东北黑土区是我国最重要的商品粮基地之一，是维护国家粮食安全的“压舱石”。然而，黑土地高强度利用的代价是地力透支。由于长期高强度利用下的不合理耕作，导致土壤侵蚀、有机质含量下降和生态功能退化，保护黑土地刻不容缓。
吉林省梨树县实施保护性耕作模式下的土壤根系剖面
少动土、多覆盖 让黑土地再“肥”起来
2002年，中国科学院沈阳应用生态研究所（以下简称沈阳生态所）张旭东研究员带领“黑土专家”全面考察了东北黑土退化问题，专家们发现，由于长期的重用轻养，原本肥沃的黑土地累“瘦”了，黑土层正在变薄、变黄。让张旭东感到触目惊心的是，刮大风的时候，铺天盖地全是风沙。他在接受记者采访时说：“除了裸露的表土被刮走之外，造成黑土退化的另一关键因素是水蚀，降雨的时候水的流动会冲刷表层土壤造成土壤侵蚀，黑土层快速流失，不仅降低了土壤肥力，还破坏了生态环境。”
面对当前形势，从2002年开始，我国借鉴了国外的保护性耕作技术，从政府层面在北方的几个省区开始示范推广，迈出了保护黑土资源的第一步。在土壤没有翻垦、旋耕、起垄的情况下，把上一茬作物的秸秆留在地表，然后在秸秆地表覆盖的条件下将种子直接播到地里，而且要保证庄稼长得比传统耕作模式下的好，这就是保护性耕作。
“保护性耕作能有效防止土壤风蚀水蚀，增加土壤肥力和保墒抗旱能力，保护环境，节本增效。其核心就是少动土，多（秸秆）覆盖。”张旭东告诉记者，具体来说，一是增加土壤养分库容，经测算，秸秆还田每年可增加土壤有机质绝对含量0.1%左右，还可以增加氮磷钾等养分，可减少化肥施用20%；二是抗旱保墒，秸秆覆盖增加土壤储水量及水分入渗效率，相当于增加40毫米-50毫米降水，可有效抵抗春季旱情；三是保护土壤和环境，减少农田扬沙和土壤水蚀风蚀，避免焚烧秸秆带来的空气污染，研究表明，只要地表有30%的秸秆覆盖，可以有效抑制土壤侵蚀；四是节本增效，该技术可减少机车进地次数、减少人工投入，每公顷节约成本1000元-1500元，在风沙干旱区粮食稳定增产5%-10%。
沈阳生态所副研究员解宏图补充道：“我们经过十多年的秸秆还田和免耕播种发现，试验田土壤有机质含量从2007年的1.8%增加到2018年的2.5%；有秸秆覆盖的农田，每平方米生活着约60条-100条蚯蚓，无秸秆覆盖下情况下很难发现蚯蚓。这些数据说明了保护性耕作技术在培肥地力、减少风水侵蚀、提高土壤生物性状等方面的效果显著。”
此外，张旭东团队通过对东北黑土地的长期定位实验和图像采集发现，同样深度的土壤，实施保护性耕作的颜色明显深于普通地块，而且土壤团聚体颗粒更大，结构更好。这是因为保护性耕作使土壤有机质含量提高，整个土壤特性得到了明显改善。
解宏图表示，为了让保护性耕作技术更好地惠及广大农民，我们团队与企业一起研发了我国第一台免耕播种机和配套机械。如今技术已经成熟，只是一些农户对新技术的接受还需要时间，未来要下更大的力气来推广。推广一项技术不容易，要让老百姓接受，就要给老百姓带来真正的实惠。从今年开始，国家实施了东北黑土地保护性工作行动计划，在免耕播种环节上，中央财政给出了40元一亩的参照标准。只要在秸秆覆盖还田的基础上，实施了高质量的免耕播种作业，就可以给作业机手每亩补贴40元。张旭东告诉记者：“我们起草了技术规范，建立了辽宁省保护性耕作推广示范网络，目前我们在辽宁有15个试验示范点。”记者了解到，如今保护性耕作技术已逐渐在辽宁大面积推广应用，推广和辐射面积300余万亩，覆盖辽宁主要玉米种植区。
留风道、扎深根 让玉米变成“不倒翁”
今年8月-9月，东北地区经历了三场台风的侵袭，很多农作物都严重倒伏。但记者在吉林省梨树县保护性耕作示范田看到，这里的玉米笔直挺立，高大结实。
为什么这里的田块能够生长出抗倒伏的玉米呢？原来，这跟梨树县多年来实施保护性耕作有很大关系。吉林省农业技术推广总站副总农艺师谢卫平给记者讲了这一技术抗倒伏的机理：传统的耕作方式耕作层非常浅，不超过20厘米，下面是犁底层，犁底层使玉米根系无法下扎。等到后期集中降雨的时候，坚硬的犁底层使得雨水不能下渗，从而把浅层的耕作层全都泡软了，这个时候来一场不大的风就能把玉米吹倒。而实施了保护性耕作的地块，通过深松打破犁底层，集中降雨的时候，雨水就能够下渗，同时玉米根系能够下扎得比较深，抗倒伏能力大幅度提高。
此外，保护性耕作是一个综合的耕作体系，或是利用秸秆全量还田，或是调整种植间距，同时还要优化品种选择和施肥。当这些因素达到最优的配置时，就能在关键时刻发挥它的功效。比如采用宽窄行种植，其合理的通风透光条件和预留风道，能让作物抓得更牢，减弱风力的影响。在玉米籽粒开始饱满时投入适当的肥料，不仅解决了因氮肥前期过量，钾、磷等元素缺失的问题，还能避免茎秆的纤细和韧性不足。
梨树县卢伟农机农民专业合作社理事长卢伟对今年的收成很有信心：“今年肯定还会丰收，尽管玉米倒得少，产量还是多少会受点台风的影响，但不会太大。这多亏了我们县多年来实行保护性耕作，在抗倒伏这方面确实有用！”（原载2020年10月30日《农民日报》第8版）