作者：張雙虎 

來源：中(zhōng)國科學報（2022年3月29日）

一(yī)場鄉村(cūn)教堂婚禮剛結束，馬薩諸塞大(dà)學阿默斯特分(fēn)校教授艾薩克·拉森(sēn)和妻子決定到附近走走。

美國明尼蘇達州北(běi)部河網密布、平疇千裏。教授夫婦信步走到一(yī)片被玉米田包圍的墓地旁，一(yī)個司空見慣的景象卻觸碰到教授的職業敏感。

“我(wǒ)震驚地發現，田地表面比未耕種的墓地表面低了幾英尺。”拉森(sēn)說，“這不是個案，一(yī)定有很多類似的情況。”

此後，拉森(sēn)帶領團隊展開(kāi)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(zhōng)部，明尼蘇達州、南(nán)達科他州、堪薩斯州、内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。

獲得原始數據後，團隊用曆史土地使用記錄和計算機模型，重建了中(zhōng)西部土壤侵蝕率。結果發現，美國中(zhōng)西部地表土壤正以平均每年1.9毫米的速度流失。“換句話(huà)說，160年來，耕種導緻中(zhōng)西部損失了約57.6萬億噸土壤”。

最後，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(cūn)部在黑土保護方面再放(fàng)“大(dà)招”，召開(kāi)2022年東北(běi)黑土地保護性耕作行動計劃工(gōng)作部署會，以一(yī)系列具體(tǐ)措施持續“擴面提質”，強調完成今春8000萬畝稭稈覆蓋免少耕播種目标任務。

“保護性耕作的本質是‘保護水土的耕作方式’。”中(zhōng)國農業大(dà)學土地科學與技術學院院長李保國對《中(zhōng)國科學報》說。

20世紀三四十年代，美國因過度開(kāi)發西部，導緻草原開(kāi)始出現“黑風暴”。後來，歐洲、烏克蘭一(yī)些糧食産區也陸續出現黑風暴或沙塵暴。

在滿天沙塵中(zhōng)，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、機械化耕翻後，大(dà)面積、統一(yī)出現的松軟裸露土壤非常容易被風吹起，被雨水帶走。

“我(wǒ)國東北(běi)的地貌特征和土壤條件與美國情況類似。”中(zhōng)國科學院東北(běi)地理與農業生(shēng)态所研究員(yuán)隋躍宇告訴《中(zhōng)國科學報》，“東北(běi)地區黑土富含腐殖質，土壤孔隙度較好、表層土質疏松，冬凍春融後土壤更疏松，表層黑土會随着融冰（雪）水流失，再加上春季東北(běi)風很大(dà)，水蝕加上風蝕，造成黑土變薄、變硬，甚至一(yī)些地區下(xià)部黃土裸露出來，所以就有了‘黑土保衛戰’，保護‘耕地中(zhōng)的大(dà)熊貓’。”

爲改變黑土流失和退化的局面，中(zhōng)國科學院和中(zhōng)國農業大(dà)學的研究人員(yuán)在東北(běi)地區開(kāi)始實驗保護性耕作，采用免耕或少耕措施，将稭稈覆蓋在田間保持水土。

“這一(yī)方面能防止黑土被吹走，引起沙塵暴。另一(yī)方面，稭稈在田地裏腐解後又(yòu)能變成有機肥，改善土壤結構，增進土壤養分(fēn)，穩定土壤碳含量。既保護了環境，同時又(yòu)增強了土壤肥力，防治了黑土退化。”隋躍宇說。

“對東北(běi)黑土地的保護性耕作，從試驗到推廣用了20多年時間。” 大(dà)自然保護協會（TNC）中(zhōng)國可持續農業總監李穎博士對《中(zhōng)國科學報》說，“近兩年有了國家層面的保護規劃，從2020年開(kāi)始，局面有了很大(dà)的改觀。”

目前保護性耕作在吉林、遼甯、黑龍江西部取得了很好的成效。隋躍宇說，東北(běi)偏北(běi)部區域因爲熱量不夠，稭稈埋到耕層下(xià)仍腐解緩慢(màn)，如果免耕的根茬、稭稈覆蓋于地表，會阻礙土地吸收熱量，影響土壤水分(fēn)蒸發，導緻無法春播或難以出苗，所以還沒有大(dà)片推行免耕。“但總體(tǐ)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，它降低了糧食産量，再加上全球人口和氣候壓力增加，我(wǒ)們遇到真正的問題。”拉森(sēn)在論文結尾建議說，我(wǒ)們需要可持續的農田管理，如免耕等措施，将中(zhōng)西部的土壤侵蝕率降到能維持土壤生(shēng)産力、生(shēng)态系統長期繁榮的水平。

“如果沒有人類幹涉，土壤的透氣性是非常好的。”李穎說，“土壤微生(shēng)物(wù)、小(xiǎo)昆蟲在地下(xià)活動，會讓土壤像海綿一(yī)樣透氣、透水。而且蚯蚓等能将動物(wù)糞便、爛樹(shù)葉甚至是泥土當食物(wù)，将有機物(wù)分(fēn)解爲無機物(wù)，讓土壤真正‘活’起來。但翻耕對土壤微生(shēng)物(wù)及地下(xià)生(shēng)态系統來說就像地震、火(huǒ)山、龍卷風一(yī)樣破壞力巨大(dà)。”

微生(shēng)物(wù)減少，土壤活性和肥力下(xià)降，爲了提高産量，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(shēng)态系統，還導緻土壤結構被破壞。

“剛翻耕後，土壤比較松軟，滲水性也很強，但結構和生(shēng)态系統被破壞後，土壤顆粒會粉化到一(yī)起，像面粉一(yī)樣，水、空氣都進不去(qù)了，過段時間就會闆結，第二年不翻耕就沒法種了，所以必須不斷翻耕。”李穎說。

“翻耕在墾荒時有其必要性，主要爲了清除原生(shēng)的草地植被。變成耕地後，耕翻就像吃止疼藥治痛一(yī)樣，會形成依賴。”李保國說，“這導緻土壤生(shēng)态系統服務功能越來越弱。”

在中(zhōng)國和東南(nán)亞地區，以前主要是小(xiǎo)農戶耕作，一(yī)家一(yī)小(xiǎo)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(wǒ)國逐漸開(kāi)始集約化耕作，收、種節奏統一(yī)了，土地同時裸露出來，問題就凸顯出來。

此外(wài)，常規翻耕涉及收割、稭稈粉碎、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(yī)次就能解決全部問題。

“再回”黃土區

“華北(běi)地區的保護性耕作最早從上世紀80年代末就開(kāi)始了。”李保國說，“初衷是爲了應對黃土高原區的水土流失和華北(běi)地區嚴重的沙塵暴，但當時我(wǒ)們的農機水平、農業技術水平都很低，所以并沒推廣開(kāi)。”

華北(běi)地區作物(wù)是一(yī)年兩季，收種之間時間非常緊迫。李保國補充說，小(xiǎo)麥收割後免耕種玉米沒什麽問題，但玉米收獲後，玉米稭稈或根茬量比較大(dà)，如果免耕播種小(xiǎo)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。當時因爲播種機不甚過關，導緻種下(xià)小(xiǎo)麥後出苗率無法保障。

15年來，李保國等人除科研外(wài)，很大(dà)一(yī)部分(fēn)精力都用在推廣保護性耕作上，在一(yī)年一(yī)季的東北(běi)黑土流失嚴重地區，取得了很大(dà)進展與成效。

“通過這些年在東北(běi)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(dà)提高。”李保國說，“目前我(wǒ)們在黃土高原、華北(běi)平原進行了初步實驗，效果很好，達到預想到的目的。”

李保國認爲，過去(qù)我(wǒ)們土地利用強度太高，過多索取，沒有保護。無論東北(běi)黑土退化還是華北(běi)地下(xià)水超采，都是過度開(kāi)發利用所緻，現在強調可持續發展，比如黃土高原地區，首先是保持水土，然後是産量不降低，再逐步提高産量。

“我(wǒ)們主張科技先行。”李保國說，“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(yī)個過程。”

李保國解釋說，很多農業科技人員(yuán)都認爲免耕種小(xiǎo)麥很難保證小(xiǎo)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，反而是規模化經營、土地耕作制度、耕地保護觀念，還有免耕要淘汰部分(fēn)農業機械等問題需要逐步解決。

3月中(zhōng)旬，大(dà)自然保護協會（TNC）和中(zhōng)國農業大(dà)學等機構在河南(nán)省安陽市安陽縣瓦店(diàn)鄉王貴莊考察保護性耕作的小(xiǎo)麥長勢，評估結果顯示，小(xiǎo)麥出苗和生(shēng)長良好，預估産量同常年持平。

“現在國家非常重視生(shēng)态文明建設，鼓勵這種土地可持續利用的耕作方式。”李保國說，“所以，推廣保護性耕作是遲早的事。”