黑龍江省打造黑土地保護(hù)利用的“龍江模式”

文/韓曉增 鄒文秀 嚴(yán)君 陸欣春 陳旭 中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所

馬云橋 郭玉華 黑龍江省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳農(nóng)業(yè)環(huán)境與耕地保護(hù)站

黑土地是地球上珍貴的土壤資源，是指擁有黑色或暗黑色腐殖質(zhì)表土層的土地，是一種性狀好、肥力高、適宜農(nóng)耕的優(yōu)質(zhì)土地。東北平原是世界四大黑土區(qū)之一，北起大興安嶺，南至遼寧省南部，西到內(nèi)蒙古東部的大興安嶺山地邊緣，東達(dá)烏蘇里江和圖們江，行政區(qū)域涉及遼寧、吉林、黑龍江，以及內(nèi)蒙古東部的部分地區(qū)。

2016年5月，習(xí)近平總書記在黑龍江考察時(shí)就曾深情叮囑“要采取工程、農(nóng)藝、生物等多種措施，調(diào)動(dòng)農(nóng)民積極性，共同把黑土地保護(hù)好、利用好”。

黑土地是東北糧食生產(chǎn)能力的基石，保護(hù)和提升黑土耕地質(zhì)量，實(shí)施東北黑土區(qū)水土流失綜合治理，是守住“谷物基本自給、口糧絕對安全”戰(zhàn)略底線的重要保障，對于保障國家糧食安全和加強(qiáng)生態(tài)修復(fù)具有十分重要的意義。

聯(lián)合收割機(jī)收獲玉米后的秸稈覆蓋狀態(tài)

黑龍江省在東北黑土地保護(hù)中的重要性

東北地區(qū)是我國重要的商品糧基地，糧食產(chǎn)量占全國的1/4，商品量占全國的1/4，調(diào)出量占全國的1/3。多年來，東北黑土區(qū)受水蝕、風(fēng)蝕與凍融侵蝕等因素影響，造成部分坡耕地黑土層變薄，地力水平下降。加強(qiáng)東北黑土地保護(hù)，穩(wěn)步提升黑土地基礎(chǔ)地力，國家糧食安全就有了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

黑龍江的黑土地面積占我國黑土地總面積的一半以上。根據(jù)第二次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)和縣域耕地質(zhì)量調(diào)查評價(jià)成果，東北典型黑土區(qū)耕地面積約2.78億畝，其中，黑龍江省1.56億畝。黑龍省耕地面積2.39億畝，是吉林省的2.75倍，是遼寧的3.19倍，是兩省之和的1.48倍。國家糧食安全的壓艙石和穩(wěn)壓器在東北，東北的壓艙石和穩(wěn)壓器在黑龍江省。黑龍江省承擔(dān)了國家黑土地保護(hù)總面積的60%，比吉林省和遼寧省兩省的耕地面積總和還多。

研究團(tuán)隊(duì)挖掘土壤剖面和觀察肥沃耕層構(gòu)建技術(shù)對黑土層的影響

根據(jù)《東北黑土地保護(hù)規(guī)劃綱要（2017—2030年）》中對黑龍江省黑土地保護(hù)面積和耕地質(zhì)量的要求，到2030年，黑龍江省集中連片、整體推進(jìn)，實(shí)施黑土地保護(hù)面積1.48億畝，占總的保護(hù)面積的59.2%，通過修復(fù)治理和配套設(shè)施建設(shè)，加快建成一批集中連片、土壤肥沃、生態(tài)良好、設(shè)施配套、產(chǎn)能穩(wěn)定的商品糧基地；到2030年，東北黑土區(qū)耕地質(zhì)量平均提高一個(gè)等級（別）以上，土壤有機(jī)質(zhì)含量平均提高2克/千克以上，通過土壤改良、地力培肥和治理修復(fù)，有效遏制黑土地退化，持續(xù)提升黑土耕地質(zhì)量，改善黑土區(qū)生態(tài)環(huán)境。

耕地保護(hù)和產(chǎn)能 提升雙重目標(biāo)的“龍江模式”

2018年9月25日，習(xí)近平總書記在東北三省考察時(shí)講：“要加快農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，堅(jiān)持用養(yǎng)結(jié)合，綜合施策，確保黑土地不減少、不退化。”保護(hù)黑土地要辨證施治，對癥下藥，針對不同農(nóng)業(yè)生態(tài)類型區(qū)采取不同的保護(hù)利用方式。黑龍江省積極打造黑土地保護(hù)利用的“龍江模式”，實(shí)現(xiàn)耕地保護(hù)與耕地產(chǎn)能提升的雙重目標(biāo)。

黑土層保育模式。在松嫩平原中東部中厚層黑土和三江平原草甸土區(qū)，土壤剖面分布著大于30厘米的黑土表層，稱中厚黑土層，具有這樣類型土壤的耕地大約在400萬公頃左右。墾植初期土壤有機(jī)質(zhì)下降很快，目前進(jìn)入到緩慢下降期，繼續(xù)采用過度利用的生產(chǎn)方式，容易導(dǎo)致土壤嚴(yán)重退化，必須采用黑土層保育模式。這類土壤類型的表土層主要的問題是土壤有機(jī)質(zhì)積累和分解失去了平衡，土壤有機(jī)質(zhì)在逐減少。針對這樣的問題，采用秸稈翻混還田、粉耙還田和松混還田為核心，以黑土層擴(kuò)容增碳為目的，組合了玉米－大豆和玉米－玉米－大豆輪作技術(shù)，建立了黑土層保育模式。在中厚層黑土代表地區(qū)黑龍江省海倫市連續(xù)6年試驗(yàn)示范，玉米平均增產(chǎn)10.2%以上，大豆平均增產(chǎn)12.3%以上，土壤有機(jī)質(zhì)含量提高3.2克/千克以上，黑土層保護(hù)深度在30～35厘米。達(dá)到了東北黑土地保護(hù)規(guī)劃綱要的要求。

黑土層培育模式。針對因風(fēng)蝕和水蝕造成的坡耕地的薄層黑土、黑土區(qū)南部原生薄層黑土、暗棕壤等黑土層淺薄土壤類型的耕地，實(shí)行黑土地培育模式。在黑土地保育的基礎(chǔ)上，增加有機(jī)肥，實(shí)施秸稈和有機(jī)肥同時(shí)翻混還田，采用有機(jī)肥彌補(bǔ)深翻后的心土層肥力低下的不足。6年示范結(jié)果顯示，大豆增產(chǎn)11.3%以上，玉米增產(chǎn)10.5%以上，有機(jī)質(zhì)提高2.4克/千克以上，肥沃耕層達(dá)到了30厘米以上，大于0.25毫米的大團(tuán)聚體含量增加了8.8%以上。

保護(hù)性耕作模式。針對黑龍江省松嫩平原西部風(fēng)沙、干旱特征和對應(yīng)的土壤類型，采用秸稈覆蓋免耕、秸稈條覆蓋間隔深松和玉米大壟苗帶休閑輪作技術(shù)，配合間歇型深松、增施有機(jī)肥和玉米大豆輪作等技術(shù)，建立了以組合耕法和組合式的秸稈還田方式為特征的保護(hù)性耕作模式。遏制了表層土壤退化，取得了良好的增產(chǎn)增收效果。

障礙性土層消減快速培肥模式。針對白漿土的白漿層和黑鈣土的鈣化層，采用秸稈、有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑一次性深翻快速達(dá)到障礙性土層改良的效果。采用障礙層消減快速培肥模式，經(jīng)過12年試驗(yàn)示范顯示，耕層深度達(dá)到了30～35厘米，土壤表層有機(jī)質(zhì)增加了3.5克/千克以上，速效磷增加了4.3豪克/千克以上，土壤容重降低了19%以上，田間持水量增加了17%以上，水穩(wěn)性大團(tuán)聚體增加了27%以上。大豆增產(chǎn)15%以上，玉米增產(chǎn)12%以上。

坡耕地控蝕增肥模式。針對坡耕地排水水流落差大、能量高的特征，采用修等高埂積水，工程化降水消能，溝坡實(shí)現(xiàn)喬、灌、草生物措施，使坡耕地達(dá)到溫和排水。坡耕地實(shí)行深松提高了土壤蓄水，覆蓋、條蓋、苗帶輪耕休閑、等高耕作、植物籬等措施減少土壤面蝕。采用農(nóng)藝措施和生物措施控制耕地面蝕和培肥地力，采用工程措施和生物措施控制面蝕。建立了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)工程措施保護(hù)黑土地中的坡耕地。示范效果：作物增產(chǎn)13.8%以上，蓄水能力提高30.1%以上，保水能力提高20.9%以上，速效養(yǎng)分增加15%以上，徑流量減少95.4%以上。

水稻田秸稈還田增碳保肥模式。針對黑龍江省水稻田秸稈還田難的問題，采用秸稈粉碎翻混還田、粉耙還田和次年春季打漿還田的方式，將秸稈與土壤均勻混合，加快秸稈腐解速度，增加休耕季節(jié)秸稈降解量，減少生育期間秸稈降解量。獲得了良好的秸稈還田和土壤儲(chǔ)碳效果。

“龍江模式”保護(hù)利用效果顯著

近些年來，黑龍江省在黑土地這個(gè)“耕地中的大熊貓”的保護(hù)方面取得了顯著效果，同時(shí)在黑土地糧食產(chǎn)能方面也得到了顯著提升。黑龍江省全省多年多點(diǎn)監(jiān)測顯示，黑土區(qū)旱地的平均耕層厚度由19.8厘米加深到23.3厘米。

耕地質(zhì)量等級比較。2019年黑龍江省耕地質(zhì)量等級平均3.46等，比東北黑土區(qū)平均等級3.59等高出0.13等；黑龍江省耕地質(zhì)量平均等級由2014年的3.77等提高到2019年的3.46等，提高8.22%，年均提高1.64%。

土壤有機(jī)質(zhì)含量比較。黑龍江省耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，2019年平均為36.2克/千克，是全國耕地土壤有機(jī)質(zhì)平均含量19.8克/千克的1.83倍。近5年黑龍江省土壤有機(jī)質(zhì)年均降速為0.49%，與2014年之前相比，年均下降速率減緩0.19個(gè)百分點(diǎn)，減緩27.94%，部分區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)含量下降得到有效遏制并實(shí)現(xiàn)恢復(fù)性增長。黑龍江省耕地開墾年限短，53.9%的耕地開墾年限在50年以下，46.1%的耕地開墾年限在20年以下，耕地土壤有機(jī)質(zhì)仍處于快速分解下降階段，最近幾年采取的秸稈還田、施用有機(jī)肥等補(bǔ)充和提升土壤有機(jī)質(zhì)措施，促使黑龍江省耕地土壤有機(jī)質(zhì)下降速率明顯減緩。中科院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所在海倫試驗(yàn)站，對剝離黑土層后的黑土母質(zhì)層與未剝離黑土層的黑土采取相同措施進(jìn)行的長期培肥模擬試驗(yàn)，也說明這一情況。在肥力形成的初期，具有快速固碳過程，黑土母質(zhì)層有機(jī)質(zhì)增加了3倍，達(dá)到典型黑土有機(jī)質(zhì)的55%。而同樣條件下，未剝離黑土層的黑土有機(jī)質(zhì)仍然處在緩慢遞減或平衡狀態(tài)。

“龍江模式”是在黑龍江省不同的土壤、氣候類型區(qū)組裝、建立黑龍江省完整的黑土地保護(hù)利用模式。“龍江模式”的實(shí)踐落實(shí)“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略，嚴(yán)格落實(shí)耕地保護(hù)制度、扎緊耕地保護(hù)的“籬笆”，加強(qiáng)耕地質(zhì)量保護(hù)、鞏固提升糧食產(chǎn)能。展望未來，“龍江模式”對黑土地的保護(hù)必將獲得巨大的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。