吉林省黑土地保护“梨树模式”解析

□高 丽，滕奎秀，陈宏森

（吉林农业大学经济管理学院 吉林 长春 130118）

梨树县地处松辽平原，耕地面积约266 万hm2，梨树县的土壤类型较多，以黑土和黑钙土为主，其黑土在东北黑土区具有一定的代表性，黑土区面积占全县耕地面积比重较大，超过85%，这是梨树县粮食生产的基础和主要产区，是吉林省重要的黑土区[1]。

自2006 年成为全国第二批测土配方施肥试点县后，梨树县陆续引入多所农业高等院校和科研单位合作开展相关科学研究，借助其地理资源优势强化院校和当地合作，对当地农业发展起到了巨大的拉动作用。梨树农业在众多高校的配合和当地政府的支持下加快了梨树县农业科技转化，在黑土地保护和粮食高产高效方面走在全国发展的前列，探索出了一条适合东北农业发展的秸秆覆盖、条带休耕的黑土地保护“梨树模式”，为国内外黑土区保护性耕作制度提供了梨树方案。

1 黑土耕地保护的必要性与迫切性

1.1 黑土生产功能衰退，耕地产出效益低

在过去几十年中，传统耕作方式导致黑土土体结构遭到破坏，土壤中有机质含量下降。落后的耕种方式导致土壤压实黏闭，垦植层土壤容重增大，形成坚硬的犁底层，土壤阻力加大，作物根系无法穿透犁底层吸收下面土壤中的有机物[2]。因为属于旱田作物，降水少且水土流失问题严重，土壤中的养分供给不足，土壤贫瘠，农民为了稳产，不得不施用大量的化肥、农药，保证其经济效益，这又加剧了土壤板结，进而导致黑土土壤转化和调控养分的能力下降，影响肥料的利用率，导致粮食生产效益减退。

1.2 黑土层水土流失问题形势严峻

截至2020 年，吉林省保护性耕作面积已经突破了120 万hm2，虽然远超国家制定的33 hm2任务目标，但很多地方仍然没有推广保护性耕作，高强度的传统耕作制度造成用养脱节，黑土耕地面临严峻的水土流失问题。据测定，在东北有8 成以上的耕地面积发生水土流失问题，每年流失肥沃土壤0.5 cm 左右。每生成1 cm 的黑土需要经历百年的时间，每年流失速度远高于生长速度，流失过程中还带走土壤中大量的有机成分。据测定，按目前的水土流失率，约6 成以上的耕地处于危险等级。

1.3 生态环境破坏严重，形成恶性循环

种植户大量使用化肥、农药等来确保粮食产量，造成土壤污染、板结等问题，影响粮食质量安全。地表水冲刷部分化肥流入河湖水田污染生态环境，造成恶性循环，这不仅破坏了自然环境，还对土壤造成严重负担[3]。

1.4 黑土地盐碱化、沙土化

由于长期高强度透支开垦，地下水超采严重，地表板结导致土层疏松度、吸水含水率下降，从而导致地表水难以渗入地下形成地表径流[4]，造成土壤保水蓄水能力下降，而且地表长期裸露在自然环境中经受风吹日晒，加快土壤水分蒸发，土层长期水分含量不够，黑土地盐碱化形势严峻。

另外，机械灭茬、旋耕使土壤中的粉粒、黏粒等旋打成面粉状，团粒结构破坏，形成沙土地，加速了黑土水土流失，形成了风沙和扬尘。

2 吉林省黑土地保护“梨树模式”的主要内容与发展情况

2.1 黑土地保护“梨树模式”的主要内容

“梨树模式”是以玉米秸秆覆盖为主要方式，在玉米种植过程中将玉米秸秆全部还田，覆盖在地表，将耕作次数降到最低，实现田间生产环节全部机械化；是建立收获与秸秆覆盖、土壤疏松、免耕播种与施肥、病虫草害防治的全程机械化技术体系[5]。该技术体系解决了东北黑土区移除玉米秸秆造成的土壤退化的重大问题，是保护黑土地、玉米秸秆综合利用最直接、最简单、效果显著的方法，是农民最欢迎的模式。其主要内容包括秸秆覆盖免耕种植模式、秸秆覆盖条带旋耕种植模式、秸秆覆盖垄作种植模式、高留茬垄侧栽培种植模式。

2.1.1 秸秆覆盖免耕种植模式

在秋季机械收获后，将秸秆直接覆盖在地表，在秋季或春季用归行机进行秸秆归行处理，春季适时用免耕机直接在苗带播种。此模式适用于土壤疏松的地块，特别是风沙区和坡岗地更适宜。此种植模式优点是可减少农机作业次数，保护土壤，能够抗风蚀和水蚀、保水抗旱。

2.1.2 秸秆覆盖条带旋耕种植模式

通过条带旋耕疏松土壤，避免土壤板结对播种的影响。在秸秆覆盖的前提下，直接对苗带进行旋耕，或在秸秆归行后对苗带进行旋耕。条带旋耕后必须镇压，来年春天适时免耕播种。

秸秆量少的地块可以在不影响播种质量的情况下直接条带旋耕，减少作业环节和成本，秸秆量大的地块要先归行再条带旋耕。如果春季干旱，最好是边归行边条带旋耕边播种。采用条带旋耕能提高播种带的地温和促进水分散失，有利于幼苗生长。此种植模式的优点是可解决土壤板结的问题，同时提高地温和加速低洼地水分的散失，缺点是对土壤进行部分动土，增加了作业成本。

2.1.3 秸秆覆盖垄作种植模式

在起垄种植的地块，秋季机械收获后，将秸秆集中覆盖在垄沟，春季种地前进行垄上灭茬，然后适时用免耕机播种，6 月末进行中耕培垄，行距60 cm 左右。这种种植模式实现了垄上增温、垄下保墒，农民容易接受，适用于一家一户分散种植的地块。

2.1.4 高留茬垄侧栽培种植模式

在秋季收获后，地上留有一定高度的秸秆（30 cm以上），春耕时田间不进行翻地和机械灭茬，播种在原垄垄侧，该种植模式可减少失墒。

此技术适合地势低洼区域及山坡地，与传统种植模式相比，该模式操作方法既简单又节约时间和劳动力，具有增产的特点。

2.2 “梨树模式”的发展情况

2.2.1 玉米秸秆覆盖免耕栽培技术基本成熟

秸秆还田有利于提升地力，增加土壤中有机质的含量，提高土壤生物的活性，是保持土壤肥力的有效手段。

经过驻梨树县科研团队的十几年潜心钻研，“梨树模式”革新了传统垄作耕作制度，形成了玉米秸秆覆盖免耕还田、固碳培肥、抗旱保墒等多种技术模式，在黑土地保护、土壤退化恢复、防止秸秆焚烧及清理方面作出了卓越贡献[6]。2020 年梨树县推广秸秆覆盖模式，施行面积超13.4 万hm2，各乡镇（街道）的施行面积达到玉米种植总规模的7 成以上。

2.2.2 相关农业机械已形成产业化

科研人员在学习国外先进技术的基础上，攻克了适合我国东北玉米生产特点（秸秆量大、长期连作、冬季长等）的关键技术，开发了一系列具有自主知识产权的产品。不仅快速实现了农业机械化、产业化发展，形成可操作性的机械技术规程，成功研发了免耕播种机械、深松机、收获机这三类专用机具，解决了依赖国外进口农机具的被动局面，满足了免耕种植需求[7-8]。

2.2.3 技术研究联盟初具规模

在政府的高度重视和大力支持下，梨树县充分利用院校和科研单位资源，将科研单位、大专院校、技术推广部门、农机制造企业联合在一起，形成技术攻关联盟，既发挥各自职能，又高度统一、互助协作，有效推动了先进技术的示范与推广。

2.2.4 网络化普及示范基地促进技术研究及推广

在各组织与单位的共同合作下，梨树县建立了示范基地项目工程研究中心，在东北黑吉辽、内蒙等地设立8 个辐射示范基地，形成了以梨树县基地为核心、以辐射示范基地为分支的基地网络，开展相关试验工作，促进该技术在其他类似区域的推广应用。

3 黑土地保护“梨树模式”的具体作用

3.1 提高土壤蓄水保墒能力

秸秆覆盖免耕技术有利于维持土层中的孔隙分布均匀，不仅保持了土壤入渗能力，还能有效阻截径流直接冲刷地表[9]，因此有较高的蓄水能力，能够在耕作层保留更多的雨水和灌溉水。另外，秸秆覆盖在地表可以阻挡阳光的直射，减少土壤水分蒸发，在干旱季节，使保存在耕层中的水分向上输送，及时补充水分[10]，增强了土壤的保水功能和作物对水分的利用率，抗旱效果好。

3.2 增肥地力，节能增效

连续多年秸秆覆盖还田，可以增加土壤中的有机质含量，促使表层有机质累积，秸秆覆盖5 年以上可以增加土壤有机质两成左右，每年化肥施用减少两成左右，有效节约成本且保持土壤肥力。秸秆用于还田可以促使种植户减少秸秆焚烧量，有效避免秸秆焚烧产生的大气污染。据测算，可较常规生产田生产成本降低一成以上，单产提高5%以上。

3.3 减少侵蚀，保护耕地

秸秆覆盖在地表有效阻挡了刮风时对土层造成的风蚀，降雨时雨水冲刷地表，减少扬尘，防止表土流失。实施秸秆覆盖保护性耕作平均可减少8 成的土壤流失和6 成的地表径流，缓解了水土流失问题和东北地区春旱困境，玉米秸秆覆盖地有效保护了田间土壤的生态环境。

3.4 土壤生物性状得以改善，利于稳产高产

首先，秸秆还田为土壤生物提供了充足的养分，耕作次数的减少保护了土壤微生物。其次，大量的蚯蚓活动疏松了土壤结构，保持土壤通透度，有利于作物根系下扎和秸秆转化，秸秆腐解促使土壤中有机物质和有益微生物增多，改善土壤结构，提高肥料转化率。结合这些有利因素，可以持续保证作物稳产高产，提高抵御旱情的能力。

3.5 节本增效

免耕播种机减少机器进地次数，仅一次作业工序意味着作业时间、次数和强度的降低，以及作业效率的提高。作业环节少，不仅减少燃油消耗和耕作费用，节约生产成本，还降低劳动强度。

据统计，在清理秸秆作业项目上，“梨树模式”相较于传统作业方式可节约成本600 元/hm2；在铲趟及中耕追肥作业环节上，“梨树模式”可节约300 元/hm2；在灭茬旋耕起垄镇压的耕作项目上，“梨树模式”可节约成本700 元/hm2。

4 黑土地保护“梨树模式”的借鉴意义

4.1 “梨树模式”为东北黑土地保护性耕作的技术体系提供新路径

东北地区在秸秆还田方面，由于冬季气候寒冷，玉米秸秆腐烂分解缓慢，在不进行人为处理的情况下，致使春季未腐烂的玉米秸秆覆盖地表，造成秸秆拥堵，影响出苗，不利于播种。按照传统垄作方式，农民极易选择操作简单易行且经济实用的秸秆焚烧还田方式，但这种还田方式会造成严重的大气污染。而“梨树模式”通过耕作技术突破、作业流程的优化以及农业机械器具的配套研制，解决了玉米秸秆焚烧污染大气及清理的问题，实现了田间生产环节全部机械化，提供了全程机械化技术体系，达到直接有效还田的目的。

在不同的耕地类型上，“梨树模式”采用不同秸秆处理方式和种植栽培方式，即宽窄行秸秆全覆盖还田模式、均匀行秸秆全覆盖还田模式和秸秆旋耕全量还田模式[11]。经过实践证明，有效的黑土地保护制度，可以为其他地区提供科学技术、管理手段等方面的技术支持和经验借鉴。

4.2 “梨树模式”为现代农业科技研发和推广应用提供新机制

“梨树模式”在借鉴国外秸秆免耕技术经验的基础上，借助资源优势强化院地合作，依托试验基地产学研一体化的技术开发体系，打造出完备的保护性耕作技术体系和农机装备体系的现代农业生产技术体系。构建起高校科研机构、地方农技推广部门、农业机具制造企业、各地专业合作社以及家庭农户“五位一体”的保护性耕作技术研发推广应用新机制。并建立相关示范基地和科技研发基地、技术集成和指导、国家级高端科研与交流互动平台、科技创新联盟相结合的技术推广渠道，为“梨树模式”在东北地区的全面推广应用奠定了技术和物质基础。

4.3 保护土壤生态安全，实现可持续发展

“梨树模式”对黑土耕地进行保护，防止其在人为作用下进行高强度农业生产。其一，保护了黑土区域的土壤生态环境，保障了黑土的原生态自然承载力，能够有效保护被誉为耕地中的“大熊猫”的珍贵黑土资源[12]；其二，打破过度开发利用黑土耕地的传统耕作方式，根据当前黑土地的实际情况，革新发展新的土地保护性耕作方式，合理耕作，充分利用和养护土地，促进黑土地自然力的修复。

5 结束语

重视国家粮食安全战略，实施黑土地保护工程是非常必要且紧迫的。“梨树模式”的实施，在黑土地耕作过程中，既能够有效节约成本、减少劳动强度和稳定持续增收，又在减少风水侵蚀、蓄水保墒、改善土壤性状、增肥地力以及水土保持等方面显现出独特的优势。玉米秸秆覆盖免耕栽培保护性耕作技术体系已经形成，配套农业机具开始进行批量生产应用，“梨树黑土地论坛”成为推广“梨树模式”的代表性平台，各专家团队和试验示范基地的存在确保了科技成果的延续性。在未来的黑土资源保护中，“梨树模式”必将发挥不可替代的作用，推广到东北黑土各产区，实现粮食稳产高产，促进农业现代化的实现。