增产节本还保墒!中国黑土地保护性耕作走出“梨树模式”

中国青年网

2022-08-07 07:11中国青年网官方帐号
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7月的东北平原,大雨陆陆续续下了一个多月,降水量为上世纪50年代有气象记录以来的历史之最。在吉林省四平市梨树县,今年的玉米收成让人忧心。

村民:咱这地方十年九旱,今年涝了,今年属于是涝了,岗地都好,洼地多的村屯基本上就是绝收。

农户们已经很久没有经历过这样的遭遇。在这座有着61万农业人口的产粮大县,土地,是大部分当地人赖以生存的依靠。去年,梨树县的粮食产量达到41.2亿斤,而它所在的东北地区,每年的粮食产量占到了全国总量的四分之一,商品粮的三分之一。除了适宜作物生长的气候条件外, 高产的奥秘也来源于人们脚下的黑土。

作为世界上公认最肥沃的土壤,黑土主要分布在北美洲中南部地区、俄罗斯乌克兰大平原区、南美洲潘帕斯草原区和中国的东北地区。中国的黑土区总面积共109万平方公里,是我国重要的粮食生产基地,但现在,洪水不仅威胁着今年的收成,同时也侵蚀着宝贵的黑土地。

洪水冲刷着黑土地,并裹挟着大量黑土顺坡而下,有时甚至可以形成一道道清晰可见的侵蚀沟。

中国农业大学教授 李保国:看到黑土地这样流失肯定是心疼,特别心疼,心情也特别沉重。

李保国是中国农业大学土地科学与技术学院院长,他带领的科研团队在梨树县已经工作了10多年,致力于黑土地保护和科研推广工作。梨树县十年九旱,水蚀的现象并不常常发生,在这里对黑土地带来最大伤害的是另一种自然气候。

张文镝:春天时候,特别是刮风,一刮春风,在地里蹲着一看,细沙就在地表走。

大风卷走地表上的土壤,形成风蚀。在东北平原,冰雪融化后至春耕的一段时间里,耕地中没有覆盖物,勤劳的农民开始翻耕、松土,致使土壤表层干燥而松软,春风一吹,黑土四处飞散,曾经一度造成黑风暴。大风席卷着黑土的天气也停留在了老一辈农人的记忆中。

梨树县农业技术推广总站成立于1952年,负责指导全县农业生产的方方面面。站长王贵满已经在这里工作了37年,对于黑土的流失,他有着深刻的体会。

梨树县农业技术推广总站站长 王贵满:因为我们这个区域都是典型的黑土。春风刮完之后,把我们的壕沟都刮平了,那个时候真的心疼,那是粮土,最好的土壤。

根据中国水土保持公报2021年数据显示,从我国东北黑土地被大面积开发的上世纪50年代至今,东北黑土地水土流失面积为21.41万平方公里,占黑土地总面积的19.68%,黑土层厚度平均减少了30%至50%。相较于水土流失的直观可见,土壤有机质的减少更不容易被快速察觉。

在梨树县西北部的林海镇,42岁的李春满算得上是种地农户中为数不多的年轻人。过去的20年间,他曾一度通过化肥使用量的增加,慢慢感觉到土地变“孱”了。

李春满:一年比一年化肥投入大,最开始的时候我们是(用)1500斤(每公顷地),一点点递增,递增到2200(斤)、2300(斤)。你要不投入化肥,苞米指定是产量不行。

风雨的侵蚀带走了黑土,土壤养分在年复一年的消耗中逐渐下降。

根据中国科学院发布的《东北黑土地白皮书》显示,我国黑土层正在以年均0.1~0.5厘米的速度迅速流失。与此同时,黑土耕作层有机质含量在过去的60年间下降了三分之一。曾经被人们形容为“插根筷子也发芽”的黑土地正在变薄、变瘦、变硬。

怎么在利用中保护,是全世界黑土区土壤研究者们共同面临的考验。最终,科学家们从黑土形成的自然法则里得到了启发。

中国农业大学教授 李保国:黑土是在温带的生物气候条件下,发育的一种地带性的土壤,一般是在黄土状的母质上发育的,原来的植被都是一些草原的,或者说草甸的植被,植被一岁一枯荣,然后表层就开始有机质的积累,那么一般来讲,形成一公分(黑土)大概需要两百到六百年。

在特有的气候条件下,覆盖在地表的植被自然生长,它们为土壤挡风遮雨,隔绝了风雨的侵蚀,它们枯萎、腐烂,融入泥土,为泥土提供丰富多样的养分,年复一年,日积月累,形成了极富有机质和水分的黑土,黑土集中连片的地方被称为黑土地。

早年间,张旭东在德国从事土壤学研究,2000年作为中科院百人引进计划的专家学者回到国内,加入中国科学院沈阳生态用研究所。当时,国际学界早已把造成黑土退化的矛头指向了传统的耕作制度。

中科院沈阳应用生态研究所研究员 张旭东:传统的耕作制度就是我们老祖宗留下来的,我们表面上看是精耕细作,春天播种之前要耙地整地,把这地要整得非常疏松,然后到秋天的时候要收的时候,不仅仅是把秸秆收走,最后把根茬都要刨出去,地表裸露没有保护,一刮风也侵蚀,降雨也侵蚀。再就是没有补充,土壤没有有机物料补充,所以有机质逐渐消耗。我们要想解决东北黑土退化,必须改革耕作制度。

减少动土,有机物还田,是黑土地保护的核心要求。在此基础上,国外的科学家们率先研发出了秸秆覆盖免耕的耕作模式,这也是最为常见的黑土地保护性耕作技术之一,适用于大部分干旱或半干旱的地区,也就是玉米和大豆等旱地作物的主产区。

目前,在美国、澳大利亚等地,保护性耕作已成为主流耕作技术。但是在中国,农耕文明贯穿着上下五千年的悠久历史。从一粒种子的落地发芽到开花结果,土地承载了农民几乎所有的生活希望。人们春去秋来日复一日地劳作,最终在实践中得出了一个结论,那就是只有精耕细作才能获得来自土地的回报。颠覆传统的耕作模式是否适合中国的农业环境?不动土,地要怎么种?人们又是否能够接受全新的理念和方式呢?16年前,在农业科学家和当地农业技术人员的合力下,一场耕作革命在梨树县悄然萌芽了。

王贵满毕业于吉林省内的一所农业学校,早年间农闲的时候工作相对轻松,但从2006年开始,他变得忙碌起来。

那年冬天,沈阳的张旭东研究员找到王贵满,希望承包200亩的连片土地,进行玉米秸秆覆盖免耕技术,也就是黑土地保护性耕作的长期定位试验。

中科院沈阳应用生态研究所研究员 张旭东:因为有些变化在短期是看不出来的,你要微生物的变化可能很快,一两年肯定就能看出来变化,有机质变化,最短没有十年八年根本看不出来。我们一方面要积累数据,另一方面我们这里要创建模式,要研发模式,通过这个基地我们整个要推广示范。

本世纪初,原国家农业部就将保护性耕作列入“十五”期间重点推广的50项技术之一。2002年,中央财政又设立专项资金,在北方十三个省、市、区设立相关项目。2004年,王贵满所在的梨树县农业技术推广总站也曾响应吉林省农科院的号召,小范围内开展玉米高留茬还田示范,也就是收获时在地里留下较高的根茬,使其起到固土作用,这也是保护性耕作的一个常识。通过这个项目,王贵满对保护性耕作有了一点认识,因此他立刻听懂了张旭东的计划。

在王贵满的大力支持下,张旭东的团队承包下了位于梨树镇高家村的225亩土地,2007年,张旭东的保护性耕作研究从这里出发了。

这些照片拍摄于2007年春天的高家村试验田,当时玉米已经收割完毕,秸秆也都已经被农户收回了家,按照惯例,它们将被用作过冬的燃料。张旭东做的第一件事就是拜托王贵满收购一些秸秆,然后铺到地里去。

在农民们传统的种植经验里,覆盖着秸秆的土地来年怎么可能种庄稼呢?怎么播种呢?只有张旭东知道,专门用于这种耕作方式的播种机早就诞生了。

传统种植用的播种机是在土壤翻耕或者深度旋耕后,把种子放进去。而免耕播种机要求尽量不翻耕或者深度旋耕,在此基础上,一次性完成开沟、播种、覆土和施肥的动作。传统播种机无法实现保护性耕作的作业要求。2007年,当张旭东第一次在高家村播种的时候,国内市场上并没有免耕播种机,他只能使用中科院东北地理与农业生态研究所从国外购买的一台机器。

遵从自然法则的保护性耕作方式,并不仅仅适用于黑土地,从上世纪60年代起,我国的农业科学家们就已经开始关注和研究保护性耕作的相关技术。

一段拍摄于上世纪90年代的视频,记录了机械化保护性耕作技术在中国最早的实践。

当时,中国农业大学和山西省农机局等单位合作,在黄土高原地区开展小麦保护性耕作的试验,此后他们也陆续在全国多地建立试验田。但在很长一段时间里,保护性耕作始终没有在中国大规模地推广开来。

中国农业大学教授 李保国:大面积的推广一直没有在我们国家推广开,我认为农机具是最主要的问题,假如说你农机具不过关,严重影响出苗率。

距离高家村不远的一片农房,是中国科学院东北地理与农业生态研究所设置在梨树的实验站。现在已经成为其研究员的关义新正在调试最新研发的玉米考种机,这台设备将被用于玉米育种工作。关义新对农机设备有特别的热情与天赋。2007年,他刚刚从美国的一家知名种业公司辞职,打算在梨树创业。当年年底一次偶然的机会,他第一次见到了张旭东,让他成为中国免耕播种机制造业的先行者之一。

中科院东北地理与农业生态研究所研究员 关义新:就聊起来这个过程,说保护性耕作要示范推广,要在中国发展必须解决配套机具的问题。恰巧我使用过国外的免耕播种机,对国外的免耕播种机也比较熟悉和了解。感觉到中国早早晚晚也要进行保护性耕作,我主动提出了,我说我要干这个事情。

一同加入进来的还有与农机打了一辈子交道,曾经担任过梨树县农机推广总站站长的苗全。

苗全:这款播种机的原型,就是我们当年跟关义新(研发的)那个机器。这个结构都不差,都有。

15年前,在高家村,靠着王贵满以个人名义筹借的10万元钱,几位满怀憧憬的农业人,开始制造中国自己的免耕播种机。实际上在这之前,我国并不是没有人进行过尝试,但大多半途而废或者无法复制。以关义新和苗全为核心的研发团队,借鉴着买来的、并不十分成熟的前人的图纸,用了将近一年的时间,把玉米免耕播种机的样机造了出来。

不断改良不断完善,这台机器终于在2009年初通过了吉林省农委的验收,他们决定投入量产。但这个时候意想不到的问题就出现了。

苗全:结果一试根本不好使,这时候出现问题在哪,不是肥的问题,而是种子落不到沟里去。

中科院东北地理与农业生态研究所研究员 关义新:我们因为没有钱,都是找的小厂子来加工的,小厂子的加工精度跟设计精度不一样。卖出去60多台,最后基本都退回来了。

苗全:在原来那些破烂的基础上能改的改,能淘汰就淘汰,到2012年的时候就是新一代了。

国产玉米免耕播种机的问世给秸秆覆盖免耕技术提供了大规模推广的可能,但观念的改变远比技术进步还要艰难。高家村试验田一直委托给合作社代为打理,从2013年起,杨青魁开始担任这家合作社的理事长。看到满地的秸秆,他上任后做的第一件事就是点火焚烧。

在很多农民看来,秸秆焚烧不仅可以处理掉多余的秸秆,还能给土地增肥,减少病虫害。杨青魁说,那个时候他虽然已经听说过秸秆覆盖免耕,也就是保护性耕作技术,但和很多人一样不了解也不看好。

秸秆覆盖在地里,第二年怎么可能没有病虫害呢?这是传统农业制度中一个重要的经验,可张旭东的长期定位研究恰恰颠覆了这个传统经验。

根据张旭东提供的数据,他们的长期定位试验表明,在同样的土壤条件下,采取保护性耕作的耕地,耕层土壤有机质含量增加了15%到20%,土壤蓄水量平均增加了50至60毫米,可有效解决干旱问题,如果有30%的土地覆盖秸秆,就可以减少70%的风蚀,化肥用量减少的同时产量也增加了。

中科院沈阳应用生态研究所研究员 张旭东:这么多年的数据,保护性耕作能够平均增产3%左右,如果风沙地区,干旱地区那就不是3%了,10%以上,甚至20%,高的能达到30%。不是说每年都是这样,各个年份差异都不一样。按照机械作业降低成本,每亩是100块钱左右。

增产和节本,是对农民强有力的引导。掌握了扎实的数据和增产的事实,王贵满认为,保护性耕作推广的时机到了。但是,需要改变的毕竟是千百年来的传统种植习惯,需要说服的是千千万万以耕地为生的农民,即使有张旭东的试验田里的成功经验,农民们会相信吗?他们愿意尝试吗?

7月中旬的一天,为了保护性耕作的规模化推广,王贵满来到了十家堡镇的西黑嘴子村,他要和村民们面对面谈一谈,听听他们的想法。

村民朱守平已经参加了不下十次这样的座谈,但还是不能接受保护性耕作的方式,他雷打不动地用着传统的老办法种地。没说几句,他便匆匆离开,因为老伴儿常年卧病在床需要照顾。

老朱的家里,做饭热炕都得靠柴,尤其是冬天,气温将近零下30℃,他得保证老伴儿不受冻,买煤用电太贵了,只有秸秆不用花钱。

老朱一辈子精打细算地过日子,虽然也听说了保护性耕作可以增产节本,但家里的地事关全家的生计,他不敢怠慢,也不愿轻易冒险。

老朱的顾虑并不属于他一个人,在保护性耕作推广之初,王贵满每天面对的都是这样的农户,无奈之下他决定先从对这项技术最有需求的乡镇着手。

林海镇位于梨树县的西北部,风沙、旱情都比较严重,早在2008年,当地就已经有农业合作社在王贵满的支持下,开展小范围的试验和示范。随着免耕播种机设备和试验数据等一列条件的成熟,2012年前后,保护性耕作制度开始了在梨树的大面积推广。

作为林海镇农业技术推广站的站长,程延河和当地农户打交道的时间最多。2011年,他就组织了包括李春满在内的一批农户参观了镇上的示范田。

李春满:当时主要介绍免耕机节约种植成本,像我们传统得把秸秆离田,之后得旋地起垄,起垄之后再播籽,传统应该是四步程序,保护性耕作把四步程序归到一步程序了。

李春满早年间在青藏铁路的修建工地打工,家中的地几乎都靠着父亲一人耕作。2002年,刚刚20出头的李春满回乡务农,那时他和妻子几乎都没有耕作经验,只好边学边做。但父亲年纪一天天大了,他必须尽快接过下种地的工作。

与传统耕作方式中农业机械反复进地相比,免耕播种只需机器进地一次就可以完成作业工序,出苗率普遍得到了提高,而收割时也不用雇人打包和运送秸秆,平均下来1公顷耕地可以节约五百到一千五百元的种植成本。

李春满:我们村旱,(保护性耕作)保墒的情况比较好。

保墒好,也就是土壤里的水分保持得好,则意味着提高产量。

参观回来后,李春满并没有立刻下决心,耳听为虚,眼见为实,李春满决定自己观察,他时常去试验田里看一看,从播种、出苗到秋收,他观察了整整两年,2013年,他终于下了决心。

第一年秋收后,李春满第一时间对两块地的产量进行了比较,结果正如程延河说的那样。

李春满:我头一年种的时候跟我们传统种植的差不多少,一垧(公顷)地两万斤左右,我们这是两万斤。我去年的时候达到了(每垧)两万四。

2017年,李春满成立了一家合作社,100多公顷的承包地全部采用保护性耕作的方式。而他早在2013年刚刚采用这项新技术的时候,就靠着多年的积蓄购买了一台免耕播种机。

这台播种机的价格在当年几乎是传统播种机的8倍。李春满说,之所以投入这么多,是因为那个时候,他就已经有了成立合作社的打算。

梨树县是农业大县,全县共有4000多家农民专业合作社。这些合作社通常以流转或者代耕其他村民土地的形式,把土地集中起来统一耕作经营,每年支付给村民一定的土地流转租金,或者从农民那里取得固定的耕作管理费用,对于耕作方式,村民一般不会干涉。

中国农业大学教授 李保国:免耕播种机的作业必须要有规模,它接着才能达到效益,才赚回来。好多一家一户的农民本身就很难以接受,不用说乐意采用了。另外我们商量,应该把合作社作为我们推广的主要对象。

中国农业大学在2009年时就已经在梨树开展试验,两年之后,李保国把他的研究重点从农业信息化转向了黑土地的保护和推广。因为土地规模大,增产和节本对合作社的吸引力远高于一般农户,王贵满和李保国一直认为,调动起合作社的积极性是推广保护性耕作的重中之重。

通过合作社的带动,越来越多的农民,特别是种植大户也加入了保护性耕作的行列中,普通农田里的保护性耕作终于被农民逐渐认识了。

2015年,在李保国和王贵满的推动下,中国农业大学、梨树县人民政府发起了旨在推广保护性耕作制度的梨树黑土地论坛,同一年,中国农业大学、中国科学院等17家单位还共同发起成立了“国家黑土地保护与利用科技创新联盟”,联盟成员来自吉林、黑龙江、辽宁和内蒙古自治区的各个地区。

保护性耕作从试验田推广到真正的大田里,每一项颠覆习惯的变革,都几乎是牵一发而动全身的,在这个过程中遇到的体制机制和种种现实问题,都是不可回避的挑战。

免耕播种机的操作原理,是将秸秆切开,随后开沟、播种。但是遇到秸秆过多的情况时,机器就会出现卡草、切割不完全等一系列问题,影响播种效果。

苗全接到过不少这样的投诉,之所以会产生这样的问题,除了一开始农机操作手不熟练外,也是因为在种植行距上,试验田最初参照国外的耕作模式,采取的大多是76公分的标准,而在中国,东北地区普遍农田只有60公分,行距变窄,株距也更小。

相较于其它黑土区所在的国家,中国人口多耕地少,农作物的单亩高产一直是科学家和农民们长期以来的努力方向,农作物的高度更高,种植密度更大,随之产生秸秆的量也更为庞大。对于保护性耕作而言,这无疑增加了作业难度。

张文镝:我们也想了很多招,效果还是不是很好。然后那时候就不知道把秸秆再往碎打一点,那时候秸秆比较整。再后来买了一台秸秆还田机,就把秸秆打碎了,打得细碎,碎度非常好,这回还挺好使。

实践中,农户们往往会根据现实情况,对秸秆还田的方式和数量进行调整,也会在他们认为必要的时候对土地进行部分耕翻。秸秆归行机、条耕机等一系列的农机设备顺应需求被研发出来,目的就是确保耕作效率和效果不受影响。但这就意味着农业机械一遍又一遍地开进地里,一遍又一遍地动扰土壤,而这是保护性耕作的禁忌。

矛盾来自理念,也来自农民实际面临的情况。在家庭联产承包责任制的制度下,多数农民除了土地,也没有其它稳定的收入来源,他们的愿望就是用自己认为更稳妥的方式,收获更多的粮食。

中国农业大学教授 李保国:国家是保护黑土地,是保护粮食永久的安全和持续的安全,而农户肯定是考虑当前的利益,说实话你让他考虑更长远的利益,对他要求也过高了,因为农民本身社会地位,包括他的收入都是处在一个社会弱势的位置上,所以说我们还要保护农民种地的积极性。

政府补贴是最直观的保障。从2019年开始,吉林、黑龙江、辽宁和内蒙古自治区陆续对秸秆还田发放相应补贴。

但李保国认为保护农民积极性还有更好的办法,那就是通过科学技术提高保护性耕作的生产效益,不过就在目前的情况而言,很多技术和农机设备只有在大规模连片的土地上施展,才能将效果和利用率做到最大化。

2015年,在外打拼多年的陶勇回乡创业,几年下来,他在的西黑嘴子村的合作社已经小有规模。

陶勇:整个屯60公顷地,就3家是自己种的,剩下的全是咱们的。

朱守平就是那三户之一,今年的洪水,他家的地也被淹了一些,这让陶勇有了再次去劝说他的信心。

陶勇:你这一垧八亩地还是你的,我不包,我给你种我给你整,到时候产量还按你那个产量走,给你那些钱不行吗?

陶勇还答应为老两口解决部分取暖用柴的问题,面对这样的建议,老朱有些动摇了。

土地不连片造成的资源浪费、成本增加其实是目前大多数合作社都面临的问题。在陶勇看来,实现规模化的生产,不仅能够增加合作社的经济效益,也能更好地保证保护性耕作的规范化。

现代农业生产单元建设,是李保国和王贵满从2020年开始推进的重点项目。简单来说,就是与大型国企展开深度合作,以农民专业合作社、家庭农场等新型经营主体为重点,以300公顷土地相对集中连片为一个实施单元,将农资采购、农机作业、人员配置和资金使用率发挥到最大化。合作社的经济效益提高了,与之息息相关的普通农户同样能够增加收入,保护性耕作的规模和规范得到进一步提升。现代农业生产单元建设的道路还在探索之中。

中国农业大学教授 李保国:整合社会的力量,除了科技力量支撑以外,其它的力量也应该整合到这个里边,来支持未来或者现在的黑土地的主人,所谓的主人是种植者,他们怎么把地采取保护性耕作的方式,把我们的黑土地种好,为国家的粮食安全持续做出一个贡献来。

(来源:央视新闻客户端)

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