7月的東北,玉米拔節(jié),大豆初花盛開(kāi),水稻分蘗旺盛,在黑土地的滋養(yǎng)下,各種農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)喜人。閆家崗農(nóng)場(chǎng)位于黑龍江省哈爾濱市,是中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院黑土地保護(hù)創(chuàng)新基地。近日,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院在閆家崗農(nóng)場(chǎng)召開(kāi)重大科技任務(wù)“黑土健康培育與增糧關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)。田間試驗(yàn)結(jié)果顯示,與當(dāng)?shù)爻R?guī)管理技術(shù)措施相比,黑土健康增糧關(guān)鍵技術(shù)可以提高土壤有機(jī)質(zhì)0.2~0.3個(gè)百分點(diǎn),化肥減量10%~20%,作物增產(chǎn)8%~15%。目前,該系列技術(shù)推廣面積300萬(wàn)畝,輻射帶動(dòng)800萬(wàn)畝,為黑土糧食穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
瞄準(zhǔn)黑土地協(xié)同攻關(guān)
黑土地富含各種有機(jī)質(zhì),適宜農(nóng)耕,是世界公認(rèn)的少數(shù)高肥力土壤之一,被譽(yù)為“耕地中的大熊貓”,為國(guó)家糧食安全提供了重要保障。但近年來(lái),因氣候變化、農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)利用強(qiáng)度上升等多種因素,我國(guó)黑土地呈退化趨勢(shì),區(qū)域糧食產(chǎn)量的穩(wěn)定受到影響。探索如何養(yǎng)好、用好黑土地成為當(dāng)務(wù)之急。
2022年,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院?jiǎn)?dòng)耕地領(lǐng)域重大科技任務(wù),針對(duì)黑土在高強(qiáng)度利用下“變薄、變瘦、變硬”的問(wèn)題,依據(jù)“用養(yǎng)結(jié)合、護(hù)理相濟(jì)、全域?qū)嵺`”的總體思路,以農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所(以下簡(jiǎn)稱資劃所)為牽頭單位,聯(lián)合作物科學(xué)研究所、農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所(以下簡(jiǎn)稱環(huán)發(fā)所)、農(nóng)田灌溉研究所、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所以及黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)等優(yōu)勢(shì)科研力量實(shí)施協(xié)同攻關(guān)。據(jù)了解,重大科技任務(wù)是中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院的一項(xiàng)戰(zhàn)略科研措施,主要針對(duì)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新組織化協(xié)同程度不高,科技資源分散、重復(fù)等問(wèn)題,開(kāi)展科技體制改革的先行先試策略,探索構(gòu)建“舉院抓大事”的有組織科研模式。
據(jù)重大科技任務(wù)“黑土健康培育與增糧關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”首席專家王立剛研究員介紹,經(jīng)過(guò)兩年多的科研攻關(guān),現(xiàn)已建成以北大荒閆家崗農(nóng)場(chǎng)為核心的“一主四輔”黑土地保護(hù)研究網(wǎng)絡(luò),在秸稈顆?;€田、作物養(yǎng)分智能化推薦、新型專用緩控釋肥一次性施用等黑土保護(hù)關(guān)鍵卡點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新突破,形成了以黑土保護(hù)性農(nóng)業(yè)增糧技術(shù)、秸稈牧草肥飼化綜合利用技術(shù)、有機(jī)無(wú)機(jī)配施定向培肥技術(shù)、黑土侵蝕與壓實(shí)生態(tài)阻控消減技術(shù)為主的黑土健康增糧關(guān)鍵技術(shù)體系,在耕層風(fēng)蝕水蝕有效消減、黑土有機(jī)質(zhì)快速恢復(fù)、土壤生物健康培育和耕地產(chǎn)能穩(wěn)步提升等方面收效顯著。
技術(shù)創(chuàng)新改善土壤生態(tài)
秸稈還田是提升土壤有機(jī)質(zhì)的重要手段。但東北地區(qū)由于受溫度限制,分解秸稈的微生物活性弱、分解能力差,秸稈難以快速腐爛。為解決這一問(wèn)題,資劃所逄煥成研究團(tuán)隊(duì)將秸稈由“長(zhǎng)粗硬”變成“短細(xì)軟”,壓實(shí)壓塊形成顆粒后還田。據(jù)介紹,相比于粉碎秸稈,顆?;斩捘茉黾幼蚜V械蔫F、錳、鎂以及氨基酸含量。目前秸稈顆?;€田量可實(shí)現(xiàn)5噸/畝,深埋還田可使0~40cm土壤有機(jī)質(zhì)含量由2.79%提升至3.60%,解決了秸稈“還不下、不讓燒、無(wú)處放”的生產(chǎn)難題,實(shí)現(xiàn)了秸稈資源還田利用與作物增產(chǎn)的“雙贏”。
為防止侵蝕溝毀損耕地,資劃所和環(huán)發(fā)所集成了黑土區(qū)侵蝕阻控與壓實(shí)消減協(xié)同治理模式。環(huán)發(fā)所張晴雯研究員介紹,模式中坡耕地改壟截流減蝕技術(shù)結(jié)合秸稈還田,能夠減少15%~72%徑流流失量、12%~72%泥沙流失量;坡耕地壓實(shí)農(nóng)機(jī)作業(yè)預(yù)防技術(shù)能有效緩解大型機(jī)械引起的壓實(shí)問(wèn)題,增加土壤水分和碳氮含量;免耕作物根系修復(fù)壓實(shí)技術(shù)通過(guò)增加農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的多樣性,來(lái)恢復(fù)土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和其生態(tài)功能。
地力提升與作物增產(chǎn)并進(jìn)
當(dāng)前,東北黑土區(qū)還面臨微生物群落組成簡(jiǎn)化、功能下降以及傳統(tǒng)有機(jī)肥施用下養(yǎng)分失衡、磷素過(guò)剩等困境。“為此,我們研發(fā)了有機(jī)無(wú)機(jī)生物配施黑土健康生物定向培育技術(shù),能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和有益生物功能、維持土壤養(yǎng)分平衡。”資劃所范分良研究員介紹,在閆家崗示范田塊中,該技術(shù)使玉米平均產(chǎn)量達(dá)到822.8公斤/畝,相比常規(guī)措施的田塊產(chǎn)量提高了5.4%。
“與免耕相比,條帶耕作下的作物產(chǎn)量顯著增加4.8%。作物輪作、有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施與秸稈還田顯著增加作物產(chǎn)量9.9%、8.1%和3.5%?!?a target="_blank">作物科學(xué)研究所宋振偉研究員說(shuō)。圍繞重大科技任務(wù),宋振偉團(tuán)隊(duì)聯(lián)合其他團(tuán)隊(duì)集成了玉米-大豆輪作豐產(chǎn)高效技術(shù)模式,2023年大面積示范結(jié)果表明,新模式下玉米和大豆產(chǎn)量比當(dāng)?shù)爻R?guī)模式增產(chǎn)8%~15%。
此外,資劃所研發(fā)的秸稈促腐還田及微生物菌劑全程施用技術(shù)作物能夠?qū)崿F(xiàn)“病害聯(lián)防-作物促生-秸稈促腐”微生物技術(shù)閉環(huán)運(yùn)作,豐產(chǎn)增效。采用菌劑簡(jiǎn)易擴(kuò)繁裝置、無(wú)需專業(yè)操作,現(xiàn)用現(xiàn)制、生物活性高,方便無(wú)人機(jī)、打藥車高效噴施作業(yè),能節(jié)省菌劑成本80%,使增產(chǎn)收益大于菌劑成本,實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增效。