吉林省东部湿润区黑土地保护机制的路径分析

曹笠珈，董环宇，何 龙，刘志江，邸文静

（1.吉林市乡村振兴研究院 吉林，吉林 132013；
2.吉林市丰满区农业蔬菜技术推广中心 吉林，吉林 132013；
3.吉林市畜牧总站 吉林，吉林 132013）

黑土地是世界上最肥沃、垦殖时间较短的耕作土壤类型之一。我国黑土地主要分布在黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古自治区东部区域，耕地面积5.38亿亩，占全国耕地总面积的26.6%，粮食产量占全国的1/4，是我国粮食安全的 “压舱石”[1]。吉林省作为我国重要的商品粮基地之一，更要坚决扛稳国家粮食安全重任[2]。窦森等[3]在其报道中指出，吉林省黑土地在广义上是指本省行政区域内拥有黑色或暗色腐殖质表土层、性状好、肥力高的优质土地，具体包括黑土、黑钙土、草甸土、暗棕壤、棕壤、白浆土、水稻土等7个土壤类型。根据我省第三次土壤调查数据，在土壤资源中，暗棕壤面积约占41.4%、黑钙土约为13.34%、白浆土约为10.5%，总的黑土面积占全国黑土覆盖总面积的15%，由于有机质含量较丰富，因此可盛产优质玉米、水稻等粮食作物，有着发展生态农业、高效农业得天独厚的基础条件[4]。现阶段，吉林省黑土地在基础肥力和粮食产能上主要表现为：土壤有机质含量下降趋势明显[5]。在黑土地保护上应以秸秆还田为主基调，综合运用秸秆覆盖还田、条带旋耕还田、腐熟再还田等方式，配套机械深松、养分调控等措施，有针对性地解决当前黑土地 “变薄、变瘦、变硬” 的问题，以配套机械为重要载体，将可复制、可推广的黑土地保护模式传播到千百万种粮大户手中，落实到田间地头，发挥合力、起到黑土地保护的综合效应。

吉林地区地处吉林省中东部，是粮食主产区的重要组成部分，坐拥白浆土和暗棕壤两大土壤类型，前者母质以第四纪河湖黏土沉积物为主，剖面结构比较特殊，A层厚度介于50～70cm之间，但黑土层较薄，约15cm，下层即为白浆层，厚度为15～30cm。白浆层是一种障碍土层，呈酸性、贫瘠，物理性状极差，湿润时几乎不能透水，干时坚硬，不利于作物根系生长；
后者是在温带湿润森林植被下发育的土壤，母质以花岗岩为主，其次是玄武岩、砂岩和砾岩，剖面结构为A层较薄，厚度介于15～20cm之间，AB过渡层浅薄，厚度介于5～10cm之间，土壤贫瘠，多为坡耕地。

作为东部湿润农业雨养区的主要土壤类型，白浆土和暗棕壤垦殖前自然土壤的黑土层就比较薄。该区黑土地存在的主要问题是坡耕地多，宜采取固土培肥黑土地保护技术模式：坡耕地顶部退耕还草、丘陵坡面改垄、筑地埂和种植物篱；
同时根据地形和土壤条件，因地制宜的采取秸秆翻压还田、秸秆覆盖还田、垄侧栽培[6]、增施有机肥、深松整地、粮豆轮作等农艺措施，打破犁底层，增加土壤有机质。

2.1 构建基于水、旱田的最佳施肥体系

在桦甸、磐石和蛟河等县市设置高、中、低产田多点覆盖的 “3414” 田间肥效试验，针对不同区域制定科学合理的施肥量、施肥方式和施肥时间，构建最佳的肥料运筹模式，通过 “稳氮、减磷、补钾” 精准施肥体系的建立，增加中、微量元素施用比例，进一步提高化肥利用率减少总的用肥量，稳产的同时保蓄土壤肥力。现阶段，广大农户仍存在重视大量元素肥、忽略中、微量元素肥的思维意识，根据植物营养 “木桶原理” ，偏施氮磷钾肥会使作物生产过程对中、微量元素更加苛求。当前，吉林省东部湿润区土壤有效磷大多集中在30～60mg/kg，含量非常丰富，磷素在土壤中往往以PO43-、HPO42-和H2PO4-的形式存在，其与Zn+等结合易形成难溶物，导致磷锌拮抗使两者有效性显著降低。

2.2 基于智慧农业建设精准施肥平台

以土壤监测数据为依托，充分引导广大肥料企业生产配方肥、缓/控释肥以及有机无机复合肥，减少高氮复合/混肥的市场占有率，使利于黑土地保护的系列新型肥料逐步占据市场[7]，通过测土配方施肥构建区域性地力评价体系，基于大数据与问卷调查相结合，施肥指导卡与手机APP相衔接，形成智能化精准施肥服务平台，扩大示范推广效果，进一步提高人们科学施肥意识，从其主观层面提高对减肥增效理念的认知。

3.1 东部湿润区秸秆还田作用分析

系统分析和比对玉米秸秆粉碎还田、覆盖还田、旋耕还田以及秸秆富集深埋还田后在农田土壤中的腐解特征、养分释放、理化特性的变化趋势，揭示秸秆还田对湿润区坡耕地渗透速率、储水量、渗透量和侵蚀量等水土保持作用。此外，要投入精力研究炭基肥，将玉米秸秆采用裂解法加工成生物质炭，在其副产物木醋业的加持下，包裹在颗粒尿素外侧，形成具有一定缓释效果的炭基缓释尿素。

以秸秆为主原料，接种微生物菌剂进行充分腐解，腐解完成后辅以尿素、磷酸二铵、硫酸钾等化肥，可造粒、加工秸秆基生物有机肥。该肥料种类具有化肥的速效性、兼具有机肥的缓效性，刚柔并济，是消纳秸秆资源、坡耕地土壤培肥的破解之术。秸秆基生物有机肥营养元素均衡、全面，可改善土壤理化性状，提高团粒结构比例，有效提高腐殖质品质，肥效持久，具有显著增产作用。秸秆基生物有机肥富含枯草芽孢杆菌、链霉菌、黑曲霉和木霉等有益微生物菌群，所含的速效养分能满足农作物当季需求，长效养分可保蓄在土壤中作为潜在肥力，秸秆部分经腐解产生大量的腐殖酸，具有保水、保肥、改良土壤和生物防治的功效；
秸秆基生物有机肥除了化肥不可比拟的上述优势外，还具有无污染、无公害的特点。据悉，施用秸秆基生物有机肥，可补充均衡全面的养分，能改善农产品品质，提高果实着色指数的同时提升水果口感、使含糖量提高2°～5°，对蔬菜品质也有显著的改善效果，能有效提高蔬菜中维生素C和还原糖的含量、降低硝酸盐及重金属的含量，在温室大棚使用秸秆基生物有机肥还可抗重茬，有效解决因重茬导致的病虫害；
秸秆基生物有机肥富含有机质，可以促进土壤团粒结构的形成、使土壤大小孔隙兼备、改善土壤孔隙结构、疏松土壤、降低土壤容重、抑制土壤板结，有利于保水、保肥、通气的协调发展。对土壤肥力的改善还可以丰富土壤生物多样性、促进作物根系发育、减少化肥的淋溶、增加化肥的有效性；
秸秆基生物有机肥所含有的大量有益菌群，繁衍过程可分泌大量代谢物质和酶，能刺激作物根系健康生长，增加作物抗旱、抗寒能力，在植物根际形成的优势菌群还可有效抑制和减少有害病菌繁殖，起到抵抗病原菌的作用，使作物健康生长。

3.2 东部湿润区秸秆还田技术模式及优化途径研究

东部湿润区黑土地坡耕地较多，水土流失严重，耕作层浅，土壤酸化[8]，依据该特点，针对旱坡和低洼地制定不同的秸秆还田方式，研究不同秸秆还田方式下秸秆的腐解特征和养分释放规律，以及对土壤理化特性的影响，形成具有区域特点的秸秆还田模式。

通过地表秸秆覆盖，降低坡地水分径流速度，减少水土流失。通过条带局部深松，提高土壤蓄水保墒能力，减少坡地水分径流量，通过降低径流速度和径流量，有效防控坡耕地土壤水蚀；
通过地表秸秆粉碎归行，将种植带秸秆集中到休耕带，提高种植带播期地温和含水量，解决秸秆覆盖出苗率差的问题，种植带与休耕带年际间交替种植，促进秸秆腐解，提高土壤有机质含量；
通过玉米宽窄行种植，构建合理的冠层结构，通风透光，充分发挥密植群体的产量潜能，窄行局部深松浅旋，构建虚实并存的土壤结构，促进根系下扎，稳根防倒。

4.1 构建有机肥质量评价体系

在NY525-2021有机肥料行业标准基础上，通过有机肥腐熟程度的评价，可为优质有机肥质量进行全面把关，建议出台相关政策，成立有资质的部门，能够为市场上有机肥料进行较为全面、系统的评价，同时为农户提供优质有机肥料的企业清单，让农户能够用到质优价廉的有机肥料，为优质有机肥的推广及普及提供技术参考。

4.2 优质有机肥标准化生产及施肥体系构建

根据半山区有机肥源的分布、有机肥种类、气候特性、农牧结合程度、种植结构及地力等特点，制定区域性优质有机肥标准化生产技术规程，拟定有机肥标准化施用技术。

5.1 耕层结构特点研究

要结合我国第三次土壤普查工作，对东部湿润区典型农田土壤进行多点取样调查，分析坡岗地和低洼地等不同地块犁底层厚度、耕层深度、有机质含量、土壤容重等理化特性，绘制土壤结构及类型分布图。

5.2 合理耕层及黑土保护典型模式构建

通过深松、秸秆还田、合理施肥、作物间作、轮作等耕作措施，解决限制耕层优化的土壤结构性障碍和功能性障碍，将单项技术进行技术集成，建立三种以上半山区黑土地保护的典型模式，树立标杆。应进一步合理利用禾豆轮作来稳产保土，通过豆科作物的生物固氮效应可维持土壤氮素平衡，利用谷类作物残留的茎叶、根茬维持和提高土壤有机质含量，此外，作物轮作换茬还具有改善耕层理化性状的作用，通过直根系、须根系作物的交替种植可疏松土壤耕层、创建大小孔隙，既有利于土壤蓄水，同时还能确保土壤水分下渗。

在磐石等坡耕地面积较多的区域，玉米种植可采取垄侧栽培模式，该技术是保持原垄、改连年垄上种植为两侧垄帮交替种植的模式。在玉米 “垄侧栽培” 生产模式下，因垄帮交替种植，土壤可在一定程度上少耕、土壤结构和土壤微生物种群的分布可得到一定改善。此外，要积极推行玉米宽窄行交替休闲种植模式，改垄作为平作，改传统65cm的垄距种植为宽行90cm、窄行40cm的平作种植，宽行为休耕带、窄行为种植带，休耕带与种植带隔年交替，在大垄双行平作种植后，选用耐密紧凑型玉米品种，实行苗带宽窄行种植，缩小株距，加大种植密度；
改半精量播种为半株加密精量播种，每穴一粒种子，其次是改三次中耕为一次，即仅对宽行种植带进行深松，深度达30～40cm。改变以往秋收后低留根茬为粉碎还田为30～40cm的留高茬并保留根茬不动，次年经风吹、日晒、雨淋、冻融自然腐烂还田。

要积极推进机械深耕、秸秆还田和增施有机肥技术的示范、推广，吉林省东部湿润区土壤水分主要源自降水，降水量多少直接影响土壤水分的运移和贮量。深松作业能为耕地土壤创建适宜的蓄水环境，有利于雨水下渗，防止地表径流导致的水土流失，为作物需水和土壤供水创造良好的土壤条件。要与改革耕作制度相适应、加强秸秆还田技术的示范、推广，解决农民秸秆禁烧的后顾之忧。综合运用财政补助、法律约束等办法，引导农民将秸秆资源充分利用起来。东部坡耕地农业的发展还需要农林牧相结合，应多元化利用山沟、河滩野生绿肥资源，结合畜牧业发展种植牧草，积极开展秸秆变肉、粪便变肥的技术研究。

6.1 搭建 “校、政、企” 三位一体黑土保护协同创新平台

通过驻吉高校、市农业农村局、市委政策研究室、市农业技术推广中心、市农业科学院、专业大户、家庭农场、农民专业合作社以及龙头企业等多家单位协同创新、资源共享，建立 “配方—生产—推广—应用” 的服务链条。全面梳理现行与黑土地保护有关的政策，针对农民主体作用发挥不够、社会监督缺失、相关法律缺位的现象，提出强化黑土地保护政策和加强立法等政策的相关建议[5]。

6.2 东部湿润区黑土地保护与地力提升技术的示范及培训

在东部湿润区半山区，根据耕层养分特点，筛选坡耕地黑土地保护技术，将单项技术进行集成与组装，推进黑土层保育、地力提升及保护性耕作技术体系，每年开展黑土地保护培训班20余场、培训农技人员或新型高素质农民2000人次。加强农业科技培训、不断提高新型职业农民、高素质农民、农业经理人的科学施肥水平，使农民由被动接受向主动迎合转变。应系统探索驻吉高校、政府、企业在推动吉林省东部湿润区黑土地保护机制的路径，为吉林省粮食主产区黑土地保护工作提供重要决策参考[6-8]。

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