半个世纪接力攻关,破解白浆土改造难题
在我国东北三江平原,白浆土曾是农业生产的“拦路虎”。其“旱时硬邦邦,涝时水汪汪”的特性,让这片广袤土地长期陷入低产困境。薄薄的黑土层下,厚重坚硬的白浆层阻断作物根系下扎与水肥交流,导致这片土地既不抗旱也不抗涝。
从最初的盲目探索,到如今心土混层、心土培肥等障碍消减技术的突破,白浆土的改造历程,是黑龙江省土壤环境与植物营养重点实验室科研人员半个世纪接力攻关的奋斗史。
20世纪70年代,白浆土改良的序幕正式拉开。彼时,第一次全国土壤普查已揭示其黑土层薄、白浆层坚硬、养分匮乏的核心症结。然而,初期研究多聚焦于表层培肥。施用有机肥、秸秆还田等措施虽能短期内提升产量,却无法根除白浆层障碍,减产甚至绝产的情况仍频繁上演。
科研人员意识到,仅靠表层改良治标不治本,必须打破白浆层这一根本障碍。土壤专家赵德林等科研人员率先开展试验,引进深松、深翻技术。但结果发现,深松效果仅能维持一年,深翻更因将白浆层翻至表层导致减产30%,探索之路首遇重创。
失败没有阻挡探索的脚步,反而让科研方向更加清晰。20世纪80年代末到90年代初,科研人员经过对土体构型的深入剖析,抓住白浆土“二层性”特征,提出“以淀积层的‘黏’治白浆层的‘砂’”的创新思路。在此思路下,心土混层技术应运而生,标志着白浆土改良研究迈入新阶段。
上世纪90年代到2000年,土壤专家刘峰带领团队攻坚改土机械。在国内相关领域一片空白的情况下,他们反复修改图纸、制作样机、田间调试,不知吞下多少尘土,才研制出三段式心土混层犁。这种机械作业能在保持黑土层不变的前提下,将白浆层与淀积层按比例混拌,使地下20—40厘米土层的硬度从每平方厘米40千克降至15—20千克,且一次作业后效果长达5年以上。机械的研发成功,让心土混层技术得以大面积应用,成为白浆土改良的首个里程碑。
科研人员并未止步。他们发现,心土混层虽解决了物理障碍,但心土养分贫瘠的化学问题仍未破解,作物产量仍低于典型黑土,尤其在极端天气下减产明显。
21世纪以来,实验室主任王秋菊带领科研团队接过接力棒,将研究重点转向心土培肥与障碍消减、提升气候适应性方面的综合改造。他们推动改良技术从单项突破走向综合集成,“心土改良地力提升技术”连续三年被列为农业农村部主推技术。
针对白浆土抗旱涝能力差、极端天气减产严重且频次高发的问题,科研团队在消减障碍的基础上,提出了简易暗渠构建蓄水排涝技术。通过专用机械在土体中形成垂直入渗通道,在土体中50—60厘米深处构建8厘米×8厘米的方孔,构建立体网状蓄水输水通道,促进水分垂直入渗,提升土体深层蓄水功能。在正常年份,该技术可蓄水保墒抗旱,使作物增产达10%以上;在旱涝年份,可使作物增产30%以上。
如今,在三江平原的田间地头,曾经的低产田已变身丰产田,改良后的土壤活土层从20厘米扩展至60厘米,作物根系自由伸展,抗旱耐涝能力显著提升。这些成果的背后,是科研人员“把论文写在大地上”的坚守。王秋菊坦言:“我早已爱上这片土壤,坐在地里观察土壤剖面的变化,就像与土壤共情,所有的艰辛都在看到作物丰收时烟消云散。”
如今,面对仍需系统改良的白浆土资源,科研团队正朝着障碍消减理论创新与技术集成的方向继续前行。