原创 李保国 我是科学家iScientist 收录于话题#我是科学家 · 演讲合集134个
2021年3月28日，“科普中国-我是科学家”第32期演讲现场，中国农业大学土地科学与技术学院院长李保国带来演讲《给黑土地加加油》。
以下为李保国演讲实录：
2021.3.28 北京
大家好，我是李保国，我从事的工作是土壤和农业对水土资源的利用。今天我演讲题目是《给黑土地加加油》。
我在吉林省四平市梨树县玉米大豆田里 | 李保国供图
近十几年来，我经常去东北的田间地头，这是我在吉林省四平市梨树县玉米大豆田里面拍摄的。东北地区盛产优质的农产品，现在的城里人还要网购东北的优质农产品。
为什么东北盛产这样的优质农产品呢？因为东北有我们国家唯一一块黑土地。
黑土地原来是丰美的草原，牧草类型多样，有深厚的黑土层。大家可能不知道，这样肥厚的黑土层的形成，至少需要一万年时间。肥沃的黑土适合于开垦种植农作物，所以在东北地区，任何一年一季的农作物，长势都很茂盛。
经过一百多年的历史，现在黑土地已经全部开垦完毕，包括我们国家最北边的三江平原，在新中国成立以后五十年代到六十年代也已经开发完毕。现在的黑土地占全国耕地面积的27%，虽然一年只能种一季，但是它的产量占到全国的1/4，商品率占到1/3。
什么是商品率？
除了满足自己需求以外，还可以调去其他的省市，比如不生产粮食的大城市。我们国家能调出粮食的省市不多，去年只有五个省市可以调出，东北（三市一盟）就占有三席：黑龙江、吉林、内蒙古东四盟。
黑土地是我国粮食安全的“压舱石” | 中国科学院东北地理与农业生态研究所供图，李保国修改
2009年，我去四平市梨树县，从事黑土地保护工作。当时就听畜牧局的局长说：北京人得感谢我们东北，北京市场上的六头猪中，有一头就来自四平市批发市场。
实际上，十几年前的猪、牛、羊这些优质农副产品，都是基于东北生产的玉米和大豆生产出来的。从开垦到现在，我们其实一直受到东北这块黑土地产出的恩惠。而且随着农业科技的发展，黑土地的粮食产量也在不断地增长。改革开放接近40年，光玉米的单产（一亩地的产量）已经增长到两到三倍。
产量增长这么多，是不是意味着黑土地的质量变好了？事实恰恰相反，黑土地一直在退化。
曾经的黑土地非常厚，那是它肥沃优质的标志，但开垦以后，每年土层会降低两毫米左右。两毫米听上去不多，但其实是一个很快的速度，因为一米黑土层的形成大概需要一万年，假如每年降低两毫米，不用太久黑土地就没有了；而且，黑土层变得越来越瘦，或者说颜色变得越来越黄，这意味着黑土地变得贫瘠化了；另外，机械地、反复地耕作，使黑土地变得越来越硬，结构发生了退化。
地表翻耕与单一种植 | 左：新华社王建摄；右：新华社董宝森摄
退化的主要原因有三个：黑土地开垦后，从丰美的草原成为农田，地表就缺少了覆盖，导致表土容易流失；而且耕种过程会不断地耕翻，黑土地有机质就会加速分解，黑土变黄变瘦，进而板结变硬；另外我们种植的农作物和草原相比，类型多样性极大地降低了，我们叫单一化种植，这些问题都导致了黑土地退化。
发生退化后会怎么样？
生活在北方的人，很多都见过沙尘暴吧。2020年4月3日，东北吉林起了沙尘暴，天气非常差。这种天气每年大大小小要发生十次左右。
白城出现的沙尘暴 | 抖音@jiwang
公主岭出现的沙尘暴 | 李保国工作交流群供图
东北上空飘浮的沙尘暴，来自上风向地区，比如内蒙古。但因为风是气旋性的，东北地区黑土地的表土就被刮到沙尘里了。
其实，沙尘暴里的表土应该待在农田里，但是由于耕作造成的地表裸露，导致表土在大风天，被吹到几百公里甚至上千公里以外的地方，这是黑土地变薄的一个原因。
除了风吹以外，还有雨淋、水冲，雨滴直接打到裸露的土壤上，就会把土壤打得颗粒分散，然后和雨水混迹在一起，冲向下游，就把表土带到下游沉积，甚至可以带到远处的河流沉积下来。这样也会造成土壤变薄。假如水遇到大的洪水，还可以形成冲沟，这就把黑土地搞得支离破碎。
东北黑土区的水蚀已十分严重 | Zhang and Wang, 2018
无论是风刮，还是水冲，最主要的问题是，农业利用以后地表的裸露。但除此之外，黑土地还遇到一个挑战，就是秸秆的焚烧。
黑土地之殇——火烧 | 李保国工作交流群供图
粮食增产以后，大量的秸秆无处可放。自然界生长的草是一岁一枯荣，按照自然规律，秸秆回到土壤里，慢慢地腐烂，最后会结成肥厚的黑土层。但是为了方便耕作，现在处理秸秆的方式是焚烧。焚烧就打乱了自然界生态的循环，同时也会破坏土壤微生物的系统，还造成周围区域环境的污染，只要一焚烧秸秆，PM2.5肯定爆表。
秸秆打包离田，大型运输车反复碾压 | 黑龙江日报
如果秸秆不烧的话，很多农户就会把它从田里移走，但实际上这个过程要进行机械操作，而机械的反复进地，也会造成土壤结构的破坏。
那怎么办？
我们应该向大自然学习。第一，秸秆覆盖地表，土地不裸露了很多问题都会解决。再一个，尽量不动土，不要把土翻上来裸露在地表。最后，种地的时候采取轮作的方式，不要只种植一种作物，玉米、大豆、春小麦、油菜 、花生等可以进行轮作，保持作物类型的多样性。
秸秆覆盖还田种植 | 李保国供图
这是2020年6月份拍的照片，在秸秆的覆盖情况下种的玉米，苗起得又壮又好，而且作物的产量也没有降低。春天，覆盖的秸秆可以保护土和水，防止流失。等到七八月份了，温度上来以后，秸秆就腐烂在土里，又归还成土壤的养分或者是肥料。
那么这样就有一个关键技术问题——怎么在秸秆覆盖下播好种、施好肥？
答案是免耕播种机。这个机器是美国发明的，我们国家大概十几年前引进，经过消化和吸收，开发出适合我们国家的免耕播种机。因为我们的土地制度是包产到户的，所以不需要非常大的机械，一般两行或者六行的免耕播种机就够了。
现在国产研制的免耕播种机，在全面秸秆的覆盖下，都可以做好播种了，播种质量有保证。
免耕播种机：播种-施肥等一次完成 | 李保国工作交流群供图
那么有了这样的机器，怎么去推广呢？一开始是通过农村合作社进行推广。
为什么通过合作社？因为国家对东北的合作社支持力度很大，每一个合作社用的农机设备都很齐全，大概都有千万以上的投资，增添免耕播种机问题不大。
不过，一开始推广的时候，农户其实不太愿意接受，因为他们不了解效果，觉得你这不是懒汉种地吗？秸秆天天铺在地里，收成没法保证。
所以在这种情况下，一开始我们把研制的免耕播种机的样机，免费给合作社和种田大户。周围的农民和合作社看到播种以后，苗长得很好，对播种机的性能才有信心。
委托给合作社，农民不愁种地，科学家不愁推广 | CCTV 时政新闻眼
逐渐地，我们再给农户推广秸秆还田的好处。通过十几年的努力，这种种植模式已经推广到2000多万亩，我们叫它——梨树模式。
我给大家看一个用梨树模式种地的实际效果。
玉米免耕农作制-梨树模式 | 李保国供图
以玉米为例，第一年收获时，把秸秆就折断铺在大地里过冬。春天，就用两行的播种机进行播种，假如有必要的话还可以进行除草作业。然后玉米就在秸秆覆盖的情况下逐渐长大，一直到收获，进而接着循环。
这样种地就可以做到对地表的终年覆盖。
防风沙效果怎么样呢？
下图是同一天，在不同地点拍摄的照片。右图是农大秸秆覆盖的试验田，这么大的风，地表却很少起沙子。但没有覆盖的土地，就有很多沙尘。可见地表覆盖的重要性。
左：2019年吉林农安县春耕期间尘暴 | 李保国工作交流群供图
右：2019年吉林梨树相似条件下保护性耕作农田 | 李保国供图
地表覆盖以后，还可以改善生态循环，因为不动土之后，蚯蚓的活动就会增加。蚯蚓的活动范围可以达到一米多深，还会出现蚯蚓洞。这样下雨时，雨水就能渗入得很深，同时根系也下扎得很深，这就能抗旱。如果遇到台风，还能抗倒伏。
下图也是很明显的对比。左边是传统耕作的作物，右边用的是梨树模式。很明显能看到，右边的作物遇到风雨天气也可以不倒伏，这就能保证作物的丰产高产。
2020年9月，台风过后玉米倒伏对比。左：传统；右：覆盖免耕少耕 | 李保国工作交流群供图
所以，给黑土地怎么加油？实际上道理很简单，向大自然学习、秸秆覆盖、少动土，让黑土有机质得到一定的恢复，疏松的黑土层也可以得到保持，还能形成一个良好的生态系统。
很荣幸，2020年7月22号，我把这个工作也向总书记汇报过。总书记强调：一定要很好地总结梨树模式，采取有效的措施，保护好黑土地这一耕地中的大熊猫。
现在我们进入了生态文明的新时代，那么在新的发展阶段，我从事的土壤学的专业，要继续为国家耕地保护服务，保护好耕地中的这一大熊猫，从而为东北的农业现代化、乡村振兴做出新的贡献。
谢谢大家。
演讲嘉宾李保国：《给黑土地加加油》 | 拍摄：Vphoto
