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黑土与保护性耕作实践Blacksoils(Mollisols)andconservationtillagepracticesinNortheastChina张晓平1，杨学明2，粱爱珍1，申艳1，李文凤11中国科学院东北地理与农业生态研究所NortheastInstituteofGeographyandAgroecologyChineseAcademyofSciences2HarrowResearchCentre,Agriculture&Agri-FoodCanada,Harrow,Ontario
1一黑土概况Background
2黑土的地理位置ThegeographicallocationofblacksoilsinChinaMolisols
3黑土概况ThesummaryofBlackSoils主要分布在黑龙江、吉林两省Distribution:Heilongjiang&JilinProvinces海拔高度为200～250mAltitude200~250m多为漫岗台地,坡度多为1～50,坡长多为200～500mLandscapeundulatingplateauSlope1~5ºSlopelength200~500m
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5黑土的环境条件TheEnvironmentConditionsofBlackSoils降雨量为500～600mm，且多集中在6～9月;Precipitation:500~600mm,mainlyoccurringfromJunetoSeptember春季风大StrongwindinSpring播种和苗期十年九旱Historicaldatashowdrought9out10yrinspring土壤冻结时间>120天Frozen:>120d春季土壤温度低LowsoiltemperatureinSpring植被为草原化草甸植被Naturalvegetation:Steppifiedmeadow自然黑土有机质含量高，被喻为“土中之王”highsoilorganicmatter,called“Thekingofsoils”
6黑土的利用现状CurrentUsageofBlacksoils耕作方式为秋（春）季灭茬，2-3铲镗Smashingstubbleinfallorinspring,2-3timesofhandhoeingandridging肥料以化肥为主Fertilization:Chemicalfertilizers地表覆盖度接近于零Atthepresent,surfacecoverafterharvestis0%2/3的秸秆用做燃料和饲料，玉米秸秆剩余量为1/3左右1/3ofcropresidues(corn)couldberemainedinsoil(2/3ofitusedforfuelsandfeed)
7黑土的利用现状CurrentUsageofBlacksoils开垦时间为30～200年Cultivationhistory:30～200years以前的北大荒已不复存在GreatNorthernWildernesshasdisappeared主要作物为玉米、大豆和小麦Dominatedcrops:Corn,soybean,andwheat南部以玉米连作为主，北部以大豆连作为主,中部为玉米、大豆轮作为主South:CornNorth:SoybeanMiddlearea:corn-soybeanrotation
8黑土在中国农业生产中的地位TheimportanceofBlacksoil吉林和黑龙江的玉米产量为2905万吨，占全国玉米产量的22.8％（2004年）Cornproductionaccountsfor23%ofnationalcornproduction吉林和黑龙江的大豆产量为706万吨，占全国大豆产量的42.7％（2002年）Soybeanproductionaccountsfor43%ofnationalsoybeanproduction吉林和黑龙江黑土耕地面积占两省耕地的比例分别为15.55％和31.24％Percentageintotalarableland:Jilin16%,Heilongjiang31%重要的商品粮生产基地ImportantbaseofcropproductioninChina
9黑土的退化问题TheproblemsBlacksoilfacing土壤水蚀严重Watererosion土壤风蚀严重Winderosion物理性状恶化Soilphysicalpropertiesdeteriorating土壤养分大幅度减少Soilnutrientsdecline
10黑土的水蚀Watererosion黑土区的垄向多为顺坡RidgeorientationismainlyupanddownslopeinBlacksoilregion;面蚀--发生在大多数黑土地区Soilsurfaceerosionisverycommon沟蚀--主要发生在>50的地区Gullyerosionmainlyoccursinareawhereslopeis>5°侵蚀强度0.3～5mm/年Erosionintensityisabout0.3~5mm/yr
11黑土的水蚀Watererosion黑土北部地区冻层融化晚，春季土壤水多处于饱和状态，非常容易发生土壤侵蚀Innorthernarea,thawingoffrozensoilinspringledtowatersaturatedatsurfacewhichcanresultinsoilerosion,98年黑土北部地区在强降雨条件下(8个水文站的7月平均降雨量为262mm),一次就形成了许多新的侵蚀沟Numerousnewerodedgullyappearedin1998afteronestrongrainfall(meanprecipitationinJulywas262mmaccordingto8hydrologicalstations),部分黑土A层由开垦初期的60～70cm减少到20～30cm,一些薄层黑土变成露黄黑土ThedepthofA-horizonhasreducedfrom60~70cmto20~30cmforsomesoilssincecultivation,andsomesoilsevenhavelosttheirmollicepipedon-LouhuangBlackSoil.
12摄于2005年
13摄于2005年
14黑土的风蚀Winderosion主要发生在黑土的中西部地区Mainlyinthewesternandcentralareas时间为4月末、5月初的播种和出苗期OftenoccursinlateAprilandearlyMay刚刚耕翻过,土质疏松,地表无覆Loosesoilsurfacewithoutresiduesonthesurfaceafterplowing干旱少雨Itisdroughtyandlessrainfall平均风速为5m/s,最大风速28～34.5m/sMeanwindspeedis5m/s,maximalwindspeedis28~34.5m/s景象类似美国30年代的黑色风暴ThevisionissimilartotheDustBowlinAmericain1930s局部地区的表土剥蚀速率可达到5～10mm/年Insomedistricts,theerosionrateofsoilsurface:5~10mm/yr
15摄于2005年春吉林德惠摄于2004年
16摄于2005年春吉林德惠摄于2004年
17摄于2005年春吉林德惠摄于2004年
18物理性状恶化Deteriorationofsoilphysicalproperties耕层土壤容重增加Increaseofsoilbulkdensityintheplowlayer总孔隙度下降Declineoftotalporosity田间持水量下降Declineoffieldmoisturecapacity犁底层越来越浅Plowpanisbecomingshallower黑土区的雨养农业已无法持续下去,由直接播种,播种改为座水播种Theagriculturedependingonrainfedhasbeenjeopardizedintheregion
19土壤养分大幅度减少Greatreductionofsoilnutrients土壤有机质下降幅度为35～50%Soilorganicmatterhasdeclinedabout35~50%relevanttonativesoil土壤养分供应能力持续下降Theabilityofsoilsupplyingnutrientsisdescending需不断提高化肥的施用量来稳定粮食产量Cropproductionmainlydependsuponthehighratesofchemicalfertilizerapplication.
20黑土的未来ThefutureofBlackSoil最为悲观的人认为：中国黑土会在50年内消失SomepeoplethinkfertileAhorizonofBlacksoilswilldisappearinnext50year回顾20世纪人类与土壤侵蚀搏斗的经验，没有哪一项技术可与在美国兴起并在美洲得以广泛采用的保护性耕作相比NotechniquecanbecomparedwithconservationtillagewhichroseandwaswidelyusedinAmerica.保护性耕作是黑土区农业可持续发展的最佳选择ConservationtillagewillbeoneofthebestchoiceforsustainableagricultureinBlacksoilregions.我们确信保护性耕作能为黑土的可持续利用做出贡献WesurethatconservationtillagewouldbeabletomakecontributiontosustainableuseofBlacksoils.
21二黑土保护性耕作实践ConservationtillagepracticesonBlacksoilinChina
22黑土保护性耕作实践概况ConservationtillageonBlacksoil项目支持Projects(2001-2007)：1.中国科学院《国外杰出人才》项目AprojectsponsoredbyChineseAcademyofSciences2.国家自然科学基金（两项）TwoprojectssponsoredbyNationalNaturalScienceFoundationofChina3.长春市科委资助项目（院地合作项目）AprojectsponsoredbyScienceCommitteeofChangchunCityinChina4.吉林省科技厅资助项目AprojectsponsoredbyMinistryofScienceandTechnologyinJilinprovinceinChina
23黑土保护性耕作实践概况Conservationtillagepractices地点:吉林省德惠市米沙子乡Site:MishaziVillage,DehuiCounty,Jilinprovince,China土壤:中层黑土Soiltype:Clayloam,ZhongcengBlacksoil机器:KINZE-3000型免耕播种机No-tillplanter(KINZE3000)秸秆切割机:自制Self-maderesiduecutter
24黑土保护性耕作课题设计Theprojectdesign免耕(玉米-大豆轮作,玉米-玉米-大豆轮作,玉米连作)No-tillage(corn-soybean,corn-corn-soybeanrotation,continuouscorn)垄作(玉米-大豆轮作)Ridgetillage(corn-soybeanrotation)秋翻(玉米-大豆轮作)Fallplough(corn-soybeanrotation)带耕(玉米-大豆轮作)Zonetillage(corn-soybean)小区面积:5.2*20mThesub-plotarea:5.2*20m每个处理4个重复，48个小区，随机排列,100％秸秆覆盖Randomizeddesignwithfourreplicates,allcropresiduesarereturnedtosoil.
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31摄于2006年
32摄于2005年1摄于月吉林德惠2005年
33黑土保护性耕作监测项目Soilpropertiesmonitoredintheexperiment(2001~2006)土壤温度（曲管、点式、数采）Soiltemperature土壤水分(TDR）Soilmoisture覆盖度Surfaceresiduecoverrate出苗率Emergencerate植株高度Cropheight土壤有机碳、土壤总氮、POM（元素分析仪）Soilorganiccarbon,totalnitrogen,POM水稳性团聚体Water-stableaggregate
34黑土保护性耕作监测项目Soilpropertiesmonitoredintheexperiment(2001~2006)无机态氮（流动注射仪，测1米深）NO--NO---N32土壤容重（环刀）Soilbulkdensity大孔隙（染色、拍摄）Soilporosity蚯蚓数量（福尔马林）Thenumberofearthworms产量以及成本核算Productionandcost试验已进行到了第六个年度,获得了上万个监测数据Nowitisthesixthyearoftheexperimentandwehavegainedthousandsofdata.
35摄于2004年
36黑土保护性耕作实验初步结果Results(2002~2006)免耕处理的10cm土温在出苗期略低其它处理0.10C～0.50CSoiltemperatureintheemergencephaseis0.1~0.5℃lowerinno-tillthanothertillagetreatments.免耕处理的水分含量在播种和苗期高于秋翻处理的2%左右Soilwatercontentinseedingandemergenceperiodis2%higherinnotilledthantilledsoils.免耕处理0-5cm土壤有机碳含量略有增高，但整个耕层（5-30cm）没有显著变化NTmanagementincreasedSOCintopsoil(0-5cm),however,therearenoobviousdifferencein5-30cmdepth
37黑土保护性耕作实验初步结果Results(2002~2006)免耕小区的蚯蚓数量明显高于其它处理Thenumbersofearthwormaresignificantlyhigherinno-tillthantilledsoils.免耕玉米连作的出苗率低于其它处理Theemergenceratesincontinuouscornplotarelowerfornotillagethanothertreatments.各处理间产量无显著性差异Nosignificantdifferenceinyield(cornandsoybeans)(2002~2004)化学除草效果良好(杂草种类在减少)（玉米：玉农乐+2.4D丁脂，大豆：精禾草克+苯达松）Weedcontrol–herbicidesworkwell.
38存在问题Challenges：ò耕播种机的小型化(黑土区每一农户所占有的土地面积为0.5-1公顷/2-3地块,垄距为60-65cm,牵引动力多为12-28马力的小型拖拉机)DevelopsmallNo-tillplanterò施肥机具、化学除草机具和收获机具(同时打碎秸秆)的国产化和小型化Developfertilizerapplicationtools(machines)，herbicidesprayingmachineandharvestingmachinery
39存在问题Challenges：秸杆还田的最佳尺寸(如果太短,会被风刮走,太长会拖堆)Theoptimalsizeofresiduesreturned秸秆还田的数量(目前只有1/3的秸秆可以用做还田,试验100%,60%，30%秸秆还田)Theamountofresiduesreturned最佳播种时间（覆盖度-土壤水分)Thebesttimetosow肥料问题(底肥和追肥问题）Fertilization(Starterfertilizerandtop/side-dressing)
40存在问题Challenges：玉米连作问题(玉米牙势弱，低温，出苗率低)Continuouscornoftenisassociatedwithweakseedlingand/orlowseedlingrate病虫害的防治（尤其是玉米连作，黑穗病，玉米螟）Preventionandcureofdiseasesandpestsmightbeassociatedwithno-tillagepractices黑土区免耕技术体系的完善（中国特色）ImprovementsofconservationtillagesysteminBlacksoilregions经济效益分析Analysisofeconomicbenefit观念的改变Thechangeofthoughts示范和推广（瓶颈）Demonstrationandspread
41免耕信息中心TheCenterofNo-tillInformationwww.notill.org.cn免耕简介Introduction覆盖植物Coverplants为什么免耕Reasons品种选用Variety土壤管理Soilmanagement吉林免耕试验TrialinJilin秸秆管理Residuemanagement幻灯Slides栽培机械Machines友情连接Interlinkage杂草控制Weedcontrol留言板Messageboard病虫管理Diseasesandpests免耕新闻（国际）Internationalnews病害防治Preventionandcure免耕新闻（国内）newsathome养分管理Nutrients公告板Call-board轮作Rotation课题组简介Introductionoftheprojectgroup
42项目合作伙伴PartnersofProjects加拿大农业及农业食品部(AgricultureandAgri-foodCanada)Dr.CraigF.DruryDr.NeilB.McLaughlinDr.YuxiaLi吉林省农业机械科学研究院JilinAcademyofAgriculturalMachinery
43摄于2006年
44摄于2006年
45摄于2004年
46谢谢！Thanks
