文/宋春雨 來源:中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,,經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自“中科院之聲”公號(2016年6月23日) 阿根廷Pampas 草原植被下土壤(2015年12月,張興義拍攝)
狹義的黑土是在中溫帶特定的氣候條件下,,在草原植被和黃土母質(zhì)上發(fā)育而成。草原植被以禾本科,、豆科和菊科植物為主,,植物夏季生長繁茂,形成大量的有機質(zhì),。
在暖季形成的大量的有機物質(zhì)進入漫長的冬季后,,歸入土壤中的有機質(zhì),但得不到分解,。直到第二年春季,氣溫上升,,土壤解凍,,土壤微生物開始活動、分解有機質(zhì),。但由于氧氣不足,,有機質(zhì)不能徹底分解,而以腐殖質(zhì)的形式,,殘存在土壤中,。
而此時新的草原植被又開始生長、形成新鮮有機質(zhì),,周而復(fù)始,,在土體中貯存了大量的腐殖質(zhì)形態(tài)的有機物質(zhì),這就是黑土形成的最基本的過程,。
黑土形成的地形條件是漫川漫崗,,地形過低積水,形成沼澤土,;過高的水熱條件則適于生長樹林也不能形成黑土,。根據(jù)黑土形成在10萬年以內(nèi)的時間推斷,形成1cm黑土約需300年左右的時間,。 中國典型黑土坡面,。黑龍江省海倫市西郊。(2008年8月,張興義拍攝)
黑土是世界公認的最好的土壤。
在黑土地上生產(chǎn)的大豆,,脂肪含量高,,蛋白質(zhì)含量低,油分中亞麻酸低,,蛋白質(zhì)中蛋氨酸含量高,,胰蛋白酶抑制體及外源凝集素的含量低,是著名的優(yōu)質(zhì)大豆,。
出產(chǎn)的大米,,晶瑩透明,直璉淀粉含量低,,膠稠度高,,糊化溫度低,食味優(yōu)良,,適口性強,。
生產(chǎn)的油豆角,內(nèi)皮厚,,纖維少,,蛋白質(zhì)和維生素含量高,口感好,。
生產(chǎn)的馬鈴薯,,優(yōu)質(zhì)高產(chǎn),由于在形成塊莖時氣溫低,、不退化,,可提供優(yōu)質(zhì)種源。
更為重要的是,,在當今農(nóng)業(yè)環(huán)境受到不同污染的情況下,,黑土地是一片凈土。雖然近年來,,化肥除草劑等化學(xué)試劑用量有所增加,,但由于黑土腐殖質(zhì)含量高,腐殖質(zhì)是高分子聚合物,,帶有很多的功能團,,可與有害物質(zhì)結(jié)合而排出土體之外。 美國埃姆斯(IOWA的一個小鎮(zhèn))傳統(tǒng)耕作田間播種景觀(2003年5月,,張興義拍攝),。
黑土肥力高,各種養(yǎng)分豐富,再加雨熱同期,,作物生長季節(jié)晝夜溫差較大,,為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品提供了優(yōu)良條件。
東北區(qū)人均耕地全國最多,,糧食總產(chǎn)量高,,而消費量少,商品率達60%以上,,占全國商品糧總量的1/4多,,是我國最大的商品糧基地。
針對黑土有機質(zhì)開墾后不斷下降的問題,,近年來認識逐漸趨于一致: (1)黑土有機質(zhì)在開墾后的快速降低,與土壤半腐解和新鮮的有機質(zhì)快速腐解,,轉(zhuǎn)變成有效養(yǎng)分有關(guān),。開荒初期土壤有機質(zhì)下降是土壤熟化的表現(xiàn)。 (2)開墾前土壤的有機質(zhì)含量就存在差別,,土壤中原來有機質(zhì)含量高的下降幅度大,。 (3)開墾最初3—5年土壤有機質(zhì)下降速率快,以后減慢逐漸趨緩,。 (4)有機質(zhì)降低到一定水平后達到平衡,,如果增加秸桿還田,有機質(zhì)還可增加,。 如果長期不向土壤中補充新鮮有機質(zhì),使土壤有機質(zhì)保持在一個低水平上,,而且所剩下的有機質(zhì)是難以分解的老化的部分,,則表現(xiàn)為土壤退化,影響到土壤的供肥能力和物理性質(zhì),。
黑土開墾后,,自然植被大部分被農(nóng)作物所代替,并且在秋收后,,土壤基本完全裸露,,沒有植被的殘留物返回土壤,使黑土的有機質(zhì)積累過程中斷,,加上土壤侵蝕引起的消耗,,導(dǎo)致黑土層開始逐漸變薄。但上坡的黑土,,由上坡轉(zhuǎn)移至下坡,,形成沉積。研究指出,東北黑土區(qū),,侵蝕面積占2/3,,沉積面積占1/3。最新的研究成果顯示,,黑土年均變薄速率為2~3 mm·y-1,。 復(fù)式地埂水土保持技術(shù)。黑龍江省穆棱市,。(2015年5月,,宋春雨攝)
東北的黑土除了因開墾和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)致的有機質(zhì)降低,、黑土層變薄,土壤全量和速效養(yǎng)分,、土壤物理指標及生物屬性等全面下降之外,,還有更為嚴重的因土壤侵蝕而引起的耕地損失。最新數(shù)據(jù)顯示,,東北地區(qū)的侵蝕溝已經(jīng)達到29萬條,,由于大多數(shù)侵蝕溝在耕地上產(chǎn)生,致使土層變薄,、溝壑縱橫,,吞沒耕地已超過50萬hm2。 基于此,,國家已經(jīng)將黑土區(qū)作為防止水土流失的重點,。2017和2018年,我國分別啟動了兩個黑土區(qū)水土流失治理的重點專項,,“東北黑土區(qū)侵蝕溝生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與集成示范”“東北黑土區(qū)坡面水土流失綜合治理技術(shù)”項目,。中科院東北地理所還引進了美國 DEP 土壤侵蝕日發(fā)布系統(tǒng),以期實現(xiàn)對水土流失的每日預(yù)報,。 近日,,在哈爾濱舉行的黑土生態(tài)與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國際研討會上,與會專家為世界黑土及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展獻計獻策,,對遏制黑土退化充滿信心,,相信在水土保持等各學(xué)科專家的齊心努力下,延緩?fù)嘶?、保持較高的黑土生產(chǎn)力并不是遙不可及的夢想,。土壤資源與其它資源不同,只要合理利用,,是可以永續(xù)的,,即所謂“治之得宜,,肥力常新”。
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