作者：張雙虎 

來源：中國科學報（2022年3月29日）

一場鄉村教堂婚禮剛結束，馬薩諸塞大學阿默斯特分校教授艾薩克·拉森和妻子決定到附近走走。

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

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

此后，拉森帶領團隊展開調查。從2017年至2019年，他們征得土地所有者許可，用手持GPS在愛荷華州中部，明尼蘇達州、南達科他州、堪薩斯州、內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。

獲得原始數據后，團隊用歷史土地使用記錄和計算機模型，重建了中西部土壤侵蝕率。結果發現，美國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，耕種導致中西部損失了約57.6萬億噸土壤”。

最后，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，農業農村部在黑土保護方面再放“大招”，召開2022年東北黑土地保護性耕作行動計劃工作部署會，以一系列具體措施持續“擴面提質”，強調完成今春8000萬畝秸稈覆蓋免少耕播種目標任務。

“保護性耕作的本質是‘保護水土的耕作方式’?！敝袊r業大學土地科學與技術學院院長李保國對《中國科學報》說。

20世紀三四十年代，美國因過度開發西部，導致草原開始出現“黑風暴”。后來，歐洲、烏克蘭一些糧食產區也陸續出現黑風暴或沙塵暴。

在滿天沙塵中，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、機械化耕翻后，大面積、統一出現的松軟裸露土壤非常容易被風吹起，被雨水帶走。

“我國東北的地貌特征和土壤條件與美國情況類似?！敝袊茖W院東北地理與農業生態所研究員隋躍宇告訴《中國科學報》，“東北地區黑土富含腐殖質，土壤孔隙度較好、表層土質疏松，冬凍春融后土壤更疏松，表層黑土會隨著融冰（雪）水流失，再加上春季東北風很大，水蝕加上風蝕，造成黑土變薄、變硬，甚至一些地區下部黃土裸露出來，所以就有了‘黑土保衛戰’，保護‘耕地中的大熊貓’?！?/span>

為改變黑土流失和退化的局面，中國科學院和中國農業大學的研究人員在東北地區開始實驗保護性耕作，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肥，改善土壤結構，增進土壤養分，穩定土壤碳含量。既保護了環境，同時又增強了土壤肥力，防治了黑土退化?！彼遘S宇說。

“對東北黑土地的保護性耕作，從試驗到推廣用了20多年時間?！?大自然保護協會（TNC）中國可持續農業總監李穎博士對《中國科學報》說，“近兩年有了國家層面的保護規劃，從2020年開始，局面有了很大的改觀?！?/span>

目前保護性耕作在吉林、遼寧、黑龍江西部取得了很好的成效。隋躍宇說，東北偏北部區域因為熱量不夠，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，會阻礙土地吸收熱量，影響土壤水分蒸發，導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，它降低了糧食產量，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尾建議說，我們需要可持續的農田管理，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力、生態系統長期繁榮的水平。

“如果沒有人類干涉，土壤的透氣性是非常好的?！崩罘f說，“土壤微生物、小昆蟲在地下活動，會讓土壤像海綿一樣透氣、透水。而且蚯蚓等能將動物糞便、爛樹葉甚至是泥土當食物，將有機物分解為無機物，讓土壤真正‘活’起來。但翻耕對土壤微生物及地下生態系統來說就像地震、火山、龍卷風一樣破壞力巨大?！?/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態系統，還導致土壤結構被破壞。

“剛翻耕后，土壤比較松軟，滲水性也很強，但結構和生態系統被破壞后，土壤顆粒會粉化到一起，像面粉一樣，水、空氣都進不去了，過段時間就會板結，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，會形成依賴?！崩畋f，“這導致土壤生態系統服務功能越來越弱?！?/span>

在中國和東南亞地區，以前主要是小農戶耕作，一家一小塊地，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。但現在我國逐漸開始集約化耕作，收、種節奏統一了，土地同時裸露出來，問題就凸顯出來。

此外，常規翻耕涉及收割、秸稈粉碎、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，一次就能解決全部問題。

“再回”黃土區

“華北地區的保護性耕作最早從上世紀80年代末就開始了?！崩畋f，“初衷是為了應對黃土高原區的水土流失和華北地區嚴重的沙塵暴，但當時我們的農機水平、農業技術水平都很低，所以并沒推廣開?！?/span>

華北地區作物是一年兩季，收種之間時間非常緊迫。李保國補充說，小麥收割后免耕種玉米沒什么問題，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業技術水平支持，同時對播種機的要求也非常高。當時因為播種機不甚過關，導致種下小麥后出苗率無法保障。

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

“通過這些年在東北的實踐，不斷改進的技術，現在農機和農藝技術水平都有了很大提高?！崩畋f，“目前我們在黃土高原、華北平原進行了初步實驗，效果很好，達到預想到的目的?！?/span>

李保國認為，過去我們土地利用強度太高，過多索取，沒有保護。無論東北黑土退化還是華北地下水超采，都是過度開發利用所致，現在強調可持續發展，比如黃土高原地區，首先是保持水土，然后是產量不降低，再逐步提高產量。

“我們主張科技先行?！崩畋f，“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，也需要一個過程?！?/span>

李保國解釋說，很多農業科技人員都認為免耕種小麥很難保證小麥出苗，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?；洜I、土地耕作制度、耕地保護觀念，還有免耕要淘汰部分農業機械等問題需要逐步解決。

3月中旬，大自然保護協會（TNC）和中國農業大學等機構在河南省安陽市安陽縣瓦店鄉王貴莊考察保護性耕作的小麥長勢，評估結果顯示，小麥出苗和生長良好，預估產量同常年持平。

“現在國家非常重視生態文明建設，鼓勵這種土地可持續利用的耕作方式?！崩畋f，“所以，推廣保護性耕作是遲早的事?！?/span>