7月的东北平原，大雨陆陆续续下了一个多月，降水量为上世纪50年代有气象记录以来的历史之最。在吉林省四平市梨树县，今年的玉米收成让人忧心。
村民：咱这地方十年九旱，今年涝了，今年属于是涝了，岗地都好，洼地多的村屯基本上就是绝收。
农户们已经很久没有经历过这样的遭遇。在这座有着61万农业人口的产粮大县，土地，是大部分当地人赖以生存的依靠。去年，梨树县的粮食产量达到41.2亿斤，而它所在的东北地区，每年的粮食产量占到了全国总量的四分之一，商品粮的三分之一。除了适宜作物生长的气候条件外，高产的奥秘也来源于人们脚下的黑土。
作为世界上公认最肥沃的土壤，黑土主要分布在北美洲中南部地区、俄罗斯乌克兰大平原区、南美洲潘帕斯草原区和中国的东北地区。中国的黑土区总面积共万平方公里，是我国重要的粮食生产基地，但现在，洪水不仅威胁着今年的收成，同时也侵蚀着宝贵的黑土地。
洪水冲刷着黑土地，并裹挟着大量黑土顺坡而下，有时甚至可以形成一道道清晰可见的侵蚀沟。
中国农业大学教授李保国：看到黑土地这样流失肯定是心疼，特别心疼，心情也特别沉重。
李保国是中国农业大学土地科学与技术学院院长，他带领的科研团队在梨树县已经工作了10多年，致力于黑土地保护和科研推广工作。梨树县十年九旱，水蚀的现象并不常常发生，在这里对黑土地带来最大伤害的是另一种自然气候。
张文镝：春天时候，特别是刮风，一刮春风，在地里蹲着一看，细沙就在地表走。
大风卷走地表上的土壤，形成风蚀。在东北平原，冰雪融化后至春耕的一段时间里，耕地中没有覆盖物，勤劳的农民开始翻耕、松土，致使土壤表层干燥而松软，春风一吹，黑土四处飞散，曾经一度造成黑风暴。大风席卷着黑土的天气也停留在了老一辈农人的记忆中。
梨树县农业技术推广总站成立于年，负责指导全县农业生产的方方面面。站长王贵满已经在这里工作了37年，对于黑土的流失，他有着深刻的体会。
梨树县农业技术推广总站站长王贵满：因为我们这个区域都是典型的黑土。春风刮完之后，把我们的壕沟都刮平了，那个时候真的心疼，那是粮土，最好的土壤。
根据中国水土保持公报年数据显示，从我国东北黑土地被大面积开发的上世纪50年代至今，东北黑土地水土流失面积为21.41万平方公里，占黑土地总面积的19.68%，黑土层厚度平均减少了30%至50%。相较于水土流失的直观可见，土壤有机质的减少更不容易被快速察觉。
在梨树县西北部的林海镇，42岁的李春满算得上是种地农户中为数不多的年轻人。过去的20年间，他曾一度通过化肥使用量的增加，慢慢感觉到土地变“孱”了。
李春满：一年比一年化肥投入大，最开始的时候我们是（用）斤（每公顷地），一点点递增，递增到（斤）、（斤）。你要不投入化肥，苞米指定是产量不行。
风雨的侵蚀带走了黑土，土壤养分在年复一年的消耗中逐渐下降。
根据中国科学院发布的《东北黑土地白皮书》显示，我国黑土层正在以年均0.1～0.5厘米的速度迅速流失。与此同时，黑土耕作层有机质含量在过去的60年间下降了三分之一。曾经被人们形容为“插根筷子也发芽”的黑土地正在变薄、变瘦、变硬。
怎么在利用中保护，是全世界黑土区土壤研究者们共同面临的考验。最终，科学家们从黑土形成的自然法则里得到了启发。
中国农业大学教授李保国：黑土是在温带的生物气候条件下，发育的一种地带性的土壤，一般是在黄土状的母质上发育的，原来的植被都是一些草原的，或者说草甸的植被，植被一岁一枯荣，然后表层就开始有机质的积累，那么一般来讲，形成一公分（黑土）大概需要两百到六百年。
在特有的气候条件下，覆盖在地表的植被自然生长，它们为土壤挡风遮雨，隔绝了风雨的侵蚀，它们枯萎、腐烂，融入泥土，为泥土提供丰富多样的养分，年复一年，日积月累，形成了极富有机质和水分的黑土，黑土集中连片的地方被称为黑土地。
早年间，张旭东在德国从事土壤学研究，年作为中科院百人引进计划的专家学者回到国内，加入中国科学院沈阳生态用研究所。当时，国际学界早已把造成黑土退化的矛头指向了传统的耕作制度。
中科院沈阳应用生态研究所研究员张旭东：传统的耕作制度就是我们老祖宗留下来的，我们表面上看是精耕细作，春天播种之前要耙地整地，把这地要整得非常疏松，然后到秋天的时候要收的时候，不仅仅是把秸秆收走，最后把根茬都要刨出去，地表裸露没有保护，一刮风也侵蚀，降雨也侵蚀。再就是没有补充，土壤没有有机物料补充，所以有机质逐渐消耗。我们要想解决东北黑土退化，必须改革耕作制度。
减少动土，有机物还田，是黑土地保护的核心要求。在此基础上，国外的科学家们率先研发出了秸秆覆盖免耕的耕作模式，这也是最为常见的黑土地保护性耕作技术之一，适用于大部分干旱或半干旱的地区，也就是玉米和大豆等旱地作物的主产区。
目前，在美国、澳大利亚等地，保护性耕作已成为主流耕作技术。但是在中国，农耕文明贯穿着上下五千年的悠久历史。从一粒种子的落地发芽到开花结果，土地承载了农民几乎所有的生活希望。人们春去秋来日复一日地劳作，最终在实践中得出了一个结论，那就是只有精耕细作才能获得来自土地的回报。颠覆传统的耕作模式是否适合中国的农业环境？不动土，地要怎么种？人们又是否能够接受全新的理念和方式呢？16年前，在农业科学家和当地农业技术人员的合力下，一场耕作革命在梨树县悄然萌芽了。
王贵满毕业于吉林省内的一所农业学校，早年间农闲的时候工作相对轻松，但从年开始，他变得忙碌起来。
那年冬天，沈阳的张旭东研究员找到王贵满，希望承包亩的连片土地，进行玉米秸秆覆盖免耕技术，也就是黑土地保护性耕作的长期定位试验。
中科院沈阳应用生态研究所研究员张旭东：因为有些变化在短期是看不出来的，你要微生物的变化可能很快，一两年肯定就能看出来变化，有机质变化，最短没有十年八年根本看不出来。我们一方面要积累数据，另一方面我们这里要创建模式，要研发模式，通过这个基地我们整个要推广示范。
本世纪初，原国家农业部就将保护性耕作列入“十五”期间重点推广的50项技术之一。2年，中央财政又设立专项资金，在北方十三个省、市、区设立相关项目。4年，王贵满所在的梨树县农业技术推广总站也曾响应吉林省农科院的号召，小范围内开展玉米高留茬还田示范，也就是收获时在地里留下较高的根茬，使其起到固土作用，这也是保护性耕作的一个常识。通过这个项目，王贵满对保护性耕作有了一点认识，因此他立刻听懂了张旭东的计划。
在王贵满的大力支持下，张旭东的团队承包下了位于梨树镇高家村的亩土地，7年，张旭东的保护性耕作研究从这里出发了。
这些照片拍摄于7年春天的高家村试验田，当时玉米已经收割完毕，秸秆也都已经被农户收回了家，按照惯例，它们将被用作过冬的燃料。张旭东做的第一件事就是拜托王贵满收购一些秸秆，然后铺到地里去。
在农民们传统的种植经验里，覆盖着秸秆的土地来年怎么可能种庄稼呢？怎么播种呢？只有张旭东知道，专门用于这种耕作方式的播种机早就诞生了。
传统种植用的播种机是在土壤翻耕或者深度旋耕后，把种子放进去。而免耕播种机要求尽量不翻耕或者深度旋耕，在此基础上，一次性完成开沟、播种、覆土和施肥的动作。传统播种机无法实现保护性耕作的作业要求。7年，当张旭东第一次在高家村播种的时候，国内市场上并没有免耕播种机，他只能使用中科院东北地理与农业生态研究所从国外购买的一台机器。
遵从自然法则的保护性耕作方式，并不仅仅适用于黑土地，从上世纪60年代起，我国的农业科学家们就已经开始
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