全球報道:保護(hù)東北黑土，守好中國“飯碗”

出品 | 科普中國

(相關(guān)資料圖)

作者 | 朱雪峰（中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所）

監(jiān)制 | 中國科普博覽

俗話說，民以食為天，國以糧為安。糧食是人類賴以生存的關(guān)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(zhì)為植物生長提供了養(yǎng)分。土壤中的有機物質(zhì)越多，土壤顏色越黑，所以發(fā)育良好的黑土養(yǎng)分充足，是非常適合糧食作物生長的土壤類型。

黑土中萌發(fā)的小芽丨解宏圖供圖

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(nèi)蒙古的東四蒙地區(qū)，是極負(fù)盛譽的國家糧倉[1]?，F(xiàn)如今，我國平均每三碗飯里就有一碗來自東北黑土地。

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黑土“肥”在哪里？

黑土肥沃靠的是土壤有機質(zhì)，那土壤有機質(zhì)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(fā)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(zhì)的生產(chǎn)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(xì)菌、真菌等等。

當(dāng)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(zhì)中形成新的有機質(zhì)，而被微生物吃到體內(nèi)的有機質(zhì)會成為微生物自身的一部分，在微生物死亡以后以身獻(xiàn)土，也成為了新的土壤有機質(zhì)[2]。

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

就這樣，經(jīng)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(zhuǎn)變成了富含營養(yǎng)的土壤有機質(zhì)。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(fēng)氣候區(qū)，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(zhì)供給微生物加工生產(chǎn)有機質(zhì)；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(jīng)冬去春來，植物殘體的輸入與微生物加工形成的有機質(zhì)在土壤中越積越多，土壤就越來越肥、越來越黑了。

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黑土面臨著“不黑不肥”的窘境

由上文可知，良好的土壤環(huán)境和充足的外來食物供應(yīng)是微生物生產(chǎn)土壤有機質(zhì)的關(guān)鍵。然而傳統(tǒng)的“精耕細(xì)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(jié)構(gòu)，微生物流離失所。

傳統(tǒng)耕作對土壤的翻攪較大丨解宏圖供圖

此外，地表枯枝落葉被收走或者就地焚燒的情況，導(dǎo)致土壤表面裸露，地表缺少了保護(hù)和遮蓋，變得不禁風(fēng)雨，風(fēng)吹漫天沙，水土流失頻發(fā)；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(zhì)，導(dǎo)致土壤有機質(zhì)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(yǎng)不良，逐漸退化，作物的產(chǎn)量和品質(zhì)就會逐漸受到威脅。

秸稈焚燒，土地裸露 丨解宏圖供圖

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梨樹模式——拯救黑土大作戰(zhàn)

面對嚴(yán)峻的黑土退化問題，科學(xué)家們堅守黑土田間，歷經(jīng)10余年探索，終于找到了治療和修復(fù)黑土的良方，即保護(hù)性耕作技術(shù)——梨樹模式。

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

秸稈覆蓋后的玉米田間丨解宏圖供圖

簡單來說，就是減少對土壤的翻耕，不去破壞黑土結(jié)構(gòu)，同時將作物的秸稈全部鋪在地表，為土壤遮風(fēng)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(dǎo)致的傷口逐漸愈合，微生物們的生存環(huán)境得以改善，吃得香、住得好，重新恢復(fù)營業(yè)，參與土壤有機質(zhì)的生產(chǎn)。土壤結(jié)構(gòu)好了，有機質(zhì)增多，土壤營養(yǎng)充足，黑土顏色更加油亮，糧食質(zhì)量自然也就更高！

如今，這項保護(hù)性耕作技術(shù)已經(jīng)在東北黑土地上得到了大面積的應(yīng)用和推廣，收獲了理想效果。黑土逐漸恢復(fù)了往日的黝黑，作物生長日漸茁壯，糧食產(chǎn)量穩(wěn)步提升。

實施保護(hù)性耕作后的東北黑土地作物茁壯生長，糧食產(chǎn)量穩(wěn)步提升丨解宏圖供圖

所以，利用和保護(hù)好黑土地，是一項任重而道遠(yuǎn)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(hù)貢獻(xiàn)力量！

參考文獻(xiàn)

[1] 汪景寬, 徐香茹, 裴久渤, 李雙異. (2021). 東北黑土地區(qū)耕地質(zhì)量現(xiàn)狀與面臨的機遇和挑戰(zhàn). 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(xué): 地球科學(xué), 51(5), 680-695.

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標(biāo)簽： 土壤有機質(zhì) 土壤微生物 耕作技術(shù)