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作者｜沈春蕾

不久前，中科院“黑土糧倉(cāng)”科技會(huì)戰(zhàn)梨樹(shù)示范區(qū)保護(hù)性耕作高產(chǎn)增效技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)產(chǎn)會(huì)在吉林省梨樹(shù)縣舉行，測(cè)得2021年平均畝產(chǎn)達(dá)1077.94公斤，2020年的平均畝產(chǎn)是1039.17公斤?！袄鏄?shù)模式”研發(fā)基地又迎來(lái)一年大豐收。

多年來(lái)，“梨樹(shù)模式”研發(fā)與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家、中科院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)沈陽(yáng)生態(tài)所）研究員張旭東，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)推廣保護(hù)性耕作。他把這種增加地表作物秸稈覆蓋、減少土壤擾動(dòng)的耕作模式稱(chēng)作“懶人耕作”。

“懶人耕作”一點(diǎn)沒(méi)耽誤農(nóng)民致富。日前，張旭東團(tuán)隊(duì)因在“梨樹(shù)模式”研發(fā)與應(yīng)用中作出的重大貢獻(xiàn)，獲得2021年度中國(guó)科學(xué)院科技促進(jìn)發(fā)展獎(jiǎng)。

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梨樹(shù)縣是典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，但“十年九旱”，特別是春旱一直是困擾當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的難題。

2006年，張旭東來(lái)到梨樹(shù)考察，見(jiàn)到了時(shí)任梨樹(shù)縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站站長(zhǎng)的王貴滿。兩人一拍即合，決定探索和研發(fā)適合當(dāng)?shù)貧夂蛱卣骱屯寥捞匦缘谋Ｗo(hù)性耕作技術(shù)，并將梨樹(shù)鎮(zhèn)高家村的15公頃耕地作為試驗(yàn)示范基地。

如今，試驗(yàn)示范基地里土壤腐殖質(zhì)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(guó)東北玉米保護(hù)性耕作“梨樹(shù)模式”的發(fā)源地。

保護(hù)性耕作技術(shù)20世紀(jì)60年代發(fā)源于美國(guó)，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(shù)，已經(jīng)在世界廣泛推廣。

張旭東等人一邊借鑒國(guó)外的保護(hù)性耕作技術(shù)，一邊尋找適合東北黑土地的耕作模式。經(jīng)過(guò)多年試驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)最終確定玉米秸稈覆蓋免耕全程機(jī)械化種植模式。

“傳統(tǒng)耕作講究松土，其實(shí)這種措施有很大的誤區(qū)。”張旭東告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“如果土壤太疏松，尤其是地表沒(méi)有覆蓋，春天的一場(chǎng)大風(fēng)就能把整個(gè)壟臺(tái)吹掉，一場(chǎng)大雨也會(huì)造成水土流失，因此過(guò)度疏松是沒(méi)有好處的。”

在張旭東的指導(dǎo)下，保護(hù)性耕作試驗(yàn)示范基地的農(nóng)田沒(méi)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(shí)直接在秸稈覆蓋的農(nóng)田上實(shí)施免耕播種施肥一體化作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)秸稈還田、免耕播種施肥、化學(xué)除草、機(jī)械收割的全程機(jī)械化作業(yè)。

這種“懶人耕作”的模式在當(dāng)?shù)氐耐茝V之初就遇到了困難。一方面，農(nóng)戶(hù)不接受，因?yàn)閭鹘y(tǒng)耕作都講究“勤勞致富”；另一方面，需要免耕播種機(jī)播種，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)沒(méi)有這樣的機(jī)器。研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員之一、中科院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員關(guān)義新提議：“機(jī)器我們自己搞。”

2008年，關(guān)義新帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)免耕播種機(jī)問(wèn)世。免耕播種機(jī)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(kāi)溝、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等一體化作業(yè)。

一切準(zhǔn)備就緒，下一步就是如何讓農(nóng)民相信“懶人耕作”也能致富。

梨樹(shù)縣試驗(yàn)示范基地的數(shù)據(jù)顯示，2013年6月，在連續(xù)實(shí)施秸稈全部還田六年的地塊上測(cè)定，每平方米蚯蚓的數(shù)量達(dá)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(jī)質(zhì)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(jī)質(zhì)含量呈明顯遞增趨勢(shì)，土壤中的氮磷鉀及微量元素含量均有所增加?！睆埿駯|表示，“大量蚯蚓等生物活動(dòng)對(duì)疏松土壤、加快秸稈轉(zhuǎn)化、促進(jìn)土壤熟化起到了積極作用?！?/p>

就連梨樹(shù)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(shí)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(kù)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(fēng)對(duì)土壤60%以上的侵蝕，還可以減少水對(duì)土壤80%以上的侵蝕。

沈陽(yáng)生態(tài)所研究員何紅波在導(dǎo)師張旭東指導(dǎo)下，根據(jù)土壤氮素固持的微生物學(xué)過(guò)程和機(jī)制，提出了“土壤有效氮過(guò)渡庫(kù)”的理論。她將“土壤有效氮過(guò)渡庫(kù)”比喻成“駝峰”，即同時(shí)具有儲(chǔ)存和釋放養(yǎng)分的功能?！敖斩捄头柿系卦谕寥牢⑸锏霓D(zhuǎn)化下，儲(chǔ)存進(jìn)‘駝峰’，按需釋放和補(bǔ)充?！?/p>

經(jīng)過(guò)10年試驗(yàn)，梨樹(shù)縣林海鄉(xiāng)向陽(yáng)村三社農(nóng)民付國(guó)興驚喜地發(fā)現(xiàn)，“一邊是旋耕土地出現(xiàn)板結(jié)風(fēng)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(jié)構(gòu)，產(chǎn)量明顯增加”。

“采用保護(hù)性耕作技術(shù)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(shù)縣高家村康達(dá)農(nóng)機(jī)合作社理事長(zhǎng)楊青魁說(shuō)，“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(jī)來(lái)搞定?！?/p>

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、財(cái)政部聯(lián)合印發(fā)的《東北黑土地保護(hù)性耕作行動(dòng)計(jì)劃（2020—2025年）》提出，力爭(zhēng)到2025年，保護(hù)性耕作實(shí)施面積達(dá)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(hù)性耕作政策支持體系、技術(shù)裝備體系和推廣應(yīng)用體系。

在采訪中，張旭東多次提到，“梨樹(shù)模式”誕生于梨樹(shù)，但他希望“梨樹(shù)模式”造福更多地區(qū)。梨樹(shù)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(shù)縣向外推廣相對(duì)容易。

近年來(lái)，為了推廣保護(hù)性耕作，張旭東團(tuán)隊(duì)已經(jīng)走過(guò)東北玉米帶的61個(gè)示范基地，行程近3000公里。如今，保護(hù)性耕作技術(shù)已在3000余萬(wàn)畝土地上成功應(yīng)用。其中，在遼寧已建成6個(gè)核心示范區(qū)、20個(gè)保護(hù)性耕作示范點(diǎn)，直接推廣和輻射面積600余萬(wàn)畝，覆蓋整個(gè)遼寧玉米種植區(qū)。

2021年7月，沈陽(yáng)生態(tài)所與遼寧省昌圖縣人民政府簽署“黑土糧倉(cāng)”科技會(huì)戰(zhàn)框架協(xié)議。其實(shí)早在2012年，張旭東團(tuán)隊(duì)就與當(dāng)?shù)厥⑻┺r(nóng)機(jī)專(zhuān)業(yè)合作社開(kāi)展合作，進(jìn)行全秸稈覆蓋保護(hù)性耕作示范。

“在引進(jìn)保護(hù)性耕作技術(shù)前，秸稈處理對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)大問(wèn)題，因此不敢多包地。引進(jìn)保護(hù)性耕作技術(shù)后，我們有能力大規(guī)模包地，耕地出苗效果很好，產(chǎn)量明顯增加。”盛泰農(nóng)機(jī)專(zhuān)業(yè)合作社理事長(zhǎng)盛鐵雍告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“一臺(tái)四行免耕播種機(jī)讓我們一季作業(yè)3000畝，當(dāng)年就能收回成本?！?/p>昌圖二手農(nóng)機(jī)旋地車(chē)

張旭東笑稱(chēng)：“未來(lái)應(yīng)該不會(huì)只有‘梨樹(shù)模式’，可能還會(huì)有‘昌圖模式’?！?/p>