新闻详情

关义新:“黑土粮仓”的播种者

关义新在梨树县介绍黑土地的保护性耕作技术。沈春蕾摄

  “‘粮’来自于良田,更来自良技。”这是中国科学院东北地理与农业生态研究所(以下简称东北地理所)研究员关义新多年亲身实践的总结。

  记者获悉,东北黑土地粮食总产量和商品粮现在分别占全国总产量的1/4和1/3,已成为我国粮食生产的“稳压器”和“压舱石”。关义新提及的良技来自东北黑土区以秸秆覆盖少免耕技术为核心的保护性耕作技术过程,该过程又被称为“梨树模式”。

  对关义新来说,“梨树模式”包含了很多内容,“更包含了中国科学院、中国农业大学等单位与吉林省以及梨树县农业技术推广专家团结协作、艰苦奋斗、不怕困难、百折不挠的精神”。

  免耕播种机问世

  “不合理的耕作生产模式,不可避免地造成东北黑土地的肥力透支。”关义新介绍,东北黑土地已经出现土壤有机质下降等问题,威胁国家粮食安全。

  “一些地区黑土层薄了15~20公分,土壤肥力瘦了30%~50%,黑土生产力下降了20%。为了维持和提高粮食产量,农户惯用的做法是不断提高化肥使用量。”关义新告诉《中国科学报》,照此速度,再过几十年东北部分粮食主产区的优质黑土资源将不复存在。

  他指出,在东北黑土区,当前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、玉米秸秆长期离田、土地常年翻耕,土壤土地生物有机物料投入严重不足,土壤随风蚀水蚀流失严重,是导致土壤退化的根本原因。

  退耕还林、退耕还草,轮作休耕、等高种植,以及秸秆覆盖少免耕保护性耕作是世界其他黑土区治理黑土退化的成功经验。“然而,我国的基本国情是人多地少、粮食安全压力大,保护性耕作成为我们用好、养好黑土地的首选策略。”关义新表示,玉米连作保护性耕作是世界性难题,加上我国东北地区春季干旱等因素,秸秆覆盖免耕在很多地区难以保证播种质量,保护性耕作技术的实施在中国应用面临巨大挑战。

  2007年10月1日,是一个让关义新难忘的特别日子。“我在梨树县高家村和中国科学院沈阳应用生态研究所研究员张旭东等人相聚,这一天我们有了一个共同的梦想——有生之年将保护性耕作技术在中国推广开。”从这一天开始,关义新等人开始探索黑土地的保护性耕作技术。

  2007年10月,关义新带领团队开展免耕播种机的研发。2008年4月,他们研发出第一台高性能免耕精量施肥播种机样机2BMZF-2。2009年,该样机被专家鉴定为“国内性能领先,基本达到了国外同期的先进水平,填补了东北地区高性能免耕播种机的空白”。

  随后,在吉林省补贴政策的支持下,该免耕播种机迅速产业化。关义新透露,目前,该类型系列免耕播种机已经成为东北地区的主流播种机。

  技术硬、效益高

  关义新在免耕播种机保护性耕作的示范推广中发现,我国玉米的行距与北美地区有所不同。“我们的玉米连作垄距小、秸秆量大,若按照北美的做法,秸秆分不开,播种质量不好控制,单纯引入的国外免耕技术很难推广。”

  2015年,关义新团队与吉林省梨树县农业技术推广站联合提出了宽窄行秸秆覆盖免耕技术。该技术也被称为“梨树模式”保护性耕作的主体技术模式。

  “过去,梨树县的农民大多是均匀垄种植玉米,垄距60厘米。我们经过反复试验,改变了传统等行种植法,将两垄或三垄合并成两行,改为80厘米和40厘米或50厘米和80厘米的垄距交替排列。”关义新向《中国科学报》解释道,垄距交替排列的种植规则是,今年窄行种玉米,宽行覆盖秸秆,那么来年宽行种玉米,窄行就覆盖秸秆。

  据悉,梨树基地在经过连续14年的秸秆覆盖少免耕地块试验后证实,玉米播种质量有了很大的提高,不仅提升了黑土地农田土壤增碳培肥、抗旱保墒、节肥增效等功能,还为黑土地产能提升提供了长效保障。

  另外,张旭东团队在梨树县高家村15年的全量秸秆覆盖还田少免耕技术实施效果也表明,15年来黑土土壤养分库容增加了10%~20%,养分利用效率提高10%~15%,土壤水分贮存容量增加10%以上,可抑制80%的土壤流失。

  关义新介绍:“15年来,玉米产量从亩产650kg增加到800kg,条耕地块连续3年1000kg/亩。与此同时,生产成本降低10%,种植效益增加了10%~15%。”

  针对部分地区免耕推广存在的苗期低温大小苗、增产效果不稳定等问题,2018年,关义新团队还研发了秸秆覆盖还田条带耕作技术,研制了配套机具——条耕机,并联合东北三省农机推广部门,建立了产学研政推为一体的示范推广体系,在东北中北部、中东部地区示范推广。

  农户得实惠

  从2007年在梨树县高家村建立了第一块225亩试验基地以来,“梨树模式”里的黑土地保护性耕作技术内容经历了不断丰富和完善的过程,逐步发展出600个百亩示范户、60个千亩核心区和20个万亩示范片,累计32万亩示范田。示范带动全县实施保护性耕作土地200万亩,占玉米种植面积的70%。

  记者获悉,保护性耕作已在吉林省长春农安、松原长岭、四平双辽等8个县市开展整县推进,实施面积均在100万亩以上,其中双辽市基本实现全覆盖。

  2010~2020年是双辽市保护性耕作技术推广面积突飞猛进的十年。关义新告诉记者,双辽的示范地经历了从“没人理”的免费作业到“排长队”的有偿服务的蜕变。

  统计显示,2020年双辽市免耕播种机保有量达2300台以上,保护性耕作面积达160万亩。2021年,双辽市计划实施保护性耕作面积达180万亩,确保90%以上玉米种植面积实施保护性耕作技术,为抗旱保苗夺丰收提供有力保障。

  保护性耕作开展到今天,很多农机合作社、农户都说,地里能看到蚯蚓了,土质变得疏松了,粮食产量稳中有升,每年增产5%~10%左右。每到秋收结束时,家家户户都紧盯着自家的地,生怕谁把自己地里的秸秆给烧了,担心影响秸秆全覆盖、地力得不到培肥、免耕播种效果不好。

  关义新感叹道:“示范起步阶段总是艰难的,基础巩固阶段我们也坚持了下来,如今蓬勃发展的保护性耕作模式,让每一家农户都能笑着度过每一年的春夏秋冬。”