【中國新聞網】為耕地做“體檢”開“處方” 中國團隊科技創新守護“黑土糧倉”
中新網北京10月10日電 (記者 孫自法)黑土地是世界上最肥沃的土壤，被譽為“耕地中的大熊貓”。作為世界四大黑土區之一，中國東北黑土地約占全國耕地面積10%，是國家糧食安全重要保障的“黑土糧倉”，如何實現其有效保護和可持續利用，長期以來廣受關注。
科技會戰：“體檢開方”守護“黑土糧倉”
中國已將實施黑土地保護工程、加強東北黑土地保護和地力恢復納入國家“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要。2021年3月，中國科學院主動“揭榜掛帥”，并與吉林省、遼寧省、黑龍江省、內蒙古自治區簽訂框架協議，共同推進實施“黑土糧倉”科技會戰，針對“變薄”“變瘦”“變硬”等各類黑土地退化“疑難雜癥”開展科研攻關，“對癥下藥”保障“耕地中的大熊貓”健康，守護“黑土糧倉”。
其中，“黑土糧倉”科技會戰水稻土和白漿土質量與產能提升三江示范區項目，由中國科學院東北地理與農業生態研究所(東北地理所)科研團隊領銜28家單位140多位科研人員，與北大荒農墾集團友誼農場、曙光農場等強強聯合，通過類似CT掃描對黑土地進行“體檢”，為目標地塊精細“畫像”開出“處方”，并開展試驗示范與應用推廣，現已打造出適合于三江平原且可復制、可推廣的黑土地智能化保護利用模式即“三江模式”。
友誼農場“萬畝大地號”上，農機進行作物收割作業，場面壯觀。中新網記者 孫自法 攝
2024年秋收時節，被譽為“天下第一農場”的友誼農場滿目金黃。“黑土糧倉”科技會戰三江示范區項目首席科學家、中國科學院東北地理所研究員劉煥軍帶領團隊穿梭于玉米地和水稻田，仔細查看研究示范區作物收成和樣方土壤情況。
他說，三江平原耕地集中連片，但存在由于土壤障礙、水土流失嚴重、低洼內澇耕地面積大、低溫冷涼，限制地力與產能提升；農業時空基礎數據匱乏，限制了智能化水平的提升；大規模水田開發導致地下水季節性下降、水土資源時空不匹配等問題。
這些問題嚴重威脅國家糧食安全與區域生態安全，三江示范區項目團隊為此開展針對性研究攻關，因地制宜推出“三江模式”系統解決方案。
“三江模式”：黑土地智能化保護范式
劉煥軍指出，“三江模式”概括而言即黑土地智能化保護范式，其建成黑土地保護利用系統解決方案與集成樣板，實現多學科/全環節/全鏈條系統實現土壤障礙消減、智能化農機與耕作栽培、坡耕地水蝕阻控、低洼內澇耕地排水、小流域尺度水土優化、大面積綜合地力提升。
友誼農場一處玉米示范地里，劉煥軍研究員接受媒體采訪介紹“三江模式”。中新網記者 孫自法 攝
黑土地智能化保護范式主要包括八方面內容：一是黑土地保護問題系統認知理論創新；二是黑土地耕地質量立體監測認知新理論，建立監測指標體系；三是研發天空地立體監測技術，服務黑土“地塊畫像”需求；四是明確耕地退化的核心指標、輔助指標、閾值，定量診斷障礙與退化程度；五是基于天—空—地一體化監測技術體系獲取的區域農業時空大數據，建立三江平原多尺度分區體系，實現田塊內部的精準管理分區；六是生成不同技術的智能決策與“處方”，時空精準障礙消減與地力提升；七是結合分區體系與定量診斷，智能化配置黑土地保護利用技術；八是建設集成樣板，實現“監測診斷、技術處方、精準手術”的工程農藝生物措施集成保護。
其中，“地塊畫像”方面，項目團隊組織3次百人規模黑土地航空遙感實驗，目前獲取數據量超過2萬條逾400T，通過天空地立體監測技術對研究區域黑土農田的土壤、利用、產能、生態、退化、決策等要素進行米級高精度定量監測，為科學設計綜合治理方案提供數據基礎。
“海綿農田”：“三跑田”變成“三保田”
基于山水林田湖草沙生命共同體理念，中國科學院“黑土糧倉”科技會戰三江示范區項目團隊綜合運用衛星遙感、航空遙感、地面傳感等先進科技手段，研發出天空地立體監測技術體系，全方位獲取耕地質量數據并形成“地塊畫像”，從而創新推出“三江模式”這一黑土地坡耕地保護利用系統解決方案。
目前，該模式已構建面向三江平原黑土地保護的技術體系4套，包括黑土地坡耕地水蝕智能防控與綜合地力提升技術體系、白漿土旱田智能化保護利用技術體系、寒地水田智能化保護利用技術體系、基肥追肥全環節的水旱田智能施肥技術體系，分別應用于相對應的4個主要場景。
這個過程當中，三江示范區項目團隊與北大荒研究提出黑土地“海綿農田”概念并建立樣板最引人矚目。“‘海綿農田’是特別形象、很適合科普的一個提法，我們希望通過農機農藝工程措施及生物措施等，實現‘海綿農田’在旱的時候能高效蓄水、澇的時候能快速排水。”劉煥軍說。
在“海綿農田”示范樣板建設過程中，項目團隊利用天空地立體監測技術，智能化配置等高種植、可耕作寬埂、窄埂、暗管排水、小流域尺度蓄排等工程措施，白漿土改土、智能施肥、條耕等農藝措施，以及草水道等生物措施，實現“澇能排”“旱能蓄”和“固土保肥”，以此為基礎并融合多措施、多尺度、多環節黑土地坡耕地智能化保護利用技術體系，將曾經跑水、跑土、跑肥的“三跑田”變成保水、保土、保肥的“三保田”。
“科技司農”：讓農戶足不出戶巡田
如何讓“三江模式”“海綿農田”“地塊畫像”等先進科技手段服務農業生產、實現助農興農？關鍵是要讓農戶、農場方便快捷地用起來。中國科學院“黑土糧倉”科技會戰三江示范區項目團隊專門設計開發的“中科司農”手機應用軟件，頗受農戶、農場的歡迎與好評。
據項目團隊成員、中國科學院東北地理所科研助理曲洺伯介紹，團隊自主開發的“中科司農”手機APP同步微信小程序，旨在服務于廣大農戶，讓農戶足不出戶，在炕頭上就能看到自家田地作物長勢監測情況、區域氣象情況等。該手機軟件主打的“地塊畫像”則類似于CT掃描，給地塊做一個全身“體檢”，從而為農戶提供相關地塊的全方位數據服務，輔助他們根據退化障礙信息，及時進行土壤改良。
項目團隊另一名成員、中國科學院東北地理所科研助理孫金宇說，利用“中科司農”APP，可以實時查看目標地塊作物長勢情況、白漿土嚴重程度，還可以進行精準天氣預測，幫助農戶更好地實現耕、種、管、收的全流程管理，為保障國家糧食安全添磚加瓦。
友誼農場承包農戶郎艷會對“中科司農”手機APP及微信小程序印象深刻。他說，用了這個手機APP功能后，在家足不出戶就能巡田，就能看到自家田地長勢怎么樣，還可以根據精細天氣預報，選擇施肥打農藥的時機，“節省了不少事，幫助很大”。
北大荒農墾集團黑龍江友誼農場有限公司副總經理楊慧表示，除了手機APP，通過與中國科學院“黑土糧倉”科技會戰三江示范區項目團隊合作，友誼農場現在每塊耕地都擁有像身份證一樣的二維碼，只要用手機掃碼，就知道這塊地怎么種、怎樣施肥、需要注意什么。這種土壤數據的生成服務，對友誼農場和整個墾區都是最有用。
成效顯著：為糧食安全等作出重要貢獻
三江示范區項目團隊稱，作為中國科學院“黑土糧倉”科技會戰重要成果之一，“三江模式”已推廣至北大荒農墾集團友誼農場、曙光農場等16個農場，實現水分利用效率提高30%、糧食增產5%-22%、水土流失減少70%的綜合效益。
北大荒曙光農場，項目團隊用大型無人機在示范農田上空開展相關作業。中新網記者 孫自法 攝
當地農戶于殿東承包了友誼農場160.5畝耕地，中國科學院項目團隊沒來之前，是他最頭疼的一塊地，因為是坡耕地，坡度比較大，水土流失比較嚴重，產量低。“自從專家來了以后，通過(科技手段)綜合治理，每畝產量從原來的600多公斤增加到900多公斤，(增產增收的)效益可觀”。
楊慧認為，“三江模式”的形成和推廣，給友誼農場帶來最大的變化是能拿到更準確的土壤數據，包括作物長勢、災害的數據，“我們對土壤更了解了”；其次是整體作物產量提高3%到5%左右，按照變量施肥，施肥量每畝降低3公斤左右。
中國科學院東北地理所副所長李祿軍研究員則提醒，現代化農業特別是新質生產力如何助力農業生產、農業發展，后續還有大量工作要去做。比如在精準施肥、精準噴藥等技術環節，仍有大量技術參數需要去研究、摸索、試驗，以形成一系列規范、標準。
“通過努力，我們已構建黑土地保護‘三江模式’，并實現可復制、可推廣，為國家的糧食安全和生態安全作出重要貢獻。”劉煥軍總結說，短期看，它最直接的好處是增產帶來的經濟效益；長期看，這是給子孫后代留好地，是經濟效益和包括生態效益在內的社會效益綜合體現。他希望通過“海綿農田”技術把黑土層保護好，助力黑土地可持續甚至永續利用。(完)
責任編輯：曹子健
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