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解密黑土地
土壤经常被叫做地球的皮肤,人有不同的肤色,土壤亦然。在北京中山公园的社稷坛里,分布着五色土,青红蓝白黑,五种颜色代表着广阔的中华大地。其中的黑土,有人形容她是一两土出二两油,也有人说黑土地上插根筷子也能发芽,因此黑土也被叫做“土中之王”,那么黑土地到底有哪些独特之处呢?让我们一起来解密黑土地。

▲黑土稻花香

地质行业有句话叫“看颜色,识成分”。而黑土之所以是黑色,是因为它的成分中含有更加丰富的暗黑色的腐殖质。腐殖质不仅可以为植物生长提供丰富的氮、磷、硫等营养成分,还使黑土具有一种独特的结构——团粒结构。腐殖质像胶水一样把土壤单颗粒胶结成几毫米的团粒体,被叫做植物根系的小水库和小肥料库,这些特性可是粘土、沙土等望尘莫及的。所以说,黑土肥力高,性状好,无愧于土中之王的美誉。
我们通常提到黑土地就能想到东北,那为什么我国的黑土地只分布在东北地区呢?答案与东北四季分明的气候有最直接的关系。夏日来临,雨热同季,植被生长旺盛,地表有机物积累量非常大。而秋冬时节,温度骤降,有机物来不及分解便被积雪覆盖。第二年温度升高时,微生物将植物残体转化成腐殖质积累在土壤中。日复一日,年复一年,才形成了如今的黑土地!有研究表明,形成1厘米厚的黑土层至少需要200年。

▲黑龙江省海伦市的黑土剖面

地球形成46亿年以来,只为我们创造了四大黑土带,除了我国东北平原,黑土地还分布在美国密西西比平原、乌克兰大平原和南美的潘帕斯草原。从地理位置上,我们不难发现,四片黑土地都分布在中纬度地区,正是由于相似的气候条件,以及生物、水文等共同作用下,造就了这些黑土地。由于黑土肥沃,都是所在国家重要的农产品基地。然而由于人们过度垦殖和掠夺式经营,导致黑土发生了不同程度的退化。
美国和乌克兰大平原都曾因大规模毁草开荒爆发过“黑风暴”事件。1934年5月12日,一场巨大的风暴席卷了美国东部与加拿大西部的辽阔土地。风暴从美国西部土地破坏最严重的干旱地区刮起,狂风卷着尘土,遮天蔽日,向东部横扫过去,风暴持续了3天,3亿多吨土壤被风暴刮走。暴风所过之处,水井、溪流干涸,牛羊大量死亡,人们背井离乡,流离失所,北美大陆一片凄凉。这就是当时震惊世界的北美黑风暴事件。北美黑风暴被列为20世纪十大自然灾害之一 。
人类每一次对自然界的胜利,大自然都要做出相应的反应。继北美黑风暴之后,苏联未能吸取美国的教训,悲剧再次上演。1960年3月和4月,苏联新开垦地区(包括乌克兰大平原地区)先后两次遭到黑风暴的侵蚀,经营多年的农庄几天之间全部被毁,颗粒无收。直到20世纪60年代中期开始,苏联在总结大规模垦荒的基础上,采取了一系措施,黑风暴得以控制。

▲土壤采样

在北半球的三块黑土地中,其中有两块都因过度垦殖遭遇过黑风暴的破坏。我国东北黑土地能否幸免呢?东北黑土地与美国和乌克兰的黑土地稍有不同,后者地形以平原为主,地势平坦,坡地少,主要受风的侵蚀,容易产生风暴。而东北黑土地东西两侧分别有小、大兴安岭庇护,且最典型的黑土地都分布在松辽平原东部的台地、岗地上,地形波状起伏,风蚀弱,水蚀较强,所以在黑土区产生黑风暴的概率相对较小。但东北黑土地的开发要比其他两块黑土地晚得多,大规模开荒垦殖始于20世纪50年代。近年来,黑土地也出现了严重退化,普遍存在肥力下降,盐碱板结,水土流失等生态问题。
那么,我国东北的黑土地“身体”状况究竟如何呢?

自2003年以来,自然资源部中国地质调查局开始对黑土地进行全面的体检。简单来说,给黑土地做体检总共分三步:第一步就是野外实地测量黑土的厚度以及各项物理性质;第二步就是采样化验,目前已经采集了50多万件土壤样品,获取了百万精准数据;第三步就是利用卫星遥感、航空高光谱遥感等先进技术对黑土地进行快速监测。于是,一份权威的黑土地体检报告横空出世!  

报告显示,东北黑土地整体清洁,基本没有重金属污染,可以为我们生产出安全放心的粮食。更加可喜的是,地质工程师们还在黑龙江省海伦市、富锦市等地区发现了大量天然绿色富硒黑土地,海伦市长发村还利用宝贵的富硒黑土资源打造了“龙江富硒第一村”,促进了农业发展和农民增收,使黑土变“黑金”。
不过,东北黑土地也有一点病了!黑土地的病情可以用“瘦”“薄”“硬”来一窥究竟。第一,黑土地“瘦了”。与20世纪80年代的数据相比,东北平原的土壤有机质含量已经下降了约13%。有机质含量过低导致土壤肥力下降,保水保肥能力减弱。农民们说,现在的黑土地越来越“馋”,化肥越上越多。第二,黑土地“薄”了。东北黑土地坡耕地较多,雨后极易形成地表径流,造成水土流失。据有关部门统计,东北黑土区水土流失面积有27万多平方公里,形成大型侵蚀沟29万余条。目前,东北黑土区耕地的黑土层平均厚度只有30厘米左右,比开垦之初减少了约40厘米。局部地区已变成肥力较低的薄层黑土,有的甚至露出了底层的黄土,成为农民们俗称的“破皮黄”黑土。第三,黑土地“硬”了。受水蚀风蚀和农机具碾压等影响,黑土的团粒结构发生退化,土质硬化板结,农作物根系难以利用土壤深层水分和养分,降低了土壤、水、肥、气、热协调能力。

▲三江平原水稻田

识病情,探病因,而最终的目的还是给黑土地治病,还黑土地健康 。  
党中央、国务院高度重视东北的黑土地保护,先后实施了沃土工程、测土配方施肥等工程,2017年,农业部会同国家发展改革委、财政部、原国土资源部、原环境保护部、水利部编制了《东北黑土地保护规划纲要(2017—2030)》,使“药方”愈加清晰准确。
提到黑土地的“药方”,首先一定要说到有机肥,它能增加土壤有机质含量,改善土壤理化性状,持续提升耕地基础地力,达到“治本”目的。那么有机肥从哪来,又如何用呢?有机肥的来源要“因地制宜”,在城郊肥源集中区和大规模畜禽场周边建设有机肥工厂。在农村秸秆丰富、畜禽分散养殖的地区建设小型有机肥堆沤池,都能变废为宝,源源不断转化为有机肥资源。除施用有机肥外,还可以因地制宜开展秸秆粉碎深翻还田、秸秆覆盖免耕还田等方法,实现秸秆就地成肥。同时,控制土壤侵蚀,深松耕作层,科学施肥灌水,调整优化结构等也是重要的良方妙法。
经过几代人艰苦卓绝的努力,当年的北大荒已经成为我国最大的商品粮基地,每年粮食产量占全国的1/5,是我国粮食安全的压舱石。“北大荒”变身为“北大仓”,这里的黑土地功不可没。而保护东北黑土地是一项长期而艰巨的任务。不仅要在政策上加强规划引导,统筹各方力量,强化监督评价。而且,要加强宣传力度,让黑土地的耕耘者提高保护意识,让每一锹每一镐都充满感恩和敬意。

(作者单位/中国地质调查局沈阳地质调查中心)

责编:刘   丹

校对:尹   璐

审定:卞跃跃

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