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        保護東北黑土,守好中國“飯碗”!
        發布時間:2022-06-25
        出品:科普中國
        作者:朱雪峰(中國科學院沈陽應用生態研究所)
        監制:中國科學院計算機網絡信息中心

          俗話說,民以食為天,國以糧為安。糧食是人類賴以生存的關鍵。那么糧食從何處來?另一句話給出了答案——萬物土中生,有土斯有糧,糧食作物就長自我們腳下的土壤。

          土壤不僅為植物種子提供了安家之處,也通過土壤里的有機物質為植物生長提供了養分。土壤中的有機物質越多,土壤顏色越黑,所以發育良好的黑土養分充足,是非常適合糧食作物生長的土壤類型。

         

          黑土中萌發的小芽(解宏圖供圖)

          世界上有四大片這樣肥沃的黑土地,其中一片就位于我國的東北三省以及內蒙古的東四蒙地區,是極負盛譽的國家糧倉[1]?,F如今,我國平均每三碗飯里就有一碗來自東北黑土地。

        一、黑土“肥”在哪里?

          黑土肥沃靠的是土壤有機質,那土壤有機質是怎么形成的呢?平日里看似“靜悄悄”的土壤,其實時時刻刻都在涌動著生命的活力。除了待萌發的種子、植物的根系、覓食的土壤動物以外,土壤中還居住著一群土壤有機質的生產小能手,就是那些肉眼看不見卻無處不在的“土著居民”——土壤微生物,比如細菌、真菌等等。

          當有枯枝落葉等落到地面后,土壤微生物們就會邊吃邊分解這些植物殘體,植物的殘渣碎片就會融入到土壤有機質中形成新的有機質,而被微生物吃到體內的有機質會成為微生物自身的一部分,在微生物死亡以后以身獻土,也成為了新的土壤有機質[2]。


          土壤微生物在枯枝落葉/植物殘體的分解與土壤有機質形成過程中起著重要作用(作者供圖)

          就這樣,經過一代又一代微生物的取食分解,外來的植物組分就逐漸被轉變成了富含營養的土壤有機質。所以說,落葉枯枝不是無情物,在土壤微生物的加工下可以化作春泥助力植物生長。

          我國東北地處溫帶季風氣候區,春天溫暖明媚,夏天高溫多雨,植物生長旺盛,向土壤輸送大量的新鮮有機質供給微生物加工生產有機質;冬天氣溫低,在干燥寒冷的情況下微生物們不得不“冬休”,尚未來得及分解和加工的植物殘體就堆積在了土壤里。鑒于東北得天獨厚的地理位置和氣候條件,歷經冬去春來,植物殘體的輸入與微生物加工形成的有機質在土壤中越積越多,土壤就越來越肥、越來越黑了。

        二、黑土面臨著“不黑不肥”的窘境

          由上文可知,良好的土壤環境和充足的外來食物供應是微生物生產土壤有機質的關鍵。然而傳統的“精耕細作”對土壤的翻攪較大,長期的翻耕土壤逐漸破壞了黑土的結構,微生物流離失所。


          傳統耕作對土壤的翻攪較大(解宏圖供圖)

          此外,地表枯枝落葉被收走或者就地焚燒的情況,導致土壤表面裸露,地表缺少了保護和遮蓋,變得不禁風雨,風吹漫天沙,水土流失頻發;與此同時,沒有了枯枝落葉和作物殘體的供給,微生物食物短缺,不得不去四處“啃食”土壤已有的有機質,導致土壤有機質含量降低。

          長此以往,原本肥沃強壯的黑土地變得瘦弱不堪,營養不良,逐漸退化,作物的產量和品質就會逐漸受到威脅。



          秸稈焚燒 土地裸露 (解宏圖供圖)

        三、梨樹模式——拯救黑土大作戰

          面對嚴峻的黑土退化問題,科學家們堅守黑土田間,歷經10余年探索,終于找到了治療和修復黑土的良方,即保護性耕作技術—梨樹模式。

          “梨樹模式”是保護性耕作模式的一種,是具備我國特色的一種耕地保護性利用方式,其誕生之初主要是以修復吉林省梨樹縣的退化黑土為研究對象,在該地區逐漸研發出來的免耕秸稈覆蓋保護性耕作技術體系,2016年被《農民日報》命名為“梨樹模式”


          秸稈覆蓋后的玉米田間(解宏圖供圖)

          簡單來說,就是減少對土壤的翻耕,不去破壞黑土結構,同時將作物的秸稈全部鋪在地表,為土壤遮風擋雨,也為土壤微生物提供了充足的食物。

          這樣一來,土壤原本因為過度翻耕導致的傷口逐漸愈合,微生物們的生存環境得以改善,吃得香、住得好,重新恢復營業,參與土壤有機質的生產。土壤結構好了,有機質增多,土壤營養充足,黑土顏色更加油亮,糧食質量自然也就更高!

          如今,這項保護性耕作技術已經在東北黑土地上得到了大面積的應用和推廣,收獲了理想效果。黑土逐漸恢復了往日的黝黑,作物生長日漸茁壯,糧食產量穩步提升。


          實施保護性耕作后的東北黑土地作物茁壯生長,糧食產量穩步提升(解宏圖供圖)

          所以,利用和保護好黑土地,是一項任重而道遠的工程。中國人的飯碗,靠的是腳下這片土壤,更需要中國人自己端!為了我們碗中的稻米越來越足,越來越香,讓我們一起心系黑土健康,珍惜碗中米糧,為黑土地保護貢獻力量!

        參考文獻:

          【1】 汪景寬, 徐香茹, 裴久渤, 李雙異. (2021). 東北黑土地區耕地質量現狀與面臨的機遇和挑戰. 土壤通報, 52(3), 695-701.

          【2】 梁超, 朱雪峰. (2021). 土壤微生物碳泵儲碳機制概論. 中國科學: 地球科學, 51(5), 680-695.

        科普中國官方網站: https://www.kepuchina.cn/
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