黑土保护技术模式(农业部)2016.2.26

（3）秸秆还田对土壤生物性质的影响
表1-2 秸秆还田各处理对土壤微生物量C、N的影响
处理
根茬还田（对照） 秸秆全量还田 秸秆1/2还田 秸秆1/3还田 秸秆全量还田+腐解剂 秸秆覆盖
微生物量C g/kg
174.28 207.47 237.51 227.38 231.35 182.41
微生物量N g/kg
测土施肥+Zn肥
核心技术：铝离子改良-有机培肥-平衡施肥
52.0 51.0 50.0 49.0 48.0 47.0 46.0 a b ab ab ab ab
1.20
ab b
b
ab
ab
土壤容重 (g/cm3)
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
土壤孔隙度（%）
根茬还田（对照） 秸秆全量还田 秸秆1/2还田 秸秆1/3还田 秸秆全量还田+ 腐解剂 秸秆覆盖
不同还田深度秸秆生物量分解率
玉 米 秸 秆 埋 深 10cm 生 物量分解最快，分解了 58%，其次是埋深5cm
70 60 50 40 30 20 10 0
a
玉米10cm 玉米6cm 玉米2cm
秸秆分解率 %
秸秆分解率 %
70 60 50 40 30 20 10 0
c
深度10cm 深度5cm 深度2cm
（二）保护黑土资源的土壤肥力与土地生产力 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。
（三）保护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、土
豆、甜菜标准化生产模式；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。
1.0 0.8
4.对肥料增效作用
产量增加:5-10%
微域土壤环境的改善
根起爆位点 和起爆效应
1.0 1.2 根区改土 根区施肥
1.4
1.6
1.8
2.
A
节肥:20-30%
总根长增加：23-30% 生长速率增加：18-77%
0.6 0.4 0.2
研究了作物根层与养分供应互馈机制
0.0
1.0
1.2
1.4
1.6
速效钾 mg/kg
161 181 161 162 167 160
pH
根茬还田（对照） 秸秆全量还田 秸秆1/2还田 秸秆1/3还田 秸秆全量还田+腐解剂 秸秆覆盖
5.63 5.65 5.63 5.65 5.69 5.68
秸秆还田处理较常规施肥处理土壤有机质呈上升趋势； 秸秆1/2还田较对照提高2.5%，其次是秸秆全量还田增加1.9%； 速效养分较对照都不同程度增加。
（六）构建我国 与国际黑土资源联盟的综合组织机构及制
定国内、国际黑土资源的研发项目，开展黑土国际联网研
究，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。

乌克兰大平原： 182万km2
N50º N40º

美国密西西比河流域： 200万km2
S40º
S50º

阿根廷潘帕斯大草原： 89万km2

中国东北平原： 35万km2
世界四大黑土带分布图
绿色、优质、生态、 环保、循环、可持续
二、东北农田黑土保护技术及模式
技术创新
增大肥水库容为目标： 合理耕作、秸杆还田、 优化施肥、 耕层增厚为目标： 免耕和心土有机培肥、 薄层黑土 治理技术
东北地区黑土保育及有机质提升 关键技术研究与示范
高肥力厚层黑 土保育技术
2015年9月后
调整参考阈值，形成轻简化技术
5. 5. 在轮作周期以深松增厚耕层为突破的黑土定向耕作改土技术
黑土保护性耕作和定向培育技术
岗平地黑土——秋季旋耕深松秸秆覆盖
坡耕地黑土——横坡垄作，深耕深松；
——垄向区田的耕作模式。
低平地黑土——秋深松整地，秸秆还田的耕作模式。
6.垄作区田技术
6月26
7月26 8月26 取样日期
9月26
6月26
7月26 8月26 取样日期
9月26
玉米秸秆1年
C的释放率为48%， N的释放率为50%， P的释放率为80%， K的释放率为90%。
秸秆有这么多的养分分解， 留在土壤中的到底有多少？ 挥发的有多少？ 被植物利用多少？ 大量还田后是否会影响出苗？
9423 8538
8846 7231 7115
5577 8077
7654 6769 7385
7833a 8692a
8487a 7590a 7615a
9.5 21.5
18.6 6.1 6.4
注：小写字母为5%区间显著，大写字母为1%区间显著
秸秆还田不同处理较对照产量增加，其中秸秆1/2还田和1/3还田较 对照产量提高21.5%和18.6%； 添加腐解剂处理和秸秆覆盖处理较对照产量增加6.1%和6.4%；
农业部公报[2014]1号（2014.12.17）
东北黑土区耕地地力评价结果
当前黑土退化影响粮食产量,威胁到国家粮食安全 有机质下降是东北黑土退化的核心科学问题
养分流失
黑土退化
物理退化
化学退化
生物退化
家畜粪便、秸秆
黑龙江省农村每年产生的5.55亿吨生活污水、693万吨生活垃圾、6500万吨秸秆、 8000万吨畜禽粪便，多数污染物未经过有效处理。
处理
g/kg
2.51 2.73 2.78 2.67 2.57 2.54
g/kg
2.27 2.12 2.18 2.31 2.33 2.10
g/kg
23.6 24.5 23.7 23.3 23.5 24.0
mg/kg
166.8 214.0 247.4 227.4 213.0 215.1
mg/kg
75.7 71.1 73.8 79.3 75.5 72.2
22.19 26.02 31.33 30.52 28.49 22.25
微生物量 C/N
7.85 7.97 7.58 7.45 8.12 8.10

秸秆还田处理较常规施肥处理微生物量C和微生物量N都相应增加； 秸秆1/2还田和全量还田+腐解剂对土壤微生物C、N的增加明显； 秸秆全量还田+腐解剂处理土壤微生物C/N最高。
秸秆还田田间小区试验
不同处理土壤孔隙度
秸秆还田后土壤孔隙度较 对照都有增加，相对增加
不同处理土壤容重
不同秸秆还田处理降低土 壤容重； 秸秆1/3还田和秸秆1/2还 田土壤容重下降明显，较对 照下降0.12g/cm3和0.14 g/cm3，
1.40
a
在4.0%～7.1%，秸秆1/2还
田和1/3还田增加较高，差 异显著；
（4）秸秆还田对玉米产量的影响
表1-3 各处理玉米产量表（2015） 处理 根茬还田（对照）
Ⅰ 9385 Ⅱ 6846 Ⅲ 5231
产量 （kg/hm2）
7154a
增产 （%）
-
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
秸秆全量还田 秸秆1/2还田
秸秆1/3还田 秸秆全量还田+腐解剂 秸秆覆盖
8500 9462
8962 8769 8346
1.8
2.
A
培肥方法：改土增效为目标的改良制剂和肥料应用技术
模式创新：集成黑土综合治理技术模式（2+X和3+X模式）
北部厚层黑土区
2共性 技术
南部薄层黑土区
侵蚀型坡耕地黑土区
3共性 技术
测土施肥+浅翻深松
测土施肥+深松+秸秆还田 测土施肥+深松+秸秆还田
秸秆还田 区域 X-特点 技术 垄作区田 有机肥 行间覆膜 有机肥 区域 X-特点 技术
玉米 有机肥 秸秆还田 根茬还田 深松起垄 测土施肥+ B肥、Mo肥 拌种 测土施肥+ Zn肥拌种
中部侵蚀型坡耕地黑土区
大豆 秸秆还田 玉米 秸秆还田
北部高肥型厚层黑土区
大 豆 秸秆还田 深松改良 测土施肥+ N、P、K+B+ Mo肥拌种 土壤改良剂
深 松 横坡打垄 垄作区田
深 松 横坡打垄 垄作区田
3.明确了盐碱土“淡化表层”的形成机理、铝离子胶体凝聚改良技 术
硫酸铝添加量（土重%）
0.1% 0.2% 0.3% 0.4% 0.5% 0.6% 0.7%
苏打盐碱土中添加Al3+以后，Al3＋作用机理为：
铝离子改良剂+H2O=羟基铝离子（或聚合铝离子）+nH+
2H+ + CaCO3 = Ca2+ + H2O + CO2 —2Na+ + Ca2+ = —Ca2+ + 2Na+
东北黑土地保护利用试点项目推进落实会(20160226)
东北黑土地保护技术模式和技术措施
报告人：魏 丹
国家黑 土资 源 保 护与 可 持 续利用创新团队 黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所
报 告 内 容
一、黑土保护策略 二、黑土保护工程技术与模式
三、黑土保护工程技术措施
东北区耕地质量等级比例分布特征
t•ha-1BC（一次施入连年增产）
M
生物碳改良技术 北方障碍型土壤 3
大豆除草剂消减技术模式：
耕层深翻深松（30cm）+生物炭（ 2.6 t•ha-1y-1 ）+种子包衣
modes
4
5
酸化改良技术模式：浅翻深松+轮作系统（豆-玉-玉和玉-玉
-玉）+生物炭+氮肥减量（80%）
风沙土改良技术模式：生物炭+有机肥
（四）保护黑土资源在持续利用中，积极构建现代化大农 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。
（五）结合黑龙江省“一带一路”的战略布局，通过国际合 作与经营，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，将为我国黑土资源的利用 与发展显示出广阔与美好的前景。
种植绿肥？
如何培育健康的土壤？
合理轮作？
保护性耕作？
秸秆还田？
施用有机类肥料：改善土壤微生物区系、提高土壤活力、
有利于形成土壤团粒结构、平衡与持续提供养分
一、黑土资源保护的战略途径
（一）保护黑土资源对农业生产的优质立地生态条件
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。
1、以利用秸秆腐解提升地力为重点,有机肥激发秸秆腐熟技术
CK
60d
90d
120d
主要问题 低温转化 效率低
提温
关键技术
有机肥-秸秆 快速腐解
配套技术
深松或深翻 秸秆免耕覆盖 留茬垄沟种植
促腐
玉米秸秆生物量分解率
3个月玉米秸秆分解 52%～ 58%； 分解速率依次为玉米秸秆 2cm>6cm>10cm； 秸秆越长，其生物量的 分解越慢。
2.提出土壤团聚体形成机制为核心的有机肥根区导入技术
研究深松条件下，施有机肥对土壤根际
团聚体的培育及养分平衡调控技术
团聚体总量增加幅度：>5mm:0.251.67%; >0.25mm:4.18-13.65% 容重降低:0.03-0.13; 比重降低:0.020.13g/cm3;孔隙度增加:0.18-2.49%
土壤胶体
土壤胶体
1、铝离子改良剂与土壤水作用形成羟基铝离子对土壤
胶体的凝聚作用 2、氢离子对土壤pH调控作用
改善了土壤微团聚体和胶散复合体组成，对改良盐碱土具有重大突破
4.生物炭对除草剂残留降解技术
1 2
大豆连作障碍消减技术模式：
浅翻深松+根茬还田+生物炭（2.6 t•ha-1y-1）+NPK
生物炭肥料增效技术模式：浅翻深松+根茬还田+NPK+15
45.0 44.0 根茬还田（对照） 秸秆全量还田 秸秆1/2还田 秸秆1/3还田 秸秆全量还田+腐解剂 秸秆覆盖
0.00
（2）秸秆还田对土壤化学性质的影响
表 秸秆还田措施对土壤化学性质的影响 有机质 全氮 全磷 全钾 碱解氮 有效磷
g/kg
47.3 48.2 48.5 48.1 47.5 47.8
生物隔离带
经济效益：
2+X模式
3+X模式
肥料利用率提高12.3%，增收节支90元/亩 玉米平均增产11.9％，大豆平均增产12.1% 2006-2014年示范面积达787万亩，经济效益达5.5 亿元
核心技术:秸杆还田-测土施肥-有机培肥-耕层增厚改土
黑土区沃土技术模式集成与示范
南部贫瘠型薄层黑土区
运用垄向区田措施主要目的是使“三跑田
”变成“三保田”，即保水、保肥、保土。
7.开展以轮作、耕作、 栽培、培肥为基础的区域养分管理
根区微域环境尺度和大尺度培肥改土效应，建立黑土定向培育机制
1 对除草剂残留的降解 2. 对土壤PH调控
3.对土壤团聚作用
1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5
成熟模式 及推广
区域研究
阻水、固土为目标： 培肥、增产 坡耕地侵蚀 黑土综合治理 团聚体形成为目标： 技术 保水、保肥技术 风沙土及障碍土 壤综合治理技术
技术有机组合
农田验证
单项技术优化
试验田
黑土区耕地质量提升技术及模式
高肥力 “黑土保育”有机质提升技术； 薄层黑土“扩库增容”耕层增厚技术； 坡耕地“增渗减流”退化阻控技术； 盐碱土“淡化表层”形成技术 风沙土“团聚体”形成技术 集成了以有机质平衡为核心的黑土“肥沃耕层”构建技术 体系。