【中國科學報頭版頭條】青春扎根黑土地 協力創新保糧倉
長春到建三江，約700公里；長春到海倫，約450公里；長春到長嶺，約200公里……
中國科學院東北地理與農業生態研究所(以下簡稱東北地理所)有這樣一群年輕人，雖然他們的家在長春，但他們卻常年奔波在東北廣袤的黑土地上，平均每年投入田間地頭的工作時間超過8個月。
這些年來，他們與中國科學院內34家研究機構、院外71家單位的1300余人一起，將青春和才華獻給了黑土地，傳承并踐行老一輩科學家的優良傳統，凝練出“扎根大地譜新篇、協力攻堅克難關、篤行創新謀發展、擔當奉獻保糧安”的黑土精神，為筑牢農業強國的根基貢獻青春力量，用科技在黑土地上書寫屬于自己的青春華章。
韓曉增（右一）和鄒文秀（右二）介紹黑土地保護成果。沈春蕾/攝
扎根黑土
構建保護利用新范式
“捏把黑土冒油花，插雙筷子也發芽?！睎|北肥沃的黑土地被譽為“耕地中的大熊貓”。中國科學院發布的《東北黑土地白皮書(2020)》指出，我國東北黑土地總面積109萬平方千米，其中典型黑土地耕地面積1853.33萬公頃，是我國最重要的商品糧基地。
“如果說黑土地是‘耕地中的大熊貓’，那么黑土層就相當于‘大熊貓的心臟’，土壤有機質則是‘大熊貓的血液’?！睎|北地理所研究員韓曉增跟黑土地打了近40年交道，說起黑土，他能聊上三天三夜。
他告訴《中國科學報》：“這些年來，由于重用輕養，我國東北黑土地處于‘亞健康’狀態，土壤肥力長期透支，黑土層變‘瘦’變‘硬’，急需好好調理身子?！?/p>
2021年3月，中國科學院聯合東北三省一區實施“黑土糧倉”科技會戰。同年6月，中國科學院啟動“黑土地保護與利用科技創新工程”戰略性先導科技專項，旨在用科技力量筑牢“黑土糧倉”。在這場“黑土糧倉”科技會戰中，東北地理所擔任“先鋒軍”。
隨后，中國科學院發揮體系化建制化優勢，快速聚集院內34家研究機構、院外71家單位1300余人的科研“集團軍”，積極落實國家“藏糧于地、藏糧于技”戰略。
作為“黑土糧倉”科技會戰的前線總指揮，東北地理所所長姜明帶領團隊圍繞黑土地力提升、肥沃耕層構建開展科技攻關，打造“用得上、有影響”“推得開、留得下”的黑土地保護與利用硬核技術，構建更加成熟、有效的黑土地保護利用模式，為用好、養好黑土地作出國家戰略科技力量的貢獻。
“黑土糧倉”科技會戰實施以來，這支科研“集團軍”把智慧和汗水揮灑在廣袤的黑土地上。針對黑土地“變薄、變瘦、變硬”的退化問題，他們解析了黑土區主要侵蝕過程的臨界地貌特征，構建了漫川漫崗黑土區土壤侵蝕量的估算模型，闡明了黑土有機質演變特征及積累機制；針對不同區域的農業資源稟賦與氣候特征，他們不斷解決制約黑土地保護與利用的基礎科學問題，在7個萬畝級示范區初步構建了“梨樹模式2.0”“龍江模式”“大安模式”“遼河模式”“大河灣模式”“三江模式”“齊齊哈爾模式”等黑土地保護利用模式樣板。
其中，“梨樹模式2.0”和“龍江模式”支撐了國家黑土地保護工程的實施；“大安模式”實現了鹽堿地高效改良與綜合利用的結合，為吉林省“千億斤糧食”工程提供了有力的科技支撐；以大數據與智能裝備為核心的“大河灣模式”創建了信息技術與農業技術高度融合的黑土地保護利用現代農業新范式；“三江模式”以天空地監測與水肥智能管控為核心，輔以白漿土旱田深松減障、水田改造、坡耕地水蝕防控、智能變量施肥等技術集成的現代農業技術模式。
姜明介紹，短短幾年的時間，“黑土糧倉”科技會戰取得了顯著成效，實現了黑土地保護與利用理論研究、技術研發和示范推廣的科研新范式。
齊心協力
實施天空地立體監測
科研人員在友誼農場合影。東北地理所供圖
位于黑龍江省雙鴨山市友誼縣的北大荒農墾集團友誼農場內，種植戶于殿東承包了青年莊附近一片160多畝的坡耕地。由于青年莊地塊有一定坡度，農田退水會匯聚到地勢較低的一個池塘?！耙幌掠?，田里的肥料和土也會被沖走。”于殿東深受水土流失問題的困擾。
后來，友誼農場來了一群科研人員，他們在這里開展小流域綜合治理、“等高環播”等種植模式示范，化解了困擾于殿東的煩心事。
東北地理所研究員劉煥軍是這群科研人員的帶頭人。他說，當地農民其實不怕干旱，反而更擔心澇。
2024年6月，友誼縣一個月的降雨量超過往年大半年的水平，造成前期低溫冷涼。如果沒有劉煥軍這群人，青年莊小流域將是內澇積水的重災區。
“現在土保住了，水保住了，產量也上來了。原來每畝地產糧600公斤左右，現在能達到畝產900公斤，每畝地效益增加了200多元。”于殿東說。
劉煥軍是“80后”，出生于黑龍江農村，對黑土地有深厚的感情，從小便立志提升我國農業科技水平。在填報高考志愿時，劉煥軍填報的兩所大學均為農業院校。求學經歷開啟了他對黑土地監測與高效利用的研究，這些年來他用熱情和汗水踐行著黑土人的執著與堅守。
如今，劉煥軍任“黑土糧倉”科技會戰三江示范區(以下簡稱三江示范區)青年突擊隊隊長，帶領28家單位144余位科研人員，創新科研與應用范式，提出三江平原黑土地個性化、系統“治療”方案，構建“黑土地耕地質量多尺度天空地立體監測技術與預警系統”，精確“把脈”黑土地耕地質量問題。
“我們開發了秸稈翻埋、深松減障、智能管控、水土優化等技術，并在此基礎上總結梳理出‘三江模式’?！眲ㄜ娊榻B，三江示范區分別與北大荒農墾集團紅興隆分公司、建三江分公司等簽訂了戰略合作協議，開展技術推廣應用。
現在，“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。
2023年，劉煥軍帶領三江示范區青年突擊隊聯合中國科學院空天信息創新研究院等20多家單位的青年科研人員，在北大荒集團友誼農場開展多次黑土地航空飛行綜合觀測實驗。
“我們通過對黑土地實施全面‘體檢’，構建黑土地耕地檔案，建立了黑土地資源大數據平臺，實現了‘數字黑土地’和農場黑土地資源‘一張圖’?！眲ㄜ娬f，天空地立體監測為摸清測區黑土地土壤與耕地質量本底，診斷黑土地土壤與耕地質量及退化狀況獲取了科學數據。
“把脈”問診
開發保護利用“新藥方”
黑龍江省海倫市是中國有名的大豆之鄉，土壤剖面分布著大于30厘米的中厚層黑土。海倫農田生態系統國家野外科學觀測研究站(以下簡稱海倫站)始建于1978年，前身是中國科學院海倫農業生態實驗站，依托中國科學院黑龍江農業現代化研究所(現為東北地理所)建設，是中國科學院在我國東北黑土區設置的長期、綜合性的農業資源、環境、生態等多學科綜合研究基地。
2008年春季的一天，在東北地理所讀博的鄒文秀來到海倫市勝利村的田間觀測。她突然冒出一個大膽的想法：如果將秸稈粉碎后施入20厘米~30厘米深度的犁底層，秸稈能否像楔子一樣，使犁底層不再結塊，并且起到蓄水作用。這一想法立即得到導師韓曉增的支持和鼓勵。
多年來，韓曉增一直帶領團隊通過定位觀測試驗“把脈問診”，尋找保護利用黑土地的“藥方”。
鄒文秀立即投入到新的研究中，并在2011年申請到國家自然科學基金青年科學基金項目“黑土蓄水能力對秸稈施入土體不同位置的效應”。
鄒文秀發現，不合理的秸稈還田不但沒有起到預期作用，反而會使土壤干旱，對作物生長不利。造成這一現象的原因是秸稈過大、入土太淺。如果將秸稈打碎成較小的顆粒，放入土壤深層就能建立高效的土壤肥水庫，使農作物抗旱抗澇增產。
在海倫站的示范田里，鄒文秀帶領農戶將每年秋收后的玉米秸稈粉碎，用深翻的機械將其翻混進0厘米~30厘米的土層，然后耙地、起壟、鎮壓達到待播種狀態，保證來年適時春播的質量。
如今，在海倫站土壤樣品儲藏室保存著4000多份土壤樣品，這些樣品已成為海倫站的“鎮站之寶”，其中第一份土壤樣品采自1985年。1982年出生的鄒文秀很喜歡研究這些土壤樣品，但她更喜歡親自下地采集土壤樣品。
鄒文秀還記得自己第一次來到海倫站是在2005年的勞動節。“勞動節不就是號召我們去勞動、去種地？”她笑著說。
2017年11月，韓曉增退休了，他將接力棒交到了鄒文秀手中。已是“黑土糧倉”科技會戰海倫示范區青年突擊隊隊長的鄒文秀，為了讓“瘦”下去的黑土地“肥”起來，帶著一群年輕人沿著老一輩科研人員走過的路繼續前行。
不畏艱苦
將鹽堿地變成“米糧川”
“滿眼一片白茫茫，寸草不生堿圪梁。年年辛苦都瞎忙，大片土地盡撂荒?！边@段順口溜曾是吉林省西部鹽堿地的真實寫照。這里是世界三大蘇打鹽堿地集中分布區之一，因鹽分重、堿化度高，農作物難以正常生長，曾被稱為“八百里瀚?！薄?/p>
如何讓瀚海變良田？東北地理所研究團隊通過農業科技手段進行鹽堿地治理，不斷深耕鹽堿地治理技術。昔日鹽堿地已成為今日“米糧川”和糧食產量新的增長點，吉林西部曾經的不毛之地正一步步變得草茂糧豐。
黃迎新（左一）在田間作業。東北地理所供圖
“黑土糧倉”科技會戰大安示范區青年突擊隊隊長黃迎新就是研究團隊的一員。2009年，他從中國科學院寒區旱區環境與工程研究所博士畢業，放棄留在國家野外臺站工作的機會，回到家鄉，加入東北地理所，前往吉林西部參與中國科學院長嶺草地農牧生態研究站(以下簡稱長嶺站)的籌建。
黃迎新至今記得長嶺站籌建初期的場景：“春天風沙肆虐，夏秋蚊蟲襲擾，冬天寒冷刺骨。沒有網絡，我們與親人通話都要跑到站后高高的沙丘上；沒有食堂，我們經常3碗泡面就是一日三餐?！?/p>
盡管條件非常艱苦，黃迎新等人還是創下6個月內駐站工作130余天的紀錄。
付出終有回報。長嶺站有一塊重度鹽堿荒地，作物無法正常生長。黃迎新等人通過10多年的治理，讓這塊試驗田重現生機。2022年10月，上述鹽堿地塊種植耐鹽堿大豆品種的測產結果顯示，其平均畝產達211.08公斤。
他們是如何將鹽堿地變成“米糧川”的呢？
黃迎新告訴《中國科學報》：“經歷日曬后，鹽堿地里的鹽分會隨著水分蒸發留在地表。而風沙土不像鹽堿土那樣能把鹽吸上來，鹽分含量相對沒那么高。如果我們把風沙土覆蓋到鹽堿土上，也許就能在鹽堿地上種出良田?！?/p>
當地有農戶擔心，在鹽堿土上覆蓋風沙土后，過兩三年就會“返堿”。黃迎新團隊在長嶺站開展的一項為期12年的連續實驗證明，只要科學覆沙，覆得夠厚，不僅不會“返堿”，還能“生金”。
據了解，松嫩平原鹽堿地周圍存在100多萬公頃沙地。近年來，覆沙改土技術在長嶺乃至吉林西部大面積推廣。很多老百姓主動改土，改完之后玉米年產量可達18000斤/公頃。
如今，“黑土糧倉”科技會戰已經走過4個年頭。姜明告訴《中國科學報》，截至2024年底，7個萬畝級示范區面積達18.2萬畝，創制培育水稻、大豆、苜蓿、麥草、甘草、大麥等新品種36個，研發了黑土地力快速提升的生物技術和大馬力清潔能源智能裝備，各項技術推廣面積累計超4.31億畝，形成了一系列可推廣、可復制，能落地、接地氣的黑土地保護利用模式。
新的一年已經到來，這群常年奔走在黑土地上的科研工作者并沒有停下腳步。他們一邊梳理總結，一邊養精蓄銳，等待春天和春耕的到來，續寫他們與黑土地的故事。
《中國科學報》 (2025-01-21 第1版?要聞)
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