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“守望者”讓黑土地不再變薄

2020-10-13 中国科学报 沈春蕾 丁玮杭
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張旭東(左一)團隊在玉米收割現場。中科院沈陽生態所供圖

  9月以來,東北玉米陸續進入成熟季,各地都在爲收獲做著准備。一分耕耘,一分收獲。在這個豐收的季節,中國科學院沈陽應用生態研究所(以下簡稱沈陽生態所)保護性耕作團隊負責人張旭東感觸頗深。

  從春耕到秋收,每年從沈陽出發“巡點”,張旭東帶領研究團隊走遍了東北玉米帶的61個示範基地,行程近3000公裏,紮根東北黑土地,推廣玉米稭稈覆蓋免耕栽培保護性耕作技術。

  變薄的黑土層

  東北黑土區是我國最重要的商品糧基地之一,是維護國家糧食安全的“壓艙石”。在肥沃的黑土區,東北玉米帶從黑龍江南部起始,包括吉林省、內蒙古自治區東部地區,延伸到遼甯省北部,玉米種植面積近1.9億畝,被稱爲“黃金玉米帶”。

  然而,黑土地連年高産的代價是地力透支。2002年,張旭東帶領團隊在東北開展黑土考察時發現,由于長期的重用輕養,原本肥沃的黑土地累“瘦”了,黑土層正在變薄,從原來的七八十厘米到一米,變成現在的三四十厘米。

  讓張旭東觸目驚心的是,刮大風的時候,鋪天蓋地而來的全是風沙。他在接受《中國科學報》采訪時說:“除了裸露的表土被刮走之外,造成黑土退化的另一關鍵因素是水蝕。降雨時,水的流動會沖刷表層土壤造成土壤侵蝕。這讓大塊耕地變零散耕地,不僅降低了土壤肥力,還增加了耕種難度。”

  黑土區環境的日益惡化,嚴重制約了東北糧倉的糧食生産能力,使遏制土壤退化與黑土地保護變得刻不容緩。爲此,張旭東針對黑土農田系統養分循環不暢、肥料利用效率低等問題,系統深入地研究了東北黑土氮素微生物轉化的過渡特性以及調控過程,根據土壤氮素固持的微生物學過程和機制,提出“土壤有效氮過渡庫”的理論。

  張旭東團隊成員、沈陽生態所研究員何紅波將“土壤有效氮過渡庫”形象地比喻成“駱駝的駝峰”,同時具有儲存和釋放養分的功能。稭稈和肥料氮素在土壤微生物的轉化下,儲存進入這個“駝峰”中,按需釋放,然後再補充,周而複始。

  選擇梨樹縣打造樣板

  結合已有的研究基礎,在分析總結美國、加拿大等國免耕栽培技術的基礎上,張旭東團隊研發出適合我國國情的保護性耕作技術,建立了玉米稭稈覆蓋全程機械化種植模式。

  這裏的保護性耕作技術是一種以農作物稭稈覆蓋還田、免耕播種爲主的現代耕作技術體系,能有效保水、保土、保肥,節本增效。那麽,保護性耕作技術在東北黑土地上行不行得通?

  張旭東團隊走到田間地頭,希望做一個模式,打造一個樣板。爲什麽選擇梨樹縣呢?他告訴《中國科學報》:“梨樹縣位于吉林省,地處東北黑土區的中部,南部有遼甯省,北部有黑龍江省,如果從梨樹縣再向外推廣輻射相對容易。”

  張旭東團隊成員、沈陽生態所副研究員解宏圖介紹道:經過十多年的稭稈還田和免耕播種,試驗田土壤有機質含量從2007年的1.8%增加到2018年的3.2%;如果有30%的土地覆蓋稭稈,可減少70%的風蝕;有稭稈覆蓋的農田,每平方米生活著約60~100條蚯蚓,無稭稈覆蓋情況下一般只有3~5條。這三組數據說明了保護性耕作技術在培肥地力、減少風水侵蝕、提高土壤生物性狀等方面效果顯著。

  張旭東團隊爲了推廣保護性耕作技術,跑遍了東北三省的農業縣。保護性耕作技術不僅省肥省工,還能穩産增收,越來越多的農機合作社開始采用,“梨樹模式”也在東北聲名鵲起。

  “爲了讓保護性耕作技術更好地惠及廣大農民,我們與企業一起研發了我國第一台免耕播種機和配套機械。如今技術已經成熟,只是一些農戶對新技術的接受還需要時間,未來我們要做的是下更大的力氣來推廣。”解宏圖每年有4個月的時間在田間地頭推廣,被授予沈陽市“最美鄉村科技工作者”。

  藏粮于地 藏粮于技

  張旭東團隊的保護性耕作研發成果獲得了高度認可,團隊的工作直接促成了國家黑土地保護戰略的啓動和實施。

  農業農村部、財政部聯合印發的《東北黑土地保護性耕作行動計劃(2020—2025年)》提出,力爭到2025年,保護性耕作實施面積達到1.4億畝,占東北地區適宜區域耕地總面積的70%左右,形成較爲完善的保護性耕作政策支持體系、技術裝備體系和推廣應用體系。

  科學沒有國界,科學家有他的祖國。在張旭東團隊,多位成員均有國外留學和工作的經曆。1999年,在德國Bayreuth大學任專職研究員的張旭東決定回國,理由很簡單:“希望將自己國內外的學習和工作經驗結合起來,爲中國農業帶來創造性的東西。”歸國奮鬥20多年後,由于傑出的科研和推廣工作,張旭東榮獲2020年“遼甯好人·最美科技工作者”稱號。

  梨樹縣農業技術推廣總站的技術人員曾說過這樣一句話:“張旭東等海歸農業專家是梨樹模式研發的‘志願者’,是梨樹模式技術的‘推廣者’,更是黑土地的‘守望者’。”

  當前,在東北黑土保護性耕作的全面應用的大背景下,張旭東團隊將繼續發揮技術優勢,指導東北地區各地完成國家行動計劃,有效解決東北黑土退化問題,保證黑土糧倉“藏糧于地、藏糧于技”,爲國家糧食安全奠定堅實基礎。

  (原载于《中国科学报》 2020-10-13 第3版 农业科技)
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