作者：張雙虎 

來源：中國(guó)科學(xué)報(bào)（2022年3月29日）

一場(chǎng)鄉(xiāng)村教堂婚禮剛結(jié)束，馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校教授艾薩克·拉森和妻子決定到附近走走。

美國(guó)明尼蘇達(dá)州北部河網(wǎng)密布、平疇千里。教授夫婦信步走到一片被玉米田包圍的墓地旁，一個(gè)司空見慣的景象卻觸碰到教授的職業(yè)敏感。

“我震驚地發(fā)現(xiàn)，田地表面比未耕種的墓地表面低了幾英尺?！崩f，“這不是個(gè)案，一定有很多類似的情況?！?/span>

此后，拉森帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)展開調(diào)查。從2017年至2019年，他們征得土地所有者許可，用手持GPS在愛荷華州中部，明尼蘇達(dá)州、南達(dá)科他州、堪薩斯州、內(nèi)布拉斯加州和伊利諾伊州進(jìn)行了數(shù)百次測(cè)量、記錄各處的高度變化。

獲得原始數(shù)據(jù)后，團(tuán)隊(duì)用歷史土地使用記錄和計(jì)算機(jī)模型，重建了中西部土壤侵蝕率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，美國(guó)中西部地表土壤正以平均每年1.9毫米的速度流失?！皳Q句話說，160年來，耕種導(dǎo)致中西部損失了約57.6萬(wàn)億噸土壤”。

最后，該團(tuán)隊(duì)得出結(jié)論，土壤損失的罪魁禍?zhǔn)资歉?。近日，相關(guān)研究發(fā)表于《地球未來》。

黑土保護(hù)成效明顯

幾天前，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在黑土保護(hù)方面再放“大招”，召開2022年?yáng)|北黑土地保護(hù)性耕作行動(dòng)計(jì)劃工作部署會(huì)，以一系列具體措施持續(xù)“擴(kuò)面提質(zhì)”，強(qiáng)調(diào)完成今春8000萬(wàn)畝秸稈覆蓋免少耕播種目標(biāo)任務(wù)。

“保護(hù)性耕作的本質(zhì)是‘保護(hù)水土的耕作方式’。”中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)李保國(guó)對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》說。

20世紀(jì)三四十年代，美國(guó)因過度開發(fā)西部，導(dǎo)致草原開始出現(xiàn)“黑風(fēng)暴”。后來，歐洲、烏克蘭一些糧食產(chǎn)區(qū)也陸續(xù)出現(xiàn)黑風(fēng)暴或沙塵暴。

在滿天沙塵中，人們逐漸意識(shí)到，沙塵源于人類耕作對(duì)土壤的擾動(dòng)。尤其是集約化、機(jī)械化耕翻后，大面積、統(tǒng)一出現(xiàn)的松軟裸露土壤非常容易被風(fēng)吹起，被雨水帶走。

“我國(guó)東北的地貌特征和土壤條件與美國(guó)情況類似。”中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)所研究員隋躍宇告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“東北地區(qū)黑土富含腐殖質(zhì)，土壤孔隙度較好、表層土質(zhì)疏松，冬凍春融后土壤更疏松，表層黑土?xí)S著融冰（雪）水流失，再加上春季東北風(fēng)很大，水蝕加上風(fēng)蝕，造成黑土變薄、變硬，甚至一些地區(qū)下部黃土裸露出來，所以就有了‘黑土保衛(wèi)戰(zhàn)’，保護(hù)‘耕地中的大熊貓’?！?/span>

為改變黑土流失和退化的局面，中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究人員在東北地區(qū)開始實(shí)驗(yàn)保護(hù)性耕作，采用免耕或少耕措施，將秸稈覆蓋在田間保持水土。

“這一方面能防止黑土被吹走，引起沙塵暴。另一方面，秸稈在田地里腐解后又能變成有機(jī)肥，改善土壤結(jié)構(gòu)，增進(jìn)土壤養(yǎng)分，穩(wěn)定土壤碳含量。既保護(hù)了環(huán)境，同時(shí)又增強(qiáng)了土壤肥力，防治了黑土退化。”隋躍宇說。

“對(duì)東北黑土地的保護(hù)性耕作，從試驗(yàn)到推廣用了20多年時(shí)間?！?大自然保護(hù)協(xié)會(huì)（TNC）中國(guó)可持續(xù)農(nóng)業(yè)總監(jiān)李穎博士對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》說，“近兩年有了國(guó)家層面的保護(hù)規(guī)劃，從2020年開始，局面有了很大的改觀?！?/span>

目前保護(hù)性耕作在吉林、遼寧、黑龍江西部取得了很好的成效。隋躍宇說，東北偏北部區(qū)域因?yàn)闊崃坎粔?，秸稈埋到耕層下仍腐解緩慢，如果免耕的根茬、秸稈覆蓋于地表，會(huì)阻礙土地吸收熱量，影響土壤水分蒸發(fā)，導(dǎo)致無法春播或難以出苗，所以還沒有大片推行免耕?！暗傮w來說效果非常好，這種措施也被實(shí)踐證明是有效的”。

免耕的優(yōu)勢(shì)

“侵蝕使土壤退化，它降低了糧食產(chǎn)量，再加上全球人口和氣候壓力增加，我們遇到真正的問題?！崩谡撐慕Y(jié)尾建議說，我們需要可持續(xù)的農(nóng)田管理，如免耕等措施，將中西部的土壤侵蝕率降到能維持土壤生產(chǎn)力、生態(tài)系統(tǒng)長(zhǎng)期繁榮的水平。

“如果沒有人類干涉，土壤的透氣性是非常好的。”李穎說，“土壤微生物、小昆蟲在地下活動(dòng)，會(huì)讓土壤像海綿一樣透氣、透水。而且蚯蚓等能將動(dòng)物糞便、爛樹葉甚至是泥土當(dāng)食物，將有機(jī)物分解為無機(jī)物，讓土壤真正‘活’起來。但翻耕對(duì)土壤微生物及地下生態(tài)系統(tǒng)來說就像地震、火山、龍卷風(fēng)一樣破壞力巨大?！?/span>

微生物減少，土壤活性和肥力下降，為了提高產(chǎn)量，人們不得不施更多化肥，這就形成惡性循環(huán)。而且，翻耕不但破壞土壤生態(tài)系統(tǒng)，還導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)被破壞。

“剛翻耕后，土壤比較松軟，滲水性也很強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)被破壞后，土壤顆粒會(huì)粉化到一起，像面粉一樣，水、空氣都進(jìn)不去了，過段時(shí)間就會(huì)板結(jié)，第二年不翻耕就沒法種了，所以必須不斷翻耕?！崩罘f說。

“翻耕在墾荒時(shí)有其必要性，主要為了清除原生的草地植被。變成耕地后，耕翻就像吃止疼藥治痛一樣，會(huì)形成依賴?！崩畋?guó)說，“這導(dǎo)致土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能越來越弱?！?/span>

在中國(guó)和東南亞地區(qū)，以前主要是小農(nóng)戶耕作，一家一小塊地，所種莊稼不同，收割翻耕時(shí)間也不同，風(fēng)蝕水蝕問題并不突出。但現(xiàn)在我國(guó)逐漸開始集約化耕作，收、種節(jié)奏統(tǒng)一了，土地同時(shí)裸露出來，問題就凸顯出來。

此外，常規(guī)翻耕涉及收割、秸稈粉碎、深耕、平整、播種、鎮(zhèn)壓等環(huán)節(jié)，需要農(nóng)機(jī)進(jìn)入田間作業(yè)。而保護(hù)性耕作收、種同時(shí)進(jìn)行，一次就能解決全部問題。

“再回”黃土區(qū)

“華北地區(qū)的保護(hù)性耕作最早從上世紀(jì)80年代末就開始了?！崩畋?guó)說，“初衷是為了應(yīng)對(duì)黃土高原區(qū)的水土流失和華北地區(qū)嚴(yán)重的沙塵暴，但當(dāng)時(shí)我們的農(nóng)機(jī)水平、農(nóng)業(yè)技術(shù)水平都很低，所以并沒推廣開?！?/span>

華北地區(qū)作物是一年兩季，收種之間時(shí)間非常緊迫。李保國(guó)補(bǔ)充說，小麥?zhǔn)崭詈竺飧N玉米沒什么問題，但玉米收獲后，玉米秸稈或根茬量比較大，如果免耕播種小麥需要較高的農(nóng)業(yè)技術(shù)水平支持，同時(shí)對(duì)播種機(jī)的要求也非常高。當(dāng)時(shí)因?yàn)椴シN機(jī)不甚過關(guān)，導(dǎo)致種下小麥后出苗率無法保障。

15年來，李保國(guó)等人除科研外，很大一部分精力都用在推廣保護(hù)性耕作上，在一年一季的東北黑土流失嚴(yán)重地區(qū)，取得了很大進(jìn)展與成效。

“通過這些年在東北的實(shí)踐，不斷改進(jìn)的技術(shù)，現(xiàn)在農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝技術(shù)水平都有了很大提高?！崩畋?guó)說，“目前我們?cè)邳S土高原、華北平原進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)，效果很好，達(dá)到預(yù)想到的目的?！?/span>

李保國(guó)認(rèn)為，過去我們土地利用強(qiáng)度太高，過多索取，沒有保護(hù)。無論東北黑土退化還是華北地下水超采，都是過度開發(fā)利用所致，現(xiàn)在強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，比如黃土高原地區(qū)，首先是保持水土，然后是產(chǎn)量不降低，再逐步提高產(chǎn)量。

“我們主張科技先行?！崩畋?guó)說，“但推廣保護(hù)性耕作涉及種植制度改革，農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和農(nóng)戶觀念改變，也需要一個(gè)過程?！?/span>

李保國(guó)解釋說，很多農(nóng)業(yè)科技人員都認(rèn)為免耕種小麥很難保證小麥出苗，也有人擔(dān)心免耕會(huì)帶來病蟲害問題，但技術(shù)問題都不難解決，反而是規(guī)?；?jīng)營(yíng)、土地耕作制度、耕地保護(hù)觀念，還有免耕要淘汰部分農(nóng)業(yè)機(jī)械等問題需要逐步解決。

3月中旬，大自然保護(hù)協(xié)會(huì)（TNC）和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)等機(jī)構(gòu)在河南省安陽(yáng)市安陽(yáng)縣瓦店鄉(xiāng)王貴莊考察保護(hù)性耕作的小麥長(zhǎng)勢(shì)，評(píng)估結(jié)果顯示，小麥出苗和生長(zhǎng)良好，預(yù)估產(chǎn)量同常年持平。

“現(xiàn)在國(guó)家非常重視生態(tài)文明建設(shè)，鼓勵(lì)這種土地可持續(xù)利用的耕作方式?！崩畋?guó)說，“所以，推廣保護(hù)性耕作是遲早的事?！?/span>