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多年來，“梨樹模式”研發(fā)與應(yīng)用團(tuán)隊首席科學(xué)家，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所（以下簡稱沈陽生態(tài)所）研究員張旭東，帶領(lǐng)團(tuán)隊推廣保護(hù)性耕作。他把這種增加地表作物秸稈覆蓋，減少土壤擾動的耕作模式稱作“懶人耕作”。

作者：沈春蕾 

來源：中國科學(xué)報（2022年1月24日）

 

 

 

 

張旭東在梨樹試驗示范基地講解保護(hù)性耕作技術(shù)。沈春蕾攝

 

 

張旭東在梨樹試驗示范基地介紹土壤有機質(zhì)變化。沈春蕾攝

 

不久前，中國科學(xué)院“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)梨樹示范區(qū)保護(hù)性耕作高產(chǎn)增效技術(shù)現(xiàn)場測產(chǎn)會在吉林省梨樹縣舉行，測得平均畝產(chǎn)達(dá)到1077.94公斤，2020年的平均畝產(chǎn)是1039.17公斤。“梨樹模式”研發(fā)基地又一年迎來大豐收。

 

多年來，“梨樹模式”研發(fā)與應(yīng)用團(tuán)隊首席科學(xué)家，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所（以下簡稱沈陽生態(tài)所）研究員張旭東，帶領(lǐng)團(tuán)隊推廣保護(hù)性耕作。他把這種增加地表作物秸稈覆蓋，減少土壤擾動的耕作模式稱作“懶人耕作”。

 

“懶人耕作”一點沒耽誤農(nóng)民致富。日前，張旭東團(tuán)隊因在“梨樹模式”研發(fā)與應(yīng)用中做出的重大貢獻(xiàn)，獲得2021年度中國科學(xué)院科技促進(jìn)發(fā)展獎。

 

尋找合適的模式

 

梨樹縣是典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，但“十年九旱”，特別是春旱一直是困擾當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展難題。

 

2006年，張旭東來到梨樹考察，見到了時任梨樹縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站站長王貴滿，兩人一拍即合，決定開始探索和研發(fā)適合當(dāng)?shù)貧夂蛱卣骱屯寥捞匦缘谋Ｗo(hù)性耕作技術(shù)，并將梨樹鎮(zhèn)高家村的15公頃耕地作為試驗示范基地。

 

如今，試驗示范基地里土壤腐殖質(zhì)層明顯比別處厚，黑土下藏著很多又肥又大的蚯蚓。這里也成為我國東北玉米保護(hù)性耕作“梨樹模式”的發(fā)源地。

 

保護(hù)性耕作技術(shù)在20世紀(jì)60年代發(fā)源于美國，地表秸稈覆蓋及少耕、免耕是其主要模式。作為防止土壤侵蝕、提高土壤肥力的首選技術(shù)，已經(jīng)在世界廣泛推廣。

 

張旭東等人一邊借鑒國外的保護(hù)性耕作技術(shù)，一邊尋找適合東北黑土地的耕作模式。經(jīng)過多年試驗，團(tuán)隊最終確定玉米秸稈覆蓋免耕全程機械化種植模式。

 

“傳統(tǒng)耕作講究松土，其實這種措施有很大的誤區(qū)。”張旭東告訴《中國科學(xué)報》，“如果土壤太疏松，尤其是地表沒有覆蓋，春天的一場大風(fēng)就能把整個壟臺都給吹掉，一場大雨也會造成水土流失，因此過度疏松是沒有好處的。”

 

在張旭東的指導(dǎo)下，保護(hù)性耕作試驗示范基地的農(nóng)田沒有采用傳統(tǒng)耕作的秸稈清理、旋耕起壟，而是在玉米秋收后，將秸稈原地均勻覆蓋，春播時直接在秸稈覆蓋的農(nóng)田上實施免耕播種施肥一體化作業(yè)，從而實現(xiàn)秸稈還田、免耕播種施肥、化學(xué)除草、機械收割的全程機械化作業(yè)。

 

這種看似“懶人耕作”的模式在當(dāng)?shù)氐耐茝V之初就遇到了困難。一方面，農(nóng)戶不接受，因為傳統(tǒng)耕作都講究“勤勞致富”；另一方面，需要免耕播種機播種，當(dāng)時國內(nèi)沒有這樣的機器。研發(fā)團(tuán)隊成員之一、中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員關(guān)義新提議：“機器我們自己搞。”

 

2008年，關(guān)義新帶領(lǐng)團(tuán)隊研發(fā)的第一臺國產(chǎn)免耕播種機問世。免耕播種機不僅滿足了秸稈覆蓋還田和不整地作業(yè)要求，還可以完成清理秸稈、開溝、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等一體化作業(yè)。

 

如何讓農(nóng)民相信

 

一切準(zhǔn)備就緒，下一步就是如何讓農(nóng)民相信“懶人耕作”也能致富。

 

梨樹縣試驗示范基地的數(shù)據(jù)顯示，2013年6月，在連續(xù)實施秸稈全部還田六年的地塊測定，每平方米蚯蚓的數(shù)量達(dá)到118條，常規(guī)耕作下僅有7條。秸稈連續(xù)全覆蓋免耕10年后，0～20厘米耕層土壤有機質(zhì)含量提高了17%，減少化肥使用量20%。

 

“連年秸稈覆蓋還田，土壤有機質(zhì)含量呈明顯遞增趨勢，土壤中的氮磷鉀及微量元素含量均有所增加。”張旭東表示，“大量蚯蚓等生物活動對疏松土壤、加快秸稈轉(zhuǎn)化、促進(jìn)土壤熟化起到了積極的作用。”

 

關(guān)于前文提到梨樹縣的春旱，秸稈覆蓋也給出了解決方案。秸稈覆蓋不僅提高了水分入滲能力，同時也能阻止徑流發(fā)生，可以把更多的雨水留在耕層，還能夠減少土壤水分蒸發(fā)。

 

“該模式下土壤養(yǎng)分庫容增加10%～20%，養(yǎng)分利用效率提高15%～20%。”另外，張旭東還指出，覆蓋在地表的秸稈就好像一層被子，不僅可以減少風(fēng)對土壤的侵蝕60%以上，還可以減少水對土壤的侵蝕80%以上。

 

沈陽生態(tài)所研究員何紅波在導(dǎo)師張旭東指導(dǎo)下，根據(jù)土壤氮素固持的微生物學(xué)過程和機制，提出了“土壤有效氮過渡庫”的理論。她將“土壤有效氮過渡庫”比喻成“駱駝的駝峰”，即同時具有儲存和釋放養(yǎng)分的功能。“秸稈和肥料氮素在土壤微生物的轉(zhuǎn)化下，儲存進(jìn)入這個“駝峰”中，按需釋放和補充。”

 

經(jīng)過10年試驗后，梨樹縣林海鄉(xiāng)向陽村三社農(nóng)民付國興驚喜地發(fā)現(xiàn)：“一邊是旋耕土地出現(xiàn)板結(jié)風(fēng)化；一邊是采用了秸稈全覆蓋模式的土地呈現(xiàn)良好的土壤結(jié)構(gòu)，產(chǎn)量明顯增加。”

 

“采用保護(hù)性耕作技術(shù)的土地，和常規(guī)種植相比每公頃可節(jié)約成本1200元至1500元。”梨樹縣高家村康達(dá)農(nóng)機合作社理事長楊青魁說，“常規(guī)種法是每年都需要旋地和壓地，現(xiàn)在我們什么都不需要干，都交給免耕播種機來搞定。”

 

“梨樹模式”可復(fù)制推廣

 

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、財政部聯(lián)合印發(fā)的《東北黑土地保護(hù)性耕作行動計劃（2020—2025年）》提出，力爭到2025年，保護(hù)性耕作實施面積達(dá)到1.4億畝，占東北地區(qū)玉米種植適宜區(qū)域耕地總面積的70%左右，形成較為完善的保護(hù)性耕作政策支持體系、技術(shù)裝備體系和推廣應(yīng)用體系。

 

在采訪中，張旭東多次提到，“梨樹模式”誕生于梨樹，但他希望讓“梨樹模式”造福更多地區(qū)。梨樹縣地處東北黑土區(qū)的中部，南部有遼寧省，北部有黑龍江省，從梨樹縣向外推廣相對容易。

 

近年來，為了推廣保護(hù)性耕作，張旭東團(tuán)隊已經(jīng)走過東北玉米帶的61個示范基地，行程近3000公里。如今，保護(hù)性耕作技術(shù)已在3000余萬畝土地上成功應(yīng)用。其中，在遼寧已建成6個核心示范區(qū)、20個保護(hù)性耕作示范點，直接推廣和輻射面積600余萬畝，覆蓋整個遼寧玉米種植區(qū)。

 

2021年7月，沈陽生態(tài)所與遼寧省昌圖縣人民政府簽署“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)框架協(xié)議。其實早在2012年，張旭東團(tuán)隊就開始在昌圖縣與盛泰農(nóng)機專業(yè)合作社開展合作，進(jìn)行全秸稈覆蓋保護(hù)性耕作示范。

 

“在沒引進(jìn)保護(hù)性耕作技術(shù)前，秸稈處理對我們是一個大問題，不敢多包地。引進(jìn)保護(hù)性耕作技術(shù)后，我們不僅有能力大規(guī)模包地，而且出苗效果很好，產(chǎn)量也明顯增加。”盛泰農(nóng)機專業(yè)合作社理事長盛鐵雍告訴《中國科學(xué)報》，“一臺四行免耕播種機讓我們一季能作業(yè)3000畝，當(dāng)年就能收回成本。”

 

張旭東笑稱：“未來應(yīng)該不會只有‘梨樹模式’，可能還會有‘昌圖模式’。”