姜文達,劉羿廷,張秋萍,趙 峻

(通化市農(nóng)業(yè)機械化技術推廣中心,吉林 通化 134000)

0 引言

黑土資源是我國寶貴的土壤資源,是陸地稀缺的肥沃土壤種類,在我國僅分布于東北三省及內(nèi)蒙古自治區(qū)等少數(shù)地區(qū),我國黑土資源總面積約35.9萬km2,約占全國耕地面積的26%～27%[1]。東北地區(qū)作為我國糧食安全的“壓艙石”,改革開放以來農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展,農(nóng)業(yè)機械化實現(xiàn)了率先普及應用。在農(nóng)業(yè)產(chǎn)出不斷增加的同時,受人工開發(fā)、自然環(huán)境變化等多種因素影響,黑土資源的總量在不斷減少,現(xiàn)有黑土耕地出現(xiàn)水土流失、耕層變薄、土壤酸化、周邊污染等一系列問題。面對黑土資源退化的嚴峻問題,黑土資源保護與可持續(xù)利用成為國家對黑土耕作區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新要求,恢復黑土資源的自然活性,加強黑土資源治理,合理開展農(nóng)機化生產(chǎn)成為現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要工作。

1 黑土耕地資源損耗問題

黑土資源的損耗表現(xiàn)出多樣化特征,以吉林省為例,黑土資源的質(zhì)量變化情況如圖1所示,可見,具有原始地力特征的黑土地占比僅為16.79%[2],耕層結構劣化、土壤酸化、土壤鹽堿化、耕層變薄等問題十分嚴峻,以上不利因素對耕地造成的影響包括水土流失、有機質(zhì)含量降低、理化性質(zhì)變化、土壤污染等。

圖1 吉林省黑土資源退化情況及占比

1.1 水土流失加劇

近年來,黑土耕作區(qū)水土流失問題十分嚴重,受耕地開墾機械化作業(yè)、不良氣候條件等因素影響,東北地區(qū)的黑土流失量可達1.3～1.9億m3/年[3]。同時,水土流失造成耕層中的氮、磷、鉀等養(yǎng)分不斷流失。在機械化生產(chǎn)的推廣實施下,輪式農(nóng)業(yè)機械的頻繁作業(yè)導致耕地犁底層加劇,土壤蓄水保墑能力降低,強降水導致的地表沖刷、土壤水蝕等不利影響更加顯著,尤其對于坡地、山地等耕地環(huán)境,水土流失問題更為嚴峻。

1.2 有機質(zhì)含量降低

有機質(zhì)是黑土資源中最寶貴的組成成分,原始黑土資源中的有機質(zhì)占比可達8%～11%,但隨著農(nóng)業(yè)開墾、化肥施用、秸稈焚燒等因素影響,黑土資源的有機質(zhì)含量呈現(xiàn)快速下降趨勢。以吉林省為例,通過對多地區(qū)土壤樣本測定,現(xiàn)階段黑土資源的有機質(zhì)含量平均僅達到2.5%～3.5%,且仍處于緩慢下降趨勢[4]。與此同時,土壤中的有益微生物減少,有害微生物占比逐漸增加,農(nóng)作物產(chǎn)生病害概率逐漸提升。

1.3 耕層理化性質(zhì)變化

受到降水及灌溉沖刷、農(nóng)機化作業(yè)等多重因素影響,黑土耕層變薄趨勢明顯,且土壤孔隙度縮減,土壤容重縮減,土壤團粒結構遭受嚴重破壞,保肥能力嚴重下降。導致土壤的碳氮比失恒,產(chǎn)生礦化變異問題,部分耕地轉換為鹽堿地,不利于作物生長,還有部分地區(qū)因鉀、鎂等礦物質(zhì)析出,導致土壤酸性變化,逐漸不適宜開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[5]。

1.4 耕層土壤污染

與我國大部分耕地情況相對比,黑土資源的耕層污染問題相對不顯著,但是近年來在機械化植保、機械化作業(yè)的影響下,樂果葉面肥等農(nóng)藥化肥噴施及農(nóng)機油料泄漏導致土壤中的有害金屬逐漸增多。同時,受化肥過量應用的影響,土壤重金屬化趨勢明顯,耕層土壤污染問題成逐漸成為不容忽視的黑土資源破壞問題。

2 黑土資源的可持續(xù)利用

可持續(xù)發(fā)展是我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本原則,對于黑土資源的高質(zhì)量利用具有積極的促進作用。黑土地的可持續(xù)利用需要統(tǒng)籌規(guī)劃,保證既不影響耕地生產(chǎn)力,又能實現(xiàn)土壤的綠色、保護性發(fā)展,準確評估農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特征、環(huán)境因素、地區(qū)地形等因素,分類針對性落實相關工作[6]。

2.1 強化政策性規(guī)劃

加強黑土資源保護與可持續(xù)利用的政策規(guī)劃,明確農(nóng)業(yè)耕地的保護、利用、發(fā)展總規(guī)劃,制定相關法律法規(guī),禁止不當利用黑土耕地行為造成土壤退化,建設黑土資源保護技術示范區(qū),試驗驗證配套技術的合理性,持續(xù)優(yōu)化政策方案[7]。通過政策制定黑土耕地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利用與生態(tài)保護的關系,明確農(nóng)業(yè)種植、退耕保護、秸稈利用等政策方案,保證黑土地保護、利用的監(jiān)督管理工作有法可依。同時明確政策扶持主流方向,強化優(yōu)勢農(nóng)機作業(yè)補貼、保護性耕作補貼、秸稈利用補貼等有利于黑土資源保護的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式資金扶持,政策引領農(nóng)民保護黑土資源的熱情。

2.2 強化政府統(tǒng)籌管理

管理工作是規(guī)范實施黑土資源保護的有效手段,結合推行的法規(guī)、政策方案,做好政策落實與管理,根據(jù)政策方案監(jiān)管黑土農(nóng)田、黑土保護區(qū)等用地情況,避免濫用、違規(guī)開發(fā)問題產(chǎn)生,結合地區(qū)實際情況執(zhí)行下列監(jiān)管方案:1)對于已規(guī)劃為黑土基本農(nóng)田的區(qū)域,應嚴格用于糧食生產(chǎn),并對貧瘠、退化的黑土耕地應用保護性耕作技術,嚴防耕地非農(nóng)業(yè)使用;2)做好黑土資源的統(tǒng)籌,保證黑土地不繼續(xù)退化減少,并通過管理監(jiān)督逐步改善耕地質(zhì)量,促進土壤肥力恢復;3)對于已規(guī)劃定型使用的黑土地,若需臨時占用或規(guī)劃他用,須嚴格執(zhí)行審批手續(xù),并做到耕地面積的平衡與及時補充;4)監(jiān)管落實有規(guī)劃的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)耕作模式,需開展輪作、保護性耕作、深松作業(yè)的耕地,必須嚴格執(zhí)行規(guī)劃農(nóng)藝和生產(chǎn)方案,確保耕地資源保護與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實施并行[8]。

2.3 重視生態(tài)綠色建設

在開展農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)作業(yè)的過程中,還要兼顧黑土資源的生態(tài)保護,將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實施與黑土資源恢復及周邊森林草原保護作為同等重要工作開展,重視綠色生態(tài)環(huán)保設施建設,嚴格控制農(nóng)田開墾力度,禁止可能影響農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的惡劣行為。對于符合政策要求的耕地,全面實現(xiàn)退耕還田、還草、還濕,避免盲目開墾實施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的黑土資源破壞。

2.4 改變傳統(tǒng)生產(chǎn)模式

加強黑土地保護理念宣傳和技術推廣,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營者的黑土資源保護意識,遏制不合理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式造成耕地破壞,盡量減少粗放型生產(chǎn)的應用,并著重改善農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)及化肥使用等不合理生產(chǎn)模式。首先,盡量控制普通機械化耕作及傳統(tǒng)的小型農(nóng)機田間行駛對土壤造成的不利影響,避免大范圍翻耕土壤造成黑土地水分散失、土壤沙化等嚴重問題,避免輪式農(nóng)機反復進地作業(yè)造成土壤壓實、孔隙度下降等不良問題;其次,提高對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程應用的有害物質(zhì)監(jiān)管,如高殘留農(nóng)藥、有害化肥等,鼓勵農(nóng)民應用符合耕地保護的農(nóng)藥化肥,并強化應用生物殺蟲劑、有機肥等替代傳統(tǒng)生產(chǎn)模式;最后,農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)的模式和機型選擇逐漸成為影響黑土地保護的關鍵因素[9]。

3 黑土資源保護配套農(nóng)機技術

3.1 應用精確農(nóng)機產(chǎn)品

應用先進的具有精確農(nóng)業(yè)特征的農(nóng)機產(chǎn)品,能夠有效改善傳統(tǒng)粗放型農(nóng)機化生產(chǎn)造成的破壞耕地問題,利用先進的精確定位、作業(yè)監(jiān)控、精確實施、精確控制等技術,能有效保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實施的精確性,避免生產(chǎn)過程產(chǎn)生過度翻耕、過量噴施農(nóng)藥、過量施用化肥等影響農(nóng)田環(huán)境的問題。同時,利用先進精確作業(yè)技術,能夠有效提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率,減少農(nóng)機田間作業(yè)時間,以及造成的農(nóng)田壓實等不利問題。

3.2 優(yōu)選土壤耕作機械

土壤的過度翻耕是造成黑土耕地資源退化的關鍵因素之一,因此在開展機械化生產(chǎn)作業(yè)的過程中,應當結合耕作機械的發(fā)展趨勢與新機型特征進行優(yōu)化選型,結合地區(qū)生產(chǎn)特點,盡量減少機械翻耕對土壤造成的不利影響,為避免機具反復多次進地翻耕、整地等作業(yè),可考慮引進聯(lián)合整地機開展一次性作業(yè)。同時,合理應用深松技術改善土壤耕層結構,提高深層土壤蓄水透氣能力,以此改善土壤中的微生物活性,逐漸提高土壤活力。應用機械深松技術在改善土壤透水、儲水能力的同時還能有效減少水土流失,避免土壤侵蝕,有效減少土壤退化、沙化等問題[10]。

3.3 保護性耕作生產(chǎn)模式

保護性耕作是黑土資源保護的一個典型措施,近年來在東北地區(qū)得到廣泛應用,不僅形成了系列化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新模式,也創(chuàng)新應用了符合保護性耕作作業(yè)特點的大量農(nóng)業(yè)新機型。保護性耕作的特征是利用農(nóng)作物秸稈粉碎后覆蓋耕地表面,并直接開展機械化免耕播種作業(yè),利用秸稈粉碎設備或聯(lián)合收割機能夠高效率、高質(zhì)量的粉碎秸稈并拋撒于地表,利用免耕播種機能夠?qū)崿F(xiàn)在地表有秸稈及殘茬的情況下直接進行機械播種作業(yè)。該模式利用秸稈覆蓋層有效減少耕地水分蒸發(fā),并提高對降水的積蓄能力,在一定程度提高抗旱能力,并減少水土流失。利用秸稈覆蓋層的降解作用,能持續(xù)提高耕層中的有機質(zhì)含量,免耕作業(yè)模式避免了土壤頻繁的翻動,有利于土壤中的微生物和有益菌類增加,逐漸恢復黑土耕地地力,并實現(xiàn)長時間保護,具有良好的生態(tài)價值和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展價值[11]。

4 結語

綜上所述,黑土資源的可持續(xù)利用是我國東北地區(qū)、內(nèi)蒙古地區(qū)等黑土耕作區(qū)的重要工作目標,需要政府管理部門與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營者和相關從業(yè)者的共同努力。面對黑土資源退化的不利形勢,應加強頂層設計,統(tǒng)籌規(guī)劃化黑土保護的工作方案,結合農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)特征,持續(xù)改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)方式,應用如保護性耕作等新生產(chǎn)模式,結合新型農(nóng)業(yè)機械裝備改善耕地破壞問題,促進黑土地地力恢復,為東北農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境長期綠色發(fā)展而不懈努力。