歷經13載中科院保護性耕作基地顯成效

中國科學院設立在吉林省梨樹縣高家村的保護性耕作研發(fā)基地，近日傳來令人振奮的喜訊。

在2019年遭遇極端異常的氣候條件下，該研發(fā)基地試驗示范的玉米秸稈覆蓋免少耕機械化保護性耕作模式，進一步彰顯出抗災保護黑土地的優(yōu)勢，同時再奪玉米豐收。

創(chuàng)立玉米秸稈覆蓋保護性耕作技術模式

2007年，國內一批土壤、農業(yè)、農機等領域的專家和科技人員，匯聚到東北黑土地的重點區(qū)域吉林省梨樹縣高家村，建立了“中國科學院保護性耕作研發(fā)基地”，并開展了玉米秸稈覆蓋免耕長期定位實驗，開啟了夢想若干年后這項技術能推廣惠及東北黑土地的追夢實踐。

他們采取產-學-研結合，應用科研-生產-企業(yè)相結合的模式，開創(chuàng)了農藝-農機聯(lián)合攻關研究的典范。在東北黑土地一干就是13載，致力于保護性耕作技術的研究和示范推廣工作。

如今，一個完整的玉米秸稈覆蓋少免耕保護性耕作技術體系已形成，并在東北4省區(qū)數百萬畝玉米生產中得到推廣應用;第一個省級玉米秸稈覆蓋歸行技術標準，也是源于這個基地的試驗數據。

正是在這個基地創(chuàng)立形成的玉米秸稈覆蓋保護性耕作技術成果，引領促進了東北黑土地玉米耕作制度的改革，為推廣應用保護性耕作奠定了理論和技術基礎。

近幾年來，高家村“中國科學院保護性耕作研發(fā)基地”引起了國內外的矚目和關注，先后有十幾個國家的專家、官員前來參觀，中國科學院、中國工程院10多位院士曾到這個基地考察過， 來自全國各地的調研學習人員已達數萬人。

秸稈覆蓋免耕技術試驗結果可貴

13年的連續(xù)試驗證明，研究建立的《秸稈覆蓋少免耕全程機械化技術》，解決了秸稈還田下的播種機田間管理難題，最低成本實現(xiàn)連續(xù)多年秸稈全量還田，解除了農民“秸稈處理難”的問題。

1. 防止水土流失

秸稈覆蓋免耕是防止水土流失、保護土壤有效的手段，表土侵蝕量減少80%以上。如果東北地區(qū)全部采用秸稈覆蓋免耕技術，可基本消除當地沙塵暴的產生。

2. 增加土壤蓄水

秸稈覆蓋免耕可以增加土壤蓄水50～60mm，基本免除干旱對試驗地生產的影響。研究發(fā)現(xiàn)，秸稈在地表覆蓋可不同程度消除地表徑流，和常規(guī)耕作相比，降雨的滲透率平均增加30%以上，地表蒸發(fā)降低40%以上。

3. 減少作物倒伏

秸稈覆蓋免耕減少倒伏災害對玉米生產的影響。2012年臺風布拉萬襲擊了東北，試驗地周邊所有地塊玉米均100%嚴重倒伏，而秸稈覆蓋免耕試驗地只有15%左右的玉米倒伏。連續(xù)多年試驗表明，秸稈覆蓋免耕可有效防止玉米根倒，減少大風災害，特別是強臺風對玉米生產的影響。

4. 提高土壤肥力

秸稈覆蓋免耕促進了耕層（0～20cm）土壤有機質的積累，提高土壤肥力。從2007年到2018年，耕層土壤有機質由22.5g/kg 增加至24.0g/kg。另外，13年來，土壤有機碳增加10%以上。

5. 增加養(yǎng)分容量

秸稈覆蓋免耕提高氮、磷、鉀養(yǎng)分的活性，增加氮、磷、鉀養(yǎng)分在耕層的積累。研究表明，從2007年到2018年，耕層土壤堿解氮含量由104mg/kg增至112 mg/kg；耕層土壤有效磷從8.5mg/kg增加到20.9mg/kg，土壤耕層速效鉀從149mg/kg增加到191mg/kg。

耕層土壤全氮含量由1.21g/kg增加到1.37 g/kg。土壤全磷含量從0.38g/kg增加到0.46g/kg，全鉀含量由20.9g/kg增加到23.8g/kg。

秸稈覆蓋歸田不僅增加了各養(yǎng)分庫容量，同時提高了養(yǎng)分活性，增加了土壤養(yǎng)分供應能力，為實現(xiàn)化肥減施提供了重要保障。

6. 改善土壤結構

秸稈覆蓋免耕改善了土壤結構，提升了土壤生物功能。秸稈覆蓋免耕5年后，對土壤團聚體的組成和分布已產生了顯著影響，促進土壤大顆粒大團聚體（>2000 μm）的形成，增加團聚體的穩(wěn)定性，改善土壤結構。

7. 改善土壤犁底層

秸稈覆蓋免耕可使土壤犁底層消失。和常規(guī)壟作處理相比，秸稈覆蓋免耕處理5 年后犁底層消失，土壤穿透阻力迅速降低。通過深松消除犁底層是生產上重要的增產措施，但也是成本較高、動力需求較高的農事作業(yè)，秸稈覆蓋免耕是目前成本最低的犁低層消除方案。

增加經濟社會效益是最終目標

由于消除了干旱及倒伏等對玉米生產的影響，同時土壤肥力不斷提高，試驗地玉米生產力也實現(xiàn)穩(wěn)步提高。

2007年試驗地是當地的二等地，而目前該地塊產量水平不斷攀升，其中高產試驗田2017、2018年連續(xù)兩年玉米產量達到14250kg/hm²（950kg/畝）以上。

該技術可以減少農機進地次數，減少燃油消耗及勞動力成本。根據研究的歷年平均數據算，節(jié)省成本1500元/hm²（100元/畝），玉米產量增加750kg/hm²（50kg/畝），節(jié)本增效可達2550元/hm²（170元/畝）左右。

該技術可減少秸稈焚燒、沙塵暴、水土流失、面源污染帶來的社會環(huán)境問題；減緩干旱、倒伏等自然災害對玉米生產的影響；促進土壤有機質的積累，提高土壤肥力、遏制黑土退化、提高化肥利用率，為實現(xiàn)減量施肥提供了保障；在持續(xù)提高土地生產力的同時降低生產成本，實現(xiàn)黑土地保護及農業(yè)生態(tài)綠色發(fā)展。

秸稈覆蓋免耕技術適于春季較為干旱的地區(qū)，而在其他生態(tài)區(qū)，該科研團隊正在積極開展研究與示范不同類型的秸稈覆蓋少免耕技術模式，以盡快建立玉米連作、玉米大豆輪作、大豆等生產體系的秸稈覆蓋少免耕技術體系。