黑土是地球上宝贵的土壤资源，然而，土地使用、管理不当等原因造成黑土退化日益严重。针对黑龙江省耕地土壤存在耕层薄、犁底层厚、土壤粘糗等问题，中国科学院东北地理与农业生态研究所自选课题研发黑土地肥沃耕层构建关键技术日前通过专家鉴定。专家一致认为，这项技术有创新性，其中肥沃耕层构建理论和技术及其模式，在国内外处领先地位，目前该技术模式已被澳大利亚科学家引进到澳洲。
黑龙江省耕地面积2.2亿亩，其中粘重土壤占2/3，约1.5亿亩。这种土壤类型，土壤易涝，土体上下水热传导慢，土壤冷凉、滞水，常常影响春季播种。随着耕地开垦年限的延长，土壤肥力不断下降，加之黑龙江省最近10年由于机械化加强和玉米品种的改进，高寒豆麦产区也能种植玉米，使得玉米面积不断加大，导致秸秆在田间大量燃烧污染环境。该项目组科研人员以提升地力，构建肥沃耕层，建立土壤高效肥水库为目标，先后研发出深、免、浅组合耕作技术、采用螺旋式犁壁犁将玉米秸秆一次性深混还田技术。在此基础上，他们创建了米-豆-豆轮作模式、米-豆轮作模式和玉米连作高效栽培技术模式。此项技术和模式在黑龙江省取得了较好的应用效果。
2013年~2015年近三年推广应用面积达268万亩，其中玉米134万亩，三年平均亩增产79公斤，大豆应用面积134万亩，三年平均每亩增产17公斤。整个项目三年累计增产粮豆1.29亿公斤，新增利润2亿元。
黑土肥沃耕层构建关键技术创新及技术集成与示范
8月2日，在黑龙江绥化市鉴定的“黑土肥沃耕层构建关键技术创新及技术集成与示范”课题，为黑土地力提升带送来一场“及时雨”。
2005年，中科院东北地理所研究员韩晓增的团队开始从事黑土肥沃耕层的研究。在土壤剖面取样时，他发现土壤剖面都会有一层20~30厘米的障碍性层次出现：以东北的白浆土为例，障碍层次为白浆层。
这样的障碍性土层，“干了刀枪不入、湿了滴水不漏”，根系也不能很好地生长。如果通过翻耕将培肥土壤的有机物质带入土壤深层，为作物生长建立一个肥沃空间，将是一个崭新的思路。为了找到建立“肥沃耕层”的合适条件，韩晓增做了11年的田间实验。因为他要将各种条件排列组合起来开展试验：在耕作黑土上，需要分别设置0、15、20、35、50厘米深度和分别加上不同数量的秸秆以及秸秆配施有机肥的处理，再加上耕翻、免耕、浅耕的变化，再分别等到旱年、涝年、不旱不涝的年份来进行大自然的检验。
“35厘米为最优耕作和培肥深度，三年一次耕作频度效果最优。“韩晓增团队向鉴定专家汇报出明确的数字。他们通过观察和实验发现，该厚度的土壤储存的水和肥足够作物的生长需要，并且足够植物根系的生长。肥沃耕层构建技术完成后，他们又马不停蹄地将这项技术配套到当地的种植制度中，通过技术集成，建立了玉米大豆轮作和玉米连作的技术模式。
此项技术优点在于实现了玉米秸秆一次性全还田，还田深度大，解决了由于玉米秸秆还田深度浅所带来的土壤跑墒，影响作物出苗和生长等问题；打破了犁底层增加了耕作层厚度；同时秸秆还田也增加了土壤有机质含量，对提高了耕作层的肥沃程度，培肥土壤和保护黑土具有重要的作用。再配合组合耕法，实行“翻、免、少”的耕法，即第一年采用七铧犁将玉米秸秆全部翻扣入土壤中，第二年秸秆覆盖免耕，第三年少耕。在玉米—大豆轮作体系中，玉米茬采用秸秆扣翻耕法，大豆茬免耕种植玉米。
