“龙江模式”与黑土地保护——访中国科学院东北地理与农业生态研究所研究员韩晓增

文|本刊记者杨阳

韩晓增（中）介绍黑土地保护利用后土壤结构

黑土地是地球上珍贵的土壤资源，是指拥有黑色或暗黑色腐殖质表土层的土地，是一种性状好、肥力高、适宜农耕的优质土地，被誉为“耕地中的大熊猫”。1982年，从吉林农业大学土壤化学系毕业来到黑龙江这片黑土地，韩晓增坚守40年，只干一件事，那就是黑土地保护利用。为黑土地保护利用，韩晓增常年奔波在田间地头，创建了黑土层保育和培育两种技术模式，又通过总结凝练提出了四免一松的保护性耕作技术模式和坡耕地控蚀增肥技术模式，并将四个模式归纳总结，提出了黑土地保护的“龙江模式”。

记者：黑龙江省在我国黑土地保护工作中占据何种位置？

韩晓增：我国东北黑土区是全球四大黑土区之一，北起大兴安岭，南至辽宁省南部，西到内蒙古东部的大兴安岭山地边缘，东达乌苏里江和图们江，从行政区域上划分，黑土区涉及辽宁、吉林、黑龙江以及内蒙古东部的部分地区。

黑龙江的黑土地面积占我国黑土地总面积的一半以上。根据2017年发布的《东北黑土地保护规划纲要（2017—2030年）》规定，东北典型黑土区耕地面积约2.78亿亩（1亩≈667m2），其中，黑龙江省1.56亿亩。黑龙江省耕地面积2.39亿亩。黑龙江省2021年粮食总产量达1573.5亿斤，占全国的粮食总产量的11.5%，新增粮食产量65亿斤，占全国增量的24.47%。黑龙江粮食总产量连续11年位居全国第一。由此看来，国家粮食安全的压舱石和稳压器在东北，东北的压舱石和稳压器在黑龙江省。黑龙江省承担了国家黑土地保护总面积的60%以上，比吉林省和辽宁省两省的耕地面积总和还多。

记者：黑龙江省黑土地利用现状如何？存在哪些问题？

韩晓增：从我们近40年的野外观测和研究结果看，黑龙江省黑土地目前总体上处在“亚健康”状态。如果把黑土地比喻成一个年轻的小伙子，这个小伙子已经许多天没吃饭，走路已经晃悠，我们必须让他吃好饭，几天后他就可以干重体力工作。“亚健康”状态的意思是，调理好了就是一个健康人，调理不好，就有可能患重病，土地也是一样。黑龙江省黑土地现在就处在这样一个保护利用的十字路口，只要给足营养，黑土地还是一个“精神小伙”。

黑土地退化的实质是黑土层发生退化。黑土层中富含有机质，有机质在自然土壤中含量很高，而在由自然生态系统转变成农田生态系统的过程中，有机质在下降。黑土层中的有机质含量在4.5%以上时，有机质再进一步增加，对作物产量影响不大，当土壤有机质从4.5%降低到3.5%时，粮食产量显著下降。黑土地保护最关键的是保护黑土层，黑土层是“大熊猫”的“脑黄金”。如果“脑黄金”没了，“大熊猫”也就不存在了。

通过多年的定位观测，我发现原始黑土层有机质含量高，但黑土开垦后经历了轮耕休耕期、人畜低强度利用和机械化高强度利用期，用养失调和土壤侵蚀导致黑土地表层土壤自然肥力逐年下降，黑土发生了退化。可以说，这几十年来在黑土地利用上存在“光种不养”的问题，导致黑土地在变“瘦”。

此外，长期的不合理耕作和机械碾压导致土壤形成了10～15 cm的犁底层，它像一道墙隔断了作物根系下扎和土壤中水、热、气交换，通俗来说，就是大气降水到达犁底层后就被挡住了，水分和养分都下不去。

采用耙地起垄，达到待播种状态，待第二年春季播种。

记者：黑龙江省黑土地保护工作的目标是什么？

韩晓增：根据《东北黑土地保护规划纲要（2017—2030年）》中对黑龙江省黑土地保护面积和耕地质量的要求，到2030年，黑龙江省集中连片、整体推进，实施黑土地保护面积1.48亿亩，占总的保护面积的59.2%，通过修复治理和配套设施建设，加快建成一批集中连片、土壤肥沃、生态良好、设施配套、产能稳定的商品粮基地；到2030年，东北黑土区耕地质量平均提高1个等级以上，每千克土壤有机质含量平均提高2 g以上，通过土壤改良、地力培肥和治理修复，有效遏制黑土地退化，持续提升黑土耕地质量，改善黑土区生态环境。

记者：黑土地保护的“龙江模式”是什么？

韩晓增：根据东北黑土地分布区域的地形地貌特点、气候特征、土壤类型和作物种植结构等要素，建立了以“秸秆和有机肥深混还田”为关键技术、辅以玉米-大豆轮作的“龙江模式”。实施技术叠加和分区治理，厚层黑土扩容增碳保育、薄层黑土肥沃耕层培育、白浆土改良快速培肥、风沙干旱区保墒固土耕作和坡耕地控蚀增肥等黑土地保护利用技术方案，协同实现黑土地保护、粮食产能提升和农民增收的目标。

韩晓增（左四）和学生们在查看大豆生长情况。

黑龙江自然条件多样，辽阔的地域造就了6个积温带，复杂多变的地形、热量和降水条件造就了土壤多样性质：黑土、黑钙土、白浆土、草甸土、暗棕壤、风沙土、盐碱土、水稻土等8个主要土壤类型。保护黑土地要辨证施治、对症下药，针对不同地块采取不同的保护利用方式。根据这么多年的研究和凝练大家的研究成果，将适合黑龙江省黑土地保护利用的多个模式归纳总结为“龙江模式”，这一模式可复制、好推广。

“龙江模式”的十字方针：保育、培育、改良、保护、控蚀。

黑土层保育模式。在松嫩平原中东部中厚层黑土和三江平原草甸土区，土壤剖面分布着大于30 cm的黑土表层，称中厚黑土层，具有这样类型土壤的耕地大约在400百万公顷左右，垦殖初期土壤有机质下降很快，目前进入到缓慢下降期，继续采用过度利用的生产方式，容易导致土壤严重退化，必须采用黑土层保育模式。这类土壤类型的表土层主要的问题是土壤有机质积累和分解失去了平衡，土壤有机质在逐渐减少。针对这样的问题，采用秸秆翻混还田、粉耙还田和松混还田为核心，以黑土层扩容增碳为目的，组装了玉米-大豆和玉米-玉米-大豆轮作技术，建立了黑土层保育模式。在中厚层黑土代表地区黑龙江省海伦市连续6年试验示范，玉米平均增产10.2 %以上，大豆平均增产12.3 %以上，土壤有机质含量提高 3.2 g /kg 以上，黑土层保护深度在30～35 cm。达到了东北黑土地保护规划纲要的要求。

黑土层培育模式。针对因风蚀和水蚀造成的坡耕地的薄层黑土、黑土区南部原生薄层黑土、暗棕壤等黑土层浅薄土壤类型的耕地，实行黑土地培育模式。在黑土地保育的基础上，增加有机肥，实施秸秆和有机肥同时翻混还田，采用有机肥弥补深翻后的心土层肥力低下的不足。6年示范结果显示，大豆增产11.3%以上，玉米增产10.5 %以上，有机质提高2.4 g /kg 以上， 肥沃耕层达到了 30 cm 以上， 大于0.25 mm的大团聚体含量增加了8.8 %以上。

保护性耕作模式。针对黑龙江省松嫩平原西部风沙、干旱特征和对应的土壤类型，采用秸秆覆盖免耕、秸秆条覆盖间隔深松和玉米大垄苗带休闲轮作技术，配合间歇型深松、增施有机肥和玉米大豆轮作等技术，建立了以组合耕法和组合式的秸秆还田方式为特征的保护性耕作模式。遏制了表层土壤退化，取得了良好增产增收的效果。

障碍性土层消减快速培肥模式。针对白浆土的白浆层和黑钙土的钙化层，采用秸秆、有机肥、土壤调理剂一次性深翻快速达到障碍性土层改良的效果。采用障碍层消减快速培肥模式，经过12年试验示范显示，耕层深度达到了30~35 cm，土壤表层有机质增加了 3.5 g /kg 以上，速效磷增加了 4.3 mg /kg以上,土壤容重降低了19 %以上，田间持水量增加了17 %以上，水稳性大团聚体增加了27 %以上。大豆增产15 %以上，玉米增产12 %以上。

坡耕地控蚀增肥模式。针对坡耕地排水水流落差大、能量高的特征，采用修等高埂积水，工程化降水消能，沟坡实现乔、灌、草生物措施，使坡耕地达到温和排水。坡耕地实行深松提高了土壤蓄水，覆盖、条盖、苗带轮耕休闲、等高耕作、植物篱等措施减少土壤面蚀。采用农艺措施和生物措施控制耕地面蚀和培肥地力，采用工程措施和生物措施控制面蚀。建立了坡耕地蓄排水与控制面蚀、培肥土壤相结合的一体化系统工程措施保护黑土地中的坡耕地。

水稻田秸秆还田增碳保肥模式。针对黑龙江省水稻田秸秆还田难的问题，采用秸秆粉碎翻混还田、粉耙还田和次年春季打浆还田的方式，将秸秆与土壤均匀混合，加快秸秆腐解速度，增加休耕季节秸秆降解量，减少生育期间秸秆降解量。获得了良好的秸秆还田和土壤储碳效果。

记者：“龙江模式”有哪些优势？目前取得的效果如何？

韩晓增：近5年来，黑龙江省加大黑土地保护力度，已见成效。监测数据显示，耕层平均厚度由2014年的19.8 cm，提高到23.3 cm。 耕地土壤有机质平均含量达到 36.2 g /kg，与 2014 相比，5 年间耕地土壤有机质年均下降速率从2014年以前的0.69%下降到0.38 %。

韩晓增在实验中

耕地质量等级比较。2019年黑龙江省耕地质量等级平均3.46等，比东北黑土区平均等级3.59等高出0.13等，黑龙江省耕地质量平均等级由2014年的3.77等提高到2019年的3.46等，提高8.22%，年均提高 1.64 %。

土壤有机质含量比较。黑龙江省耕地土壤有机质含量最高，2019 年平均为 36.2 g /kg， 是全国耕地土壤有机质平均含量 19.8 g /kg 的 1.83 倍。 黑龙江省耕地土壤有机质1985-2011年平均每年下降0.51 %，2011-2019 年平均每年下降 0.37 %，年均下降速率减缓0.14 %，部分区域土壤有机质含量下降得到有效遏制并实现恢复性增长。黑龙江省耕地开垦年限短，一般在60-100年间，最近几年采取的秸秆还田、施用有机肥等补充和提升土壤有机质措施，促使黑龙江省耕地土壤有机质下降速率明显减缓。中科院东北地理与农业生态研究所在海伦试验站，对剥离黑土层后的黑土母质层与未剥离黑土层的黑土采取相同措施进行的长期培肥模拟试验，也说明这一情况。在肥力形成的初期，具有快速固碳过程，黑土母质层有机质增加了3倍，达到典型黑土有机质的55 %。而同样条件下，未剥离黑土层的黑土有机质仍然处在缓慢递减或平衡状态。

耕地治理是一个漫长的过程，“龙江模式”还需各方合力，进一步推广应用，把这些技术送到田间地头，送到农民家里。坚持用地养地相结合，久久为功。