作者:張雙虎
來源:中(zhōng)國科學報(2022年3月29日)
一(yī)場鄉村(cūn)教堂婚禮剛結束,馬薩諸塞大(dà)學阿默斯特分(fēn)校教授艾薩克·拉森(sēn)和妻子決定到附近走走。
美國明尼蘇達州北(běi)部河網密布、平疇千裏。教授夫婦信步走到一(yī)片被玉米田包圍的墓地旁,一(yī)個司空見慣的景象卻觸碰到教授的職業敏感。
“我(wǒ)震驚地發現,田地表面比未耕種的墓地表面低了幾英尺。”拉森(sēn)說,“這不是個案,一(yī)定有很多類似的情況。”
此後,拉森(sēn)帶領團隊展開(kāi)調查。從2017年至2019年,他們征得土地所有者許可,用手持GPS在愛荷華州中(zhōng)部,明尼蘇達州、南(nán)達科他州、堪薩斯州、内布拉斯加州和伊利諾伊州進行了數百次測量、記錄各處的高度變化。
獲得原始數據後,團隊用曆史土地使用記錄和計算機模型,重建了中(zhōng)西部土壤侵蝕率。結果發現,美國中(zhōng)西部地表土壤正以平均每年1.9毫米的速度流失。“換句話(huà)說,160年來,耕種導緻中(zhōng)西部損失了約57.6萬億噸土壤”。
最後,該團隊得出結論,土壤損失的罪魁禍首是耕作。近日,相關研究發表于《地球未來》。
黑土保護成效明顯
幾天前,農業農村(cūn)部在黑土保護方面再放(fàng)“大(dà)招”,召開(kāi)2022年東北(běi)黑土地保護性耕作行動計劃工(gōng)作部署會,以一(yī)系列具體(tǐ)措施持續“擴面提質”,強調完成今春8000萬畝稭稈覆蓋免少耕播種目标任務。
“保護性耕作的本質是‘保護水土的耕作方式’。”中(zhōng)國農業大(dà)學土地科學與技術學院院長李保國對《中(zhōng)國科學報》說。
20世紀三四十年代,美國因過度開(kāi)發西部,導緻草原開(kāi)始出現“黑風暴”。後來,歐洲、烏克蘭一(yī)些糧食産區也陸續出現黑風暴或沙塵暴。
在滿天沙塵中(zhōng),人們逐漸意識到,沙塵源于人類耕作對土壤的擾動。尤其是集約化、機械化耕翻後,大(dà)面積、統一(yī)出現的松軟裸露土壤非常容易被風吹起,被雨水帶走。
“我(wǒ)國東北(běi)的地貌特征和土壤條件與美國情況類似。”中(zhōng)國科學院東北(běi)地理與農業生(shēng)态所研究員(yuán)隋躍宇告訴《中(zhōng)國科學報》,“東北(běi)地區黑土富含腐殖質,土壤孔隙度較好、表層土質疏松,冬凍春融後土壤更疏松,表層黑土會随着融冰(雪)水流失,再加上春季東北(běi)風很大(dà),水蝕加上風蝕,造成黑土變薄、變硬,甚至一(yī)些地區下(xià)部黃土裸露出來,所以就有了‘黑土保衛戰’,保護‘耕地中(zhōng)的大(dà)熊貓’。”
爲改變黑土流失和退化的局面,中(zhōng)國科學院和中(zhōng)國農業大(dà)學的研究人員(yuán)在東北(běi)地區開(kāi)始實驗保護性耕作,采用免耕或少耕措施,将稭稈覆蓋在田間保持水土。
“這一(yī)方面能防止黑土被吹走,引起沙塵暴。另一(yī)方面,稭稈在田地裏腐解後又(yòu)能變成有機肥,改善土壤結構,增進土壤養分(fēn),穩定土壤碳含量。既保護了環境,同時又(yòu)增強了土壤肥力,防治了黑土退化。”隋躍宇說。
“對東北(běi)黑土地的保護性耕作,從試驗到推廣用了20多年時間。” 大(dà)自然保護協會(TNC)中(zhōng)國可持續農業總監李穎博士對《中(zhōng)國科學報》說,“近兩年有了國家層面的保護規劃,從2020年開(kāi)始,局面有了很大(dà)的改觀。”
目前保護性耕作在吉林、遼甯、黑龍江西部取得了很好的成效。隋躍宇說,東北(běi)偏北(běi)部區域因爲熱量不夠,稭稈埋到耕層下(xià)仍腐解緩慢(màn),如果免耕的根茬、稭稈覆蓋于地表,會阻礙土地吸收熱量,影響土壤水分(fēn)蒸發,導緻無法春播或難以出苗,所以還沒有大(dà)片推行免耕。“但總體(tǐ)來說效果非常好,這種措施也被實踐證明是有效的”。
免耕的優勢
“侵蝕使土壤退化,它降低了糧食産量,再加上全球人口和氣候壓力增加,我(wǒ)們遇到真正的問題。”拉森(sēn)在論文結尾建議說,我(wǒ)們需要可持續的農田管理,如免耕等措施,将中(zhōng)西部的土壤侵蝕率降到能維持土壤生(shēng)産力、生(shēng)态系統長期繁榮的水平。
“如果沒有人類幹涉,土壤的透氣性是非常好的。”李穎說,“土壤微生(shēng)物(wù)、小(xiǎo)昆蟲在地下(xià)活動,會讓土壤像海綿一(yī)樣透氣、透水。而且蚯蚓等能将動物(wù)糞便、爛樹(shù)葉甚至是泥土當食物(wù),将有機物(wù)分(fēn)解爲無機物(wù),讓土壤真正‘活’起來。但翻耕對土壤微生(shēng)物(wù)及地下(xià)生(shēng)态系統來說就像地震、火(huǒ)山、龍卷風一(yī)樣破壞力巨大(dà)。”
微生(shēng)物(wù)減少,土壤活性和肥力下(xià)降,爲了提高産量,人們不得不施更多化肥,這就形成惡性循環。而且,翻耕不但破壞土壤生(shēng)态系統,還導緻土壤結構被破壞。
“剛翻耕後,土壤比較松軟,滲水性也很強,但結構和生(shēng)态系統被破壞後,土壤顆粒會粉化到一(yī)起,像面粉一(yī)樣,水、空氣都進不去(qù)了,過段時間就會闆結,第二年不翻耕就沒法種了,所以必須不斷翻耕。”李穎說。
“翻耕在墾荒時有其必要性,主要爲了清除原生(shēng)的草地植被。變成耕地後,耕翻就像吃止疼藥治痛一(yī)樣,會形成依賴。”李保國說,“這導緻土壤生(shēng)态系統服務功能越來越弱。”
在中(zhōng)國和東南(nán)亞地區,以前主要是小(xiǎo)農戶耕作,一(yī)家一(yī)小(xiǎo)塊地,所種莊稼不同,收割翻耕時間也不同,風蝕水蝕問題并不突出。但現在我(wǒ)國逐漸開(kāi)始集約化耕作,收、種節奏統一(yī)了,土地同時裸露出來,問題就凸顯出來。
此外(wài),常規翻耕涉及收割、稭稈粉碎、深耕、平整、播種、鎮壓等環節,需要農機進入田間作業。而保護性耕作收、種同時進行,一(yī)次就能解決全部問題。
“再回”黃土區
“華北(běi)地區的保護性耕作最早從上世紀80年代末就開(kāi)始了。”李保國說,“初衷是爲了應對黃土高原區的水土流失和華北(běi)地區嚴重的沙塵暴,但當時我(wǒ)們的農機水平、農業技術水平都很低,所以并沒推廣開(kāi)。”
華北(běi)地區作物(wù)是一(yī)年兩季,收種之間時間非常緊迫。李保國補充說,小(xiǎo)麥收割後免耕種玉米沒什麽問題,但玉米收獲後,玉米稭稈或根茬量比較大(dà),如果免耕播種小(xiǎo)麥需要較高的農業技術水平支持,同時對播種機的要求也非常高。當時因爲播種機不甚過關,導緻種下(xià)小(xiǎo)麥後出苗率無法保障。
15年來,李保國等人除科研外(wài),很大(dà)一(yī)部分(fēn)精力都用在推廣保護性耕作上,在一(yī)年一(yī)季的東北(běi)黑土流失嚴重地區,取得了很大(dà)進展與成效。
“通過這些年在東北(běi)的實踐,不斷改進的技術,現在農機和農藝技術水平都有了很大(dà)提高。”李保國說,“目前我(wǒ)們在黃土高原、華北(běi)平原進行了初步實驗,效果很好,達到預想到的目的。”
李保國認爲,過去(qù)我(wǒ)們土地利用強度太高,過多索取,沒有保護。無論東北(běi)黑土退化還是華北(běi)地下(xià)水超采,都是過度開(kāi)發利用所緻,現在強調可持續發展,比如黃土高原地區,首先是保持水土,然後是産量不降低,再逐步提高産量。
“我(wǒ)們主張科技先行。”李保國說,“但推廣保護性耕作涉及種植制度改革,農業技術進步和農戶觀念改變,也需要一(yī)個過程。”
李保國解釋說,很多農業科技人員(yuán)都認爲免耕種小(xiǎo)麥很難保證小(xiǎo)麥出苗,也有人擔心免耕會帶來病蟲害問題,但技術問題都不難解決,反而是規模化經營、土地耕作制度、耕地保護觀念,還有免耕要淘汰部分(fēn)農業機械等問題需要逐步解決。
3月中(zhōng)旬,大(dà)自然保護協會(TNC)和中(zhōng)國農業大(dà)學等機構在河南(nán)省安陽市安陽縣瓦店(diàn)鄉王貴莊考察保護性耕作的小(xiǎo)麥長勢,評估結果顯示,小(xiǎo)麥出苗和生(shēng)長良好,預估産量同常年持平。
“現在國家非常重視生(shēng)态文明建設,鼓勵這種土地可持續利用的耕作方式。”李保國說,“所以,推廣保護性耕作是遲早的事。”
聯系人:廣東健地農業
電(diàn) 話(huà):0757-87768918
郵 箱:jiandinongye@126.com
招 聘:jiandizhaopin@126.com
地 址:佛山市南(nán)海區三龍灣大(dà)道廣佛上城11棟8樓