科技强农 筑起生态“大粮仓”——黑土地免耕技术生产体系的梨树样本

 长期以来，我们对黑土地资源的过度开发利用，使得曾经黑黝黝、抓一把能出油的黑土地，如今已疲惫不堪逐渐变薄，如何让黑土地在不影响生产能力的情况下恢复“体力”成为一项重要课题。梨树县与中国科学院、中国农业大学等科研单位与院校开展广泛合作，采用秸秆全覆盖耕作方式，通过秸秆还田、高留茬、施有机肥等措施提高土质，同时推行宽窄行种植方式，对土地进行休耕、轮作，实施绿色、生态、可持续生产模式，加快技术集成应用，大力推广保护性耕作技术，实现传统农业和现代农业相结合、种地和养地相结合，藏粮于技、藏粮于地，形成了技术可行、模式实用、机具配套、效果明显的技术生产体系，为北纬43度黑土区保护性耕作制度提供了“梨树样本”。

    梨树县积极探索黑土地保护和治理的有效模式，通过建立政府、院校、企业、合作社“四位一体”辐射乡村的示范基地，扩大科技推广的覆盖面，重点推广以玉米宽窄行、玉米秸秆覆盖为主的保护性耕作技术，让农民更多地得到专家一对一、手把手指导的机会，鼓励科技能人，建立试验田，引领农民深入开展黑土地保护。尤其是“黑土地论坛”的成功举办，专家们从黑土地可持续利用、经营管理模式、黑土地区现代农业产业模式与发展等方面碰撞思想火花，为东北黑土地保护提供了技术解决方案。

    如今，一场农业生产方式的新变革，正在梨树大地悄然启幕。

    科技创新开启春耕生产方式新变革

    “不整地、不灭茬、不打垄、不动土”，王贵满用4个词来描述梨树黑土地在创新中保护、在保护中创新，是农业供给侧结构性改革在梨树农村的具体体现。

    王贵满是梨树县农业局副局长、县农业技术推广总站站长，也是全国农技推广的标兵。

    黑土层越来越薄、犁底层越来越厚、化肥越用越多、土壤越来越板结。多年来“掠夺式”的农业生产方式，让肥沃的黑土地疲惫不堪，地力不断下降。作为享受国务院津贴的农业专家，王贵满一直致力于保护性耕作的研究与推广。

    免耕，又称秸秆全覆盖保护性耕作，它是相对于传统播耕的一种新型耕作技术，用大量秸秆残茬覆盖地表，让植株烂在地里充当肥料，将耕作减少到只要能保证种子发芽即可。取消铧式犁翻耕，在保留地表覆盖的前提下免耕播种，以保留土壤自我保护和营造机能，是机械耕作由单纯改造自然到利用自然，协调发展农业生产的革命性变化。

    “对农田实施少耕、免耕，秸秆像棉被子一样盖在大地上，直接播种子和肥料，根系发达，植株健壮，保证出苗率。”王贵满介绍说，实施保护性耕作具有防治农田扬尘和水土流失、培肥地力、节本增效等作用，大大缓解春旱这个老大难问题，有效提高了地块的蓄水保墒能力。

    十年九春旱，科技创高产。“2014年，我经营的440公顷耕地全部采用免耕播种法，通过宽窄行种植方式，亩产达860公斤。”在梨树镇八里庙村采访时，梨树县卢伟农机专业合作社理事长卢伟特意把记者带到他的流转土地里。

    卢伟用手掀开厚厚的秸秆向记者这样描述：免耕播种法就是用机器上的刀片薄薄的切开土壤，划出播种和施肥的位置，之后种子和肥料进入预定区域，紧接着用轮子来压实，这样播种和施肥一次性就完成了。

    “把地切开，没动土壤，只是一条沟，如果用传统的犁头翻动以后，干土和湿土就会混在一起，这样土壤水分就变了。土里的宝贵水分很快就被风吹走，种子发芽所需要的墒情又不够了，而免耕法就不存在墒情流失的问题。”县农机推广总站项目办主任刘亚军在一旁补充说。

    “实行保护性耕作的土地，平均每立方米有蚯蚓60多条，而传统精耕细作的土地，只有五六条蚯蚓。”王贵满向记者介绍，保护性耕作可以迅速恢复土地生态，蚯蚓对于疏松板结的土壤作用巨大，玉米的根系可以扎到1米多深，可以获取更加丰富的养分，所以产量更高、品质更好。

    王贵满进一步解释说，玉米创高产的秘密，是用宽窄行的技术来种植。宽窄行是指行距之间的变化，窄行的行距是40厘米，宽行的行距是80厘米，搭配种植。在等行距条件下，农民种植密度每亩地3000-3500株左右，采用宽窄行技术以后，我们推荐给农民的种植密度每亩4500-5000株这样一个范围。最核心的问题是有效地利用光的能源，也就是“边行效应”，即垄垄是边行，通风透光都非常好，穿堂风吹来，新的二氧化碳源源不断供应上来，增加了植物的光合作用。而光、空气的合理分布、根系的旺盛生长，也让单株玉米长势更健壮，这么一来，增产高产就是水到渠成的事了。

    从2007年起，梨树县与中国科学院、中国农业大学等科研单位与院校开展广泛合作，陆续建立起三种类型基地。其中，玉米秸秆全覆盖免耕技术由中国科学院著名土壤专家张旭东博士引入梨树，在梨树县先后建立了梨树镇高家村黑土区玉米免耕栽培技术研发基地和四棵树乡付家街沙土区玉米免耕栽培技术研发基地，通过几年来的努力推广，示范面积呈几何基数递增。

    “我们要充分整合发改、国土、农业等各方面专业资金，进行黑土地大规模治理和高标准良田建设，2016年要建设高标准良田30万亩，控制化肥农药的施用，发展生态农业，保护利用好黑土地。”梨树县副县长王志军说。

    示范推广建设稳产增收的“大粮仓”

    张旭东博士的实验示范区位于梨树镇高家村2社，面积15公顷，四周被铁丝网围起，地头有一面水泥墙，写着“中国科学院沈阳应用生态研究所、中国科学院东北地理与农业生态研究所和梨树县农业技术推广总站实验示范区”字样。

    “你看这片地里的秸秆‘留茬’特别高，粉碎的秸秆也不清理。”梨树县康达农机专业合作社负责人杨清魁告诉记者，这就叫玉米秸秆覆盖全程机械化免耕生产体系，通过免耕播种、宽窄行种植和机械化收割的综合应用，可以实现秸秆还田。在宽窄行种植的前提下，专用的收割机可以直接将秸秆粉碎成20-30厘米的段，并通过高留茬将秸秆固定在地垄里，第二年在上一年未耕种的垄间使用免耕播种机直接播种，既实现轮作也实现了秸秆还田保护黑土地。

    “通过几年来的实验示范来看，我们找出了玉米免耕栽培新的种植方式，通过这种办法解决了我们黑土地保护问题，同时解决了秸秆焚烧问题，按照国际角度来讲减少了一个碳排放的问题，它的意义是巨大的。同时从经济账来看，它的成本比我们普通种植每公顷要少一千块钱以上。”王贵满说。

    科技创新与成果转化在梨树“比翼双飞”。2015年，梨树镇泉眼沟村宏旺农机农民专业合作社理事长张文镝集约托管了300多公顷土地。如今合作社规模越来越大，一些中小机器根本不适应合作社的发展需求，今年张文镝特意购置了一台大型机械，为的是能进一步满足农户的科技耕作需求。“以往中小型机器一天能作业两三公顷，像这样的大型机器一天能完成十三四公顷。”张文镝说，春耕完事之后，合作社再考察一下，要购置2台玉米直收机，就是直接出粒的那种，准备大干一场，争取今年有更好的收成，给社员带来更好的效益。
“农民外出打工，合作社给农民打工，如今，农民种地需要什么托管，我们就提供什么托管，农民种地越来越轻松，真有点‘甩手掌柜’的味道。”

    在喇嘛甸镇前家把村，38岁的农民冯立国凭借着驾驶农机的技术在本村的合作社谋了一份差事。

    “2015年春耕时，为了赶播种进度，一个班干6个小时，人休机器不休。”冯立国说，现在的农民，耕、种、管、收、售等环节都不用管，合作社全承包了，省钱又省力！

    小宽镇西河村种粮大户陶树山，在“梨树县玉米高产高效竞赛活动”中被评为“高产状元”。陶树山告诉记者，2015年梨树县虽然遭受了旱灾，但在秋收测产时他家的垧产在标准水分下，还是达到了2万8000斤的高水平，玉米宽窄行、秸秆覆盖栽培等黑土地保护性耕作技术在粮食增产稳产中发挥了重要作用。

    目前，梨树县玉米秸秆全覆盖保护性耕作技术推广面积已经扩大到10万公顷，遍及20个乡镇，尤其在大旱的2015年表现非常突出，平均较常规种植增产15.68%，公顷增收达1700元以上，加上节约生产成本1500元，每公顷总增收3200元。

    梨树县农业技术推广总站和中科院东北地理与生态农业研究所连续多年试验发现，经过9年的测定，土壤含水量增加20%至40%，表层0至2厘米土壤有机质含量增加40%，而耕层0至20厘米有机质含量增加12.91%；在免耕秸秆覆盖技术田块，每立方米蚯蚓的数量增加到60多条，是常规垄作的6倍。大量蚯蚓活动，使土壤有着良好的孔隙度，表层土壤容重最高为1.46克/立方厘米，5厘米处土壤容重仅为1.32克/立方厘米，十分适合玉米根系的生长；同时可以减少扬尘，在风沙区免耕秸秆覆盖技术每年每公顷可减少风蚀量达800多吨。

    为促进黑土区免耕农作技术的推广，梨树县实施了推广工程网络体系建设。百千万亩方工程：全县每个乡镇建设1个万亩高产方、3个千亩高产方、30个百亩高产方。“21231工程”：在全县打造以2个国家级试验基地、10个专业性试验示范基地、20个乡级综合试验示范基地、300个覆盖全县的村级示范推广基地和10个万亩高产创建示范片为核心的科技研究体系，形成引领全县、各有侧重、层次鲜明的农业科技示范基地网络。“331工程”：在百千万亩方工程的基础上，在全县每个乡镇建设30个百亩方、3个千亩方，实现增产10%。

    2015年，梨树县使用保护性耕作技术进行播种的耕地面积已超过100万亩，玉米免耕播种机保有量已经达到了1500台左右，免耕播种面积可达180万亩，各农民专业合作社成立农机作业服务队，通过签定农机作业合同、托管合同等手段，实现了玉米保护性耕作技术的全面覆盖，使黑土地保护工作得到有效推进。

    科技小院培育新型农民的“智囊团”

    每到春耕时节，在梨树黑土地上总是活跃着这样一群人，他们探索和实践着现代农业的各种技术，被农民称作“田管家”，他们就是中国农大吉林梨树试验站的专家们。每年5月初，播种机在轰鸣声中把一粒粒希望的种子播入土壤，这些“田管家”成了春耕的引领者，见证着梨树现代农业发展给“东北粮仓”带来的活力与商机。

    “专家们在玉米的整个生长期都做了完整的跟踪。之前一公顷地打1万公斤都费劲，现在一公顷地打1.4万公斤都很平常。”梨树县千程农民专业合作社理事长杨青云做了个比喻，“依靠科技，产量实实在在地得到提高，就好比从土里挖出‘真金白银’。”杨青云告诉记者，粮食连年取得高产、农民种粮积极性也不断提升，这些都与专家们手把手教技术密不可分。

    试验站从2008年建立以来，就致力于农业新技术的创新和引进，以及先进农业技术的推广传播。从春种到秋收，从测土配方施肥到病虫害防治，农大的师生们对粮食生产的全过程进行指导，帮助农民及时发现并解决生产中的问题，也为梨树的农业发展注入了源源不断的活力。

    博士生赵英杰在实验站工作有几个年头。这个身材纤弱的年轻女生，早已是小有名气的农业专家，她告诉记者，他们这个团队的任务首先是要完成农业科学实验，其次要做技术推广、农户服务。他们还会根据农民的实际需求，做出相应的培训方案。

    “我们的‘实验室’就在农民的田间地头，可以把实验成果切切实实地展现给农民看，让农民对新技术有信任度，能够很快接纳新技术。”研究生徐新星说。

    在梨树，类似这样坐落在村里的试验站被称作是“科技小院”，在这里工作的师生又被村民们称为“智囊团”。

    2015年秋收过程中，通过测产，由农大师生直接参与和指导的地块增产效果非常明显，产量与普通地块相比，增产效果达到15%。

    “因为有秸秆覆盖，土壤墒情更好。”在梨树镇高家村的试验田，王贵满蹲在地上，用手拨拉开地上的秸秆，露出底下黑色的土壤。与平常大地的土壤相比，这儿的土壤略显潮湿，用手能攥成团。

    梨树县康达农机专业合作社负责人杨清魁说，地里的秸秆是秋收时特意留下的，这种技术不整地、不打垄、深松之后免耕播种，采用这样的方式，秸秆腐烂后变成有机肥，在培肥地力的同时还可以解决秸秆焚烧问题。“现在一公顷地下肥得1000公斤。这地要是养起来，以后只要下肥750公斤，产量肯定不能减少。”在杨清魁眼前，这片不同平常的黑土地，孕育着更多的希望。

    中国农业大学教授米国华到梨树考察“科技小院”后给予充分肯定。他说：“科技小院成立8年来，效果已经显现，这种以教授专家为主导、以研究生和本科生为主体、以‘三农’为主要服务对象的模式，一方面为农业高校人才培养提供了有效探索和积极尝试，另一方面，‘科技小院’有效地解决了农业技术推广和服务农民‘最后一公里’问题，这种零距离农技服务的模式很值得推广应用。”

    春风韵轻歌，沃野忙稼穑。在“田管家”的带动示范下，梨树现代农业，惊喜不断……

    黑土地论坛构筑现代农业发展的大平台

    “黑土是我们的‘母亲土’，一定要在利用中保护好。”著名土壤学家、中国科学院院士石元春在首届“梨树黑土地论坛”上呼吁。

    2015年9月7日至8日，由中国农业大学和梨树县人民政府联合举办了首届“梨树黑土地论坛”，并成立了“吉林省梨树黑土地保护与利用院士工作站”。来自中科院、中国农业大学等科研院所的27位专家，从黑土地可持续利用、经营管理模式、黑土地区现代农业产业模式与发展、气候变化及农业减灾等方面开展交流，探讨了黑土地可持续利用的关键科学问题、解决黑土地“用养脱节”的技术措施等问题。

    “在全国范围内，从黑土地保护这一块来看，梨树县走在前面，从提出的生物质经济等各方面来讲，理念是比较超前的。吉林省是国家粮食安全的一个饭碗，我希望这个碗里的饭越来越多，品质越来越好，品质就是它的可持续性。”石元春说。

    中国农业大学资源与环境学院副院长李保国认为，黑土地的保护，应该是生态环境保护的重要组成部分。在东北一年种一季的情况下，完全可以通过秸秆进行循环利用，主题就是在利用当中得到保护，没有利用就没有国民经济基础，要确保利用和保护并重。

    “应该从经济学角度来考量黑土地的投入与产出。让金融资本和粮食收储企业结合起来，形成一种购销之间的信贷关系，通过这种粮食流通体制的变革来解决中间产销不衔接的问题，解决农业现代化后的工业化问题，形成一种产销结合、上下串通的完整产业链，形成一个大的利益链。”吉林大学教授李北伟说。

    论坛期间，与会专家围绕如何加快推进机械化保护性耕作技术普及应用，如何逐步解决秸秆焚烧、水土流失和地力培肥等农业生产中存在的突出问题展开交流，共同为促进梨树、东北地区以及我国北方地区的生态和农业可持续发展出谋划策。

    继“梨树黑土地论坛”成功举办之后，由美国科学院院士、美国斯坦福大学教授Peter Vitousek，美国科学院院士、美国斯坦福大学地球科学学院院长Pamela Matson，美国密歇根州立大学作物和土壤科学系教授、生态学家Philip Robertson，国际玉米小麦改良中心（CIMMYT，墨西哥）资深研究员、农学家Jose Ivan Ortiz Monasterio Rosas等院士专家和中国农业大学、吉林农业大学、吉林农科院教授组成的专家团一行15人到“梨树黑土地论坛”总部，与梨树县农业领域专家就“中国农业可持续发展道路”进行研讨交流。专家们对“梨树黑土地论坛”给予了很高评价，表示今后将利用论坛开展更深层次的交流与研究。