黑土退化|张旭东：黑土累“瘦” 增肥有方
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张旭东（右）在玉米地里查看土壤 。
今年7月22日是吉林省首个黑土地保护日 。在吉林省四平市梨树县高家村有一片试验示范基地——中国科学院沈阳应用生态研究所（以下简称沈阳生态所）保护性耕作研发基地，基地里随处可见忙忙碌碌的学生和老师 。
“来梨树县前，我都不知道黑土长什么样 。”一名来自中国科学院大学的江苏籍学生告诉《中国科学报》 。基地里的学生大多来自城市，几乎没有干过农活，如今却已成为庄稼地里干活的好手 。
沈阳生态所研究员张旭东是保护性耕作研发团队的首席科学家，他第一次来到梨树县还是2006年 。一晃十多年过去了，他和团队依然奔波在东北玉米种植带的各个乡村，推广玉米秸秆全覆盖免耕技术，教当地农户如何用好、养好黑土地 。
黑土变馋、变渴
【黑土退化|张旭东：黑土累“瘦” 增肥有方】2002年，张旭东带领团队在东北开展黑土考察时发现，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 。
根据我国第二次土壤普查结果以及中国科学院“碳专项”的研究发现，尽管全国范围内土壤有机质含量普遍提升，但是，东北旱地土壤的有机质含量仍在下降 。传统耕作制度下的掠夺式经营是黑土退化的根源 。
每年4月，张旭东从沈阳前往梨树县的路上经常遇到风沙 。他告诉采访人员：“风沙刮走裸露的表土，造成黑土退化 。同时，流动的雨水冲刷造成土壤侵蚀，不仅降低了土壤肥力，还增加了耕种难度 。”
长此以往，黑土在变馋、变渴 。张旭东解释道，变馋是缺乏有机物料归还导致土壤资源过度利用，黑土层变薄、有机质变少、养分库容量降低；变渴是地表裸露且频繁耕翻导致黑土层流失，水分涵养能力下降、风沙加剧、生态环境恶化，而过量化肥投入进一步加剧了黑土退化 。
“如果不能有效遏制土壤退化，就会严重影响东北黑土的生产和生态功能 。”针对黑土农田系统养分循环不畅、肥料利用效率低等问题，张旭东团队系统深入地研究了东北黑土氮素微生物转化的过渡特性以及调控过程，并提出“土壤有效氮过渡库”的理论 。
“‘土壤有效氮过渡库’就好像‘骆驼的驼峰’，同时具有储存和释放养分的功能 。”团队成员、沈阳生态所研究员何红波打了一个形象的比喻，“肥料氮素在土壤微生物的转化下，储存进入这个‘驼峰’中，按需释放补充，周而复始增加黑土肥力 。”
“懒人耕作”
我国东北地区在20世纪末和21世纪初进行了保护性耕作的初步探索，但是由于受到技术和专用机械的限制，并没有真正的应用，在局部区域小范围的秸秆还田作业也仅限于传统耕作，并未实现对黑土地的保护作用 。
张旭东分析发现，此前普遍应用的传统耕作（勤快种地）一方面导致秸秆资源无法有效利用，土壤承载力越来越接近极限；而另一方面，生态系统功能脆弱、生态环境不断恶化 。因此，解决黑土退化问题的必经之路是改革玉米生产的传统耕作方式 。
从2006年起，张旭东与时任吉林省梨树县农业技术推广总站站长的王贵满等合作，开始探索和研发适合东北气候特征和土壤特性的玉米秸秆覆盖免耕（保护性耕作）技术，并将梨树镇高家村的15公顷耕地作为保护性耕作试验示范基地 。
采访人员获悉，保护性耕作试验示范基地的农田没有采用传统耕作的秸秆清理、旋耕起垄，而是在玉米秋收后，将秸秆原地均匀覆盖，春播时直接在秸秆覆盖的农田上实施免耕播种施肥一体化作业，从而实现秸秆还田、免耕播种、化学除草、机械收割的全程机械化作业 。
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