作者:沈春蕾 丁玮杭 来源:中国科学报 发布时间:2020/10/1 14:47:28
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东北黑土地的“守望者”

 

9月以来,东北玉米陆续进入成熟季,各地都在为收获做着准备。一分耕耘,一分收获。在这个丰收的季节,中国科学院沈阳应用生态研究所(以下简称沈阳生态所)保护性耕作团队负责人张旭东感触颇深。

从春耕到秋收,每年从沈阳出发“巡点”,张旭东带领研究团队走遍了东北玉米带的61个示范基地,行程近3000公里,扎根东北黑土地,推广玉米秸秆覆盖免耕栽培保护性耕作技术。

黑土退化 团队献策

东北黑土区是我国最重要的商品粮基地之一,是维护国家粮食安全的“压舱石”。在肥沃的黑土区,东北玉米带从黑龙江南部起始,包括吉林省,内蒙古自治区东部地区,延伸到辽宁省北部的区域,玉米种植面积近1.9亿亩,被称为“黄金玉米带”。

然而,黑土地连年高产的代价是地力透支。2002年,张旭东带领团队在东北展开黑土考察时发现,由于长期的重用轻养,原本肥沃的黑土地累“瘦”了,黑土层正在变薄,从原来的七八十厘米到一米,变成现在的三四十厘米。

让张旭东感到触目惊心的是,刮大风的时候,铺天盖地而来的全是风沙。他在接受《中国科学报》采访时说:“除了裸露的表土被刮走之外,造成黑土退化的另一关键因素是水蚀,降雨的时候水的流动会冲刷表层土壤造成土壤侵蚀,大地耕块变零散耕地,不仅降低了土壤肥力,还增加了将来耕种难度。”

黑土区环境的日益恶化,严重制约了东北粮仓的粮食生产能力,使遏制土壤退化与黑土地保护变得刻不容缓。为此,张旭东针对黑土农田系统养分循环不畅、肥料利用效率低等问题,系统深入地研究了东北黑土氮素微生物转化的过渡特性以及调控过程,根据土壤氮素固持的微生物学过程和机制,提出“土壤有效氮过渡库”的理论。

张旭东团队成员、沈阳生态所研究员何红波将“土壤有效氮过渡库”形象地比喻成“骆驼的驼峰”,同时具有储存和释放养分的功能,秸秆和肥料氮素在土壤微生物的转化下,储存进入这个“驼峰”中,按需释放,然后再补充,周而复始。

选择梨树 打造样板

结合已有的研究基础,在分析总结美国、加拿大等国免耕栽培技术的基础上,张旭东团队研发出适合我国国情的保护性耕作技术,建立了玉米秸秆覆盖全程机械化种植模式。

这里的保护性耕作技术是一种以农作物秸秆覆盖还田、免耕播种为主的现代耕作技术体系,能有效保水、保土、保肥、节本增效。那么,保护性耕作技术在东北黑土地上行不行得通?

张旭东团队走到田间地头,希望做一个模式,打造一个样板。为什么选择梨树县呢?他告诉《中国科学报》:“梨树县位于吉林省,地处东北黑土的中部,南部有辽宁省,北部有黑龙江省,如果从梨树再向外推广辐射相对容易。”

张旭东团队成员、沈阳生态所副研究员解宏图介绍道:经过十多年的秸秆还田和免耕播种,试验田土壤有机质含量从2007年的1.8%增加到2018年的3.2%;如果有30%的土地覆盖秸秆,可减少70%的风蚀;有秸秆覆盖的农田,每平方米生活着约60~100条蚯蚓,无秸秆覆盖下情况下一般只有3~5条。这三组数据说明了保护性耕作技术在培肥地力、减少风水侵蚀、提高土壤生物性状等方面产生的效果显著。

张旭东团队为了推广保护性耕作技术,跑遍了东北三省的农业县。保护性耕作技术不仅省肥省工,还能稳产增收,越来越多的农机合作社开始采用,“梨树模式”也在东北声名鹊起。

“为了让保护性耕作技术更好地惠及广大农民,我们与企业一起研发了我国第一台免耕播种机和配套机械。如今技术已经成熟,只是一些农户对新技术的接受还需要时间,未来我们要做的是下更大的力气来推广。”解宏图每年有四个月的时间在田间地头推广,被称为“最美乡村科技工作者”。

藏粮于地 藏粮于技

张旭东团队的保护性耕作研发成果获得了高度认可,团队的工作直接促成了国家黑土地保护战略的启动和实施。

农业农村部、财政部联合印发的《东北黑土地保护性耕作行动计划(2020—2025年)》提出,力争到2025年,保护性耕作实施面积达到1.4亿亩,占东北地区适宜区域耕地总面积的70%左右,形成较为完善的保护性耕作政策支持体系、技术装备体系和推广应用体系。

科学没有国界,科学家有他的祖国。在张旭东团队,多位成员均有国外留学和工作的经历。1999年,在德国Bayreuth大学任专职研究员的张旭东决定回国,理由很简单:“希望将自己国内外的学习和工作经验结合起来,为中国农业带来创造性的东西。”归国奋斗20多年后,由于杰出的科研和推广工作,张旭东荣获2020年“辽宁好人?最美科技工作者”称号。

梨树县农业技术推广总站的技术人员曾说过这样一句话:“张旭东等海归农业专家是梨树模式研发的‘志愿者’,是梨树模式技术的‘推广者’,更是黑土地的‘守望者’。”

当前,在东北黑土保护性耕作的全面应用的大背景下,张旭东团队将继续发挥技术优势,指导东北地区各地完成国家行动计划,有效解决东北黑土退化问题,保证黑土粮仓“藏粮于地、藏粮于技”,为国家粮食安全奠定坚实基础。

 
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