吉林省東部濕潤(rùn)區(qū)黑土地保護(hù)機(jī)制的路徑分析

曹笠珈，董環(huán)宇，何 龍，劉志江，邸文靜

（1.吉林市鄉(xiāng)村振興研究院 吉林，吉林 132013；2.吉林市豐滿(mǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)蔬菜技術(shù)推廣中心 吉林，吉林 132013；3.吉林市畜牧總站 吉林，吉林 132013）

黑土地是世界上最肥沃、墾殖時(shí)間較短的耕作土壤類(lèi)型之一。我國(guó)黑土地主要分布在黑龍江、吉林、遼寧和內(nèi)蒙古自治區(qū)東部區(qū)域，耕地面積5.38億畝，占全國(guó)耕地總面積的26.6%，糧食產(chǎn)量占全國(guó)的1/4，是我國(guó)糧食安全的 “壓艙石”[1]。吉林省作為我國(guó)重要的商品糧基地之一，更要堅(jiān)決扛穩(wěn)國(guó)家糧食安全重任[2]。竇森等[3]在其報(bào)道中指出，吉林省黑土地在廣義上是指本省行政區(qū)域內(nèi)擁有黑色或暗色腐殖質(zhì)表土層、性狀好、肥力高的優(yōu)質(zhì)土地，具體包括黑土、黑鈣土、草甸土、暗棕壤、棕壤、白漿土、水稻土等7個(gè)土壤類(lèi)型。根據(jù)我省第三次土壤調(diào)查數(shù)據(jù)，在土壤資源中，暗棕壤面積約占41.4%、黑鈣土約為13.34%、白漿土約為10.5%，總的黑土面積占全國(guó)黑土覆蓋總面積的15%，由于有機(jī)質(zhì)含量較豐富，因此可盛產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玉米、水稻等糧食作物，有著發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、高效農(nóng)業(yè)得天獨(dú)厚的基礎(chǔ)條件[4]?，F(xiàn)階段，吉林省黑土地在基礎(chǔ)肥力和糧食產(chǎn)能上主要表現(xiàn)為：土壤有機(jī)質(zhì)含量下降趨勢(shì)明顯[5]。在黑土地保護(hù)上應(yīng)以秸稈還田為主基調(diào)，綜合運(yùn)用秸稈覆蓋還田、條帶旋耕還田、腐熟再還田等方式，配套機(jī)械深松、養(yǎng)分調(diào)控等措施，有針對(duì)性地解決當(dāng)前黑土地 “變薄、變瘦、變硬” 的問(wèn)題，以配套機(jī)械為重要載體，將可復(fù)制、可推廣的黑土地保護(hù)模式傳播到千百萬(wàn)種糧大戶(hù)手中，落實(shí)到田間地頭，發(fā)揮合力、起到黑土地保護(hù)的綜合效應(yīng)。

1 東部濕潤(rùn)區(qū)黑土地保護(hù)的路徑分析

吉林地區(qū)地處吉林省中東部，是糧食主產(chǎn)區(qū)的重要組成部分，坐擁白漿土和暗棕壤兩大土壤類(lèi)型，前者母質(zhì)以第四紀(jì)河湖黏土沉積物為主，剖面結(jié)構(gòu)比較特殊，A層厚度介于50～70cm之間，但黑土層較薄，約15cm，下層即為白漿層，厚度為15～30cm。白漿層是一種障礙土層，呈酸性、貧瘠，物理性狀極差，濕潤(rùn)時(shí)幾乎不能透水，干時(shí)堅(jiān)硬，不利于作物根系生長(zhǎng)；后者是在溫帶濕潤(rùn)森林植被下發(fā)育的土壤，母質(zhì)以花崗巖為主，其次是玄武巖、砂巖和礫巖，剖面結(jié)構(gòu)為A層較薄，厚度介于15～20cm之間，AB過(guò)渡層淺薄，厚度介于5～10cm之間，土壤貧瘠，多為坡耕地。

作為東部濕潤(rùn)農(nóng)業(yè)雨養(yǎng)區(qū)的主要土壤類(lèi)型，白漿土和暗棕壤墾殖前自然土壤的黑土層就比較薄。該區(qū)黑土地存在的主要問(wèn)題是坡耕地多，宜采取固土培肥黑土地保護(hù)技術(shù)模式：坡耕地頂部退耕還草、丘陵坡面改壟、筑地埂和種植物籬；同時(shí)根據(jù)地形和土壤條件，因地制宜的采取秸稈翻壓還田、秸稈覆蓋還田、壟側(cè)栽培[6]、增施有機(jī)肥、深松整地、糧豆輪作等農(nóng)藝措施，打破犁底層，增加土壤有機(jī)質(zhì)。

2 東部濕潤(rùn)區(qū)減量施肥途徑研究

2.1 構(gòu)建基于水、旱田的最佳施肥體系

在樺甸、磐石和蛟河等縣市設(shè)置高、中、低產(chǎn)田多點(diǎn)覆蓋的 “3414” 田間肥效試驗(yàn)，針對(duì)不同區(qū)域制定科學(xué)合理的施肥量、施肥方式和施肥時(shí)間，構(gòu)建最佳的肥料運(yùn)籌模式，通過(guò) “穩(wěn)氮、減磷、補(bǔ)鉀” 精準(zhǔn)施肥體系的建立，增加中、微量元素施用比例，進(jìn)一步提高化肥利用率減少總的用肥量，穩(wěn)產(chǎn)的同時(shí)保蓄土壤肥力?，F(xiàn)階段，廣大農(nóng)戶(hù)仍存在重視大量元素肥、忽略中、微量元素肥的思維意識(shí)，根據(jù)植物營(yíng)養(yǎng) “木桶原理” ，偏施氮磷鉀肥會(huì)使作物生產(chǎn)過(guò)程對(duì)中、微量元素更加苛求。當(dāng)前，吉林省東部濕潤(rùn)區(qū)土壤有效磷大多集中在30～60mg/kg，含量非常豐富，磷素在土壤中往往以PO43-、HPO42-和H2PO4-的形式存在，其與Zn+等結(jié)合易形成難溶物，導(dǎo)致磷鋅拮抗使兩者有效性顯著降低。

2.2 基于智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)精準(zhǔn)施肥平臺(tái)

以土壤監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依托，充分引導(dǎo)廣大肥料企業(yè)生產(chǎn)配方肥、緩/控釋肥以及有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥，減少高氮復(fù)合/混肥的市場(chǎng)占有率，使利于黑土地保護(hù)的系列新型肥料逐步占據(jù)市場(chǎng)[7]，通過(guò)測(cè)土配方施肥構(gòu)建區(qū)域性地力評(píng)價(jià)體系，基于大數(shù)據(jù)與問(wèn)卷調(diào)查相結(jié)合，施肥指導(dǎo)卡與手機(jī)APP相銜接，形成智能化精準(zhǔn)施肥服務(wù)平臺(tái)，擴(kuò)大示范推廣效果，進(jìn)一步提高人們科學(xué)施肥意識(shí)，從其主觀層面提高對(duì)減肥增效理念的認(rèn)知。

3 東部濕潤(rùn)區(qū)秸稈還田方式研究

3.1 東部濕潤(rùn)區(qū)秸稈還田作用分析

系統(tǒng)分析和比對(duì)玉米秸稈粉碎還田、覆蓋還田、旋耕還田以及秸稈富集深埋還田后在農(nóng)田土壤中的腐解特征、養(yǎng)分釋放、理化特性的變化趨勢(shì)，揭示秸稈還田對(duì)濕潤(rùn)區(qū)坡耕地滲透速率、儲(chǔ)水量、滲透量和侵蝕量等水土保持作用。此外，要投入精力研究炭基肥，將玉米秸稈采用裂解法加工成生物質(zhì)炭，在其副產(chǎn)物木醋業(yè)的加持下，包裹在顆粒尿素外側(cè)，形成具有一定緩釋效果的炭基緩釋尿素。

以秸稈為主原料，接種微生物菌劑進(jìn)行充分腐解，腐解完成后輔以尿素、磷酸二銨、硫酸鉀等化肥，可造粒、加工秸稈基生物有機(jī)肥。該肥料種類(lèi)具有化肥的速效性、兼具有機(jī)肥的緩效性，剛?cè)岵?jì)，是消納秸稈資源、坡耕地土壤培肥的破解之術(shù)。秸稈基生物有機(jī)肥營(yíng)養(yǎng)元素均衡、全面，可改善土壤理化性狀，提高團(tuán)粒結(jié)構(gòu)比例，有效提高腐殖質(zhì)品質(zhì)，肥效持久，具有顯著增產(chǎn)作用。秸稈基生物有機(jī)肥富含枯草芽孢桿菌、鏈霉菌、黑曲霉和木霉等有益微生物菌群，所含的速效養(yǎng)分能滿(mǎn)足農(nóng)作物當(dāng)季需求，長(zhǎng)效養(yǎng)分可保蓄在土壤中作為潛在肥力，秸稈部分經(jīng)腐解產(chǎn)生大量的腐殖酸，具有保水、保肥、改良土壤和生物防治的功效；秸稈基生物有機(jī)肥除了化肥不可比擬的上述優(yōu)勢(shì)外，還具有無(wú)污染、無(wú)公害的特點(diǎn)。據(jù)悉，施用秸稈基生物有機(jī)肥，可補(bǔ)充均衡全面的養(yǎng)分，能改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，提高果實(shí)著色指數(shù)的同時(shí)提升水果口感、使含糖量提高2°～5°，對(duì)蔬菜品質(zhì)也有顯著的改善效果，能有效提高蔬菜中維生素C和還原糖的含量、降低硝酸鹽及重金屬的含量，在溫室大棚使用秸稈基生物有機(jī)肥還可抗重茬，有效解決因重茬導(dǎo)致的病蟲(chóng)害；秸稈基生物有機(jī)肥富含有機(jī)質(zhì)，可以促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成、使土壤大小孔隙兼?zhèn)洹⒏纳仆寥揽紫督Y(jié)構(gòu)、疏松土壤、降低土壤容重、抑制土壤板結(jié)，有利于保水、保肥、通氣的協(xié)調(diào)發(fā)展。對(duì)土壤肥力的改善還可以豐富土壤生物多樣性、促進(jìn)作物根系發(fā)育、減少化肥的淋溶、增加化肥的有效性；秸稈基生物有機(jī)肥所含有的大量有益菌群，繁衍過(guò)程可分泌大量代謝物質(zhì)和酶，能刺激作物根系健康生長(zhǎng)，增加作物抗旱、抗寒能力，在植物根際形成的優(yōu)勢(shì)菌群還可有效抑制和減少有害病菌繁殖，起到抵抗病原菌的作用，使作物健康生長(zhǎng)。

3.2 東部濕潤(rùn)區(qū)秸稈還田技術(shù)模式及優(yōu)化途徑研究

東部濕潤(rùn)區(qū)黑土地坡耕地較多，水土流失嚴(yán)重，耕作層淺，土壤酸化[8]，依據(jù)該特點(diǎn)，針對(duì)旱坡和低洼地制定不同的秸稈還田方式，研究不同秸稈還田方式下秸稈的腐解特征和養(yǎng)分釋放規(guī)律，以及對(duì)土壤理化特性的影響，形成具有區(qū)域特點(diǎn)的秸稈還田模式。

通過(guò)地表秸稈覆蓋，降低坡地水分徑流速度，減少水土流失。通過(guò)條帶局部深松，提高土壤蓄水保墑能力，減少坡地水分徑流量，通過(guò)降低徑流速度和徑流量，有效防控坡耕地土壤水蝕；通過(guò)地表秸稈粉碎歸行，將種植帶秸稈集中到休耕帶，提高種植帶播期地溫和含水量，解決秸稈覆蓋出苗率差的問(wèn)題，種植帶與休耕帶年際間交替種植，促進(jìn)秸稈腐解，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量；通過(guò)玉米寬窄行種植，構(gòu)建合理的冠層結(jié)構(gòu)，通風(fēng)透光，充分發(fā)揮密植群體的產(chǎn)量潛能，窄行局部深松淺旋，構(gòu)建虛實(shí)并存的土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)根系下扎，穩(wěn)根防倒。

4 構(gòu)建有機(jī)肥質(zhì)量評(píng)價(jià)體系、提高優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥產(chǎn)出

4.1 構(gòu)建有機(jī)肥質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

在NY525-2021有機(jī)肥料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，通過(guò)有機(jī)肥腐熟程度的評(píng)價(jià)，可為優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥質(zhì)量進(jìn)行全面把關(guān)，建議出臺(tái)相關(guān)政策，成立有資質(zhì)的部門(mén)，能夠?yàn)槭袌?chǎng)上有機(jī)肥料進(jìn)行較為全面、系統(tǒng)的評(píng)價(jià)，同時(shí)為農(nóng)戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料的企業(yè)清單，讓農(nóng)戶(hù)能夠用到質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的有機(jī)肥料，為優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥的推廣及普及提供技術(shù)參考。

4.2 優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)及施肥體系構(gòu)建

根據(jù)半山區(qū)有機(jī)肥源的分布、有機(jī)肥種類(lèi)、氣候特性、農(nóng)牧結(jié)合程度、種植結(jié)構(gòu)及地力等特點(diǎn)，制定區(qū)域性?xún)?yōu)質(zhì)有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程，擬定有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)化施用技術(shù)。

5 東部濕潤(rùn)區(qū)耕層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及合理耕層構(gòu)建

5.1 耕層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)研究

要結(jié)合我國(guó)第三次土壤普查工作，對(duì)東部濕潤(rùn)區(qū)典型農(nóng)田土壤進(jìn)行多點(diǎn)取樣調(diào)查，分析坡崗地和低洼地等不同地塊犁底層厚度、耕層深度、有機(jī)質(zhì)含量、土壤容重等理化特性，繪制土壤結(jié)構(gòu)及類(lèi)型分布圖。

5.2 合理耕層及黑土保護(hù)典型模式構(gòu)建

通過(guò)深松、秸稈還田、合理施肥、作物間作、輪作等耕作措施，解決限制耕層優(yōu)化的土壤結(jié)構(gòu)性障礙和功能性障礙，將單項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行技術(shù)集成，建立三種以上半山區(qū)黑土地保護(hù)的典型模式，樹(shù)立標(biāo)桿。應(yīng)進(jìn)一步合理利用禾豆輪作來(lái)穩(wěn)產(chǎn)保土，通過(guò)豆科作物的生物固氮效應(yīng)可維持土壤氮素平衡，利用谷類(lèi)作物殘留的莖葉、根茬維持和提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，此外，作物輪作換茬還具有改善耕層理化性狀的作用，通過(guò)直根系、須根系作物的交替種植可疏松土壤耕層、創(chuàng)建大小孔隙，既有利于土壤蓄水，同時(shí)還能確保土壤水分下滲。

在磐石等坡耕地面積較多的區(qū)域，玉米種植可采取壟側(cè)栽培模式，該技術(shù)是保持原壟、改連年壟上種植為兩側(cè)壟幫交替種植的模式。在玉米 “壟側(cè)栽培” 生產(chǎn)模式下，因壟幫交替種植，土壤可在一定程度上少耕、土壤結(jié)構(gòu)和土壤微生物種群的分布可得到一定改善。此外，要積極推行玉米寬窄行交替休閑種植模式，改壟作為平作，改傳統(tǒng)65cm的壟距種植為寬行90cm、窄行40cm的平作種植，寬行為休耕帶、窄行為種植帶，休耕帶與種植帶隔年交替，在大壟雙行平作種植后，選用耐密緊湊型玉米品種，實(shí)行苗帶寬窄行種植，縮小株距，加大種植密度；改半精量播種為半株加密精量播種，每穴一粒種子，其次是改三次中耕為一次，即僅對(duì)寬行種植帶進(jìn)行深松，深度達(dá)30～40cm。改變以往秋收后低留根茬為粉碎還田為30～40cm的留高茬并保留根茬不動(dòng)，次年經(jīng)風(fēng)吹、日曬、雨淋、凍融自然腐爛還田。

要積極推進(jìn)機(jī)械深耕、秸稈還田和增施有機(jī)肥技術(shù)的示范、推廣，吉林省東部濕潤(rùn)區(qū)土壤水分主要源自降水，降水量多少直接影響土壤水分的運(yùn)移和貯量。深松作業(yè)能為耕地土壤創(chuàng)建適宜的蓄水環(huán)境，有利于雨水下滲，防止地表徑流導(dǎo)致的水土流失，為作物需水和土壤供水創(chuàng)造良好的土壤條件。要與改革耕作制度相適應(yīng)、加強(qiáng)秸稈還田技術(shù)的示范、推廣，解決農(nóng)民秸稈禁燒的后顧之憂(yōu)。綜合運(yùn)用財(cái)政補(bǔ)助、法律約束等辦法，引導(dǎo)農(nóng)民將秸稈資源充分利用起來(lái)。東部坡耕地農(nóng)業(yè)的發(fā)展還需要農(nóng)林牧相結(jié)合，應(yīng)多元化利用山溝、河灘野生綠肥資源，結(jié)合畜牧業(yè)發(fā)展種植牧草，積極開(kāi)展秸稈變?nèi)?、糞便變肥的技術(shù)研究。

6 黑土地保護(hù)與利用協(xié)同創(chuàng)新技術(shù)推廣

6.1 搭建 “校、政、企” 三位一體黑土保護(hù)協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)

通過(guò)駐吉高校、市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、市委政策研究室、市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心、市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、專(zhuān)業(yè)大戶(hù)、家庭農(nóng)場(chǎng)、農(nóng)民專(zhuān)業(yè)合作社以及龍頭企業(yè)等多家單位協(xié)同創(chuàng)新、資源共享，建立 “配方—生產(chǎn)—推廣—應(yīng)用” 的服務(wù)鏈條。全面梳理現(xiàn)行與黑土地保護(hù)有關(guān)的政策，針對(duì)農(nóng)民主體作用發(fā)揮不夠、社會(huì)監(jiān)督缺失、相關(guān)法律缺位的現(xiàn)象，提出強(qiáng)化黑土地保護(hù)政策和加強(qiáng)立法等政策的相關(guān)建議[5]。

6.2 東部濕潤(rùn)區(qū)黑土地保護(hù)與地力提升技術(shù)的示范及培訓(xùn)

在東部濕潤(rùn)區(qū)半山區(qū)，根據(jù)耕層養(yǎng)分特點(diǎn)，篩選坡耕地黑土地保護(hù)技術(shù)，將單項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行集成與組裝，推進(jìn)黑土層保育、地力提升及保護(hù)性耕作技術(shù)體系，每年開(kāi)展黑土地保護(hù)培訓(xùn)班20余場(chǎng)、培訓(xùn)農(nóng)技人員或新型高素質(zhì)農(nóng)民2000人次。加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技培訓(xùn)、不斷提高新型職業(yè)農(nóng)民、高素質(zhì)農(nóng)民、農(nóng)業(yè)經(jīng)理人的科學(xué)施肥水平，使農(nóng)民由被動(dòng)接受向主動(dòng)迎合轉(zhuǎn)變。應(yīng)系統(tǒng)探索駐吉高校、政府、企業(yè)在推動(dòng)吉林省東部濕潤(rùn)區(qū)黑土地保護(hù)機(jī)制的路徑，為吉林省糧食主產(chǎn)區(qū)黑土地保護(hù)工作提供重要決策參考[6-8]。