梨樹縣位于吉林省黑土核心地帶的松遼平原腹地，有“東北糧倉”之稱。全縣耕地面積396萬畝，糧食（主要為玉米）年均產量穩(wěn)定在50億斤以上，居全國前列。但糧食連年豐收的背后卻存在著令人憂心的問題。“土地高負荷利用、有機肥用量少且秸稈還田不足，化肥過量使用、連年高強度耕翻起壟讓黑土地越來越‘黃’。目前全縣沙土區(qū)面積接近90萬畝。”梨樹縣農業(yè)局副局長王貴滿說。
黑土地是很難再生的自然資源，形成1厘米土壤腐殖質層需要300年。作為我國玉米帶的核心，黑土帶在國家糧食安全和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的作用和地位十分重要。所以，恢復改良黑土地、建設高產穩(wěn)產農田是梨樹縣乃至東北地區(qū)農業(yè)生產的迫切需要。
2007年，中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所張旭東研究員帶領科研團隊在梨樹縣梨樹鎮(zhèn)高家村建立科研基地，多年研究表明：玉米免耕栽培技術體系是保護黑土地的高效措施。
張旭東介紹，傳統(tǒng)玉米栽培方式的田間作業(yè)有9個環(huán)節(jié)，包括收獲，秸稈移除，在播種前將玉米根茬和耕層土壤打碎、攪亂、起壟，起壟后鎮(zhèn)壓，播種施肥、播種后鎮(zhèn)壓，噴施除草劑滅草，中耕壓埋雜草，病蟲害控制。而玉米免耕栽培技術將作業(yè)環(huán)節(jié)減少至4個：收獲時將秸稈全部覆蓋地表、免耕播種施肥、藥劑除草和病蟲害防治、土壤疏松，每年可節(jié)約農機作業(yè)成本1100元/公頃。
2010年，中國農業(yè)大學資源與環(huán)境學院任圖生教授帶領團隊在梨樹縣泉眼溝村建立試驗基地，開展玉米免耕栽培配套耕作方式的研究。“玉米免耕栽培的核心是平作，在平整的耕地表面種植，不起壟，這就對行間距的設定提出了很高的要求。”任圖生說。
這兩個科研團隊聯合梨樹縣農技推廣站成功探索出了兩種玉米免耕栽培方式。等行距行間栽培模式：按70厘米均勻行距平作，在上一年的行間種植，秸稈均勻覆蓋地表，適合大規(guī)模田塊作業(yè)；寬窄行輪作栽培模式：按90厘米均勻行距種植寬窄行距，最小距離40厘米或60厘米，最大距離140厘米或120厘米。在寬窄行上輪換種植，秸稈呈條帶式集中覆蓋在窄行上，有利于提高播種質量和春季地溫的提升。這兩種模式的苗數都在4000株/畝，盡管略低于傳統(tǒng)種植方式，卻實現了同一田塊內部的輪作休耕。
“耕種方式改變了，作業(yè)機具也得跟著改變，要做到機藝融合才行。”中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所關義新博士說。經過不斷改進，康達牌免耕播種機可以在秸稈覆蓋的條件下，一次性完成清理秸稈、開溝、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等多項作業(yè)。在此基礎上，生產出的免耕深松機，解決了整株秸稈切不碎、長期免耕土壤壓實問題。海山牌免耕玉米收獲機也跟著改變，其第二代自走式收獲機割茬高度達到30~50厘米、莖稈切段長度10~30厘米，并且能使秸稈集中鋪放，滿足了寬窄行模式收獲時秸稈條帶鋪蓋在指定位置的要求。
正是農技推廣部門、科研單位和企業(yè)多年來的協同配合，讓玉米免耕栽培技術體系在梨樹縣日趨成熟，發(fā)揮出較大的種植和生態(tài)效益。
8年來的試驗數據顯示，秸稈的養(yǎng)分占玉米植株消耗土壤總養(yǎng)分的30%~50%。在玉米免耕栽培技術體系下，秸稈連年還田的耕層0~20cm有機質含量增加了12.91%，而且在化肥減施20%左右仍然保持高產；由于減少了對土壤的擾動，每平方米蚯蚓的數量達到120多條，是常規(guī)壟作的10倍；作物秸稈覆蓋地表，土壤含水量增加20%~40%，延緩旱情5~7天，出苗率提高10%左右，可以減少徑流量60%、減少土壤流失80%左右，每年每公頃可減少風蝕量800多噸。
目前，玉米免耕栽培技術體系示范推廣工程以梨樹縣高家村研發(fā)基地、梨樹鎮(zhèn)泉眼溝村等為中心，在吉林、遼寧、內蒙古、黑龍江等地設立8個輻射示范基地，示范推廣面積已達150萬畝。隨著該技術進一步推廣，有望革新東北地區(qū)玉米傳統(tǒng)壟作耕作制度，實現對黑土地的長久而有效保護。
