长春市区域特色黑土地保护性耕作技术的理论研究与实践探索

吉林省长春市农机技术推广总站 朱胜国 郝春天 周丽伟

○吉林省德惠市农业机械服务总站 辛可元

国家黑土地保护性耕作与利用科技创新联盟 李社潮

根据长春市域耕地土壤环境、气候特点等要素，在充分学习借鉴“梨树模式”基础上，明确提出以“秸秆覆盖还田+精准条带耕作+苗期深松施肥”为主要技术特征的黑土地保护性耕作技术模式—“长春模式”，为全市建设农业强市和率先实现农业现代化提供强有力技术支撑。

一、长春市保护性耕作技术的发展历程

长春市自2011年起开始大规模示范推广玉米保护性耕作技术。当时以留根茬、宽窄行、免耕平播或均匀垄垄侧倒茬播种两种模式为主，管理措施沿袭常规耕种方式，中后期脱肥早衰现象比较突出；2012年，基于宽窄行距种植模式的玉米苗期深松机推入市场，该机解决了本地区玉米生产中因一次性施肥方式导致的生育中后期脱肥和连续实施免耕造成的土壤板结问题；2016年起，针对秸秆覆盖影响春季地温回升和秸秆打包压实土地、破坏表土层等弊端，榆树市晨辉种植专业合作社从“国家黑土地保护与利用科技创新联盟”引进了玉米秸秆归行机，同时开发出前置式机型，将独立的作业环节集成在秋季深松和免耕播种作业环节，解决了因免耕造成的高纬度和丘陵地区早春土壤温度提升慢，以及在秸秆还田量较大的地块播种质量和出苗效果均不理想等问题；2019年秋季，条带耕作机率先在长春市榆树地区试验并同步推广，取得了较好的实施效果。该机有效解决了秸秆归行后的秸秆飘移问题，对冷凉地块和低洼易涝地块的提温散墒都具有积极意义，同时为政府部门全面实现秸秆禁烧、推广秸秆覆盖还田免耕播种和保护黑土地找到最可靠的技术路径，也标志着困扰和制约保护性耕作实施的技术层面不利因素全部得到有效解决。

长春市在近三年大力推广保护性耕作基础上，在把握和借鉴“梨树模式”核心内涵的基础上，结合长春市玉米产量高、秸秆量大且综合利用有需求的实际，将常规种植方式与保护性耕作相结合，同时破解政府控制秸秆禁烧难和农民担心秸秆不烧种地难的“两难”问题，创新形成具有长春特点和发展需要的保护性耕作技术“长春模式”，这是“梨树模式”在长春的优化和提升，是保护性耕作实施地域化的标志性进程，更符合长春市市情，使黑土地保护性耕作更具推广和发展活力，尽显保护有效、推广易行、增产增收、实现多赢的技术优势。

二、“长春模式”的技术特点

“长春模式”是以秸秆覆盖还田+精准条带耕作+苗期深松施肥为主要技术特征的黑土地保护性耕作技术模式，在保证秸秆还田量不低于秸秆总量30%的前提下，于播种前进行秸秆集条归行清理作业后，利用条带旋耕机对清理后的播种带进行浅旋耕作业，形成旋耕后的种植带和有秸秆覆盖的未耕休闲带交替分布状态，播种出苗后于拔节期前进行苗期深松施肥的一种保护性耕作少耕作业模式。通过秸秆覆盖还田提升土壤有机质、减少土壤风蚀水蚀，提高抗旱能力；通过精准条带耕作营造平整种床，确保苗情良好；通过苗期深松施肥提高肥料利用率、提升地温和耕层蓄水以及抗旱抗倒伏能力。

1.抑制水分蒸发，增加有机质含量。秸秆覆盖可以有效地抑制土壤水分的蒸发。首先秸秆覆盖使地面温度降低、风速减小，无效蒸发量减少。实验表明，生育期内传统耕作蒸发量占降雨总量的85%，而有秸秆覆盖的保护性耕作地块不足70%，减少蒸发量作用十分显著。

传统旱作农业生产，每年连续进行的铧式犁翻耕、旋耕机旋耕等高强度耕作后，土壤中的有机物加快分解，虽短期内生产力加强，实际上是掠夺式经营，土壤养分迅速耗竭，生产力下降。采用“长春模式”，将大量的秸秆以覆盖的方式还田，理论上还田秸秆9531kg/hm2（根茬+茎秆+叶片+苞叶，无穗轴，约占籽粒干重的90%，全市玉米平均单产水平近10590kg/hm2），相当于还田有机质1429kg，实现了秸秆中的各类营养物质的归还，增加必需矿物质元素的存量和有机质的含量，节省化肥投入量。

2.提温散墒，营造合理种床。春季气温较低是制约北方旱作农业生产潜力的重要因素。保护性耕作采用的免耕措施，由于播前不动土，使地表大量秸秆覆盖，冬春降雪（水）、返浆水蒸发速率慢，春季地温提升速度慢，长势弱。地势低洼地区耕层水量接近饱和，春季化冻后返浆严重，春季若直接采用免耕播种，因土壤湿度大，作业质量和出苗率都无法得到保障，需要及时散墒。

通过条带耕作，整理出平整的种床，保证了群体发芽生长条件的相对一致，有益于营造高产群体；条耕后通过改传统均匀行距种植为宽窄行距种植，使得原本密度均一的田间实现疏密结合，在宽行间形成通风道，提高田间空气流通速率，同时对短时强风天气的抵抗力也得到增强；在光照条件方面，采用宽窄行距种植的玉米相对均匀行距叶片与茎秆的夹角显著增加，叶面积指数增加接近0.5，使作物能够更有效地利用光能资源，群体光能利用率显著提高，底层透光率，特别是穗位层透光率增大尤为显著。

其次，条带耕作整地前的秸秆归行环节，解决了因秸秆量大，苗带清理不彻底导致的播种作业质量无法保障，土壤散墒慢的问题；通过对播种条带的浅旋，地轮的碾压和旋耕刀片抛洒出的土块可以将归行后的秸秆压实，有效解决了秸秆归行后的秸秆飘移问题，对比免耕地块春季地温显著提升，尤其对低洼易涝和耕层含水量较大的地块散墒效果显著。

3.打破犁底层，蓄水保墒提高肥料利用率。苗期深松施肥是采用“长春模式”增产的重要保障性技术措施。研究表明，深松作业地块通过打破犁底层，构建蓄水库，对比未进行深松的地块可多蓄水11m3—22m3/亩，且土壤渗水速率提高5倍以上。在短时强降水条件下，形成地表径流的时间和径流量均优于未深松地块。长春市全域均属于温带大陆性季风气候区，降雨量主要集中在7、8月份，在玉米生产中正是水分临界期和需水量最大的时期。通过深松后大量降水存入地下，大大降低了土壤水分的蒸发散失和径流损失，提高了天然降水的有效利用率。打破犁底层后，通气状况改善，根系发育旺盛，下扎阻力小，窄行间地下根系的交联缠绕度增加，与土壤紧密抱团，增加了单株的抓地力，抗倒伏能力极强。

由于缓控释肥的发展，目前全市玉米生产普遍采取春季播种一次性施入全部肥料的施肥方式。实际生产中，缓控释肥受制于制造工艺水平和环境条件，前期释放速度较快，中后期脱肥现象较为普遍，较难达到与玉米生长需肥曲线相吻合，所以，“一炮轰”并不是最优化的施肥方式。通过在玉米拔节期前进行深松施肥，变一次性投肥为分次施肥，提高了肥料利用率，完美匹配拔节期以后玉米需肥进入高峰的生理需求。

三、 “长春模式”的重要意义

1.确立“长春模式”符合农业农村部实施指导意见。按照农业农村部《东北黑土地保护性耕作行动计划实施指导意见》的要求， 各地可以根据本地土壤、水分、积温、作物行距、种植规模等实际情况，创新优化和推广具体的技术模式。以“一少三提”为核心的保护性耕作技术“长春模式”，既坚持了保护性耕作秸秆覆盖少动土的基本原则，又针对秸秆覆盖条件下直接免耕存在的明显短板。立足长春实际，坚持以实现保土增秸提产三提高为目标，以秸秆覆盖为基础、以少耕方式进行条耕和苗期深松施肥为技术核心，实现增产增收。

2.实施“长春模式 ”对提升粮食产能具有重要作用。实现长春市十四五期间粮食增产的目标，关键在于挖掘和提升每年超过1000万亩保护性耕作种植耕地的增产潜能。“长春模式”通过对秸秆覆盖还田地块进行条耕作业，使种床条件得到优化，苗齐苗全和长势优势明显，在实现保护黑土地同时，玉米产量优势更加突出，比照常规种植和留茬免耕，一般正常年份可增加产量10%以上，每公顷增产玉米达2000斤以上。如果长春市玉米保护性耕作每年预期有700万亩采用“长春模式”，预计增产玉米可达近10亿斤，使黑土地在保护中利用，产能同步提升。

3.推广“长春模式”可以达到多赢的效果。从长春市一大批采用黑土地保护性耕作技术耕作效果看，率先示范“长春模式”的农机合作社、家庭农场普遍在保护黑土地的基础上，从多方面展现出优势：秸秆不用田间焚烧或打包离田，还田利用照样能够种好地，找到了常规种植与保护性耕作优势的结合点，农户更容易接受和愿意应用“长春模式”，化肥量至少减施10%以上、抗旱抗倒抗涝伏能力强、增产玉米达10%以上、农民节本增收、耕地土壤质量逐步改善和提高。