浅析吉林省黑土地保护及分区施策技术模式的构想

曹笠珈王淼董环宇刘志江邸文静

(1.吉林市乡村振兴研究院/吉林市乡村振兴服务中心，吉林 吉林 132013；2.吉林市丰满区农业蔬菜技术推广中心，吉林 吉林 132013；3.吉林市畜牧总站，吉林 吉林 132013)

我国东北地区气候冷凉，土地开垦时间较短，土壤表层普遍存在黑色或暗黑色的腐殖质，民间俗称“黑土地”，其主要分布在辽河平原、松嫩平原和三江平原，是世界3大黑土带之一。东北黑土区是我国重要的商品粮生产基地，耕地面积约占全国的1/4，粮食总量、商品粮和粮食调出量亦占全国的1/4。吉林省位于东北黑土区的中南部，黑土区耕地面积占全省耕地面积的65.5%，占东北黑土区耕地总面积的24.82%。《吉林省黑土地保护条例》中对黑土地的定义为，吉林省行政区域内拥有黑色或暗色腐殖质表土层、性状好、肥力高的优质土地，具体包括黑土、黑钙土、草甸土、暗棕壤、棕壤、白浆土、水稻土等7个土壤类型。上述广义黑土的核心区耕地主要分布在吉林省中部平原粮食主产区[1]。吉林省土壤资源丰富，黑土面积占全国黑土覆盖总面积的15%，为发展生态农业、高效农业提供良好的条件与人地关系[2]，其中，暗棕壤面积约占41.4%、黑钙土约占13.34%、白浆土约为10.5%。现阶段，吉林省黑土区土壤有机质下降趋势明显，西部黑土区中低产田以及东部黑土区的高产田面积有所增加[3]。吉林省有玉米和水稻2种主要作物，据2020年统计数据表明，玉米耕地面积420万hm2，居全国首位，水稻耕地面积80万hm2，受气候、土壤、地形和地貌等自然生态条件以及人为因素的影响，吉林省各地主要作物产量差异较大，特别是吉林省黑土区因多年过量施氮、缺乏有机肥投入、农药使用不合理，致使土壤耕层变浅、肥力贫瘠、氮肥利用效率低下、作物抗性减弱、生育进程延后以及病虫草害加重，严重威胁着黑土地的可持续利用以及粮食安全，其中中低产田面积约占65%，产量提升潜力巨大。因此，加强黑土地保护对于保障国家粮食安全具有重要意义。

中国农大等国内知名农科院校系统分析国外免耕栽培技术基础上，在梨树县研发并创建了适于我国东北黑土区玉米秸秆覆盖全程机械化的栽培技术，经过十余年的探索和实践，逐渐摸索出一条适合我国国情的黑土地保护与利用的新路径，并将其总结为“梨树模式”，其核心是实施保护性耕作技术，减少对黑土地耕层的土壤扰动，增加地表覆盖来降低侵蚀、蓄水保水，改善土壤生物性状，在提高土壤有机质、培肥地力、保护耕地、节能减排、稳产高产、节本增效等方面效果显著。率先解决了东北黑土区玉米连作、秸秆焚烧致使土壤退化以及衍生的一系列农业环境问题，是对耕地质量保护最直接、最简单、最经济、最有效，最易被农民接受的栽培模式，对黑土地的保护与利用起到了积极作用，为实现粮食持续稳产高产提供了保障。吉林省人民政府办公厅于2021年10月12日发布《吉林省黑土地保护工程实施方案(2021—2025年)》中提及分区施策，本文将从分区施策角度，按照区域农耕特点，对相关技术模式进行展望和构想，旨在为吉林省黑土地保护与利用工作提供技术参考。

1 “梨树模式”的借鉴

在“梨树模式”基础上，按照分区施策原则，可充分探索以下5种模式：集成以土壤保育为核心的典型黑土区地力提升型创新技术模式；以土壤风蚀防控、土壤保水保肥能力提升和季节性干旱防治为核心的风沙土区高效用水型创新模式；以土壤水蚀防控为主的坡耕地水土保持型的创新模式；以增温防渍为核心的控水增温型低洼地梨树模式创新及示范；探索以生产经营单元为核心，集合金融和保险等部门，打造吉林品牌农副产品，构建梨树模式推广示范新载体。

2 分区施策的模式构想

2.1 南部稻区秸秆翻混水肥精准调控构建合理耕层集成技术创新与示范

吉林省南部地区包括通化、白山等地，水稻种植总面积12.33万hm2。通化地区的梅河口、辉南、柳河组成大面积连片成熟稻作区，稻田面积约8万hm2，“梅河大米”即产自于此。因水田开垦年代久远，高强度种植，导致用养失调、土壤养分亏缺、土壤有机质含量降低、土壤结构劣化、土壤酸化等诸多问题。因此，需因地制宜借鉴“梨树模式”，解决当前南部区域面临的土壤退化、粳稻产量不高、品质不佳的难题，可在4个方向进行探索与实践：水稻秸秆机械化粉碎翻混耕层土壤肥力提升研究与示范；水稻节水控肥精准调控技术研发与示范；水稻病虫草害精准防治优质食味稻米生产技术研发示范；稻田合理耕层构建指标体系集成与示范。

2.2 中东部坡耕地玉米秸秆覆盖少(免)耕与水蚀防控模式创新与示范

吉林省中东部坡耕地玉米区不适于大型农机作业，玉米生产上以小型农机旋耕灭茬起垄最为普遍，持续的浅耕作业及重用轻养的掠夺性生产方式，造成土壤耕层变浅、犁底层上移、养分失调、缓冲能力减弱、土壤质量持续恶化。坡耕地的地形地貌、生态环境、种植方式等容易出现耕地水蚀现象。中东部半山区耕地地形复杂，存在岗地、坡地、洼地等多种类型。坡上岗地耕层较浅，春季风蚀严重，土壤含水量低，影响出苗率；坡地雨季径流速度快，导致耕层水蚀现象的发生，导致水土流失，土壤有机质含量逐年降低；坡下洼地排水不畅，导致春季播种延迟，影响秋季机械化收获。针对上述问题，可通过坡耕地秸秆覆盖还田、蓄水保墒，抑制雨水径流对坡耕地表层土壤的水蚀，减少水土流失；通过宽窄行种植模式的调整，构建合理的冠层结构，通风透光，充分发挥密植群体的产量潜能，宽行为休耕带秸秆粉碎归行，窄行为种植带深松旋耕，种植带与休耕带间隔年交替种植；通过秸秆归行，将种植带秸秆集中到休耕带，提高种植带播种期地温，提高出苗率；通过种植带深松旋耕，提高土壤蓄水保墒能力，抑制坡耕地土壤水蚀，构建土壤虚实并存的耕层结构，促进根系下扎，降低倒伏风险；针对不同坡耕地类型研制相应的秸秆覆盖和少免耕技术模式，提高水分利用效率，蓄水保墒，抑制坡耕地耕层土壤水蚀；利用秸秆覆盖还田与条带轮耕休耕模式，秸秆就地腐解还田，提高土壤有机质含量；结合上述模式集成，充分创建吉林省中东部地区坡耕地适应性广、可操作性强的黑土保护路径，对于创新“梨树模式”、推进全省黑土保护进程具有重要的意义。

2.3 南部玉米产区坡耕地保育及产能提升协同土壤侵蚀防控的模式创新与示范

吉林省南部地区地处低山丘陵区，北温带大陆性季风气候，具有山地农业可持续发展的先天条件，但南部地区高标准农田面积少，农作物“三品”认证率低，人均耕地0.149～0.199hm2，土地资源的有限性加重了农业用地与城镇建设用地之间的矛盾，土地资源保护难度大。此外，受地形影响，局部地区水土流失严重，加之土地利用强度大、化肥农药施用不合理，导致土层变薄、地力衰退。耕地后备资源不足，适宜开发的滩涂、荒草地等后备耕地资源分布零散且大部分位于生态脆弱区域，开发利用难度较大、潜力有限。

在此区域需要加大坡耕地玉米秸秆粉碎直接还田的研究力度，对食用菌废弃菌糠等农业废弃物进行资源化利用，广泛开辟有机肥源，加大有机肥的还田力度，基于土壤侵蚀防控技术，创建适于吉林省南部玉米坡耕地地力提升、产量提高的有机培肥模式，科研院所也应积极探索玉米秸秆厌氧裂解制备生物质炭等土壤改良剂来培肥土壤。

2.4 中部优质稻区保土增碳与精准防治规模化丰产高效技术创新与示范

吉林省中部地区是优质粳稻主产地，相比于其它省份有着得天独厚的气候和环境条件。尽管如此，因持续过量施氮、缺乏有机肥投入、农药施用不合理，导致土壤耕层变浅、肥力贫瘠、氮肥利用效率低、水稻抗性减弱、生育进程延后以及病虫草害加重，严重威胁黑土地资源的可持续生产能力；保土增碳是通过秸秆科学还田、有机肥部分替代化肥等技术提升土壤有机质含量，优化土壤生物及物理特性，结合氮素后移、自行配置掺混肥来减少化肥投入；病虫草害精准防控是优质粳稻安全生产的关键环节，在病虫害有效预测预报基础前提下，综合采用不同防治策略，通过生态调控模式，实现农田不同有害生物针对化防治。此外，优化水稻栽培管理模式，增密减氮、全程机械化，使粳稻生产优质、丰产、节本增效。在此区域应加大吉林省优质食味粳稻品种的筛选，通过秸秆还田、有机肥部分替代化肥等技术实现优良食味的同时培肥沃土。充分探索结合分蘖动态追施肥技术，前促后控、氮肥后移，有效控制无效分蘖，此外，要结合病虫害精准防治体系，力求建立起一套适于吉林省中部地区气候环境及水稻品种特点，保证水稻优质食味，并实现水田土壤地力提升、绿色可持续种植的栽培技术体系。

2.5 中西部玉米产区秸秆还田及减肥增效技术创新与示范

吉林省中西部地区是国家重要的商品粮基地和农牧交错区，为保障我国粮食安全和畜牧业发展发挥了重要作用。当前存在2个突出问题：施肥量过大，农业生产对化肥过度依赖；种植结构单一，长期单一种植玉米，造成农田生物多样性降低、病虫草害加重，降低了农田生态系统的生产力，制约了农业可持续发展。此外，该区域植被覆盖度低，尤其是秋收后到春播前土地长时间裸露，风蚀比较严重，该区域的生态环境保护和农业可持续发展面临着严峻挑战。通过测土配方施肥、秸秆还田、绿色安全除草剂使用、米豆间作等技术增加地表覆盖，使玉米等作物生产提质增效，通过秸秆还田、减肥增效来培肥土壤、创建良好生产环境。在此区域，应加大精准养分管理结合米豆间作技术的研究提升玉米产能的同时兼顾土壤培肥，要充分探索秸秆粉碎深还的全程机械化措施，利用深土层富含的铁锰胶核氧化秸秆促进腐解，结合动力选型及优化、设计机械化的各个环节，配合化肥农药双减技术，优化秸秆还田模式，更好培肥沃土。此外，还要结合生物防治技术筛选有益菌群，加强秸秆微生物菌剂研究，更好地克服秸秆低温腐解的障碍性难题。

3 分区施策构想的技术模式

在南部稻区，通过水稻秸秆机械化粉碎翻混，构建提升土壤肥力质量的稻田合理耕层；通过节水控肥精准调控，集成丰产高效的水稻栽培技术体系；采用病虫草害精准防治等农艺工程措施，促进环境友好优质食味稻米生产技术集成与示范。

在中东部坡耕地玉米产区，通过地表秸秆覆盖，降低坡地水分径流速度，减少水土流失。通过条带局部深松，提高土壤蓄水保墒能力，减少坡地水分径流量，通过降低径流速度和径流量，有效防控坡耕地土壤水蚀；通过地表秸秆粉碎归行，将种植带秸秆集中到休耕带，提高种植带播期地温和含水量，解决秸秆覆盖出苗率差的问题，种植带与休耕带年际间交替种植，促进秸秆腐解，提高土壤有机质含量；通过玉米宽窄行种植，构建合理的冠层结构，通风透光，充分发挥密植群体的产量潜能，窄行局部深松浅旋，构建虚实并存的土壤结构，促进根系下扎，稳根防倒。

在南部玉米产区，针对化肥农药施用量不合理导致土层变薄、地力衰退等问题，通过有机培肥，实现吉林省南部玉米产区土质改善、地力提升和作物增产的目标；针对受地形影响，局部地区水土流失严重等问题，通过有机培肥与“梨树模式”免耕少耕、秸秆覆盖等防侵蚀措施相结合的方式，实现吉林南部玉米产区土壤侵蚀防控和土壤保育目标；针对固体废弃物造成环境污染问题，大力发展田间积造和工厂化生产有机肥，特别是利用畜禽粪便、农业废弃物生产有机肥；实现秸秆可控转化，开展秸秆生物质成套设备的设计和研发、加工和利用生物质炭；通过吉林省南部玉米产区农业废弃物资源再利用，提升耕地地力，达到作物增产，保护环境且提高经济效益的目的。

在中部优质稻区，针对中部优质稻区氮肥过量、有机质降低、用药不合理等问题，通过优质粳稻增碳培肥高效技术，实现中部粳稻区增碳节肥与优质丰产的目标；针对生产成本高，农药过量且使用期不合理，导致米质差、食品安全保证难、效益低等问题，通过水稻病虫草害精准防控技术，实现安全生产、减少药量、提升食味的目标；针对中部粳稻区土壤及生产过程中不同环节对应机具的特点，通过全程机械化耕作选型优化技术，达到水田耕作低耗、高效的效果；针对育秧成本高、生产效益低的现实和过分耕作破坏土壤结构的现状，通过水稻免耕旱直播栽培技术，达到节本增效，保护耕土的目的。

在中西部玉米产区，针对氮肥施用过量的问题，通过测土配方施肥技术和米豆间作技术实现吉林省中西部玉米种植区氮肥减量施用的目标；针对土壤退化的问题，通过秸秆还田和生物质炭施用技术实现吉林省中西部玉米种植区改善土壤肥力的目标；针对米豆间作机械化操作困难的问题，通过全程机械化技术实现吉林省中西部玉米种植区米豆间作全程机械化的目标；针对米豆间作除草剂农药选择困难的问题，通过绿色安全除草剂筛选技术实现吉林省中西部玉米种植区米豆间作有光谱除草剂的目标；针对土壤地面裸露时间长的问题，通过地面豆科作物覆盖技术实现吉林省中西部玉米种植区土壤保水保肥和改善土壤理化性质的目标。