施肥、防除病蟲(chóng)草害的全程機(jī)械化技術(shù)體系,有效保護(hù)了黑土層,這就是聲名遠(yuǎn)播的“梨樹(shù)模式”。
梨樹(shù)模式運(yùn)用在黑土地上,不僅僅能夠節(jié)約成本和穩(wěn)定高產(chǎn),還可以在減少侵蝕、蓄水保墑、改善土壤物理—生物—化學(xué)性狀、培肥土壤等方面大有作為。風(fēng)蝕和水蝕不僅惡化環(huán)境,而且?guī)ё叽罅糠饰值谋硗?,是土地退化的主要原因。秸稈覆蓋在地表,可減少風(fēng)雨對(duì)土壤的侵蝕,減少土壤流失80%左右。秸稈覆蓋和免耕增強(qiáng)了土壤的蓄水功能,提高了作物對(duì)土壤水分的利用率及抗旱能力。秸稈中含有大量的新鮮有機(jī)物料,在歸還于農(nóng)田之后,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的腐解作用,就可以轉(zhuǎn)化成有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分,既能改善土壤理化性狀,又可供應(yīng)一定的氮磷鉀等養(yǎng)分,尤其是可以大量供應(yīng)鉀素。
蚯蚓數(shù)量常被用作評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量或狀況的指標(biāo)。蚯蚓數(shù)量多有利于土壤肥力的改善,使土壤向著有利于作物生長(zhǎng)的方向發(fā)展。在秸稈覆蓋田塊,每平方米蚯蚓的數(shù)量是常規(guī)壟作的 6 倍?!袄鏄?shù)模式”的保護(hù),使得土壤的生物性狀得到了改善。秸稈腐爛促使土壤有機(jī)質(zhì)含量提高,有益生物增多,土壤結(jié)構(gòu)得到了改善,肥料利用率也提高了。在這些有利因素的綜合作用下,土地可以保持持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn),在干旱年份基本不受旱災(zāi)影響,具有明顯的增產(chǎn)作用。
為切實(shí)把黑土地保護(hù)好、利用好,梨樹(shù)縣還實(shí)行“坰貼750,秸桿變沃土”的補(bǔ)貼政策,通過(guò)引進(jìn)黑土地保護(hù)綜合示范區(qū)等項(xiàng)目,積極打造“梨樹(shù)模式”升級(jí)版,讓項(xiàng)目落地帶動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展。2021年,梨樹(shù)縣保護(hù)性耕作實(shí)施面積達(dá)到耕地總面積的80%左右,高于國(guó)家推廣標(biāo)準(zhǔn)。
“龍江模式”,精準(zhǔn)施治
一場(chǎng)雨過(guò)后,黑龍江省樺川縣種糧大戶(hù)楊大叔種植的水稻長(zhǎng)勢(shì)喜人,楊大叔抓起一把黑土攥成團(tuán),手一松,松軟的黑土灑落一地。他說(shuō),這兩年通過(guò)秸稈翻埋、施有機(jī)肥等黑土地保護(hù)措施,黑土地變得松軟了,滲水能力提高,抗旱保墑的能力增強(qiáng),黑土地又“有勁兒”了。
黑龍江省樺川縣玉成現(xiàn)代農(nóng)機(jī)專(zhuān)業(yè)合作社承擔(dān)了黑土地保護(hù)利用試點(diǎn)工作。合作社負(fù)責(zé)人趙德山說(shuō),剛開(kāi)始試點(diǎn)時(shí),農(nóng)民怕增施有機(jī)肥、減少化肥導(dǎo)致減產(chǎn)。但在黑土保護(hù)利用試點(diǎn)項(xiàng)目實(shí)施第二年,他們就認(rèn)識(shí)到黑土保護(hù)的重要性了?!耙粋€(gè)明顯的變化就是土壤變得疏松了,現(xiàn)在用腳能踩下去,以前都踩不下去。”趙德山說(shuō)。
土壤有機(jī)質(zhì)含量高了,玉成現(xiàn)代農(nóng)機(jī)專(zhuān)業(yè)合作社種出的水稻品質(zhì)更好,趙德山說(shuō):“保護(hù)黑土地就像養(yǎng)小孩,需要用心去呵護(hù)。我做過(guò)對(duì)比,參與黑土保護(hù)的地塊和沒(méi)參與的,產(chǎn)量和品質(zhì)都明顯不一樣。”
“保護(hù)黑土地要辨證施治,對(duì)癥下藥,針對(duì)不同地塊采取不同的保護(hù)利用方式。”對(duì)于如何做好黑土地保護(hù)和治理修復(fù),黑龍江從未停止探索的腳步。黑龍江有耕地2.3億畝,復(fù)雜多樣的地形、氣候和種植方式導(dǎo)致了土壤的多樣性。針對(duì)不同的土壤、氣候類(lèi)型區(qū),組裝、建立完整的黑土地保護(hù)利用模式,這就是“龍江模式”。
龍江模式涵蓋四大模式,包括黑土層保育模式、黑土層培育模式、四免一松保護(hù)性耕作模式和坡耕地蓄排一體化控蝕培肥模式。
秸稈翻埋還田——黑土層保育模式,主要適用在松嫩平原中東部和三江平原草甸土區(qū),以黑土層擴(kuò)容增碳為核心技術(shù),組裝免耕覆蓋技術(shù),建立“一翻”(秸稈和有機(jī)肥翻埋還田)“兩免”(條耕條蓋、苗帶休閑輪耕)技術(shù)模式。
秸稈碎混還田——黑土層培育模式,主要針對(duì)因風(fēng)蝕和水蝕的土壤、薄層黑土、暗棕壤等中低產(chǎn)田,采用秸稈和有機(jī)肥混合翻埋、松耙碎混為核心技術(shù),通過(guò)玉米大豆輪作,配套免耕覆蓋、條耕條蓋和苗帶輪耕休閑技術(shù),橫坡打壟、壟向區(qū)田、植物籬等水土保持措施逐漸加深耕層,達(dá)到了肥沃耕層構(gòu)建的效果。
“四免一松”保護(hù)性耕作模式針對(duì)松嫩平原西部風(fēng)沙、干旱、鹽堿等問(wèn)題,采用秸稈覆蓋免耕配合深松的保護(hù)性耕作技術(shù),取得了良好的技術(shù)效果。
坡耕地蓄排一體化控蝕培肥模式是建立坡耕地蓄排水與控制面蝕、培肥土壤相結(jié)合的一體化系統(tǒng)工程保護(hù)黑土地中的坡耕地。結(jié)果顯示,應(yīng)用該種模式作物增產(chǎn)13.8%,蓄水能力提高30.1%,保水能力提高20.9%,速效養(yǎng)分增加15%。
“十三五”期間黑龍江投入了600多個(gè)億,從2015年開(kāi)始實(shí)施了黑土地保護(hù)利用試點(diǎn)工作,通過(guò)兩輪試點(diǎn),建成高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田8100多萬(wàn)畝,每畝耕地糧食產(chǎn)量平均增加100斤。從2019年開(kāi)始,黑龍江連續(xù)兩年獲得國(guó)務(wù)院督查激勵(lì)獎(jiǎng)。
黑土地是大自然給予人類(lèi)的得天獨(dú)厚的寶藏,也是重要的生態(tài)屏障、天然的生物基因庫(kù)、調(diào)節(jié)溫室氣體的緩沖器。養(yǎng)好、用好黑土地,就是保住全人類(lèi)糧食安全的“飯碗田”,就是留住全世界可持續(xù)發(fā)展的根基,是人類(lèi)社會(huì)義不容辭的共同責(zé)任。
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國(guó)外還有哪些黑土地?
全世界僅有“3+1”塊黑土區(qū),除了中國(guó)東北平原,還有美國(guó)密西西比平原、烏克蘭平原,以及南美洲的潘帕斯草原。
世界第四長(zhǎng)河密西西比河是美國(guó)最重要的母親河,它以豐沛的流量、發(fā)達(dá)的水系、廣闊的流域貫穿美國(guó)南北,覆蓋了美國(guó)本土的大半個(gè)區(qū)域。當(dāng)河流蜿蜒穿過(guò)密西西比州和阿拉巴馬州一帶時(shí),最壯觀的農(nóng)業(yè)景觀出現(xiàn)了,這個(gè)地方就是美國(guó)最著名的黑土地,這片耕地與周?chē)中纬闪缩r明的對(duì)比。
這塊黑土地呈現(xiàn)出“新月形”,是美國(guó)著名的大農(nóng)業(yè)帶,種植著玉米、棉花和大豆。新月形黑土地周?chē)由斐?20平方千米的平原,被視為廣義的美國(guó)黑土地。這里的肥沃土壤形成于白堊紀(jì)時(shí)期,當(dāng)時(shí)墨西哥灣的海岸線(xiàn)離內(nèi)陸更遠(yuǎn)。數(shù)百萬(wàn)年來(lái),生活在墨西哥灣的浮游生物留下的富含碳酸鈣外骨骼不斷積累,使得土壤非常肥沃,非常適合種植莊稼。美國(guó)的農(nóng)業(yè)科技特別發(fā)達(dá),不僅是靠發(fā)達(dá)的科技,密西西比河平原的肥沃黑土地也功不可沒(méi),而且這片黑土地人口非常稀少,適合大規(guī)模機(jī)械化經(jīng)營(yíng),糧食產(chǎn)量極大。
另外一塊典型的黑土地,則位于廣袤的烏克蘭平原上,面積約為190萬(wàn)平方千米,約為烏克蘭國(guó)土面積的三分之二,大約占世界黑土總量的四分之一。
烏克蘭大部分地區(qū)屬世界十大平原之一東歐平原,土地平整而肥沃,受大西洋暖濕氣流的影響,大部分地區(qū)為溫帶大陸性氣候,克里米亞半島南部為亞熱帶氣候。除了氣候適宜,烏克蘭還擁有不少湖泊河流,境內(nèi)100公里以上的河流有116條(最長(zhǎng)的是第聶伯河,在烏克蘭長(zhǎng)981公里),還有三千多個(gè)自然湖泊。這些得天獨(dú)厚的自然優(yōu)勢(shì)使得烏克蘭成為農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)之地。在蘇聯(lián)時(shí)代,烏克蘭就是蘇聯(lián)主要的糧食基地,有著歐洲糧倉(cāng)的美譽(yù)。
此外,阿根廷的潘帕斯草原也是主要黑土分布區(qū),不過(guò)阿根廷的黑土屬于紅化黑土,有別于其他三大黑土分布國(guó)。與三大黑土分布國(guó)相比,阿根廷的紅化黑土成土速度較快,但肥力較低,而且這里沒(méi)有典型黑土區(qū),所以黑土肥沃程度比不其他上三大黑土分布國(guó)。