《黑土区旱地肥沃耕层构建技术规程》

GB/TXXXXX—

黑土区旱地肥沃耕层构建技术规程

1范围

本标准规定了耕地肥沃耕层构建的术语、定义、指标、构建技术。

本标准适用于黑土区黑土、黑钙土、草甸土、白浆土、棕壤、暗棕壤等六个土壤类型旱地的肥沃耕

层构建。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

NY/T496肥料合理使用准则通则

NY/T645玉米收获机质量评价技术规范

NY/T1121.6土壤有机质的测定

NY/T3442畜禽粪便堆肥技术规程

JB/T6279圆盘耙

JB/T6678秸秆粉碎还田机

JB/T10295深松整地联合作业机

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

肥沃耕层Fertilecultivatedlayer

采用机械耕作方法形成的，具有持续高效保水供水能力、保肥供肥能力、厚度达到30cm~35cm的

耕层。

3.2

肥沃耕层构建Fertilecultivatedlayerconstruction

采用深翻和深混等机械作业方法，将0cm~35cm土层旋转60°~120°，同时将秸秆或（和）有机肥深

混于厚度0cm~35cm土层之中，使土层达到肥沃耕层指标的耕作方法。

3.3

土壤有机质Soilorganicmatter

土壤中形成的和外加入的所有动植物残体不同阶段的各种分解产物和合成产物的总称，包括高度腐

解的腐殖物质、解剖结构尚可辨认的有机残体和各种微生物。

3.4

螺旋式犁壁犁Windingmoldboardplow

犁壁为螺旋型的铧犁，具有使土层旋转60°～120°功能的犁壁犁。

1

GB/TXXXXX—

4肥沃耕层指标

松嫩平原中东部、三江平原和大兴安岭山地丘陵区土壤有机质≥30g/kg，松嫩平原西部和辽河平原

土壤有机质≥20g/kg，耕层厚度30cm以上，土壤饱和持水量175mm～210mm之间，pH在5.5~7.5之间，

有效磷≥30mg/kg，速效钾≥150mg/kg。

5肥沃耕层构建技术

5.1玉米秸秆全量一次性深混还田构建肥沃耕层技术

5.1.1秸秆粉碎

玉米收获期适时采用机械收获，收获质量应符合NY/T645标准。利用秸秆粉碎机械进一步将玉米

秸秆及根茬破碎，使秸秆均匀地抛撒在田面上。秸秆粉碎的标准应符合JB/T6678的规定。

5.1.2构建肥沃耕层

利用螺旋式犁壁犁进行土层翻转作业，土层翻转60°～120°，作业深度为32.5±2.5cm，使平铺在田

块上的秸秆翻转进入0cm～35cm土层。

5.1.3整地

用圆盘耙对地块进行秸秆深混和碎土平整作业，地表平整度、土壤膨松度、土壤扰动系数等指标应

符合JB/T10295中规定。然后起垄作业或平作作业、镇压，使土壤达到待播种状态。圆盘耙应符合JB/T

6279标准。

5.2有机肥深混还田构建肥沃耕层技术

5.2.1抛撒有机肥

秋季收获后施用按NY/T3442标准规定堆制的有机肥，按照NY/T1121.6中规定测定土壤有机质含

量，根据土壤有机质含量和NY/T496中规定，确定适宜的有机肥施用量，施用量为22.5m3/hm2以上，

利用有机肥抛撒机，将有机肥均匀抛撒在田面上。

5.2.2构建肥沃耕层

利用螺旋式犁壁犁进行土层翻转作业，土层翻转60°～120°，作业深度为32.5±2.5cm，使平铺在田

块上的有机肥翻转进入0cm～35cm土层。

5.2.3整地

利用圆盘耙对地块进行有机肥深混和碎土平整作业，地表平整度、土壤膨松度、土壤扰动系数等指

标应符合JB/T10295中规定。然后起垄或平作作业、镇压，使土壤达到待播种状态。圆盘耙应符合JB/T

6279标准。

5.3秸秆配施有机肥深混构建肥沃耕层技术

5.3.1秸秆配施有机肥

玉米收获期适时采用机械收获，收获质量应符合NY/T645标准。在已粉碎的秸秆上抛撒有机肥，

有机肥应符合NY/T3442标准，有机肥的施用量为15m3/hm2以上。

2

GB/TXXXXX—

5.3.2构建肥沃耕层

利用螺旋式犁壁犁将田面上的秸秆和有机肥深混于入0cm～35cm土层。

5.3.3整地

利用圆盘耙对地块进行有机肥和秸秆深混及碎土平整作业，地表平整度、土壤膨松度、土壤扰动系

数等指标应符合JB/T10295中规定。然后起垄或平作作业、镇压，使土壤达到待播种状态。圆盘耙应符

合JB/T6279标准。

6注意事项

6.1黑土层≥30cm的旱地土壤，宜采用玉米秸秆全量一次性深混还田技术，以达到扩容耕层，构建

肥沃耕层的目的。

6.2黑土层<30cm的旱地土壤，肥力较低，物理性质较差的耕作土壤，宜采用秸秆配施有机肥深混还

田构建肥沃耕层技术和有机肥深混还田构建肥沃耕层技术，以补充因熟土层和心土层混合后导致的土壤

肥力下降。

6.3白浆土，在采用秸秆配施有机肥深混还田构建肥沃耕层技术的同时，应适当施用石灰调节土壤酸

度，适当增施磷肥，以达到一次性改造白浆土白浆层的目的。

6.4位于缓坡区的旱地肥沃耕层构建应同时采取水土保持措施。

6.5肥沃耕层构建机械作业时间宜在秋季作物收获后，土壤封冻前，土壤含水量为20%左右实施。

3

国家标准

《黑土区旱地肥沃耕层构建技术规程》

Technicalcodeofpracticeforconstructingfertilecultivatedlayerofuplandinblack

soilregion

编制说明

（征求意见稿）

《黑土区旱地肥沃耕层构建技术规程》国家标准起草工作组

二〇二五年四月

1工作简况

1.1任务来源

2025年3月27日国家市场监督管理总局标准技术管理司发布了《国家标准

化委员会关于下达2025年第三批推荐性国家标准计划和相关标准外文版计划的

通知》（国标委发[2025]12号），其中《黑土区旱地肥沃耕层构建技术规程》获得

批准成为2025年第三批国家标准制定计划项目，计划编号20250777-T-326，主

管部门为农业农村部，技术归口单位为全国土壤质量标准化技术委员会，主要起

草单位：农业农村部耕地质量监测保护中心、中国科学院东北地理与农业生态研

究所、中国科学院南京土壤研究所、黑龙江省农业环境与耕地保护站等。

1.2编制背景及意义

东北黑土是世界上最肥沃、垦殖时间较短的土壤类型之一，在保障国家粮食

安全中具有压舱石和稳压器的作用。但是黑土开垦后由于过度垦殖和水土流失导

致黑土肥力逐年下降，黑土发生退化，主要表现在黑土有机质锐减、耕作层变薄、

犁底层增厚，物理性质恶化以及生物功能退化，加之区域内部分土壤类型存在原

生障碍（如白浆土的白浆层、黑钙土的钙积层），影响了东北黑土区农业可持续

发展和粮食产能的稳定与提升。据统计，近60年来，黑土耕作层土壤有机质含

量下降1/3，部分地区下降了50%，0-30cm土层土壤容重增加了7.59%~59.49%，

田间持水量下降了10.74%~53.90%，贯穿阻力增加了21.61%。黑土退化导致作

物减产30%以上。黑土肥力的下降导致区域粮食生产对化肥依赖越来越严重，

带来了化肥利用率低、潜在环境风险加剧等一系列问题。目前黑土保护已经上升

到国家战略，2017年原农业部联合六部委印发了《东北黑土地保护规划纲要

（2017-2030年）》，明确提出到2030年东北黑土区耕地质量平均提高1个等级

（别）以上；有机质含量平均达到32g/kg，提高2g/kg；建议通过土壤改良、

地力培肥和治理修复等措施有效遏制黑土退化，持续提升黑土耕地质量。2021

年国家七部门联合印发了《国家黑土地保护工程实施方案（2021-2025年）》，进

一步明确黑土地保护利用的目标及技术措施。虽然自2015年东北黑土地保护利

用试点项目开展以来已经形成一批较为成熟的技术模式，但是国家层面还没有形

成相应的可操作的技术标准，限制了黑土地保护利用技术在更大范围内推广与应

用。因此亟需建立黑土区旱地肥沃耕层构建技术规程，指导黑土地保护利用工作，

可持续地服务于国家黑土地保护利用实施工程。

另外“十四五”期间科技部和农业农村部的国家重点研发计划“黑土地保

护与利用科技创新”重点专项，也亟需秸秆深混还田、有机肥施用等耕地肥沃耕

层构建关键技术的支撑。

编制组提出了适合黑土区6个土壤类型耕地的肥沃表层构建技术，同时还

提出了农机与农艺相结合的机具配备与使用、作业时间、作业流程及质量要求，

为黑土区肥沃耕层构建操作过程中存在的各项问题提出了科学的、有针对性的解

决方案与规范化指南，这将积极推动黑土区土壤保护、地力提升和粮食生产三重

目标的实现发挥重要作用，保证东北的商品粮基地农业可持续发展。

1.3工作过程

1.3.1成立标准编制组

2025年4月签订立项计划书后，项目承担单位立即成立了标准编制组，由

项目负责人担任编制组组长，集合农业农村部耕地质量监测保护中心、中国科学

院东北地理与农业生态研究所、中国科学院南京土壤研究所、黑龙江省农业环境

与耕地保护站各单位相关骨干人员，对该项目进行人员分配和责任分工，并完成

了任务书和合同书的填报，编制组成员中包括有耕地质量提升工作经验和标准修

订制工作经验的同志。

1.3.2起草阶段

2025年4月1-5日，按下达的《国家标准化委员会关于下达2025年第三批

推荐性国家标准计划和相关标准外文版计划的通知》标准编制组根据收集的资料

修改和完善预研阶段的标准草案，形成工作组讨论稿初稿。

2025年4月5-10日，标准编制组系统总结分析了耕地肥沃耕层构建技术在

黑土区不同土壤类型和生态类型区的试验结果，起草单位在充分交流后，对工作

组讨论稿进行了修改，形成了《黑土区旱地肥沃耕层构建技术规程》工作组讨论

稿和编制说明，重点对讨论稿的格式、语言和标点符号进行编辑性修改，对编制

说明的格式和内容进行了调整与修改，形成了《黑土区旱地肥沃耕层构建技术规

程》征求意见稿和编制说明。

2025年4月15日，起草组将《黑土区旱地肥沃耕层构建技术规程》征求意

见稿和编制说明提交全国土壤质量标准化技术委员会。

1.3.3征求意见阶段

1.3.4送审阶段

1.3.5报批阶段

1.4主要参加单位和工作组成员及其分工

本标准由农业农村部耕地质量监测保护中心、中国科学院东北地理与农业生

态研究所、中国科学院南京土壤研究所、黑龙江省农业环境与耕地保护站等单位

共同起草。主要成员为韩晓增、杨帆、邹文秀、杨宁、张丛志、陆欣春、马常宝、

崔勇、贾伟、闫东浩、陈旭、严君、胡炎、马云桥、王云龙、赵雷等。韩晓增为

主要起草人，负责方案制定、技术参数确定以及标准条款编写等工作，杨帆和马

常宝为技术顾问，邹文秀、杨宁、张丛志、陆欣春、崔勇、贾伟、闫东浩、陈旭、

严君、胡炎、马云桥、王云龙、赵雷负责标准资料收集、技术参数确定和试验结

果系统分析等。

2标准编制原则和主要内容

2.1基本原则

目的性明确：标准编订的目的是建立一个用于黑土区耕地肥沃耕层构建的标

准方法，用于支撑国家黑土地保护工程，提升黑土耕地质量，保障国家粮食安全。

可操作性强：标准采用的技术方法原理简单、操纵简便一行，具有普适性和

通用性。

科学性可靠：内容上参考国内外已发表相关分析方法和文献，确保标准采用

方法的科学性和先进性。

2.2国内外标准分析

在国家和行业标准方面，目前仅有《GB/T33469-201耕地质量等级》《NY/T

309-1996全国耕地类型区、耕地地力等级划分》《NY/T1634-2008耕地地力调查

与质量评价技术规程》《NY/T1119-2012耕地质量监测技术规程》等标准指导耕

地质量建设。耕地肥沃耕层构建技术相关标准仍处于空白，急需建立起一套规范

的技术体系支撑国家黑土地保护工程。黑土区旱地肥沃耕层构建技术规程就是其

中之一。

2.3主要技术内容及确定依据

2.3.1主要内容

按照我国标准方法编制的规范，本标准涉及的主要内容包括：应用范围、规

范性引用文件、术语和定义、肥沃耕层指标、肥沃耕层构建技术、注意事项，具

体内容请参考标准工作组编写的《黑土区旱地肥沃耕层构建技术规程》的送审稿。

2.3.2适用范围

本标准规定了耕地肥沃耕层构建的术语、定义、指标、构建技术，适用于黑

土区黑土、黑钙土、草甸土、白浆土、棕壤、暗棕壤等六个土壤类型旱地的肥沃

耕层构建。

2.3.3试验方法参数确定的依据

本标准中涉及的试验参数主要依据国内外已经发表的秸秆和有机肥还田技

术的文献，同时结合了验证试验的情况，做了一定修改，从而确保采用的方法具

有科学性和先进性。

3试验验证的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效益、社会效益和

生态效益

3.1肥沃耕层指标体系

肥沃耕层指标体系包括0~35cm土层土壤饱和水量、田间持水量、饱和导水

率、>0.25mm水稳性团聚体含量、土壤有机质含量等。

通过对21组黑土地长期定位试验和163个观测样地研究结果的对比分析，

确定了肥沃耕层的标准，即松嫩平原中东部和三江平原土壤有机质≥35g/kg，松

嫩平原西部和辽河平原土壤有机质≥20g/kg；饱和含水量≥210mm、田间持水量

≥140mm、饱和导水率0.5~1.5cm/h、水稳性团聚体（>0.25mm）≥40%；阳离子

交换量≥25cmol/kg，pH在5.5~7.5之间；有效磷≥30mg/kg，有效钾≥150mg/kg，

缓效钾≥800mg/kg。

3.2肥沃耕层构建技术

肥沃耕层构建技术章节共设置三部分内容：（1）玉米秸秆全量一次性深混还

田构建肥沃耕层，（2）有机肥深混还田构建肥沃耕层，（3）秸秆配施有机肥深混

还田构建肥沃耕层。

耕作深度可调节土壤环境和作物生长发育，通过耕作和有机物料还田可协调

水、肥、气、热，供给作物生长发育需要。适宜的耕作和秸秆还田深度十分重要，

耕作过深容易造成土壤漏水漏肥，过浅易造成土壤蒸散量加大而导致干旱。为筛

选适宜深度，我们在作物产量、作物出苗率、土壤蓄水和供水能力、作物水分利

用效率等方面开展了关于耕作和秸秆还田作业深度筛选的相关试验。

3.2.1作物产量

耕作作业能够增加玉米的产量，与免耕（D0）相比，耕作深度15cm（D15），

20cm（D20），35cm（D35）和50cm（D50）玉米产量分别显著增加了12.75%，

36.55%，51.43%和27.59%（图1）。玉米产量在耕作深度为35cm时达到了最大值，

说明0~35cm的是最有利于玉米生长发育和产量形成的耕层厚度。当分别向0~15

cm（D15+S）、0~20cm（D20+S）、0~35cm（D35+S）和0~50cm（D50+S）耕

作层中施入粉碎的玉米秸秆后玉米产量在0~35cm肥沃耕层（D35+S）处理达到

最大值（图1），与D15+S，D20+S和D50+S处理相比，产量分别增加了71.91%、

33.11%和24.53%（邹文秀，2016）。当分析同一耕层深度秸秆还田与否对玉米产

量的影响时发现，秸秆还田深度<20cm时，玉米产量显著降低，与D15和D20处

理相比，D15+S和D20+S处理玉米产量分别降低了16.81%和10.62%；秸秆还田深

度>35cm时，玉米产量显著增加，与D35和D50处理相比，D35+S和D50+S处理

玉米产量分别增加了7.29%和2.25%。所以中厚层黑土和草甸土的最佳耕层深度

为0~35cm，最佳秸秆还田深度为0~35cm和0~50cm，考虑到机械等因素的影响，

秸秆深混入0~35cm构建肥沃耕层是最佳的选择。

10000

9000

）

2

k8000

g

（

/

h

m

7000

玉6000

米

产5000

D0D15D20D35D50

量D15SD20SD35SD50S

处理

图1不同耕作深度和秸秆还田对玉米产量的影响

注：D0，免耕；D15，耕作深度为15cm；D20，耕作深度为20cm；D35，耕作深度为35cm；D50，耕作深

度为50cm；D15S，秸秆混入0~15cm耕作层；D20S，秸秆混入0~20cm耕作层；D35S，秸秆混入0~35cm

耕作层；D50S，秸秆混入0~50cm耕作层。

耕作亦能增加大豆的产量，与免耕（D0）相比，D15，D20，D35和D50大

豆产量分别显著增加了2.76%，6.98%，12.88%和8.50%。从图2可以得出大豆产

量在耕作深度为35cm时达到最大值，说明0~35cm的耕作层是最有利于大豆生长

发育和产量形成的耕层厚度。分别向0~15cm、0~20cm、0~35cm和0~50cm耕作

层中施用秸秆后，大豆产量在肥沃耕层构建深度为0~35cm（D35+S）时最高（图

2），与D15+S，D20+S和D50+S处理相比，产量分别增加了39.89%、26.36%和

14.63%（邹文秀，2016）。当分析同一耕层深度秸秆还田与否对大豆产量的影响

时发现，秸秆还田深度<20cm时，大豆产量显著降低，与D15和D20处理相比，

D15+S和D20+S处理大豆产量分别降低了12.86%和7.33%；秸秆还田深度>35cm

时，大豆产量显著增加，与D35和D50处理相比，D35+S和D50+S处理玉米产量

分别增加了10.97%和0.72%。所以中厚层黑土和草甸土大豆的最佳耕层深度为

0~35cm，最佳秸秆还田深度为0~35cm和0~50cm，考虑到机械等因素的影响，

秸秆深混入0~35cm土层构建肥沃耕层是最佳选择。

3000

2700

)

2

2400

k

(

g

/

h

m

2100

大

豆1800

产

量

1500

D0D15D20D35D50D15SD20SD35SD50S

处理

图2不同耕作深度和秸秆还田对大豆产量的影响

注：D0，免耕；D15，耕作深度为15cm；D20，耕作深度为20cm；D35，耕作深度为35cm；D50，耕作

深度为50cm；D15S，秸秆混入0~15cm耕作层；D20S，秸秆混入0~20cm耕作层；D35S，秸秆混入0~35

cm耕作层；D50S，秸秆混入0~50cm耕作层。

3.2.2春季土壤含水量和作物出苗率

春季土壤含水量对作物出苗至关重要，尤其是作物种床0~15cm土层的土壤

含水量。经过田间监测发现，不同耕作深度对春季0~15cm土层土壤含水量的影

响表现为D35>D50>D0>D20>D15（表1）。免耕土壤未经耕作，土壤孔隙度

小，土壤水分蒸发慢，进而表层土壤含水量较高；但是土壤进行耕作后，土壤孔

隙增加，进而增加了土壤蒸发，降低了表层（0~15cm）土壤含水量。与D0处

理相比，D15和D20处理0~15cm土层土壤储水量分别减少了6.54%和5.75%。

当耕作深度为0~35cm（D35）和0~50cm（D50）时，由于打破了犁底层，同时

土壤冻层融化，0~15cm土层能够接收来自15cm以下土层向上传导的水分，因

此土壤含水量显著高于D15和D20处理（邹文秀，2016）。秸秆还田亦是影响土

壤含水量的重要因素，对于不同的耕作深度，秸秆还田后0~15cm土层土壤储水

量均表现为减小，但是D35+S处理0~15cm土层土壤储水量显著高于其他处理。

不同的耕作深度下，免耕处理的大豆和玉米出苗率均最低，分别为97.44%

和95.40%，而耕作深度为0~35cm的大豆和玉米出苗率高于其他的处理（表1）。

不同耕作深度下秸秆还田后大豆和玉米的出苗率均表现为降低，T检验显示当耕

作深度<20cm时，秸秆还田后大豆和玉米的出苗率显著降低，而当耕作深度>35

cm时，秸秆还田对玉米和大豆出苗率则没有显著的影响。秸秆还田深度是影响

玉米和大豆出苗率的重要因素（邹文秀，2016）。玉米和大豆的出苗率随着秸秆

还田深度的增加而增加，与D15S处理相比，D20S，D35S和D50S处理玉米的

出苗率分别增加了7.04%、14.54%和13.10%，大豆的出苗率分别增加了6.26%、

4.45%和5.26%。

表1不同耕作深度对出苗时土壤含水量及大豆和玉米出苗率的影响

0-15cm出苗率（%）0-15cm出苗率（%）

处理处理

土壤含水量（mm）大豆玉米土壤含水量（mm）大豆玉米

D031.54b94.77a95.40ab

D1529.48c95.57a97.53aD15S27.89c82.57c85.27c

D2029.72c95.80a97.83aD20S28.88b87.73b91.27b

D3533.10a95.94a97.87aD35S32.65a94.50a97.67a

D5031.35b94.90a96.43aD50S29.83b95.17a96.43ab

注：同列不同的小写字母表示不同处理之间的差异在p<0.05的水平上差异显著。D0，免耕；D15，耕作深

度为15cm；D20，耕作深度为20cm；D35，耕作深度为35cm；D50，耕作深度为50cm；D15S，秸秆混

入0~15cm耕作层；D20S，秸秆混入0~20cm耕作层；D35S，秸秆混入0~35cm耕作层；D50S，秸秆混

入0~50cm耕作层。

3.2.3土壤蓄水和供水能力

为明确肥沃耕层构建深度对土壤蓄水和供水能力的影响，选择分析累计降水

80.2mm后不同耕作深度对0~35cm土层土壤储水量的影响见表2。与浅耕（D15

和D20）相比，D0处理0~35cm土层土壤储水量在6月11日分别降低了3.43%

和1.31%，而深耕与D0处理相比增加了0~35cm土层的土壤储水量，D35和D50

处理分别增加了5.00%和3.29%，说明增加耕层深度能够增加黑土对大气降水的

蓄积能力。与仅耕作相比，浅耕情况下，秸秆还田降低了6月11日0~35cm土

层土壤的储水量，与D15和D20处理相比，D15+S和D20+S处理的土壤储水

量分别降低了6.38%和3.36%；而当耕作深度>35cm后秸秆还田则能够增加土壤

储水量，与D35和D50处理相比，D35+S和D50+S处理土壤储水量分别增加了

6.67%和1.27%，说明秸秆还田对土壤储水量的影响取决于秸秆还田深度（邹文

秀，2016）。经历了29天没有降水的条件下不同耕作深度处理0~35cm土层土壤

储水量均显著下降，忽略水分在35cm土层界面的上下传导，定义损失的水分为

土壤的供水量，即0~35cm土层中供给作物吸收利用的水分总和。从表2分析得

出随着耕作深度的增加，0~35cm土层土壤储水量有增加的趋势，在耕作深度为

35cm时土壤的储水量达到了最大值。与耕作处理相比，秸秆还田后0~35cm土

层土壤供水量增加了0.90%~6.67%，其中秸秆还田深度为35cm时土壤的供水

量达到最大值，说明构建0~35cm肥沃耕层有利于土壤蓄水和供水能力的提高。

表2肥沃耕层构建深度对0~35cm土层土壤蓄水和供水能力的影响

土壤含水量（mm）土壤供水量土壤含水量（mm）土壤供水

处理处理

6月11日6月30日（mm）6月11日6月30日量（mm）

D0102.5083.7918.71

D1598.9876.8122.17D15S92.6770.1122.56

D20101.1677.8923.27D20S97.7774.2923.48

D35107.6381.7024.93D35S114.8088.4326.38

D50105.8881.9423.94D50S107.2282.4524.77

注：D0，免耕；D15，耕作深度为15cm；D20，耕作深度为20cm；D35，耕作深度为35cm；D50，耕作深

度为50cm；D15S，秸秆混入0~15cm耕作层；D20S，秸秆混入0~20cm耕作层；D35S，秸秆混入0~35cm

耕作层；D50S，秸秆混入0~50cm耕作层。

3.2.4水分利用效率

将试验区三年大豆和玉米的水分利用效率进行了平均后得到图3。不同耕作

深度下玉米的水分利用效率在11.78~13.94kg/hm2/mm之间，大豆的水分利用效

率在3.49~5.73kg/hm2/mm，不同处理间均表现为D35>D50>D20>D15>D0

（邹文秀，2016）。与仅耕作处理相比，土壤耕作配合秸秆还田对大豆和玉米水

分利用效率的影响决定于秸秆还田的深度，当秸秆还田深度<20cm时，秸秆还

田后大豆和玉米的水分利用效率降低了2.25%~7.07%；而当秸秆还田深度>35cm

时，秸秆还田后大豆和玉米的水分利用效率增加了4.23%~6.05%。大豆和玉米的

水分利用效率均在D35S处理达到了最大值，说明通过秸秆深混构建0~35cm厚

度的肥沃耕层能够实现水分的高效利用。

715

)大豆)玉米

//

mm

22

m6m14

kk

((

gg

//

hh

m5m13

412

水水

分3分11

利D0D15D15SD20D20SD35D35SD50D50S利D0D15D15SD20D20SD35D35SD50D50S

用用处理

效效

率图3不同耕作作业深度对大豆和率玉米水分利用效率的影响

注：D0，免耕；D15，耕作深度为15cm；D20，耕作深度为20cm；D35，耕作深度为35cm；D50，耕作深

度为50cm；D15S，秸秆混入0~15cm耕作层；D20S，秸秆混入0~20cm耕作层；D35S，秸秆混入0~35cm

耕作层；D50S，秸秆混入0~50cm耕作层。

3.3肥沃耕层构建效果评价体系

土壤有机质及速效养分含量、土壤持水量、土壤饱和导水率和土壤结构等是

表征黑土地土壤肥力的重要指标。通过对一系列田间试验数据的整理与统计分析，

我们建立了由土壤有机质、速效养分、土壤饱和导水率、土壤持水量、土壤结构

等指标构成的肥沃耕层构建效果评价体系。

3.3.1土壤有机质含量

进入土壤中的秸秆经微生物分解后，一部分进入土壤，形成土壤有机质（Zou，

2016）。秸秆进入不同深度土层后对土壤有机质含量的提升作用是不一样的（表

3）。当秸秆深混入0~15cm、0~20cm、0~35cm、0~50cm土层后，相应土层土

壤有机质含量分别增加了2.68g/kg，1.95g/kg，1.37g/kg，0.81g/kg，土壤有机

质增加的总量分别为4462kg/hm2，4329kg/hm2，5733kg/hm2和4884kg/hm2。

虽然增加的单位土壤质量的有机质含量随着秸秆还田深度的增加而减少，但是增

加的土壤有机质总量在秸秆还田深度为0~35cm时达到了最大值，说明在0~35

cm土层构建肥沃耕层能够通过提升深层土壤有机质含量而提高土壤有机质总量。

调控秸秆还田对土壤有机质影响的因素众多，其中秸秆与土壤的接触程度是一个

非常重要的因素，它能够通过影响微生物与秸秆的接触面积，而影响秸秆的腐解

过程（郑立臣，2006）。

表3连续秸秆混合还田三年后土壤有机质的增加量

土层深度初始值*三年后增加的土壤有机质含量（g/kg）

（cm）D15SD20SD35SD50S

0~1539.312.68

0~2039.311.95

0~3537.511.37

0~5033.070.81

注：0~35cm和0~50cm土层土壤有机质含量均采用加权平均后获得。

3.3.2土壤轻组有机碳含量

土壤轻组有机碳（LFOC）是土壤中与矿质部分结合相对松散的部分，其分

解速度相对较快。秸秆混入土壤后腐解过程中形成的中间产物是LFOC的重要来

源（梁尧，2011）。秸秆混入不同深度土层后，均显著增加了相应土层中LFOC

的含量，并随着秸秆还田时间的延长，LFOC含量呈增加的趋势。与初始值相比，

三年后D15S，D20S，D35S，D50S处理相应层次LFOC含量分别增加了29.64%，

29.76%，32.82%和26.27%，说明秸秆还田是增加LFOC的重要途径。

随着秸秆还田深度的增加，相应土层中LFOC的含量呈减小的趋势。一方面

是由于不同处理初始LFOC含量就存在差异（图4），另一方面是秸秆混入不同

深度土层后，D15S处理中秸秆与土壤的比例最大，达到了6.06g/kg，导致0~15

cm土层中的秸秆分解后形成的LFOC在单位质量土壤中的含量也达到最大值，

即新增加的LFOC是最多的，相应的随着秸秆还田深度的增加，新增加的LFOC

的含量亦逐渐减少。但是当计算不同处理LFOC在相应土层的储量后，得到了与

土壤有机质总量相似的结果，即连续三年施用秸秆后，LFOC的储量在D15S处

理中达到了最大值，与其相比D20S，D35S和D50S处理分别降低了39.90%，

34.59%和15.71%，说明秸秆深混入0~35cm土层（构建肥沃耕层）能够显著增

加该层中LFOC的储量。

5

初始值

2009

42010

2011

(

g

/

k

g

)3

2

轻1

组

有

机0

D15SD20SD35SD50S

碳

处理

含

图量4连续秸秆不同深度深混还田对土壤轻组有机碳的影响

注：D15S，秸秆混入0~15cm耕作层；D20S，秸秆混入0~20cm耕作层；D35S，秸秆混入0~35cm耕作层；

D50S，秸秆混入0~50cm耕作层。

3.3.3土壤速效养分

秸秆进入土壤后被微生物作为碳源利用，其在分解过程中除了增加土壤有机

质含量以外，也是土壤中氮、磷、钾养分的重要来源。本研究中秸秆的平均氮（N）、

磷（P2O5）、钾（K2O）含量分别为7.10g/kg，0.70g/kg，8.10g/kg，按照秸秆还

田10000kg/hm2计算，每年每公顷以秸秆形式投入土壤中的氮、磷和钾总量分别

为71kg，7kg和81kg（邹文秀，2018）。与初始值相比，D15S，D20S，D35S

和D50S处理相应土层碱解氮含量分别增加了7.17%，9.56%，20.63%和8.29%；

速效磷含量分别增加了9.16%，10.69%，38.18%和20.21%；速效钾含量分别增

加了12.63%，25.25%，43.71%和29.54%（表4）。与浅层秸秆还田相比，肥沃耕

层构建显著增加了碱解氮、速效磷、速效钾含量，增加秸秆的还田深度，能够促

进深层土壤中速效养分的积累。王喜艳等研究表明连续三年秸秆还田后0~20cm

土层土壤碱解氮、速效磷和速效钾分别提高了1.8%~8.38%，5.47%~14.66%，

1.77%~5.31%，而20~40cm土层则分别提高了6.15%~30.82%，1.74%-2.98%和

4.3%-13.98%（王喜艳，2013）。

表4连续秸秆混入不同深度土层对土壤速效养分的影响

处理碱解氮（mg/kg）速效磷（mg/kg）速效钾（mg/kg）

初始值三年后初始值三年后初始值三年后

D15S251.00269.0039.3042.90198.00223.00

D20S251.00275.0039.3043.50198.00248.00

D35S231.29279.0033.0045.60188.57271.00

D50S196.70213.0028.0833.70179.10232.00

注：D15S，秸秆混入0~15cm耕作层；D20S，秸秆混入0~20cm耕作层；D35S，秸秆混入0~35cm耕作层；

D50S，秸秆混入0~50cm耕作层。

3.3.4土壤饱和导水率

从图5以看出各处理的饱和导水率在0~20cm土层差异很小，在20~35cm土

层差异较大。与农民常规相比，肥沃耕层构建（秸秆深混还田和有机肥深混还田）

在该层次的饱和导水率分别增加了1.67倍和0.73倍，其主要原因是在耕作过程

中向20~35cm亚耕层处施用了秸秆和有机肥，打破了犁底层，创造了良好的土

壤孔隙状况。打破犁底层的同时向其中添加秸秆和有机肥能够促进大气降水的入

渗，减少地表径流带来的水分损失，提高土壤的蓄水能力和作物对大气降水的利

用。特别是在干旱年份，通过改善20~35cm犁底层土壤的水分入渗状况，能够

增加作物对土壤中储存水分的利用，以缓解由干旱带来的作物减产。

土壤饱和导水率（cm/h）

.6.81.01.21.41.61.82.02.22.4

5

农民常规

秸杆深混

有机深混

15

）

c

m

（

土

25

层

深

度

35

图50~20cm和20~35cm土壤饱和导水率

3.3.5土壤持水量

在土壤比重相同的条件下，土壤容重大小决定土壤孔隙，土壤孔隙的多少决

定土壤饱和持水能力，饱和持水能力是土壤对作物供水能力的容量因子，对调控

大气降水，持续提供作物需水有重要作用。图6表明肥沃耕层构建（ST+DS和

ST+DM）均能显著提高第一年的20~35cm土层的土壤饱和含水量，与农民常规

相比分别增加了9.2%和5.5%；深松虽然能够打破犁底层，但是到了秋季由于机

械碾压和土壤自然沉实导致其20~35cm土层土壤的饱和持水量基本与农民常规

持平。肥沃耕层构建由于有机物料深混入20~35cm导致6年后该层次的土壤饱

和持水量仍然高于农民常规，分别增加了9.8%和7.8%，说明在打破犁底层的同

时加入有机物料能够长时间地改善20~35cm土层的水分状况。

140140

ST+DS0-20cmST+DM0-20cm

20-35cm20-35cm

120120

100100

((

mm

m80m80

))

6060

4040

土土

壤壤

饱20饱20

和和

含0含0

起始第一年第六年

水起始第一年第六年水

量140量140

TT0-20cm

ST0-20cm20-35cm

12020-35cm120

100100

((

mm

m80m80

))

6060

4040

土土

壤壤

饱20饱20

和和

含0含0

起始第一年第六年起始第一年第六年

水水

量量

图6不同构建方式对0~20cm和20~35cm土层持水能力的影响

注：ST+DS，0~35cm秸秆深混；ST+DM，0~35cm有机肥深混；ST，浅翻深松；TT，农民常规。

3.3.6土壤结构

在机械组成相同的土壤中，水稳性团聚体的粒级分布是决定土壤结构，控制

土壤固、气、液三项比的重要因子。我们选择>0.25mm团聚体来衡量土壤结构

变化情况见图7。与起始土壤相比，构建肥沃耕层（ST+DM和ST+DS）后，20~35

cm土层>0.25mm土壤团聚体含量分别增加了44.3%和15.6%，说明物料的添加

能够改善土壤亚耕层的结构，增加耕层厚度。

6060

0~20cm20~35cm

5050

）

%

40（40

3030

团

团

聚

聚

体

体

含2020

含

量

>

量

(

>

0

%

.

2

0

)

5

10.10

2

m

5

m

m

m

00

起始TTSTST+DSST+DM起始TTSTST+DSST+DM

处理处理

图7肥沃耕层对0~20cm和20~35cm土层>0.25mm土壤团聚体的影响

注：ST+DS，0~35cm秸秆深混；ST+DM，0~35cm有机肥深混；ST，浅翻深松；TT，农民常规。

3.4肥沃耕层构建成经济效益分析

参照示范田与技术辐射区四年田间效果（表5）。经计算，与农民常规种植（秸

秆不还田）相比，玉米秸秆全量一次性深混还田肥沃耕层构建技术每公顷增加成

本335元，产量增加980kg，增产10.32%，增加收入1135元。有机肥深混还田肥

沃耕层构建技术每公顷成本增加2135元，产量增加1700kg，增产17.89%，增加

收入415元。秸秆配施有机肥深混肥沃耕层构建技术每公顷成本增加2135元，产

量增加1950kg，增产20.53%，增加收入790元。

表5肥沃耕层构建经济效益

成本产量总产值纯效益

类别项目（¥/hm2）

（¥/hm2）（kg/hm2）（¥/hm2）（¥/hm2）

秸秆清理费180

农民整地费（包括灭茬）420

常规收获费用80048709500142509380

种植播种费用270

肥料、种子、农药费用3200

秸秆深混还田费用500

秸秆耙地费用270

全量起垄费用195

深混镇压费用905205104801572010515

还田收获费用800

技术播种费用270

肥料、种子、农药费用3080

节本增效情况+335+980+1470+1135

成本产量总产值纯效益

类别项目（¥/hm2）

（¥/hm2）（kg/hm2）（¥/hm2）（¥/hm2）

有机有机肥堆沤费1500

700511200168009795

肥深有机肥抛洒费300

混还有机肥深混还田费用500

田技耙地费用270

术起垄费用195

镇压费用90

收获费用800

播种费用270

肥料、种子、农药费用3080

节本增效情况+2135+1700+2550+415

有机肥堆沤费1500

有机肥抛洒费300

秸秆秸秆和有机肥深混还田

500

配施费用

有机耙地费用270

7005114501717510170

肥深起垄费用195

混还镇压费用90

田收获费用900

播种费用270

肥料、种子、农药费用3080

节本增效情况+2135+1950+2925+790

数据来源：东北黑土地区海伦和北安等生产调研。以当地中高产农户为对照；玉米价格按照1.5元/公斤计算。

3.5预期达到的社会效益等情况

黑土地是我国重要的耕地资源，在保障国家粮食安全中具有重要作用。但是因长期不合

理利用导致黑土耕地质量下降，“变薄”“变瘦”“变硬”等问题突出，已经成为限制区域粮

食产能提升的关键问题。2015年实施东北黑土地保护利用项目以来，尚未形成标准化的技术

规程，限制了黑土地保护利用技术的推广应用以及成效。目前国家黑土地保护工程也未找到

合适的土壤国标。通过制订《黑土区旱地肥沃耕层构建技术规程》，可以为黑土耕地肥沃耕

层构建提供规范化的标准方法，也可助力于国家黑土地保护工程。该标准一经发布实施，将

会被农业农村部门、生态环境部门、农业技术推广部门、生产实施主体广泛采用，将会提升

土壤、环境和生态等学科有关耕地质量提升、农业废弃物资源化利用研究的交流，对促进土

壤学科发展具有重要意义，具有显著的社会效益。

4采用国际标准和国外先进标准情况

目前国内外尚未有耕地肥沃耕层构建方法，本标准水平属国际先进水平。

5以国际标准为基础的起草情况，