东北黑土区

东北黑土区（精选7篇）

东北黑土区 篇1

一、概述

居合小流域位于嫩江水系洮儿河流域的一级支流归流河流域下游, 东北黑土区水土流失防治第一期工程项目洮儿河流域内蒙古科右前旗居力特项目区的北部。地理坐标为东径121°43′44″~121°47′56″, 北纬46°10′30″~46°14′07″, 小流域总面积29.93平方公里, 水土流失面积21.05平方公里, 占流域总面积70.33%。项目区内海拔338.1~578.1米, 相对高差240.0米。流域地处东北黑土区低山丘陵地貌类型区, 平均沟壑密度为0.2公里/平方公里, 沟壑面积为4.2平方公里, 占总面积的0.14%。

小流域土壤类型主要为黑钙土和栗钙土, 大部分土壤呈微酸性, p H值在5.5~6.8之间, 土壤容重大约在1.2~1.5之间, 孔隙度在20%~30%之间。

流域内植被类型为典型草原, 林草覆盖率较低。主要树种有杨树、柞树、山杏等, 零星分布于梁坡地和沟塔地, 面积较小;草本植物有碱草、狗尾草等, 植被覆被盖度为27.2%。

多年平均气温5.0℃, ≥10℃积温为2809.3℃, 无霜期为134天左右, 多年平均降雨量为442.6毫米, 多以暴雨形式出现, 且集中在6~8三个月内, 降水强度大, 易产生地表径流, 查《吉林省水文图集》, 多年平均径流深30毫米, 径流总量86.72万立方米。多年平均蒸发量847.5毫米, 年平均日照时数为2876小时, 年平均风速3.0米/秒。

流域地下水类型主要为丘陵沟坡地区基岩风化带裂隙水, 补给源为大气降水及归流河水侧向径流, 具有典型的山区渗入一径流型水循环特点。

居合小流域行政区划属兴安盟科右前旗归流河镇, 人口1920人, 人口密度64人/平方公里, 人口自然增长率6.2‰, 农业人口1920人, 劳力950人。产业结构以农业为主, 人均年纯收入2180元。

二、土地利用现状及评价

1. 土地利用现状。

流域总土地面积2993公顷, 其中农地1778公顷, 主要分布在小于10°的坡面上, 占总面积的59.4%;林地96公顷, 分布于项目区中部的坡下部, 占总面积的3.2%;荒草地1088公顷, 主要分布在大于5°的坡面上, 占总面积的36.36%;其它用地31公顷, 占总面积的1.04%。

2. 土地利用结构合理性分析。

从流域土地资源评价及土地利用现状分析, 土地利用中存在问题主要有:小流域农业用地面积偏大, 并大部分为坡耕地, 耕作技术较落后, 没有保土耕作措施, 产量低而不稳;林业用地面积过小, 且分散, 未能起到生态防护效益;由于长期过度放牧, 使得天然草地遭受严重破坏, 植被覆盖率较低, 造成牧业生产水平低, 从而影响农村各业的稳定发展。

根据土地资源评价结果, 流域现有土地资源对林业和牧业发展具有一定的生产潜力, 因此在保证粮食基本生产的基础上, 通过有效的水土保持工程、生态修复、封禁等措施, 扩大林业用地面积, 提高土地利用率和生产力。

三、水土保持总体布局及措施配置

1. 水土保持总体布局。

居合小流域水土流失防治工程, 按照因害设防、综合治理以及合理开发利用水土资源的目标, 对于自然植被条件相对比较好的水土流失区域, 采取适当的封禁保护及补植补播等生态修复措施, 大于5°坡耕地全部修筑坡式梯田, 3°~5°修筑地埂植物带等保土耕作措施, 对已形成的侵蚀沟修筑沟头防护、谷坊以及种植沟底防冲林等, 控制沟壑发展。总之, 从梁坡到沟底各项措施进行合理配置、建立多层次、多功能综合防护体系, 从而根治水土流失。

2. 各项治理措施的具体布设

(1) 坡耕地治理工程。在坡度3°~5°坡耕地上实施改垄并修筑地埂植物带。在坡度大于5°坡耕地上实施修建坡式梯田。 (2) 生态修复工程。根据现有疏林地、天然草地、荒地的分布情况以及自然条件、植被退化程度和土壤侵蚀强度等, (1) 在植被盖度大于50%的天然草地和疏林地采取围栏封禁、抚育、管护措施, (2) 植被盖度在30%~50%的荒地, 设水平沟埂植物带等坡面径流拦蓄工程, 辅以林草措施, 主要补植补种适宜当地的灌木 (山杏、柠条) , 提高林草覆盖率, 增强地表保水保土和抗蚀能力, 防止水土流失。 (3) 网围栏。在人畜活动较频繁的地段, 为尽快恢复植被, 防止人畜破坏, 达到治理一片、成效一片的目的, 进行围栏禁牧, 以防出现边治理边破坏的现象, 提高治理效益。 (4) 沟道治理工程。根据流域各沟道侵蚀特征, 对已形成的侵蚀沟, 在距沟沿3~5米以外修筑沟埂式蓄水型沟头防护工程, 沟内和埂外坡种植根蘖性强的灌木树种, 防止沟沿继续扩张。沟内以修筑干砌石谷坊为主, 谷坊从上游往下游逐节修筑, 配合种植杨树、柠条, 拦蓄径流泥沙, 巩固并抬高沟床、稳定沟坡、制止沟底下切和沟岸扩张。 (5) 配套措施。饲草料基地建设。为解决生态修复封育区牲畜舍饲圈养问题, 选距村庄近、水源条件好、交通方便、坡度小于3°的川滩地, 发展饲草料基地, 并相应建设水源工程、牲畜棚舍、青贮窖。作业路布设。为便于项目施工机械化作业和运输材料、水、肥料、苗木等建设所需物质, 同时为了防范车辆、行人随意碾压草地, 结合原镇村便道, 在流域布设作业路。

四、技术保障措施

1. 建立健全水土保持技术服务体系。

聘请水利、水保专家和技术人员, 成立技术咨询组和技术服务组, 负责项目组织和实施过程中的技术培训、指导和咨询服务工作。要搞好现有水保人员的技术培训, 提高业务素质和技术水准。定期举办各种类型的水土保持培训班, 加强对治理区农牧民的技能培训, 全面提高劳动力素质, 提高治理的质量。

2. 应用现代科学技术, 大力推广抗旱、抗风沙的造林技术、草场建设适用技术、灌溉造林技术和节水灌溉技术。

3. 在流域内分别设立监测站, 开展项目实施效果和水土流失情况跟踪监测预报工作。

东北黑土区 篇2

【关键词】东北　黑土地区　水土流失　防治对策

一、东北黑土地区水土流失现状

1.土层变薄且结构恶化

在农业开垦初期，黑土层厚度高达60~70厘米，很多地方更是达到1米，经由于水土流失现象的发生，使得很多地区现在黑土层厚度只有20~30厘米，有些地方黄土母质甚至都露出来了，目前水土流失的速度是0.3~1厘米/每年，而1厘米的黑土需要四到五百年才能形成。

黑土在自然情况下团粒结构很发达且容重比较轻，而经过开发的黑土细沙和粗沙数量会逐渐减少，黏粒含量则会增加。这样以来孔隙度就会降低，土层变得越来越紧实，容量慢慢增加，通透性会变差，导致土壤结构遭到破坏，黑土的一些物理特性也会随之降低，含水量减少。

2.耕地面积减少，土壤有机质含量和肥力逐年下降

统计调查发现，东北地区黑土区有约6万条与水土流失相关的大型侵蚀沟，这些侵蚀沟占地面积超过4万公顷，而这些侵蚀沟不能种植庄稼，导致耕地面积大幅减少，粮食生产能力受到挑战。而据中科院黑龙江农业现代化研究所研究发现，近20年内，在一般耕地施肥条件下，黑土地耕层有机物质含量大约以每年0.01~0.02%的速度在下降；在土壤肥力方面，这一下降程度则高达1/3，开垦40年的黑土地其肥力下降达到1/2，而开垦70~80年的黑土底肥力下降更是肥力下降更是达到2/3，由此可以看出由于水土流失导致土壤肥力逐年下降。

3.生物特性恶化

随着开垦年限的逐年增加，黑土不仅在化学性质和物理性状方面逐渐变化，在生物特性方面也在发生改变。这主要表现在黑图中微生物种类的变化和微生物数量的减少。

二、东北黑土地区水土流失的原因分析

1.自然因素

1.1地形地貌

黑土地区多为波状起伏的漫川漫岗地形，虽然坡度不大，但由于坡面较大，一般都大于500米，最长的甚至超过4000米，这就增加了汇水的面积，导致地表径流增大，遇到降雨季节时，会对土壤造成更强的冲刷力，表面的土壤和养分就更容易流失。

1.2土壤因素

由于黑土具有土壤质地疏松的特征，抗冲击和抗腐蚀的性能就很差，当失去植被的保护作用时，就很容易产生风蚀的现象。而黑土表层以下由第四纪黄土状成土母质构成，这种土质具有空隙小、质地黏重的特点，因而土壤常常呈现板结，透水性差，降雨时积水能力差，水分容易饱和，给表层带来更大的径流和冲刷。

1.3气候因素

黑土地区冬季漫长且积雪量大，当春季积雪融化时会产生融雪径流对土壤融化曾产生冲刷，另一方面春季黑土解冻时又会出现冻融侵蚀，二者的作用会破坏黑土的肥力和养分；春季时黑土地区多风少雨，“十年九春旱”体现了春季少雨的情况，而6级以上的风有65~80 d/a， 4级以上风达到120 d/a，这就进一步增加干旱的程度，给黑土造成非常严重的危害。

2.人为因素

2.1开垦过度和超载放牧

目前黑土地区东部的波状平原和山前丘陵地区基本都被开垦为农田了，由于开垦过度导致这些地区失去了植被保护，土壤表层遭受雨滴侵蚀和地表径流的冲击更加剧烈，水土流失更加频繁和严重；黑土地西部地区则同时存在过度开垦和超载放牧的情况，使得植被遭到严重破坏，草原退化严重，削弱甚至丧失了保护土壤的作用也加剧了水土的流失。

2.2耕种方式不合理

在黑土地区的坡耕地上，大部分农户依然沿用顺坡垄作的落后生产方式，地表水顺着垄沟向下流，这极易导致水流汇集现象，对土壤冲蚀严重，更衣导致水土流失。另外，由于深耕深翻次数的减少，使得犁底层上移，耕层变浅，土壤持水能力和透水性降低，更易受到径流冲刷的不利影响。

三、东北黑土地区水土流失防治对策

1.加强坡耕地水土流失的治理

东北黑土地区具有地形平缓的特点，超过5°的坡耕地只占总耕地面积的0.7%，而小于0.5°的耕地土壤侵蚀情况则比较轻，因此应主要治理坡度在0.5~5°的耕地上，据统计，这部分耕地占东北黑土地区耕地面积总数的56%。过去50多年的治理经验表明，3°以下的坡耕地可以以改垄为主要措施，把斜坡垄和顺坡垄改为横垄，并以等高耕作代替传统的顺坡耕作，减少水流汇集冲刷土壤的现象。对于3~8°的坡耕地的治理，可以采取种植地埂植物带和修建梯田的方式来控制水土流失现象，大于 8°的坡耕地则可以通过实施坡面工程，采取整地后退耕还林的措施，并因地制宜地营造水土保持林、经济林、用材林等，即保护了水土，有绿化了环境。

2.强化沟道治理

沟道治理是东北黑土地区水土流失治理的有一个重点。在沟道治理上，可以采取以下措施：沿侵蚀沟的沿岸修筑边梗、蓄水池，修筑沟头防护工程以防止沟头前移，在沟底修筑谷坊、小水库、塘坝，拦蓄泥沙、固定沟床，营造沟底、沟坡防冲林，通过这些措施的综合应用，形成一套完整的沟壑防护体系。

3.调整土地利用结构与农业生产结构

由于东北黑土地区在地形地貌上以漫川漫岗、平原沼泽、低山丘陵等为主，在水土流失防治上，可以充分利用地域生態系统的特点，尝试试验不同的生态模式，并从中选择最佳的方案，以调整土地利用结构和农业生产结构。

4.改善耕作制度,增施有机肥料

发现耕作制度不合理的地方并加以改善，优化资源配置，调整农业产业结构，这样既可以有效增强土壤肥力，又可以改善土壤性质，降低土壤侵蚀程度。与此同时，为保持黑土的高肥力特性，可以增加有机肥料的施肥量和是非比例，并采用种植豆科绿肥和秸秆还田等科学和环保措施，减少化肥的使用从而减少其对土壤的侵蚀和危害。

5.采用综合治理方法

相关部门可以广泛引进国内外在水土保持和防治水土流失的先进技术，加强对黑土地区水土保持科技方面的投入，从思想上重视起来，将对黑土地区水土流失的纺织工程提到战略高度，科学规划，采取多种治理手段相结合的办法，并注意总结经验，更好的做好水土流失防治工作。

参考文献

[1]刘宝元,阎百兴,沈波,王志强,魏欣. 东北黑土区农地水土流失现状与综合治理对策[J]. 中国水土保持科学,2008(2).

[2]杨帆,潘猛,王佳巍.东北黑土区水土流失问题探讨[J]. 防护林科技,2011(5).

[3]高书伟,逄锦忠,宋晓红. 东北黑土区水土流失现状及防治对策[J].2007(7).

东北黑土区 篇3

1 试验材料与方法

试验地设在中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测站的水肥耦合试验场, 选取3个肥料处理, 即无肥 (CK) 、化肥 (NP) 、有机肥+化肥 (NPM) , 4次重复, 随机排列, 每小区面积为60m2 (6m×10m) , CK处理不施用肥料, NP处理每公顷施纯N120kg、P2O554.96kg;NPM处理每公顷施纯N120kg、P2O554.96kg、有机肥15t。

在1999年和2002年小麦成熟以后收集2m2测产, 每个试验小区取3个点。在群体水平上, 考虑全生育时期, 水分利用效率可表示为:WUE=Y/ET, 其中WUE是作物的水分利用效率, Y是作物当季产量 (kg/hm2) , ET是作物耗水量 (mm) 。

2 试验结果与分析

2.1 施肥管理对小麦产量的影响

肥料是影响小麦产量的一个重要因素。不同施肥管理方式下小麦产量表现为NPM>NP>CK, 与CK相比在1999年NP和NPM的小麦产量分别提高了1.86%和23.87%, 在2002年NP和NPM分别提高了20.10%和44.94%, 说明肥料的施用能够增加小麦的产量, 其中以有机肥和化肥配施的效果最佳。方差分析结果显示有机肥和化肥的联合施用显著增加了小麦的产量 (P<0.05) , 而化肥的增产效果在2002年表现的很显著 (P<0.05) 。由于小麦只进行了两年的试验, 从数据中无法解读出小麦产量与试验年限之间的关系, 但是同时我们也观察不到小麦产量与生长季内降水量之间的关系。1999降水量为451 mm, 属于气象上的干旱年份, 此年小麦的平均产量为3497kg/hm2, 虽然2002年的降水量为516mm, 属于气象上的平水年, 但是此年小麦的平均产量仅为2875kg/hm2, 可能与小麦生育期内降水的分布和病虫害的发生有关。

2.2 施肥管理对小麦水分利用效率的影响

小麦的水分利用效率也受到了施肥管理的影响。肥料的施用增加了小麦对降水和土壤水分的利用。与CK相比NP和NPM小麦的水分利用效率平均增加了11.07%和32.39%。方差分析结果显示有机肥+化肥的施用显著地提高了小麦的水分利用效率, 而2002年化肥的施用效果也达到了P<0.05的显著水平。同样在干旱年份 (1999年) 小麦的水分利用效率要高于平水年 (2002年) , 平均高出18.97%。

小麦耗水量和产量是控制其水分利用效率的两个变量, 用直线相关分析研究它们之间的变化关系。小麦的水分利用效率随小麦的产量的增加呈显著增加的趋势 (r=0.997, P<0.05) 。虽然小麦的水分利用效率随着耗水量的增加也呈现出增加的趋势, 但是它们之间的关系没有达到显著水平r=0.681。

3 小结

a.肥料的施用增加了小麦的产量, 表现为NPM>NP>CK。与无肥处理相比, 化肥和有机肥+化肥的施用小麦产量分别增加了10.98%和34.41%。持续施用化肥和有机肥小麦的产量并没有随着试验时间的延长而增加。

b.小麦的水分利用效率亦随着肥料的施用而表现为增加, 即为NPM>NP>CK。与无肥处理相比, 施用化肥和有机肥+化肥的处理小麦的水分利用效率分别增加了11.07%和32.39%。对于不同降水年型而言, 平水年和枯水年的水分利用效率均高于丰水年。小麦的水分利用效率与产量之间表现为显著的正相关关系 (r=0.99, P<0.05) , 而与耗水量之间的关系不显著。

摘要：养分是农田生态系统中影响小麦生长和产量的主要限制因子。以中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站内的长期定位试验为平台, 分析了1999年和2002年不同施肥管理方式对小麦产量和水分利用效率的影响, 得到结果如下, 肥料的施用增加了小麦的产量和水分利用效率, 特别是有机肥的施用。因此, 从增加小麦产量和水分利用效率的角度出发, 在东北黑土区有机肥和化肥的配合施用是一种可持续的农业管理方式。

关键词：施肥管理,小麦,东北黑土区,水分利用效率

参考文献

[1]赵聚宝, 徐祝龄, 钟兆站, 等.中国北方旱地农田水分平衡[M].北京:中国农业出版社, 2000.

[2]周怀平, 杨治平, 李红梅, 等.施肥和降水年型对旱地玉米产量和水分利用效率的影响[J].干旱地区农业研究, 2004, 22 (3) :27-31.

[3]朱钟麟, 卿明福, 郑家国, 等.免耕和秸秆覆盖对小麦、油菜水分利用效率的影响[J].西南农业学报, 2005, 18 (5) :565-568.

[4]张仁陟, 李小刚, 胡恒觉.施肥对提高旱地农田水分利用效率的机理[J].植物营养与肥料学报, 1999, 5 (3) :221-226.

[5]FAN T L, STEWART B A, WILLIAM A, et al.Long-term fertilizer and water availability effects on cereal yield and soil chemicalproperties in Northwest China[J].Soil Science Society of America Journal, 2005, 69:842-855.

[6]BROWN J R.Summary:Long-term field experiments symposium[J].Agronomy Journal, 1991, 70:83-85.

东北黑土资源现状与保护策略 篇4

1 东北黑土区面临的问题和挑战

1.1 种植结构单一导致土壤微生物多样性下降

大豆重迎茬使根部病虫害严重。根系分泌物,根茬腐解物、根际微生物的变化,养分的单一消耗,导致根际环境恶化,有害微生物增加,加剧了重迎茬大豆的减产。同时由于根的活力下降,土壤酶的变化,使根的吸收能力降低,植株生理代谢失调,致使大豆生育不良,产量降低,品质变劣。

1.2 水土流失加剧

黑土区由于季节性冻融作用和漫川漫岗的地形地貌特点,开垦后导致水土流失加剧[6,7,8,9,10]。典型黑土区地形多为地势平坦的波状平原和台地低丘区,坡度虽缓,但坡长较长,一般为500~2 000m。由于该区降水集中在夏,秋季节,且多以暴雨形式出现,加之集雨面积大,故径流集中,冲刷能力大,水蚀严重,春季土壤解冻时,表层土壤疏松,容易被积雪融化的融雪径流冲刷,促进侵蚀沟的蔓延与发展。水蚀主要发生在坡状耕地上,占80%左右。黑土由于质地松散,又发生在平川慢岗上,加之东北地区属于温带半湿润季风区,每年4-5月正值黑土区干旱大风期再加之人类不符合自然规律的生产经营活动更加剧了黑土区的水土流失。据统计,目前典型黑土区水土流失面积约占总面积的40%[11]。

据2013年水土普查公报显示,东北黑土区水土流失总面积为25.88万km2,占总土地面积的25.13%。 内蒙占10.75 万km2,黑龙江占8.78万km2,吉林4.83万km2,辽宁1.51万km2;东北黑土区水土流失类型以水蚀为主,面积为16.48万km2,风蚀占8.81 万km2,冻融面积占7.01万km2。根据第一次全国水利普查结果,东北黑土区有侵蚀沟29.57 万条。各省区都有分布,以黑龙江最多11.6 万条,内蒙7 万条,吉林6.3万条,辽宁4.7 万条;各地貌类型区均有分布,以漫川漫岗区和低山丘陵区最多。

1.3 土壤有机质下降

黑土是我国农田土壤中有机质含量最高的土壤,开垦前,黑土有机质含量高达8%~10%;据测算、开垦20a的黑土地有机质含量下降1/3;开垦40a的有机质下降1/2左右;开垦70~80a的有机质下降2/3左右,下降趋势显著。目前,东北土壤有机质缓慢下降,为每10a下降0.6~1.4g·kg-1。《东北黑土区耕地质量主要性状数据集》2013-2015年东北测土施肥的大数据,34 652个点位土壤有机质为1.1~287.0g·kg-1,平均为34.66g·kg-1。黑龙江省13 249 个土壤样本表明:土壤有机质含量范围在5.6~125.3g·kg-1,有机质平均值为35.63g·kg-1,50%以上土壤有机质含量为26.4~42.1g·kg-1。黑龙江垦区2 831个样本:土壤有机质含量范围为10.1~99.8g·kg-1,有机质平均值为43.2g·kg-1,50%以上土壤样本有机质含量为32.6~52.1g·kg-1。吉林省5 772个点次,土壤有机质含量范围1.4~287.0g·kg-1,平均25.2g·kg-1;辽宁省7 825个点次,土壤有机质含量范围为7.3~49.9g·kg-1,平均17.5g·kg-1;内蒙东四蒙4 975个点次,土壤有机质含量范围为1.1~133.8 g·kg-1,平均34.3g·kg-1。

1.4 黑土耕层变薄

由于多年的耕种和土壤侵蚀的发展,黑土层已渐浅薄。初垦时黑土层在80~100cm[12],开垦70~80a只剩下20~30cm。《东北黑土区耕地质量主要性状数据集》2013-2015年东北测土施肥的大数据,34 652个土壤点位,黑土耕层厚度平均22.1cm。黑龙江土壤耕层有效厚度范围在20.0~100.0cm,平均有效土层厚度32.7cm;耕层厚度在10.0~25.0cm,平均耕层厚度在18.7cm。黑龙江农垦土壤耕层有效厚度范围为22.0~98.0cm,平均有效土层厚度50.8cm;耕层厚度14.0~42.0 cm,平均耕层厚度为25.2cm;吉林耕层厚度平均19.5cm,辽宁耕层厚度平均25.4cm,内蒙东四蒙平均22.0cm。

结构变差,地力等级下降:黑土土壤物理性能逆向发展,旱时板结僵硬,涝时朽粘,蓄渗水和供肥能力大大下降,《东北黑土区耕地质量主要性状数据集》2013-2015年东北测土施肥的大数据,34 652个土壤点位,表明土壤板结,耕层容重增加,黑龙江平均为1.15g·cm-3、黑龙江垦区为1.17g·cm-3、内蒙古为1.24g·cm-3、吉林省为1.37g·cm-3,从北到南耕层容重增加了0.22g·cm-3。.

1.5 土壤养分库容偏低

尽管无机肥料的投入已达到300kg·hm-2水平,但是,由于黑土的保肥、保水性能变差,肥料的利用率偏低,造成了黑土不同养分库容偏低的局面。黑龙江省主要农田土壤氮的临界值为18.0mg·kg-1、磷的临界值为12.5mg·kg-1、钾的临界值为120.0mg·kg-1、硫为10.0mg·kg-1、锌为2.0mg·kg-1、锰为7.5mg·kg-1、铜为2.2mg·kg-1、硼为0.55mg·kg-1。黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所的研究结果表明[13]:黑龙江省黑土氮素库容100% 处于亏缺状态,磷素库容57.7%处于亏缺状态,钾素库容42.0%处于亏缺状态,61.5%的黑土缺锌,38.5%的土壤缺硫,此外,缺铜、铁和锰的土壤分别占26.9%、23.1%和19.2%。黑土养分的限制因子是氮、磷、钾三种元素,而潜在限制因子则为硫和锌。

1.6 土壤酸化现象日趋严重

黑土的酸化现象集中表现在黑龙江省东部和东北部地区的草甸黑土和白浆化黑土地带。该地域土壤矿物质的强烈风化和大量的盐基淋溶现象,导致了土壤的钾、钙、镁、磷元素大量淋析,出现了缺乏症状。同时,由于土壤酸性较强,导致了土壤铁、铝、锰离子的过于活化和毒害作用,其它重金属(Pb、Cr、Cd)的活性与毒性也会相应增加。白浆化黑土水浸pH变异幅度一般为5.77±0.35,盐浸pH变异幅度一般为4.86±0.45(n=12);水解酸9.11±3.56cmol·kg-1,盐基饱和度84.13±12.5%(n=12)。潜在酸和盐基饱和度较高是白浆化黑土的特征之一。该种类型土壤施用石灰等碱性物质,可以对土壤酸性起到明显的改良效果[14,15]。

2 黑土保护现状

黑土的退化现象得到了国家的重视。近年来,农业部、科技部、国土部等有关部门和东北四省区积极实施高标准农田建设、水土保持、测土配方施肥、有机质提升、保护性耕作等项目,形成了深松整地、少耕免耕、秸秆还田、增施有机肥等一系列适合不同区域、不同土壤类型的增加有机质含量,控制黑土流失,保水保肥,黑土保育的“可推广、可复制、能落地、接地气”的黑土地保护利用综合技术模式和运行机制。2015 年国家投入5 亿资金实施“黑土地保护试点工程”。黑龙江省为保障国家粮食安全,提高黑土综合生产能力,先后启动了“千亿斤粮食产能工程”、“松嫩、三江两大平原综合治理配套改革工程”和“亿亩高标准良田建设工程”。但是,在大范围实施中技术集成优化、农机农艺有效结合、技术服务体系的建立健全等环节还亟待加强,以尽快改变单一技术在实际应用中出现的断链现象,使科研成果能够更高效地转化为土地生产力。

3 黑土保护策略

黑土恢复与保护是一个长期过程,更是一个社会系统工程,全社会对黑土保护负有共同责任。以黑土资源可持续利用和粮食综合生产能力稳步提升为目标,倡导以政府为主导,调动企业、科研院所、广大农民和社会多方之力量,共同参与黑土资源可持续利用与保护行动。科学谋划,综合施治,统筹推进。全面解决黑土退化问题。

3.1 建立黑土保护与可持续利用长效机制

制定法律法规,设立黑土保护利用试验示范区。遵循科学规律,正确处理利用和保护的关系,在利用中保护的原则。保护黑土资源对农业生产的优质立地生态条件[16,17]:通过水分平衡、水保治理、作物配置、耕制调整、栽培管理等措施,使“水、土、气、生”条件得到保护与持续;提高黑土资源的生产能力:通过有机培肥、秸秆还田、碳氮平衡、水热协调、平衡施肥等措施,不断促进黑土耕地质量的稳定与提升。黑土资源在培育过程中科学合理的开发利用:通过建立各种综合利用模式,如玉米、水稻、大豆、马铃薯、小麦标准化生产模式;建立良好的轮作体系,不断走出一条“集约、高效、安全、持续”的现代化农业发展道路;在保护黑土资源在持续利用中,构建现代化大农业的产业体系:通过现代化大农业的产业体系、生产体系、经营体系,成为现代农业的重要产业支撑,以保障民生改善和经济持续发展。

3.2 结合国家“一带一路”的战略布局

通过四大黑土带国际合作,开展黑土国际联网研究,构建我国与国际黑土资源联盟的综合组织机构。打造世界黑土研究平台,建立中国东北黑土保护与研究中心,进一步推动我国以东北为主体的黑土资源的保护与战略发展。进一步面向国际(俄罗斯),不断拓展黑土资源国际规模化开发与利用基地,进一步推动我国以东北为主体的黑土资源的保护与战略发展。

3.3 “十三五”黑土保护总体思路

启动国家黑土资源可持续利用与保护农业重大科学研究计划,针对黑土开发、利用与保育过程中的关键问题开展长期系统研究,加强黑土演化过程与机理、退化黑土恢复与作物结构调整、耕作制度优化、化肥农药减施与粮食增产等农业关键技术研究与创新集成,形成有利于黑土保护的关键技术体系与综合配套政策。完善和开放黑土研究平台和研究网络,围绕黑土资源可持续利用与保护,重点在黑土科学基础研究、监测监控、应用技术推广等方面开展边研发、边示范、边推广应用的科技策略;面向农业发展的实际需求,建立有效合作机制,联合一切可以联合的力量,形成相互支持、紧密合作的有效机制;促进国际科技交流,共享黑土保护与可持续利用领域人才与成果等资源,加快黑土资源保护和利用知识的社会普及,唤起全社会保护黑土的自觉行动,共同促进黑土保护工作,实现东北黑土保护与永续利用之目标。

3.4 制定黑土资源保护中长期规划

东北黑土区 篇5

微生物在土壤生态系统中具有重要的作用,研究土壤微生物多样性对分析土壤功能具有重要的意义[1]。传统方法不能真实、全面的反映土壤微生物的多样性,因此分子生物学技术越来越多的应用在土壤微生物生态学的研究中。土壤微生物总DNA提取是分子生物学方法的基础,其质量的好坏直接影响多样性分析的成败。DNA提取方法的优异受土壤类型的影响[2],同一种DNA的提取方法不可能适用于所有类型的土壤。目前国内外文献报道的土壤微生物总DNA的提取方法[3,4,5],多侧重于一般裸露地土壤类型,较少关注于设施土壤微生物总DNA的提取方法及其提取后的纯化,尤其适合东北设施黑土土壤微生物总DNA的提取方法尚未见报导。东北设施黑土具有酸化、盐渍化程度大、有机质含量高的特点,土壤微生物总DNA的提取相对于其它裸露土壤更加困难。虽然国外已有用于黑土DNA的提取试剂盒,但试剂盒价格普遍都很高,并不适合多数实验室和大批量样品的提取。因此寻找一种适合于东北设施黑土土壤微生物总DNA的提取方法具有十分重要的意义。

本试验以一般裸露黑土微生物总DNA的提取方法为对照,在此基础上加以改进,选择出一种经济实用、适合东北设施高有机质含量黑土的土壤微生物总DNA的提取方法。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验材料

以东北农业大学园艺站温室内多年连续种植的黄瓜的土壤为材料,用土钻取0～10 cm的表层土,过筛后存储于-20℃。土壤理化性状见表1。

1.1.2 试剂

溶菌酶、PVPP购于Solarbio公司;CTAB、EB购于Amresco公司;蛋白酶K购于MERCK公司;SDS购于Sigma公司;细菌16S rDNA引物由博士生物合成;dNTPs、Pfu酶均购于MBI Fermentas公司;其他试剂均为分析纯或进口分装。

1.1.3 仪器

水浴锅、离心机、电泳仪、紫外投射分析仪、紫外分光光度计、PCR仪。

1.2 方法

1.2.1 东北设施黑土总DNA的提取

1.2.1.1 方法A:

以常用黑土微生物总DNA的提取方法[6]为对照。称取土壤样品1 g,加3 ml DNA提取缓冲液(100 mmol/L Tris-HCl、100 mmol/L EDTA、100 mmol/L Na3PO4、1.5 mol/L NaCl、3% CTAB,pH 8.0),加入0.5 ml 20%SDS,65℃水浴2 h,在室温9 000 r/min下离心15 min后,将上层液移至一个新的离心管中。DNA抽提,向其中加入等体积酚-氯仿-异戊醇(25:24:1),于9 000 r/min下离心15 min,上清液于一新离心管中,向其中加入等体积氯仿-异戊醇(24:1),于9 000 r/min下离心15 min,取上清液加入0.6体积异丙醇,混匀室温静置1 h。于12 000 r/min离心20 min,倒掉上清液,用70%预冷的乙醇吹散洗涤,再用12 000 r/min离心2 min,倒掉上清液彻底晾干至无乙醇味。重悬于灭菌ddH2O中,最终体积为50 μl。

1.2.1.2 方法B:

在方法A的基础上加以改进,将DNA提取缓冲液中3%的CTAB更改为1%,加入20 μl蛋白酶K(20 mg/ml)和30 μl溶菌酶(100 mg/ml), 涡旋振荡混匀。37℃下,振荡30 min[2],后面的步骤与方法A相同。

1.2.1.3 方法C:

以方法B为基础加入前期预处理,预处理为在1 g土壤样品中加1%无菌焦磷酸钠溶液2 ml。在室温温预30 min,每隔10 min颠倒混匀一次,10 000 r/min室温离心10 min.弃上清液[7]。后面的步骤与方法B相同。

1.2.1.4 方法D:

以方法C为基础更改前期预处理液,用120mmol/L pH 8.0的磷酸缓冲液做预处理液。在1 g土壤样品中加入4 ml预处理液,漩涡振荡15 min, 6 000 r/min室温离心10 min。后面的步骤与方法B相同。

1.2.1.5 方法E:

以方法D为基础,使用两种前期预处理液进行预处理。在预处理液中加入了EDTA、PVPP做土壤微生物裂解前的去腐预处理。在1 g土壤样品中加入3 ml TENP buffer(50 mmol/L Tris、100 mmol/L NaCl、20 mmol/L EDTA、0.01g/ml PVPP,pH 10) 漩涡振荡2 min,静置2 min,反复3次后,9 000 r/min室温离心5 min,弃上清,重复洗涤2次。最后加3 ml PBS buffer(8 g NaCl,0.2 g KCl,1.44 g Na2HPO4,0.24 g KH2PO4,溶于1 L水,pH 7.4) 洗涤1次[6]。后面的步骤与方法B相同。

注:表中同一栏中不同大写字母表示不同方法见差异极显著(P<0.01),不同小写字母表示差异显著(P<0.05),n=3。

Note:Different uppercase letters in the same column represent most significantly different of the different methods (P<0.01), and different lowercase letters represent significantly different (P<0.05) ,n=3。

1.2.1.6 粗提DNA的纯化

用海基公司的胶回收试剂盒(玻璃奶珠)进行纯化,具体步骤见说明书。

1.2.1.7 DNA的浓度和纯度检测

取未经纯化和稀释的2 μl DNA在0.8%的琼脂糖凝胶中检测,用EB染色、拍照;采用紫外分光光度计直接测定5种方法提取的DNA在230nm、260nm和280nm处的OD值,计算DNA含量、OD260/OD280和OD260/OD230的比值[6]。

1.2.2 细菌16S rDNA的PCR扩增

PCR引物使用细菌通用引物16S rDNA V3区的F388、R518[8]。反应体系:10×PCR buffer 5 μl,dNTP 4 μl,模板DNA 2 μl,上、下游引物分别为1 μl(10 pmol/μl),Pfu酶 1 μl,加ddH2O 36 μl。PCR的反应程序:94℃ 5 min,94℃ 1 min,61℃ 1 min,72℃ 1 min,94℃ 10 min,30个循环。用1.5%的琼脂糖凝胶进行PCR产物检测,EB染色并拍照。

2 结果与分析

2.1 粗提总DNA纯度与产量的比较

注:M:λ-HindⅢ DNA Marker Note:M:λ-HindⅢ DNA Marker

5种提取方法所提取的结果如图1和表2所示。5种方法均能提取出总DNA。对照方法A提取的DNA弥散较严重,有明显的降解现象。改进的方法B-E提取的DNA长度差异不大,均在23kb左右,完整性很好,没有明显的降解现象。未经预处理的方法B提取DNA的产量为14.45μg/g是方法A的2.1倍。方法C、D、E加了不同的前期预处理,其DNA产量和纯度均显著高于方法B,且方法E提取的DNA含量最高,分别为方法C和方法D的1.51倍和1.90倍。方法E提取粗DNA的OD260/OD280和OD260/OD230的数值均略高于预处理方法C和D,说明加入经改进的预处理后的方法E对东北设施黑土去除蛋白质和腐殖质的效果比较好。

2.2 DNA纯化及PCR扩增

土壤中腐殖质等物质能够明显地抑制PCR扩增,可用PCR扩增好坏检测DNA纯度。以5种提取方法提取的粗提DNA为模板进行细菌16S rDNA V3可变区的PCR扩增检测,均未得到目的条带,表明5种方法均没有达到直接进行后续实验的要求,还需进行纯化后才可进行PCR。经过纯化后的DNA模板进行的PCR结果如图2所示,均可扩增出230kb的目的条带,对照方法A扩增出的目的条带非常暗。加入预处理方法的C、D、E扩增出的目的条带均要好于未加预处理的方法A和B,且方法E扩增出的目的条带最亮,方法C和D的扩增条带宽,有弥散。说明方法E提取的DNA的质量较好,能较好地得出PCR扩增效果。

3 讨论

注:M:DL 2 000 marker。

Note:M:DL 2 000 marker.

分子生物学方法的基础依赖于高质量的DNA模板,DNA的提取效果根据DNA产量、DNA纯度和DNA的大小来评价的[9]。本研究中对照方法A是用最常用的土壤微生物DNA提取方法,与方法B提取东北设施黑土DNA进行比较,两种方法提取DNA过程相似,但产量差异很大。其原因是方法B加入了蛋白酶K和溶菌酶,蛋白酶K能够破坏细胞结构,提高DNA的产量,溶菌酶也可提高DNA产量和浓度,减少腐植酸的影响[10]。方法C、D、E是在方法B的基础上进一步改进,增加了不同的预处理,目的是在细胞破裂前去除腐殖质,降低纯化困难[11],从而进一步提高DNA的质量和含量。预处理预裂解液的作用是促进土壤的分散性和均匀性,减少土壤成分对DNA的吸附作用,能够去除掉土壤中一些有机质,有助于提高DNA质量[12]。因此加入预处理的方法C、D、E提取的DNA的产量均高于未经预处理的方法A和B,与前人研究相符[12,13]。在本研究中方法C预处理中磷酸盐的阴离子能与DNA竞争,减少DNA与共价阳离子和微量金属的结合[13],使得DNA提取含量增加;方法D预处理中焦磷酸钠的作用是能够与金属离子生成络合物,并且能够溶解土壤中钙、镁等不溶性盐类;方法E的预处理是根据已有的研究结果[6]进行改进,将其中的PVP改用为PVPP,PVPP可去除部分腐殖质等杂质[2,14],将涡旋时间降低能够减少涡旋对细胞的破碎,涡旋后静置能够让PVPP充分与腐植质等杂质结合,加大腐殖质的去除力度,这可能是方法E提取的DNA的质量较好的原因。有研究表明[15],应用PVPP纯化土壤DNA时,土壤DNA产量会略微下降,但DNA提取质量会升高,其是将PVPP加入到提取缓冲液中,而本研究与其不同的是将PVPP加入到预处理缓冲液中,能够有效地去除土壤腐殖质,进一步提高了土壤DNA提取质量。说明对于高腐殖质含量的设施土壤,在DNA预处理缓冲液中加入PVPP能够起到很好的去腐作用,这也是本研究方法的创新之处。

东北黑土区 篇6

1 材料与方法

1.1 研究地区概况

研究地点位于中国生态系统研究网络-中国科学院海伦农业生态实验站(N47°27′,E126°56′),属于温带大陆性季风气候,冬季寒冷干燥,夏季高温多雨,年平均气温1.5℃,年平均降水量530 mm左右。

1.2 试验设计

按土壤有机质含量高低设5个试验处理,分别为108.9 g/kg(黑龙江北安,SOM11)、58.8 g/kg(黑龙江嫩江,SOM6)、50.6 g/kg(黑龙江海伦,SOM5)、32.0g/kg(吉林德惠,SOM3)、16.6 g/kg(吉林梨树,SOM1.7)的黑土。利用土壤空间移位的方法将上述5个地点相差7个纬度1m深的黑土运至中国科学院海伦农业生态实验站,按原容重原层次回填到已经用水泥隔成微区建好的黑土生产力田间试验小区。每个小区面积为1.4 m×1.2 m。2因子3次重复随机排列,因子1为5种不同有机质含量黑土;因子2为不施肥、施肥(N 138 kg/hm2,P 30 kg/hm2,K 11.3kg/hm2)。种植作物为玉米,品种为当地主栽品种海玉6号,每小区种植8株。2006年5月8日播种,2006年10月6日收获。

1.3 试验观测项目及方法

(1)土壤p H:将土样以1:2.5的土、水比例浸泡振荡过滤,取澄清液,用土壤酸度计(METTLER 320型p H计)测定。(2)土壤含水量:用烘干法测定玉米全生育期垄台5cm深度处的土壤含水量。

1.4 数据分析方法

所得结果采用Sigma Plot 8.0进行相关分析,采用SPSS 13.0进行多元线性回归分析。

2 结果与分析

2.1 施肥对农田黑土p H的影响

通过对玉米全生育期土壤p H的观测,可以看出黑土p H随着生育期而波动,施肥显著的影响着黑土p H,5种有机质含量的黑土均表现出施肥降低了土壤p H(图1)。SOM11与SOM1.7土壤p H在整个生育期表现出同样的变化趋势,且以SOM11土壤p H波幅最大,达到0.4,但受施肥影响最小,施肥与不施肥间差异仅为0.1-0.3;SOM5土壤p H受施肥影响最大,差异高达0.3-1.2;SOM6土壤p H在全生育期的前2个时期变化不大,而在后4个时期变化较大。

整体而言,施肥可降低土壤p H,不同有机质含量的土壤p H受施肥影响幅度为0.1-1.2,并且在不同生育期呈现出不同的变化趋势,这与作物本身的生理特性有关。各处理土壤p H从拔节期到喇叭口期都呈下降趋势,这是由于在不同的生育时期,植物所处的生理阶段不同,所分泌的有机物质也不同,这一阶段是玉米生长的关键时期,此时植物根系分泌较多有机酸,因此导致土壤p H值下降[6]。从完熟期到收获期,各处理(除SOM6外)土壤p H值都呈上升态势,这与此时期作物接近成熟,随着肥料的耗尽,土壤p H趋近于中性有很大关系。而此时SOM6即嫩江黑土p H与其他4种不同,呈下降趋势,可以判断的原因为嫩江是东北黑土区最北部也是最冷凉的地区,经过土壤空间移位后,温度提高,加速了土壤矿化作用,进而加速了养分的释放[7];还与其成土母质有很大的关系,嫩江黑土母质为黏底页岩,而其它4种黑土母质为黄土状母质[8]。由此上可以看出,施肥导致了土壤酸化,它是影响不同有机质含量黑土p H的一个重要因素。

2.2 有机质含量对黑土p H的影响

依据不施肥和施肥两种情况对玉米全生育期p H进行观测结果(图1),5种有机质含量黑土p H的高低顺序都为:SOM11>SOM1.7>SOM3>SOM5>SOM6。在这5种黑土中当土壤有机质含量低于60g/kg时,土壤p H随有机质含量的升高而降低;土壤有机质含量高于60 g/kg时,土壤p H却出现了相反的变化趋势。该结果表明,土壤有机质含量与农田黑土p H密切相关。SOM11之所以表现出与其他4种不同的趋势在于其有机质含量最高,对肥料具有缓冲作用从而导致其p H偏高[9]。

2.3 土壤含水量对黑土p H的影响

将不施肥与施肥两种条件下的土壤含水量与黑土p H进行相关分析(图2),结果显示:在不施肥条件下土壤含水量与黑土p H呈显著性负相关(R=-0.4048,n=30),在施肥条件下土壤含水量也与黑土p H呈显著性负相关(R=-0.4341,n=30),这表明土壤含水量能很大程度的影响黑土的p H值。由此可见即使在相同的气候条件下,由于土壤有机质含量不同,致使土壤的保水持水性能力差异,进而导致土壤含水量不同,对黑土p H产生影响。

2.4 降雨对黑土p H的影响

将不施肥与施肥两种条件下的黑土p H与降雨量、降雨p H利用SPSS13.0进行多元线性回归分析,采用Enter模型得到下列多元线性回归方程。

2.4.1 不施肥条件下的多元线性回归方程为:

(Y为因变量黑土p H,X1为自变量降雨量,X2为自变量降雨p H),此时可决系数R2=0.842,说明该方程是可靠的;偏回归系数X1(降雨量)、X2(降雨p H值)对应的t检验显著性概率分别为0.042<0.05,p2=0.061>0.05,因此可以看出偏回归系数X1显著、X2不显著,说明在不施肥条件下降雨量对黑土p H影响显著。

2.4.2 施肥条件下的多元线性回归方程为:

Y为因变量黑土p H,X1为自变量降雨量,X2为自变量降雨p H值,此时可决系数R2=0.873,说明该方程是可靠的;偏回归系数X1(降雨量)、X2(降雨p H)对应的t检验显著性概率分别为p1=0046<0.05,p2=0.099>0.05,因此可以看出偏回归系数X1显著,X2不显著,说明在施肥条件下降雨量对黑土p H值影响也是显著的。

尽管在全生育期内降雨p H变化较大,其中3次还出现了酸雨(见图3),但是结合上面两个多元线性回归方程的分析发现,降雨p H对黑土p H的影响未达到显著水平,而受降雨量的显著影响。这表明降雨量改变了土壤含水量,进而改变土壤中缓冲溶液的浓度,对黑土p H的影响远大于雨水p H。

3 小结

通过空间移位的方法,把5种有机质含量差异较大的黑土,处于外界环境条件相同的条件下,研究土壤p H的季节变化及其影响因素。得出以下结论:

3.1黑土p H在玉米全生育期呈波动变化,这种动态变化受施肥、土壤有机质含量、土壤含水量、降雨的共同影响。由于土壤p H能够直接影响土壤养分的存在状态和转化有效性,因此准确掌握黑土p H的动态变化对于研究土壤环境质量、合理施肥、提高粮食产量、实现黑土的可持续利用具有重要的理论与实践意义。

3.2 在相同环境条件下,土壤含水量与黑土p H呈显著性负相关,降雨因素对农田黑土p H的影响达到显著水平,这种影响水平上的差异也反映了土壤肥力的差异。施肥、土壤有机质含量对黑土p H也有很大的影响。

摘要：土壤pH是反映土壤质量的重要指标。本文通过土壤空间移位的方法将东北黑土区由南向北5个不同有机质含量的黑土移至黑龙江省海伦市中国科学院海伦农业生态实验站,建成长期定位试验小区,对在相同外界环境条件下影响不同有机质含量黑土pH的因素进行了试验测定。结果表明:黑土pH在玉米全生育期呈波动变化的趋势,变幅达0.1-1.2;施肥、土壤有机质含量均对黑土pH有很大的影响,土壤含水量与农田黑土pH呈显著性负相关,黑土pH受降雨强度影响显著,受雨水pH影响不显著。

关键词：黑土,有机质,土壤pH,土壤含水量,降雨

参考文献

[1]黄昌勇.土壤学[M].北京:中国农业出版社,2000:177-178.

[2]Russell AE,Laird DA,MallarinoAP,et al.Nitrogen fertilization and cropping system impacts on soil quality in midwestern mollisols[J].Soil Science Society of America Journal,2006,70(1):249-256.

[3]张兴义.黑龙江省黑土养分空间异质性研究[D].沈阳:中国科学院沈阳应用生态研究所,2005.

[4]邵学新,黄标,顾志权,等.长三角经济高速发展地区土壤pH时空变化及其影响因素[J].矿物岩石地球化学通报,2006,25(2):143-149.

[5]李婷,张世熔,干文芝.成都平原土壤pH的时空分布特征及影响因素研究[J].四川农业大学学报,2006,24(3):313-318.

[6]陈龙池,廖利平,汪思龙,等.根际分泌物生态学研究[J].生态学杂志,2002,21(6):57-62.

[7]赵少华,宇万太,张璐,等.东北黑土土壤磷的纬向分异[J].农业工程学报,2005,21(4):34-37.

[8]张兴义,隋跃宇,王其存,等.土壤有机质含量与玉米生产力的关系[J].土壤通报,2007,38(4):657-660.

东北黑土区 篇7

寒露刚过, 冬意渐浓, 地处世界三大黄金玉米带之一的松辽平原腹地, 吉林省公主岭市大榆树镇的玉米田里却热闹非凡。联合收割机的阵阵轰鸣不绝于耳, “东风E518”、“凯斯4088”和“约翰迪尔C110”每样3台共9台玉米籽粒直收机排成一排同时作业, 玉米秸秆被粉碎后洒在田间的同时, 如同金色喷泉一样的玉米粒也从收割机的卸粮口涌出, 直接流入运粮车内。

这是由全国农业技术推广服务中心和中国种子协会主办、吉林省种子管理总站承办的适宜东北地区机收粒玉米品种推广及产销模式创新现场观摩活动, 2 000多名专家、学者、官员、合作社负责人、种粮大户和玉米种子经销商到场见证了此次活动。

历时一个玉米生长周期———打通东北地区机收粒玉米产业链

近年来, 随着玉米种植面积与进口量的不断增加, 玉米价格下降, 夹在“天花板”和“地板”之间的利润空间越来越小, 规模小、成本高、模式旧成为我国玉米产业乃至农业发展亟待解决的重大问题。

“针对新的挑战和问题, 国家把‘转方式、调结构’列为当前推进现代农业发展最紧迫的任务”, 全国农技推广服务中心种业信息与技术处副处长宁明宇告诉记者, “开展适宜东北地区机收粒玉米品种推广及产销模式创新项目, 是以东北地区为试点逐步摸索一个可复制、可推广的以种子为核心的农技服务新模式。”

从2015年3月初征集东北地区机收粒玉米品种开始, 这一项目一直在以机收粒玉米品种为突破口, 通过为农户提供经营决策、种植技术、田间生产、产品销售与金融支持等全套服务, 来培育和壮大规模种植农户, 同时, 通过模拟操作和证实研究籽粒机收、干燥、储销技术体系, 来打通制约瓶颈。

“机收粒玉米品种能有效推进规模化生产, 大幅减少劳动投入, 有利于集约化经营管理, 顺应了农业现代化的大趋势, 将引领我国玉米生产方式大变革”, 全国农技推广服务中心种业信息与技术处处长王玉玺告诉记者, “这个项目目的在于使机械粒收玉米品种成为加速玉米生产方式转变的引擎。现代农业必须以农产品的市场需求为导向, 以种子的性能和品质为核心, 以‘互联网+’的思维和技术, 来统筹土肥水、农机、土地资源及资金、劳动力等元素的介入, 并统筹生产决策与销售服务, 最终实现单位土地上可持续发展的产能最大化和种子潜能最大化。”

多环节成本核算———收获之后直接卖粮

收益与成本核算, 成了观摩会上最受农民和各级种子经销商关注的内容。“玉米收获是农活当中最繁重繁琐的劳动之一, 很多农民都深有体会”, 公主岭市黑林子镇众营合作社负责人焦成山告诉记者, “秋收时绝大多数劳动力外出打工, 劳动力短缺, 雇工价格上涨;玉米棒收虽然能满足省工的需求, 但后续的运输、脱粒和晾晒等工序, 更是耗时、费工、增加成本。”

在东北地区, 秋收后玉米存储环节的损失不能忽视, 霉变粒很难保证低于2%, 特别是农民收获玉米果穗后, 从田头运回家, 还需要将其堆放在露天玉米篓中存放, 大约在1月水分才能降到可以脱粒。

多次搬运不仅费劳力, 存储时粮食损耗也不能忽视。玉米棒子堆成垛后, “狗刨鸡蹬、鼠嗑霉变”都会导致粮食损耗, 一般在8%左右。在使用相同收割机的情况下, 观摩现场的9个品种, 损失率在2%~5%之间, 主要由于籽粒破碎、落穗等原因, 如此算来, 籽粒直收比传统收获方式减少损失3%~6%左右。“机械收获替代了人工扒玉米和掰棒, 籽粒直收机械替代掰棒机, 这是势在必行的”, 公主岭万欣农民专业合作社理事长薛耀辉在观摩会现场感慨道。

种植机收粒玉米与常规杂交玉米相比, 在产前阶段, 规模化种植机收粒玉米带来的收益仍具有较大潜力。据项目专家组测算, 合作社、农场等自主购置所需农机具或统一租赁管理, 成本投入可下降10%~20%;集中采购种子、化肥等农资, 可显著降低经营者的生产成本, 通常情况下种子零批差价可达30%以上, 化肥零批差价可达10%以上。

产后阶段主要为收获工作, 观摩会示范田采用籽粒直收作业方式, 仅收获和运输两项费用支出, 每公顷成本2 300元。周边农民采用机收穗作业方式, 费用支出包括机收穗、运费、脱粒费, 合计每公顷成本为2 875元。纯人工收获的成本就更高了, 剥、割、装车费、运费、脱粒费等, 每公顷投入5 575元, 籽粒直收比人工每公顷节本59%。此外, 使用籽粒收割机的工作效率是人工收获的100倍以上。

“机收粒玉米的规模化生产, 可为用粮企业创造稳定的原料供应环境, 同时保障了公司产品原料的可追溯性, 可有效保证产品和原料的质量控制”, 中粮生化能源 (公主岭) 有限公司采购总监赵小纲说, “我们公司更喜欢用机收粒玉米这样的潮粮, 可以简化湿润干粮的环节。如果机收粒玉米在10月就能上市, 对于工厂提高效率有很大帮助。”

已审品种与待审品种同台展示———专家破解机收粒玉米特性

观摩现场这9台玉米籽粒直收机收获的是9个完全不同的玉米品种。其中, 有审定品种, 也有待审品种。“此次观摩会, 一方面从已审定玉米品种中寻找适宜东北地区机收粒品种, 另一方面对于新品种培育也提供了一个方向”, 农业部种子管理局副局长马淑萍说。

收割机一开过, 参加观摩会的农民、大户和各级玉米种子经销商就迫不及待地冲进田里查看各个品种的收获情况, 有的还把收割机里的玉米籽粒倒出来翻看。“品种的株型结构、植株长势、株高、穗位高低及整齐度、抗倒性、品种成熟性、苞叶性状等, 成为此次机收粒玉米品种农艺性状调查分析的关键”, 吉林省种子管理总站副站长陈学军解释说, “而针对品种的机收性状, 除了调查分析籽粒含水量、穗轴坚硬性、穗轴破损率、籽粒破损率外, 还要分析杂质率和落粒数等。”

陈学军提到的这些性状都直接关系到农民收获时的最终产量, 德育919和翔玉998两个品种产量超过950 kg/667 m2, 成为此次观摩会上的翘楚。“经过一年的摸索, 发现9个参展品种都较为适合籽粒机收, 并且了解到各自的特性, 同时还发现通过有效降水等配套技术, 可以大大提升品种的机收性能”, 陈学军告诉记者, “此外, 通过研究和测定, 发现熟期适宜、抗倒伏、耐密植、脱水快等是玉米机收粒的关键性状。同时还发现, 品种苞叶多少、苞叶松散性与脱水性相关, 但对于机收籽粒影响不大, 只对机收果穗有较大影响。”