守住耕地保护红线，守护我们的良田——访中国农业大学土地科学与技术学院院长李保国

文/张晓

粮食安全，两大要害，一个是种子，一个是耕地。

中国农业大学土地科学与技术学院院长李保国已经和土地打了40年的交道，主持了农业农村部、国家自然科学基金的多项研究课题，涉及盐碱地改良、荒漠化综合防治、节水农业、黑土地的保护等各方面的研究。

“耕地有多么重要，不言而喻。现在生活水平提高了，各种美食应有尽有，大家平时大概不会去想，这些食物几乎全部来自耕地。”李保国院长介绍说，除了海洋产品，土壤提供了我们所需的几乎全部食物。一个馒头，一碗米饭，始于田间的小麦和水稻，牛奶始于扎根于草地或耕地土壤中的青草、大豆和玉米等作物，肉禽产品归根结底也来自种植玉米等饲料作物的农田。以后煤炭、石油匮乏，我们还需要从地里“种”能源。现在就已经出现这种趋势了：植物产品制造的生物柴油，大豆油制造的打印机油墨，以及由玉米淀粉合成的生物可降解塑料。

耕地是粮食生产的命根子，守住耕地保护红线，守护住我们的良田，我们才能把饭碗端在自己手里！

中国农业大学土地科学与技术学院院长李保国

什么是耕地中的良田？

李保国院长说：“简单说来，良田就是能为作物正常生长、高产稳产创造很好条件，能保证充分的供水和养分需求。首先是保水供水的能力，降水是个几个小时的过程，而土壤保持水分是一个几十天的过程；其次是保持养分和供给养分的能力，土壤养分既包括金属元素，如钾、钠、钙、镁、铁等，也包括非金属元素，如氮、磷、硫和硼等，且供水保水是供保养分的前提。”

黑土是世界公认的最肥沃的土壤，“黑土地之所以呈现黑色，是因为有机质含量高。在自然条件下形成1厘米厚的黑土层需要200至600年。”一般来说，土壤里的有机质含量越高，孔隙结构越好，保水供水、保持养分和供给养分的能力越好。“人们一看见土壤，首先就会把它看作固体物质，实际上土壤中固态物质（矿物和有机质）大约仅占土壤体积的一半；其余一半由充满空气或水的孔隙组成。在土壤中，固体物质颗粒间的空间，其重要性与固体颗粒自身同等重要。在这些孔隙的空间中，空气和水在此流通、根系在此生长、微生物在此生活。”

李保国院长说，我们可以简单理解为，黑土地最肥沃，黄土地次之，红土已经特别贫瘠了。“东北的黑土地有机质含量高，是当之无愧的‘ 耕地中的大熊猫’；华北平原的黄土地里还含有较为丰富的钙等元素，称之为钙质土壤；南方的红土地呈现红色是因为所含三价氧化铁的颜色，这里土壤元素含量以铁和铝为主，长年的高温、水流冲刷，把土壤里的大量养分都带走了，十分贫瘠。”

给外国专家在田间介绍保护性耕作下黑土地剖面特性的变化

耕地的困境

人多地少，是我国的现实情况。李保国院长说：“我们人均耕地才1.3亩左右，随着城市不断扩张和工业化发展，耕地保护压力巨大，而且我们能开垦的土地已没有太多的空间了，而且开垦的成本会越来越高。”

李保国院长把我国的耕地情况与美国做了简单对比：我国18亿亩耕地，实际上每年耕种约26亿亩，因为一些土地是一年种植两季作物，我们对土地是高强度利用，要保证大家的饭碗，保证粮食的自给。而美国的情况是，有30亿亩左右的耕地，每年实际上仅耕种约25亿亩，很多土地根本不种或者种一年休一年，可以休耕，可以轮作。因为美国的粮食自给已经不是问题，其农业产品主要用来出口。“现实就是这样，为了粮食的自给自足，我们只能高强度利用土地，现阶段没办法大规模休耕来保护耕地。面对这样的局面，我们可采取的策略就是让耕地不能再退化了。”

土壤退化是个全世界共同的难题。根据《联合国防治荒漠化公约》（UNCCD），在过去40年里，由于土壤退化和荒漠化，世界30%的农田被遗弃，而52%的农业用地受到土壤退化的中度至严重影响。

我国的情况更不容乐观。根据我国2019年65个县（市）耕地健康产能综合评价结果，全国亚健康耕地占比约40%，耕地资源整体退化问题严重，突出表现为耕地破碎化严重、生物多样性和功能多样性下降，耕地生态系统比以前更加脆弱和不稳定。

李保国院长说，耕地面临的问题首先是土壤的流失，是绝对数量上的减少；其次才是有机质的下降，质量方面的下降。“开垦后的土地，地表裸露，自然就面临一个严重的问题——表层土的流失。北方有沙尘暴，黑土地上刮的是黑色的沙尘暴，黄土地上刮的是黄色的沙尘暴，就是表层土被风带走了。还有水的影响，雨水的冲刷造成水土流失。”

有机质的下降，直观表现就是黑土变淡黑、变黄了。近年来，我国的黑土地面临严峻的问题，黑土层有机质下降严重。吉林省监测数据显示，全省黑土地土壤有机质含量从20世纪50年代初期的8%下降到现在的不足2%。有机质含量持续降低，导致土壤板结，供肥保水能力下降。

更糟糕的问题还有土壤污染，如重金属的污染、塑料薄膜的污染等等。“大自然是平衡的，我们从一方面获得了利益，不知道在哪一方面就要承受损失。”为了让更多人意识到耕地面临的问题，除了科研和教书外，李保国院长也积极通过科普活动、媒体等向大众介绍土地知识。2021年3月28日，在果壳组织的“我是科学家”演讲活动上，李保国院长介绍了黑土地的保护。“我们有责任去呼吁，要让大众意识到，必须要保护好我们赖以生存的土地。”

对于保护耕地，我们并没有革命性的技术

在介绍保护耕地的技术之前，李保国院长说，要先跳出粮食生产，从更宏大的视角来认识耕地或土地。

他说，土壤问题得到国际社会的真正重视，是最近这十几年来的事。“联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）已经成立几十年了，而全球土壤伙伴关系（GSP）是2012年刚刚成立的。为什么？因为我们对土地的认识落后于对大气、水的认识。大气是循环的，水是流动的，很多河流跨越多国，国际社会对此的关注也比较早。”

随着研究的进展，我们逐渐认识到土壤与大气、水是如何相互影响的。李保国院长介绍说，土壤每时每刻都在呼吸，“它吸收氧气以及其他气体，同时也释放出气体如二氧化碳和氧化亚氮。这些气体在土壤和大气间互相交换，影响大气的组成乃至全球变暖。实际上，大气里二氧化碳的浓度与土壤中的碳量高度相关，全世界土壤中贮存的碳比全世界所有植物和大气中储存的碳之和还要多。”

李保国院长介绍说，土地被开垦后，各种原始植被次生植被所取代，单一栽培会造成一系列生态环境问题。从环境角度看，耕地土壤的退化直接表现为土壤变为一个碳源，更多土壤有机质分解释放二氧化碳到大气中，还会导致土壤生物多样性的丧失，且随着土壤的板结压实，地面反照率提高，会增加甲烷和一氧化二氮等温室气体的排放，对全球变暖产生重要影响。

相比大气和水，土地有很大的缓冲性，这是土地一个显著的特点。“土地污染是一个比较缓慢累积的过程，不像大气污染、水污染会很快显现出来，也容易监测。但是土地污染，一般我们发现了实际上已经晚了，我们只能抓紧亡羊补牢。”

李保国院长说，和土地打交道是一个与大自然对话的过程。“因为土地的缓冲性，我们对土地的改造需要至少几年的时间才能观察结果。不像芯片、集成电路这样的领域，技术更新迭代很快，摩尔定律称集成电路上可以容纳的晶体管数目大约每经过18个月便会增加一倍。在耕地保护方面，我们的技术也在进步，但很遗憾，我们并没有什么真正革命性的技术，也不太可能像信息技术那样高速发展。”

再生农业，生态和经济效益两手抓

2 0 2 1年年初，《中国农业科学》在线发表了李保国等人的最新论文——《再生农业——基于土地保护性利用的可持续农业》，系统探讨了再生农业。

李保国院长说：“再生农业早在20世纪80年代由美国科学家Robert Rodale提出，但一直不温不火，直到近几年频繁出现在国际上的重要活动和重要文件中。”可以说这是一个“热”起来的老概念。

面对生态危机和粮食危机的双重威胁，科学家提出了有机农业、低碳农业等各种农业模式。李保国院长分析说：“有机农业强调不使用化学肥料和杀虫剂等农用化学品，用有机肥替代化肥，以增加土壤有机质，提高农田的生物多样性。低碳农业重视提高土壤碳固定，且水污染得到一定缓解，但产量、净收益和生物多样性未得到明显提高。而再生农业协调了生产和恢复环境这两个挑战，是目前离实现可持续发展农业目标最近的农业模式。”

在技术措施上，再生农业强调免耕少耕、多样性轮作、覆盖作物、整体放牧等。近年来，作为中国农业大学梨树实验站站长，李保国在吉林省梨树县实施保护性耕作技术取得了显著的成效，覆盖、免耕少耕就是其核心理念。2020年习近平总书记在吉林视察时强调，要认真总结和推广梨树模式，采取有效措施切实把黑土地这个“耕地中的大熊猫”保护好、利用好。“梨树模式主要是通过玉米秸秆全覆盖免耕技术，实现保护性耕作，关键是少动土，还要配上合适的大型农业机械，让清理秸秆、施肥、播种、覆土等工序一次完成。”

什么是覆盖作物？李保国院长说：“在两季作物之间，许多农田会有一段空闲期，如果在这段时间种上某种植物以提供稳定的土壤覆盖，这种植物便被称为‘覆盖作物’。在美国西北太平洋地区进行的一项研究表明，奥地利冬季豌豆、多毛野豌豆和紫花苜蓿可以为后续马铃薯提供80%到100%的氮需求。另一项在美国佐治亚州的研究显示，黑麦覆盖能够迅速吸收传统玉米田和免耕玉米田中25%到100%的残留氮，减少过量氮肥对周围水体的污染。我国南方冬闲田种植多花黑麦草等饲草或者光叶紫花苕等绿肥也起到了保持水土的作用。”

利用再生农业的措施，不仅可以大幅增加土壤有机碳和氮元素的含量，也可改善土壤结构和土壤健康，提高土壤肥力和作物产量，保持水分和蓄水层的补给，从而提高应对极端天气的弹性。“罗代尔研究所（Rodale Institute）对再生农业进行了30多年的探索，发现再生农业可以实现二氧化碳排放量降低35.3%，利润增加193.7%，这是一个显著的生态和经济的改善。”李保国院长介绍说。

李保国院长认为，东北地区应该加快推广如梨树模式的保护性耕作等适宜的黑土地保护技术，并在此基础上进行覆盖作物的种植探索，这才有望解决马铃薯和花生及青贮玉米产区因长达7个月的冬季地表严重裸露风蚀造成的农田土壤退化问题。在黄淮海地区与中部平原区，秸秆还田相比覆盖作物可能对该地区的农户更为适宜；在西北灌区，覆盖作物的种植将有效缓解水土流失，但需探索节水保水控盐下的绿洲再生农业模式；在长江中下游、华南和西南地区，循环种养模式比整体放牧更为适合当地农业，应考虑引入多种覆盖作物，减少化肥施用，从而真正防止区域内土壤退化。

保护耕地，不仅仅为了当下，也为了未来！