保护性耕作起源于北美，指的是播种后地表作物残留物覆盖率不低于30％的耕作措施。1934年，黑风暴横扫了美国西部草原地区，尘暴席卷了成千上万吨的黑土，约14180万公顷农田被毁。自此，美国在降低耕作强度和增加地表作物残留物覆盖方面做了大量试验。20世纪60年代，保护性耕作技术在美国逐步成型。秸秆覆盖免耕是典型的保护性耕作措施，即收获后至播种前，不搅动土壤，利用秸秆覆盖地表，减轻风侵和水蚀，并采用免耕播种机播种。

2007年，由张旭东牵头建立的中国科学院保护性耕作研发基地在吉林省梨树县高家村落成。中科院东北地理所研究员关义新也在其团队中，他认为，保护性耕作长期定位试验能够以明确的数据告诉决策者，实施保护性耕作十几年，土地产能可以提高多少，提前给出一个答案。2010年，中国农业大学教授李保国的团队也在梨树县建立了保护性耕作技术研发基地。

根据长期定位试验，张旭东、关义新等从2014年陆续提出了宽窄行秸秆全覆盖还田免耕、秸秆覆盖条带耕作等几项具体技术模式。《东北黑土地白皮书》显示，保护性耕作技术有明显增产增效的效果，比常规垄作增产约1000千克/公顷，每公顷节约成本1650元。此后，梨树县的保护性耕作被《农民日报》总结为“梨树模式”，被写进了《国家黑土地保护工程实施方案（2021-2025年）》。

当下，对于东北中低产量田的改良，也被认为是保护东北黑土地的一个环节，尤其是对白浆土这种障碍土壤的改良。刘杰说，白浆土是黑土地的一种类型，在黑龙江省有近5000亩，其中耕地面积近3000亩。白浆土耕层浅薄，有坚硬的白浆层，耐寒耐涝能力差，作物产量低，遇到旱涝灾害容易绝产，而经过改良后，白浆土能够实现更高且更稳定的粮食产量。

黑龙江省黑土保护利用研究院隶属于黑龙江省农科院，该院土壤改良团队负责人王秋菊对《中国新闻周刊》说，黑龙江省农科院从1970年代就开始研究白浆土改良，但在30余年时间里，几代科学家提出的改良模式一个个都失败了。直到近几年，才得出有效的白浆土心土改良培肥综合技术模式，而这一模式的核心技术在2003年左右被归纳出来。

现在已经成型的白浆土心土改良培肥技术模式，是在保证白浆土黑土位置不变的前提下，用机械打破白浆层，同时加入培肥物料。王秋菊表示，经过改良后的白浆土产量增加幅度为15％～20％。

在科研机构提出黑土地保护技术模式的过程中，作为技术实施载体的专用机械不可或缺。所有黑土地保护技术模式，都要有配套的专用机械才能成立。

韩晓增提出的肥沃耕层构建技术，需要用机械将0～35厘米土层旋转60～120，在韩晓增2005年提出这项技术时，他还没有在市场上看到符合要求的机械。直到2008年，他才最终在一家空军农场找到了适合的螺旋式犁壁犁。现在，同类型的机械在国内已经普及。

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