黑土資源的可持續(xù)利用途徑及配套農(nóng)機技術(shù)

左明華

(農(nóng)安縣楊樹林鄉(xiāng)綜合服務(wù)中心,吉林 農(nóng)安 130229)

0 引言

黑土地是最寶貴的土地資源之一,其土壤形狀和肥力能有效促進農(nóng)作物的高產(chǎn),東北地區(qū)是我國黑土資源的主要覆蓋區(qū),也是世界僅有的四大黑土資源區(qū)之一,黑土地的保護和利用一直備受國家和社會的關(guān)注。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展,在糧食產(chǎn)能提升的同時,東北地區(qū)的黑土資源退化問題,在一定程度影響著農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。截至2023年,黑土地保護已經(jīng)連續(xù)多年被寫入中央一號文件,要求把黑土地的管理提上日程,加強綜合治理。面對土壤肥力下降、耕層流失等一系列問題,探索一條行之有效的黑土地可持續(xù)利用途徑,并將黑土地保護與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)相整合,成為東北地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題和重要突破點。

1 黑土資源的退化情況

2010年以來，在我國東北地區(qū)農(nóng)業(yè)機械化快速普及和高效率生產(chǎn)實施的影響下；受過度開墾、不合理使用、管理粗放、基礎(chǔ)設(shè)施落后等一系列影響；尤其在大范圍農(nóng)業(yè)機械耕整地、化肥使用、農(nóng)業(yè)密植、秸稈還田量不足等影響下。黑土資源面臨著逐年流失、耕層減少、肥力降低、嚴(yán)重污染等問題，加之我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中長期應(yīng)用粗放經(jīng)營管理模式，農(nóng)民在生產(chǎn)中受到認(rèn)知度、知識程度等制約，對于耕地保護重視不足，造成了黑土資源的可持續(xù)利用量快速減少，對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展造成不良影響[1-2]。

2 黑土資源利用要點

從現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實施來看,黑土資源的保護和恢復(fù)是一項漫長的工作,需要農(nóng)業(yè)管理部門和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營者的多方努力與協(xié)同才能實現(xiàn),應(yīng)從統(tǒng)籌治理的角度出發(fā),以地區(qū)的實際情況為依托,建立行之有效的黑土資源保護方案和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實施方案,保證黑土資源退化得到控制并逐步恢復(fù)原生地力。

2.1 生態(tài)化治理

生態(tài)環(huán)境的破壞是黑土資源流失的關(guān)鍵因素之一,導(dǎo)致該問題的原因主要是人為實施的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)栽培形式破壞了原有的土壤環(huán)境和周邊的水氣環(huán)境,尤其是不合理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實施方式,會直接造成黑土資源退化。因此,應(yīng)重點從生態(tài)治理的角度出發(fā),重視農(nóng)作物品種選擇、耕作方式調(diào)整、栽培技術(shù)應(yīng)用,并通過合理的灌溉方式促進水肥平衡,使土壤逐漸恢復(fù)應(yīng)有的水、氣、植被環(huán)境,形成生態(tài)化的可持續(xù)條件[3]。

2.2 生產(chǎn)模式調(diào)整

應(yīng)從黑土地保護的角度出發(fā)進行生產(chǎn)模式調(diào)整,結(jié)合地區(qū)生產(chǎn)實際情況建立綜合利用方案,為避免單一作物長期種植產(chǎn)生土壤退化,應(yīng)建立合理的輪作體系,將生產(chǎn)面積較大的玉米、水稻、大豆、馬鈴薯、甜菜等作物的生產(chǎn)進行合理規(guī)劃,同時嚴(yán)格實施秸稈還田、有機肥施用等保護技術(shù),促進耕地的碳氮平衡、水熱協(xié)調(diào),使有機質(zhì)和微生物含量增加,促進黑土資源的質(zhì)量提升。

2.3 重視技術(shù)推廣

圖1為黑土資源可持續(xù)利用的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展目標(biāo),應(yīng)從綜合治理、綜合利用、土壤保育、沙土防治等多個方向出發(fā),積極構(gòu)建現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系,并將關(guān)鍵的生產(chǎn)技術(shù)、經(jīng)營理念及時推廣,實現(xiàn)成熟技術(shù)的快速普及,幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員轉(zhuǎn)變生產(chǎn)模式和農(nóng)藝技術(shù)的應(yīng)用方式,進一步推動我國以東北為主體的黑土資源保護工作落實。

圖1 黑土資源可持續(xù)利用關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展目標(biāo)

3 黑土資源可持續(xù)利用關(guān)鍵技術(shù)

3.1 秸稈腐解還田

秸稈腐解還田是恢復(fù)地力的有效手段之一,主要是利用秸稈中的營養(yǎng)成分做為肥料,通過腐解處理后將其施于耕地中,實現(xiàn)培肥地力的效果,秸稈腐解還田具有提高黑土有機質(zhì)、增加土層厚度、減少水土流失、緩解土壤鹽堿化、緩解土壤沙化等作用。秸稈腐解還田主要技術(shù)路線為將秸稈集中堆放,每15～20 cm堆放的秸稈施加由腐稈劑、尿素、水混合而成的催化液,必要時可鋪放一層薄土,逐層堆放達到理想高度后進行妥善遮蓋、密封保存,直至秸稈腐爛成肥后可做為作物基肥施用[4]。

隨著腐解堆肥技術(shù)的逐漸改良,現(xiàn)階段的堆肥工藝可利用升溫、促腐等多種技術(shù)實現(xiàn)秸稈快速腐解,若結(jié)合機械粉碎處理可進一步提高腐解率。以玉米秸稈腐解處理為例,采用新技術(shù)可實現(xiàn)在3～4個月的時間內(nèi)秸稈腐解率達到55%～60%,秸稈粉碎率越好腐解率越高,腐解還田通過與深松、免耕覆蓋等技術(shù)相結(jié)合可進一步提高肥料利用率。合理施用秸稈腐解肥可實現(xiàn)秸稈中的營養(yǎng)物質(zhì)高效率釋放到土壤中,約可實現(xiàn)秸稈中含N 48%、含P 80%、含K 90%的釋放率,常年應(yīng)用秸稈腐解還田,黑土中的有機質(zhì)呈明顯上升趨勢,土壤中的速效養(yǎng)分含量穩(wěn)定提升,同時黑土層中的微生物量含C量明顯增加[5]。

3.2 除草劑降解技術(shù)

除草劑是黑土的主要污染源之一,主要影響后期的作物生長和食品健康,現(xiàn)階段從農(nóng)藝技術(shù)的角度考慮可通過多種技術(shù)手段改良黑土層中的除草劑影響,其核心技術(shù)為生物碳改良技術(shù)。一是采用酸化改良技術(shù),利用機械化淺翻深松配合農(nóng)作物輪作,實現(xiàn)土壤性狀和養(yǎng)分狀態(tài)的初步改良,通常可采用大豆-玉米-玉米的輪作方式配合生物碳和氮肥減量技術(shù)實現(xiàn)黑土酸化的改善;二是大豆作物的除草劑施用量控制技術(shù),在作物栽培中,大豆的除草劑施用量大,可采用耕層深翻深松配合種子包衣及生物碳肥料技術(shù),降低除草劑施用量,同時降解土壤中存留的除草劑;三是生物碳肥料增施技術(shù),在秸稈和根茬深翻深松的基礎(chǔ)上采用氮磷鉀肥與生物碳肥料配合使用的方式,能有效改善土壤中除草劑影響[6]。

3.3 合理化耕作技術(shù)

傳統(tǒng)的黑土地機械化耕作模式是造成耕層退化的重要原因之一,隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營理念和配套技術(shù)的轉(zhuǎn)變與升級,現(xiàn)階段可通過多種耕作模式及配套栽培技術(shù)實現(xiàn)對耕地的保護和地力恢復(fù)。一是在東北地區(qū)廣泛應(yīng)用的黑土地保護性耕作技術(shù),利用秸稈機械粉碎后覆蓋于地表,結(jié)合免少耕機械播種的方式能有效減少傳統(tǒng)耕作過程的土壤擾動,有效減少水土流失,并提高土壤的蓄水保墑能力,同時秸稈覆蓋過程還能通過降解作用提高黑土層的有機質(zhì)和養(yǎng)分含量,常年應(yīng)用能有效提高黑土地力。二是壟作區(qū)田技術(shù),針對水土流失嚴(yán)重不易控制的農(nóng)田,實施壟作區(qū)田技術(shù)。在坡地耕地采用沿等高線翻耕的方式使壟溝更寬、更深,同時橫向修筑土擋,使田塊分區(qū)形成區(qū)田,進而有效提高土壤蓄水能力。

3.4 分區(qū)專項化治理技術(shù)

黑土資源的綜合治理應(yīng)當(dāng)針對不同區(qū)域特征和地區(qū)耕地特點因地制宜開展,不應(yīng)完全照搬套用技術(shù)模式,總體上可根據(jù)耕地的特征進行分區(qū)治理,對于耕層較厚的黑土區(qū),應(yīng)當(dāng)采取淺翻深松+測土配方施肥的技術(shù)模式,同時結(jié)合氣候特征和土壤條件,有機選擇秸稈直接還田或施用有機肥的方式,也可嘗試秸稈還田與有機肥同步應(yīng)用方式;對于耕層較淺的黑土區(qū)應(yīng)重點實施秸稈還田+深松+測土施肥的生產(chǎn)模式,全力預(yù)防水土流失,并利用適當(dāng)施用有機肥培肥地力;對于地形不利的坡地,也應(yīng)以秸稈還田+深松+測土施肥的生產(chǎn)模式為主,同時應(yīng)用生物隔離帶技術(shù),預(yù)防水土流失。據(jù)統(tǒng)計,分區(qū)專項治理的方式能有效提高秸稈和肥料利用率,平均肥料利用率可提升11%～13%,合理應(yīng)用配套技術(shù)5年以上,玉米、大豆等作物增產(chǎn)平均可達7%～11%[7-8]。

4 配套農(nóng)機技術(shù)

從黑土地資源可持續(xù)利用的主要目標(biāo)出發(fā),農(nóng)機的配套主要集中在保護性耕作方面,且逐漸形成了良好的農(nóng)機農(nóng)藝配套技術(shù)模式,其中重點應(yīng)用的農(nóng)機包括以下幾類。

4.1 免耕播種及配套機械

免耕播種在我國東北地區(qū)普及推廣速度較快,覆蓋范圍逐年增加,該技術(shù)應(yīng)用需配套多種機械設(shè)備。首先,在作物收獲的同時或收獲以后,需要利用粉碎裝置將秸稈切碎成為8～10 cm的小段,可實現(xiàn)秸稈切碎的裝置包括帶秸稈粉碎功能的收獲機和專用秸稈撿拾收獲機兩類;其次,針對耕地特征選擇耕整地模式,大部分耕地可應(yīng)用免耕模式,少數(shù)地表不平或板結(jié)耕地可利用耕整機進行少耕作業(yè);再次,利用免耕播種機進行作業(yè),一次性完成播種和秸稈鋪放,形成良好的作物萌發(fā)和生長環(huán)境;最后,可利用深松機械在不過多翻動土壤的情況下打破犁底層并調(diào)整耕層狀態(tài),實現(xiàn)耕層的優(yōu)化調(diào)整[9]。

4.2 有機肥施用機械

有機肥施用是黑土地保護利用的關(guān)鍵技術(shù),同時能更好保障農(nóng)業(yè)的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。近年來我國應(yīng)用的有機肥施用機械在防堵塞、排肥均勻性、穩(wěn)定性等方面進步明顯,同時機型種類也顯著增加。目前可應(yīng)用的機型包括離心式有機肥施肥機、螺旋式有機肥施肥機、槽輪式有機肥施肥機等,能夠根據(jù)生產(chǎn)需求匹配肥料破碎、寬幅施肥、精量施肥等功能,且有機肥施用機械也正向著高度自動化和環(huán)保化方向發(fā)展。

4.3 條耕機

條耕機是農(nóng)田治理的關(guān)鍵機型,既可以單獨應(yīng)用還可以與深松設(shè)備配套應(yīng)用,能夠?qū)崿F(xiàn)旋耕碎土、丁齒細(xì)土、仿形起壟、推壓整平等功能,能夠形成上實下松的壟形田結(jié)構(gòu),保證農(nóng)田更多積聚雨水,提高保墑能力,具有良好的穩(wěn)定性,能有效減少水土流失發(fā)生率,并為作物提供良好的苗床、種床。

5 結(jié)語

黑土地質(zhì)量是東北地區(qū)糧食產(chǎn)能的重要保障,保護黑土地、恢復(fù)地力是現(xiàn)階段的重要工作。尤其在農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)的大環(huán)境下,如何利用農(nóng)機農(nóng)藝相配合的方式提高黑土地保護效率,促進黑土資源優(yōu)化需要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員和農(nóng)業(yè)管理部門的共同努力,對于黑土地保護,必須要多措并舉,加強黑土地保護示范區(qū)建設(shè),促進技術(shù)推廣,切實保護黑土地這個“耕地中的大熊貓”,并為我國“千億斤糧食工程”提供有力保障。