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黑土地是大自然给予人类的得天独厚的宝藏，是一种性状好、肥力高，非常适合植物生长的土壤。我国东北地区是世界三大黑土区之一，曾经有人用“一两土二两油”来形容它，由此可见黑土地的肥沃。
曾经，我们的黑土地肥得可以“冒油”，随着时间的流逝，黑土层厚度减少近一半，黑土土壤有机质含量下降高达70%。2020年7月22日，习考察吉林梨树时说道，“东北是世界三大黑土区之一，是‘黄金玉米带’、‘大豆之乡’，黑土高产丰产同时也面临着土地肥力透支的问题。一定要采取有效措施，保护好黑土地这一‘耕地中的大熊猫’，留给子孙后代。梨树模式值得总结和推广。”
东北的黑土地因何退化？我们该如何保护耕地？梨树模式是什么？针对这些问题，我们特地邀请了中国科学院生态研究所研究员解宏图进行解答。
想要了解黑土地的退化情况和梨树模式，首先我们要说一说目前东北黑土地的退化情况。据了解，东北粮食主产区耕地面积4.5亿亩，占全国耕地总面积的22.2%，粮食商品率60%以上，是国家最大的商品粮基地，东北粮仓更是保障我国粮食安全的“稳压器”。
然而，持续的土壤退化严重制约了东北粮食主产区作物生产潜力的发挥和农业可持续发展。东北黑土区开垦的历史仅有100多年，但是土壤退化的严重程度远远超过了具有3000多年开垦历史的中原地区。
与开垦前相比，黑土区土壤耕层的有机质含量下降了50%-60%，黑土层平均厚度由50-60 cm下降到30cm左右，造成了中低产黑土面积不断加大，土壤的潜在生产功能和生态功能下降，曾经“捏把黑土冒油花”的高肥力耕地越来越少，甚至有部分黑土区已经丧失了农业生产能力。中国科学院战略先导专项（碳专项）的研究结果表明，东北农田土壤有机质仍在以年均5‰的速率下降，黑土退化问题仍十分严峻。
在东北黑土区，退化最为严重的是旱作农业区，尤其是玉米种植带。传统耕作制度下的玉米连作模式是导致土壤退化的根本原因，由于经营者缺乏土地保护意识，几十年来玉米的生产种植一直采取掠夺式种植方式，长时间地在同一块田地上连续种植相同作物，导致黑土区的土地利用处于“超负荷”状态。
长久以来，土地重用轻养，缺乏保护意识。有机物料（秸秆）和有机肥料投入严重缺乏，导致土壤有机质消耗；地表无覆盖造成严重的土壤侵蚀和养分流失；频繁耕作导致土壤对降雨的截获能力及保水能力严重下降，导致干旱加剧。此外，焚烧秸秆这一行为不仅浪费了大量养分资源，还会造成土壤的养分调控能力下降，肥料利用率大幅度降低，养分大量损失，化肥超量施用。面对黑土地肥力退化造成的诸多影响，我们不得不重视这一问题，保护耕地势在必行。
接下来我们就来解读一下如何保护耕地，了解一下如何通过保护性耕作保护我国的黑土资源。
中国的传统耕作是垄作，需要翻地动土，有着很大弊端，春天风力较大，加上雨季雨水的冲刷，刚翻过的土地很容易被风力侵蚀和水力侵蚀，肥沃的土壤被翻到表层后流失。
保护性耕作是指通过少耕、免耕、地表微地形改造技术及地表覆盖、合理种植等综合配套措施， 从而减少农田土壤侵蚀， 保护农田生态环境， 并获得生态效益、经济效益及社会效益协调发展的可持续农业技术。根据保护性耕作的特点，由于它有利于保水保土、所以称为保护性耕作。
国际上对于保护性耕作的定义有三方面：1、秸秆覆盖；2、少动土；3、适当轮作。
保护性耕作，顾名思义，以保护土地为第一原则进行耕作，在耕作时注重保护耕地。发展保护性耕作是治理农田扬尘、防治农田风蚀水蚀的重要措施。保护性耕作实施秸秆留茬覆盖，起到挡风固土的作用，大面积实施可有效地减少农田扬尘，防治沙尘暴。秸秆覆盖可减少土壤水分蒸发，增加土壤蓄水能力，减少大雨和暴雨造成的水土流失。
同样，发展保护性耕作对于环境保护也有着莫大的好处，从农业机械化的角度来看，机械化秸秆还田可以减少秸秆焚烧导致的大气污染；覆盖少耕能够节约农业用水；保护性耕作能够有效地治理沙尘暴等等。
此外，就保护性耕作技术而言，其利用秸秆覆盖地表，不但可以有效防止太阳紫外线的辐射，还可以有效减少耕地土壤的水分蒸发，从根本上防止农业耕地土壤发生风蚀、水蚀的现象等。保护性耕作技术还可以促进农民增产增收。在实际的农业生产活动中采用保护性耕作技术，可以降低对耕作土壤的翻动情况，有利于农业耕地休养生息。总而言之，保护性耕作技术是改善农业生态环境的有效手段。
保护性耕作是以机械化技术、装备及手段作为载体的现代农业新技术。目前，保护性耕作包含的机械化技术主要有四项，即：秸秆覆盖技术；免耕、少耕施肥播种技术；杂草和病虫害防治技术；深松技术。
秸秆覆盖技术即收获后秸秆和残茬留在地表做覆盖物，这是减少水土流失、抑制扬沙的关键，因此要尽可能多地把秸秆保留在地表。此外，在进行整地、播种、除草等作业时，要尽可能减少对覆盖物的破坏。
（吉林省梨树县的农民驾驶秸秆归行机整理覆盖在地表的玉米秸秆新华社记者 张楠 摄）
与传统耕作不同，保护性耕作的种子和肥料要播施到有秸秆覆盖的地里，故必须使用特殊的免耕播种机。适用的免耕播种机是采用保护性耕作技术的关键。免耕播种是在前茬作物收获后未经任何耕作直接播种；少耕播种是指播前进行了适度整地等表土作业，再用免耕播种机进行播种，以保证较好的播种质量。
保护性耕作条件下杂草和病虫相对容易生长，必须随时观察，一旦发现问题，要及时处理。我国北方旱作地区经常遭遇低温和干旱，一般情况下，在一年内适时喷洒一次，病虫害主要靠农药拌种防治，有病虫害出现时可喷杀虫剂。在一年两熟地区，由于土壤水分好，地温较高，病虫草害相对会重一些。
保护性耕作主要靠作物根系和蚯蚓等生物松土，但由于作业机具及人畜对地面的压实，有些土壤还是有深松的必要，隔2～3年深松一次即可。因为深松作业也是在地表有秸秆覆盖的条件下进行，所以要求深松机应有较强的防堵能力。
并不是所有的耕地都可以采用保护性耕作的方式进行耕地保护，保护性耕作也有着一定的适用范围。
适合的温度范围：对于种植玉米等喜温作物，由于春季播种时保护性耕作的地温比翻耕无覆盖地温低1℃—2℃，可能会对出苗产生较大影响，建议温度低于年均7℃的地方，推广要慎重。
适合的土壤类型：梨树模式对于土地没有过多的限制，但对粘重排水性能差的土壤需要慎重考虑。
在我国东北地区，土地分散，需要合作社将土地进行集中耕种。而且，即便是东北地区，辽宁、吉林、黑龙江的行间距或垄间距是不同的，而且秸秆的产出量也有所不同，所以一定要确立不同的保护性耕作，才能让土地发挥最大的作用。
不仅如此，全国各地也有自己的保护性耕作特色。河北地区属于玉米小麦轮作区，种完小麦后可以直接播种玉米，但玉米成熟后需要将秸秆打碎再翻到土壤中去，而非“梨树模式”的不动土。西北地区较为干旱，主要流行间混套种，玉米和小麦混在一起种植，最大幅度节省水资源。南方地区的水稻种植也可以使用保护性耕作，将秸秆留在水稻田里作肥料直接进行耕种。
为了有效遏制东北黑土地退化，专家们进行了多年的研究。最终研发了适合东北玉米种植的“梨树模式”，采用免耕播种、秸秆还田等技术措施，减少对土壤的扰动，改善土壤结构，增加土地肥力和保水能力，实现了减化肥、省人工、保产量的效果。
具体地说，“梨树模式”是一种保护性耕作技术模式，是以作物秸秆覆盖免耕栽培为核心，包括机械收获与秸秆覆盖、免耕播种与施肥、病虫草害防治、轮作等技术环节的全程机械化技术体系。“梨树模式”拥有一整套技术标准体系、农机配套体系、推广应用体系。
梨树模式的诞生就是为了能够解决土地肥力透支的问题，保护性耕作就是为了能够让耕作得到更加可持续地进步和发展。
（这是7月23日拍摄的吉林省梨树县国家百万亩绿色食品原料（玉米）标准化生产基地核心示范区（无人机照片）。新华社记者 许畅 摄）
“梨树模式”是由中国科学院、中国农业大学和梨树县农业推广部门等联合研发，适于东北黑土地保护的有效技术手段，是具有中国特色的保护性耕作模式。
东北耕作的土地有过长时间只种不养的情况，玉米生长会吸收土壤养分，但是玉米成熟后的秸秆主要的处理方式是移走或就地焚烧，而非将吸收的养分再次循环给土地进行补充。“梨树模式”提倡秸秆覆盖，能够有效滋养土地，让土地恢复肥力。
以往东北地区为了追求粮食产量很少进行轮作，玉米的经济价值高于大豆，因此农民会选择连作玉米，连续的玉米种植对于土壤肥力是一种很大消耗，不利用可持续发展，梨树模式提倡的轮作正是为了解决这一问题。
“梨树模式”的应用有效地解决了东北黑土地由于土壤侵蚀、高强度翻耕、作物连作、有机投入不足和秸秆焚烧导致的土壤变薄、变瘦和变硬等问题，为遏制黑土地退化、恢复重建黑土地生产生态功能、维持土壤健康及可持续发展、实现“藏粮于地、藏粮于技”的国家战略目标提供了科技支撑。
梨树模式主要包括玉米秸秆覆盖均匀行技术模式、宽窄行技术模式、原垄垄作技术模式及条带浅旋技术模式。
（吉林省梨树县的农民驾驶免耕播种机播种玉米（5月7日摄，无人机照片）。新华社记者 张楠 摄）
均匀行技术模式是指前茬玉米收获后秸秆全量均匀覆盖地表，当年春季采用均匀行免耕播种的技术模式。下一年保持原行距，在前茬的行间播种，实现年际交替轮换，均匀行行距一般大于60cm。
宽窄行技术模式是指收获后秸秆全部覆盖地表，采用集行机集行，宽窄行免耕播种，秸秆在行间交替（或间隔）覆盖还田的技术模式。上年玉米收获秸秆还田后，在原均匀行距条件下，采用集行机集行秸秆，相邻两行或三行合并种两行，形成窄行作为苗带、宽行放置秸秆的种植模式，宽行、窄行隔年交替种植。
简称原垄垄作技术模式是指机械收获后秸秆集中覆盖在垄沟、每年播种在相同垄上的技术模式。上年玉米收获的同时粉碎秸秆，还田覆盖在垄沟，翌年春季在垄中央或垄侧进行免耕播种，可在6月中下旬进行中耕培垄作业。
苗带浅旋技术模式是玉米收获的同时将秸秆粉碎覆盖在地表，首先用秸秆集行机集行后露出苗带，然后用旋耕机浅旋苗带，翌年春季直接播种。
除上述模式外，还有还田二比空种植技术模式：上年玉米收获秸秆还田后，翌年春播前采用集行机集行秸秆，在原均匀行距条件下，“种两行，空一行”，形成窄行作为苗带、宽行放置秸秆的种植模式。宽行、窄行隔年交替种植；高留茬还田技术模式：上年玉米收获时，高留根茬〉40厘米，上部秸秆还田覆盖地表，春季采用均匀行或宽窄行模式进行播种。
（吉林省梨树县国家百万亩绿色食品原料（玉米）标准化生产基地核心示范区 新华社记者 许畅 摄）
连年秸秆覆盖还田，土壤有机质呈递增趋势，表层0-5cm形成有机质积累，秸秆全覆盖免耕14年后，由于秸秆在地表覆盖，对土壤有机质积累的影响是自上而下的，土壤表层（0-5cm）的有机质积累最为明显，土壤有机质含量从2007年的22.7g/kg增加到2018年的29.9g/kg，增加比例达32%，同时，减少化肥使用量20%左右。
风蚀和水蚀带走大量肥沃的表土，是土地退化的主要原因。秸秆覆盖在地表，等于给大地盖上一层被子，刮风时，减少了风对土壤的侵蚀，降雨时防止了水对土壤的侵蚀。30%的秸秆覆盖，可以减少平均可减少径流量60%、减少土壤流失80%以上。
秸秆还田，为土壤生物供应了充足的养分；耕作次数的减少，保护了土壤生物。2017年7月，在连续实施秸秆全部还田10年的地块测定，每平方米蚯蚓的数量60-100条，常规耕作只有3-5条。大量蚯蚓等生物活动，对疏松土壤、加快秸秆转化、促进土壤熟化都起到了有益的作用。
秸秆覆盖保护了土壤入渗能力，同时也能阻止径流，可以把更多的雨水蓄留在耕层；秸秆覆盖在地表阻挡阳光的照射，减少土壤水分蒸发；干旱时，保存在耕层中的水分及时的补充给作物；全部秸秆覆盖地块，相当于增加40-50mm降水，延缓旱情5-7天。
大面积实施可以有效抑制“沙尘暴”。此外，有效避免了焚烧秸秆造成的大气污染。实施保护性耕作，作业次数的减少，作业强度的降低，减少机器进地次数3次至5次，减少燃油消耗1/3左右；秸秆还田5年以上的地块，腐烂的秸秆逐年释放养分，每年少施用20%左右的化肥，仍然保持粮食稳产高产；秸秆焚烧问题得到彻底解决，减少烟尘污染和碳排放。
秸秆腐烂土壤有机质含量提高，有益生物增多，土壤结构得到了改善，肥料利用率提高。在这些有利因素的综合作用下，可以保持持续稳产高产，在干旱年份基本不受旱灾影响，具有明显的增产作用。梨树镇高家村十年的定位试验中，一般平均产量比对照高出5%至10%。
与两次甚至多次农机进地的土壤传统耕作相比，免耕播种机仅仅一次作业工序完成播种意味着拖拉机及劳动力作业时间的减少或者相同时间内完成更多的播种面积，作业环节少，作业费用低，生产成本大大节约，劳动强度也明显降低。每公顷可节约成本1000－1500元。
从2007年到2020年，从对黑土地保护与利用的攻关探索到打造出黑土地保护与利用的“梨树模式”，14年间，积淀了渐渐“黑”起来的农田和越来越多对“梨树模式”的认可。
2020年7月22日，习来到地处松辽平原腹地的梨树县，在国家百万亩绿色食品原料（玉米）标准化生产基地核心示范区地块，听取吉林省和梨树县农业发展和机械化、规模化种植情况汇报后说道，“东北是世界三大黑土区之一，是‘黄金玉米带’、‘大豆之乡’。但目前，我国东北黑土高产丰产同时也面临着土地肥力透支的问题。因此，保护性耕作的实施和推广愈发重要。”提出要认真总结和推广梨树模式，采取有效措施切实把黑土地这个“耕地中的大熊猫”保护好、利用好，使之永远造福人民。梨树模式被大众更广泛地传播和学习，进一步推进了我国的保护性耕作推广。
2019年7月4日，总理视察梨树县，2020年2月，农业农村部联合财政部发布《东北黑土地保护性耕作行动计划2020-2025》，2020年7月22日，习视察梨树县，2020年10月，黑土地保护被列入《十四五规划和2035年规划》、2020年12月19日，中央经济工作会议提出种子和耕地问题，这说明“黑土地保护”已上升为国家战略！
黑土地是地球上最珍贵的土壤资源，东北黑土区更是我国重要的粮食主产区，对于确保我国的粮食安全具有重要的意义。我们一定要重视起保护耕地这件事，也希望越来越多的人能了解到黑土退化情况，学习了解保护性耕作和梨树模式，从根本上重视起黑土地，通过科技手段和科学知识让变“瘦”的黑土地肥沃起来，让曾经的北大仓恢复曾经二两黑土一两油的景象。（作者：王迎鑫）