作者｜沈春蕾

不久前，中科院“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)梨樹示范區(qū)保護性耕作高產增效技術現(xiàn)場測產會在吉林省梨樹縣舉行，測得2021年平均畝產達1077.94公斤，2020年的平均畝產是1039.17公斤?！袄鏄淠Ｊ健毖邪l(fā)基地又迎來一年大豐收。

多年來，“梨樹模式”研發(fā)與應用團隊首席科學家、中科院沈陽應用生態(tài)研究所（以下簡稱沈陽生態(tài)所）研究員張旭東，帶領團隊推廣保護性耕作。他把這種增加地表作物秸稈覆蓋、減少土壤擾動的耕作模式稱作“懶人耕作”。

“懶人耕作”一點沒耽誤農民致富。日前，張旭東團隊因在“梨樹模式”研發(fā)與應用中作出的重大貢獻，獲得2021年度中國科學院科技促進發(fā)展獎。

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張旭東在梨樹試驗示范基地介紹土壤有機質變化。沈春蕾攝

梨樹縣是典型的雨養(yǎng)農業(yè)區(qū)，但“十年九旱”，特別是春旱一直是困擾當地農業(yè)生產發(fā)展的難題。

2006年，張旭東來到梨樹考察，見到了時任梨樹縣農業(yè)技術推廣總站站長的王貴滿。兩人一拍即合，決定探索和研發(fā)適合當地氣候特征和土壤特性的保護性耕作技術，并將梨樹鎮(zhèn)高家村的15公頃耕地作為試驗示范基地。

如今，試驗示范基地里土壤腐殖質層明顯比別處厚，黑土下藏著很多又肥又大的蚯蚓。這里也成為我國東北玉米保護性耕作“梨樹模式”的發(fā)源地。

保護性耕作技術20世紀60年代發(fā)源于美國，地表秸稈覆蓋及少耕、免耕是其主要模式，作為防止土壤侵蝕、提高土壤肥力的首選技術，已經在世界廣泛推廣。

張旭東等人一邊借鑒國外的保護性耕作技術，一邊尋找適合東北黑土地的耕作模式。經過多年試驗，團隊最終確定玉米秸稈覆蓋免耕全程機械化種植模式。

“傳統(tǒng)耕作講究松土，其實這種措施有很大的誤區(qū)?！睆埿駯|告訴《中國科學報》，“如果土壤太疏松，尤其是地表沒有覆蓋，春天的一場大風就能把整個壟臺吹掉，一場大雨也會造成水土流失，因此過度疏松是沒有好處的?！?/p>

在張旭東的指導下，保護性耕作試驗示范基地的農田沒有采用傳統(tǒng)耕作的秸稈清理、旋耕起壟，而是在玉米秋收后，將秸稈原地均勻覆蓋，春播時直接在秸稈覆蓋的農田上實施免耕播種施肥一體化作業(yè)，從而實現(xiàn)秸稈還田、免耕播種施肥、化學除草、機械收割的全程機械化作業(yè)。

這種“懶人耕作”的模式在當地的推廣之初就遇到了困難。一方面，農戶不接受，因為傳統(tǒng)耕作都講究“勤勞致富”；另一方面，需要免耕播種機播種，當時國內沒有這樣的機器。研發(fā)團隊成員之一、中科院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所研究員關義新提議：“機器我們自己搞?！?/p>

2008年，關義新帶領團隊研發(fā)的第一臺國產免耕播種機問世。免耕播種機不僅滿足了秸稈覆蓋還田和不整地作業(yè)要求，還可以完成清理秸稈、開溝、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等一體化作業(yè)。

一切準備就緒，下一步就是如何讓農民相信“懶人耕作”也能致富。

梨樹縣試驗示范基地的數據顯示，2013年6月，在連續(xù)實施秸稈全部還田六年的地塊上測定，每平方米蚯蚓的數量達到118條，常規(guī)耕作下僅有7條。秸稈連續(xù)全覆蓋免耕10年后，0～20厘米耕層土壤有機質含量提高了17%，減少化肥使用量20%。

“連年秸稈覆蓋還田，土壤有機質含量呈明顯遞增趨勢，土壤中的氮磷鉀及微量元素含量均有所增加。”張旭東表示，“大量蚯蚓等生物活動對疏松土壤、加快秸稈轉化、促進土壤熟化起到了積極作用?！?/p>

就連梨樹縣的春旱，秸稈覆蓋也給出了解決方案。秸稈覆蓋不僅提高了水分入滲能力，同時也能阻止徑流發(fā)生，把更多的雨水留在耕層，還能夠減少土壤水分蒸發(fā)。

“該模式下土壤養(yǎng)分庫容增加10%～20%，養(yǎng)分利用效率提高15%～20%。”張旭東指出，覆蓋在地表的秸稈就好像一層被子，不僅可以減少風對土壤60%以上的侵蝕，還可以減少水對土壤80%以上的侵蝕。

沈陽生態(tài)所研究員何紅波在導師張旭東指導下，根據土壤氮素固持的微生物學過程和機制，提出了“土壤有效氮過渡庫”的理論。她將“土壤有效氮過渡庫”比喻成“駝峰”，即同時具有儲存和釋放養(yǎng)分的功能?！敖斩捄头柿系卦谕寥牢⑸锏霓D化下，儲存進‘駝峰’，按需釋放和補充。”

經過10年試驗，梨樹縣林海鄉(xiāng)向陽村三社農民付國興驚喜地發(fā)現(xiàn)，“一邊是旋耕土地出現(xiàn)板結風化；一邊是采用了秸稈全覆蓋模式的土地呈現(xiàn)良好的土壤結構，產量明顯增加”。

“采用保護性耕作技術的土地和常規(guī)種植相比，每公頃可節(jié)約成本1200元至1500元。”梨樹縣高家村康達農機合作社理事長楊青魁說，“常規(guī)種法每年都需要旋地和壓地，現(xiàn)在我們什么都不需要干，一切由免耕播種機來搞定?！?/p>

農業(yè)農村部、財政部聯(lián)合印發(fā)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(qū)適宜區(qū)域耕地總面積的70%左右，形成較為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。

在采訪中，張旭東多次提到，“梨樹模式”誕生于梨樹，但他希望“梨樹模式”造福更多地區(qū)。梨樹縣地處東北黑土區(qū)的中部，南部有遼寧省，北部有黑龍江省，從梨樹縣向外推廣相對容易。

近年來，為了推廣保護性耕作，張旭東團隊已經走過東北玉米帶的61個示范基地，行程近3000公里。如今，保護性耕作技術已在3000余萬畝土地上成功應用。其中，在遼寧已建成6個核心示范區(qū)、20個保護性耕作示范點，直接推廣和輻射面積600余萬畝，覆蓋整個遼寧玉米種植區(qū)。

2021年7月，沈陽生態(tài)所與遼寧省昌圖縣人民政府簽署“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)框架協(xié)議。其實早在2012年，張旭東團隊就與當地盛泰農機專業(yè)合作社開展合作，進行全秸稈覆蓋保護性耕作示范。

“在引進保護性耕作技術前，秸稈處理對我們來說是一個大問題，因此不敢多包地。引進保護性耕作技術后，我們有能力大規(guī)模包地，耕地出苗效果很好，產量明顯增加?！笔⑻┺r機專業(yè)合作社理事長盛鐵雍告訴《中國科學報》，“一臺四行免耕播種機讓我們一季作業(yè)3000畝，當年就能收回成本?！?/p>昌圖二手農機旋地車

張旭東笑稱：“未來應該不會只有‘梨樹模式’，可能還會有‘昌圖模式’?！?/p>