吉林省東部濕潤區黑土地保護機制的路徑分析

曹笠珈，董環宇，何 龍，劉志江，邸文靜

（1.吉林市鄉村振興研究院 吉林，吉林 132013；2.吉林市豐滿區農業蔬菜技術推廣中心 吉林，吉林 132013；3.吉林市畜牧總站 吉林，吉林 132013）

黑土地是世界上最肥沃、墾殖時間較短的耕作土壤類型之一。我國黑土地主要分布在黑龍江、吉林、遼寧和內蒙古自治區東部區域，耕地面積5.38億畝，占全國耕地總面積的26.6%，糧食產量占全國的1/4，是我國糧食安全的 “壓艙石”[1]。吉林省作為我國重要的商品糧基地之一，更要堅決扛穩國家糧食安全重任[2]。竇森等[3]在其報道中指出，吉林省黑土地在廣義上是指本省行政區域內擁有黑色或暗色腐殖質表土層、性狀好、肥力高的優質土地，具體包括黑土、黑鈣土、草甸土、暗棕壤、棕壤、白漿土、水稻土等7個土壤類型。根據我省第三次土壤調查數據，在土壤資源中，暗棕壤面積約占41.4%、黑鈣土約為13.34%、白漿土約為10.5%，總的黑土面積占全國黑土覆蓋總面積的15%，由于有機質含量較豐富，因此可盛產優質玉米、水稻等糧食作物，有著發展生態農業、高效農業得天獨厚的基礎條件[4]。現階段，吉林省黑土地在基礎肥力和糧食產能上主要表現為：土壤有機質含量下降趨勢明顯[5]。在黑土地保護上應以秸稈還田為主基調，綜合運用秸稈覆蓋還田、條帶旋耕還田、腐熟再還田等方式，配套機械深松、養分調控等措施，有針對性地解決當前黑土地 “變薄、變瘦、變硬” 的問題，以配套機械為重要載體，將可復制、可推廣的黑土地保護模式傳播到千百萬種糧大戶手中，落實到田間地頭，發揮合力、起到黑土地保護的綜合效應。

1 東部濕潤區黑土地保護的路徑分析

吉林地區地處吉林省中東部，是糧食主產區的重要組成部分，坐擁白漿土和暗棕壤兩大土壤類型，前者母質以第四紀河湖黏土沉積物為主，剖面結構比較特殊，A層厚度介于50～70cm之間，但黑土層較薄，約15cm，下層即為白漿層，厚度為15～30cm。白漿層是一種障礙土層，呈酸性、貧瘠，物理性狀極差，濕潤時幾乎不能透水，干時堅硬，不利于作物根系生長；后者是在溫帶濕潤森林植被下發育的土壤，母質以花崗巖為主，其次是玄武巖、砂巖和礫巖，剖面結構為A層較薄，厚度介于15～20cm之間，AB過渡層淺薄，厚度介于5～10cm之間，土壤貧瘠，多為坡耕地。

作為東部濕潤農業雨養區的主要土壤類型，白漿土和暗棕壤墾殖前自然土壤的黑土層就比較薄。該區黑土地存在的主要問題是坡耕地多，宜采取固土培肥黑土地保護技術模式：坡耕地頂部退耕還草、丘陵坡面改壟、筑地埂和種植物籬；同時根據地形和土壤條件，因地制宜的采取秸稈翻壓還田、秸稈覆蓋還田、壟側栽培[6]、增施有機肥、深松整地、糧豆輪作等農藝措施，打破犁底層，增加土壤有機質。

2 東部濕潤區減量施肥途徑研究

2.1 構建基于水、旱田的最佳施肥體系

在樺甸、磐石和蛟河等縣市設置高、中、低產田多點覆蓋的 “3414” 田間肥效試驗，針對不同區域制定科學合理的施肥量、施肥方式和施肥時間，構建最佳的肥料運籌模式，通過 “穩氮、減磷、補鉀” 精準施肥體系的建立，增加中、微量元素施用比例，進一步提高化肥利用率減少總的用肥量，穩產的同時保蓄土壤肥力。現階段，廣大農戶仍存在重視大量元素肥、忽略中、微量元素肥的思維意識，根據植物營養 “木桶原理” ，偏施氮磷鉀肥會使作物生產過程對中、微量元素更加苛求。當前，吉林省東部濕潤區土壤有效磷大多集中在30～60mg/kg，含量非常豐富，磷素在土壤中往往以PO43-、HPO42-和H2PO4-的形式存在，其與Zn+等結合易形成難溶物，導致磷鋅拮抗使兩者有效性顯著降低。

2.2 基于智慧農業建設精準施肥平臺

以土壤監測數據為依托，充分引導廣大肥料企業生產配方肥、緩/控釋肥以及有機無機復合肥，減少高氮復合/混肥的市場占有率，使利于黑土地保護的系列新型肥料逐步占據市場[7]，通過測土配方施肥構建區域性地力評價體系，基于大數據與問卷調查相結合，施肥指導卡與手機APP相銜接，形成智能化精準施肥服務平臺，擴大示范推廣效果，進一步提高人們科學施肥意識，從其主觀層面提高對減肥增效理念的認知。

3 東部濕潤區秸稈還田方式研究

3.1 東部濕潤區秸稈還田作用分析

系統分析和比對玉米秸稈粉碎還田、覆蓋還田、旋耕還田以及秸稈富集深埋還田后在農田土壤中的腐解特征、養分釋放、理化特性的變化趨勢，揭示秸稈還田對濕潤區坡耕地滲透速率、儲水量、滲透量和侵蝕量等水土保持作用。此外，要投入精力研究炭基肥，將玉米秸稈采用裂解法加工成生物質炭，在其副產物木醋業的加持下，包裹在顆粒尿素外側，形成具有一定緩釋效果的炭基緩釋尿素。

以秸稈為主原料，接種微生物菌劑進行充分腐解，腐解完成后輔以尿素、磷酸二銨、硫酸鉀等化肥，可造粒、加工秸稈基生物有機肥。該肥料種類具有化肥的速效性、兼具有機肥的緩效性，剛柔并濟，是消納秸稈資源、坡耕地土壤培肥的破解之術。秸稈基生物有機肥營養元素均衡、全面，可改善土壤理化性狀，提高團粒結構比例，有效提高腐殖質品質，肥效持久，具有顯著增產作用。秸稈基生物有機肥富含枯草芽孢桿菌、鏈霉菌、黑曲霉和木霉等有益微生物菌群，所含的速效養分能滿足農作物當季需求，長效養分可保蓄在土壤中作為潛在肥力，秸稈部分經腐解產生大量的腐殖酸，具有保水、保肥、改良土壤和生物防治的功效；秸稈基生物有機肥除了化肥不可比擬的上述優勢外，還具有無污染、無公害的特點。據悉，施用秸稈基生物有機肥，可補充均衡全面的養分，能改善農產品品質，提高果實著色指數的同時提升水果口感、使含糖量提高2°～5°，對蔬菜品質也有顯著的改善效果，能有效提高蔬菜中維生素C和還原糖的含量、降低硝酸鹽及重金屬的含量，在溫室大棚使用秸稈基生物有機肥還可抗重茬，有效解決因重茬導致的病蟲害；秸稈基生物有機肥富含有機質，可以促進土壤團粒結構的形成、使土壤大小孔隙兼備、改善土壤孔隙結構、疏松土壤、降低土壤容重、抑制土壤板結，有利于保水、保肥、通氣的協調發展。對土壤肥力的改善還可以豐富土壤生物多樣性、促進作物根系發育、減少化肥的淋溶、增加化肥的有效性；秸稈基生物有機肥所含有的大量有益菌群，繁衍過程可分泌大量代謝物質和酶，能刺激作物根系健康生長，增加作物抗旱、抗寒能力，在植物根際形成的優勢菌群還可有效抑制和減少有害病菌繁殖，起到抵抗病原菌的作用，使作物健康生長。

3.2 東部濕潤區秸稈還田技術模式及優化途徑研究

東部濕潤區黑土地坡耕地較多，水土流失嚴重，耕作層淺，土壤酸化[8]，依據該特點，針對旱坡和低洼地制定不同的秸稈還田方式，研究不同秸稈還田方式下秸稈的腐解特征和養分釋放規律，以及對土壤理化特性的影響，形成具有區域特點的秸稈還田模式。

通過地表秸稈覆蓋，降低坡地水分徑流速度，減少水土流失。通過條帶局部深松，提高土壤蓄水保墑能力，減少坡地水分徑流量，通過降低徑流速度和徑流量，有效防控坡耕地土壤水蝕；通過地表秸稈粉碎歸行，將種植帶秸稈集中到休耕帶，提高種植帶播期地溫和含水量，解決秸稈覆蓋出苗率差的問題，種植帶與休耕帶年際間交替種植，促進秸稈腐解，提高土壤有機質含量；通過玉米寬窄行種植，構建合理的冠層結構，通風透光，充分發揮密植群體的產量潛能，窄行局部深松淺旋，構建虛實并存的土壤結構，促進根系下扎，穩根防倒。

4 構建有機肥質量評價體系、提高優質有機肥產出

4.1 構建有機肥質量評價體系

在NY525-2021有機肥料行業標準基礎上，通過有機肥腐熟程度的評價，可為優質有機肥質量進行全面把關，建議出臺相關政策，成立有資質的部門，能夠為市場上有機肥料進行較為全面、系統的評價，同時為農戶提供優質有機肥料的企業清單，讓農戶能夠用到質優價廉的有機肥料，為優質有機肥的推廣及普及提供技術參考。

4.2 優質有機肥標準化生產及施肥體系構建

根據半山區有機肥源的分布、有機肥種類、氣候特性、農牧結合程度、種植結構及地力等特點，制定區域性優質有機肥標準化生產技術規程，擬定有機肥標準化施用技術。

5 東部濕潤區耕層結構特點及合理耕層構建

5.1 耕層結構特點研究

要結合我國第三次土壤普查工作，對東部濕潤區典型農田土壤進行多點取樣調查，分析坡崗地和低洼地等不同地塊犁底層厚度、耕層深度、有機質含量、土壤容重等理化特性，繪制土壤結構及類型分布圖。

5.2 合理耕層及黑土保護典型模式構建

通過深松、秸稈還田、合理施肥、作物間作、輪作等耕作措施，解決限制耕層優化的土壤結構性障礙和功能性障礙，將單項技術進行技術集成，建立三種以上半山區黑土地保護的典型模式，樹立標桿。應進一步合理利用禾豆輪作來穩產保土，通過豆科作物的生物固氮效應可維持土壤氮素平衡，利用谷類作物殘留的莖葉、根茬維持和提高土壤有機質含量，此外，作物輪作換茬還具有改善耕層理化性狀的作用，通過直根系、須根系作物的交替種植可疏松土壤耕層、創建大小孔隙，既有利于土壤蓄水，同時還能確保土壤水分下滲。

在磐石等坡耕地面積較多的區域，玉米種植可采取壟側栽培模式，該技術是保持原壟、改連年壟上種植為兩側壟幫交替種植的模式。在玉米 “壟側栽培” 生產模式下，因壟幫交替種植，土壤可在一定程度上少耕、土壤結構和土壤微生物種群的分布可得到一定改善。此外，要積極推行玉米寬窄行交替休閑種植模式，改壟作為平作，改傳統65cm的壟距種植為寬行90cm、窄行40cm的平作種植，寬行為休耕帶、窄行為種植帶，休耕帶與種植帶隔年交替，在大壟雙行平作種植后，選用耐密緊湊型玉米品種，實行苗帶寬窄行種植，縮小株距，加大種植密度；改半精量播種為半株加密精量播種，每穴一粒種子，其次是改三次中耕為一次，即僅對寬行種植帶進行深松，深度達30～40cm。改變以往秋收后低留根茬為粉碎還田為30～40cm的留高茬并保留根茬不動，次年經風吹、日曬、雨淋、凍融自然腐爛還田。

要積極推進機械深耕、秸稈還田和增施有機肥技術的示范、推廣，吉林省東部濕潤區土壤水分主要源自降水，降水量多少直接影響土壤水分的運移和貯量。深松作業能為耕地土壤創建適宜的蓄水環境，有利于雨水下滲，防止地表徑流導致的水土流失，為作物需水和土壤供水創造良好的土壤條件。要與改革耕作制度相適應、加強秸稈還田技術的示范、推廣，解決農民秸稈禁燒的后顧之憂。綜合運用財政補助、法律約束等辦法，引導農民將秸稈資源充分利用起來。東部坡耕地農業的發展還需要農林牧相結合，應多元化利用山溝、河灘野生綠肥資源，結合畜牧業發展種植牧草，積極開展秸稈變肉、糞便變肥的技術研究。

6 黑土地保護與利用協同創新技術推廣

6.1 搭建 “校、政、企” 三位一體黑土保護協同創新平臺

通過駐吉高校、市農業農村局、市委政策研究室、市農業技術推廣中心、市農業科學院、專業大戶、家庭農場、農民專業合作社以及龍頭企業等多家單位協同創新、資源共享，建立 “配方—生產—推廣—應用” 的服務鏈條。全面梳理現行與黑土地保護有關的政策，針對農民主體作用發揮不夠、社會監督缺失、相關法律缺位的現象，提出強化黑土地保護政策和加強立法等政策的相關建議[5]。

6.2 東部濕潤區黑土地保護與地力提升技術的示范及培訓

在東部濕潤區半山區，根據耕層養分特點，篩選坡耕地黑土地保護技術，將單項技術進行集成與組裝，推進黑土層保育、地力提升及保護性耕作技術體系，每年開展黑土地保護培訓班20余場、培訓農技人員或新型高素質農民2000人次。加強農業科技培訓、不斷提高新型職業農民、高素質農民、農業經理人的科學施肥水平，使農民由被動接受向主動迎合轉變。應系統探索駐吉高校、政府、企業在推動吉林省東部濕潤區黑土地保護機制的路徑，為吉林省糧食主產區黑土地保護工作提供重要決策參考[6-8]。