【中國科學報頭版頭條】青春扎根黑土地 協(xié)力創(chuàng)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(nóng)業(yè)生態(tài)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(nèi)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(yōu)良傳統(tǒng)，凝練出“扎根大地譜新篇、協(xié)力攻堅克難關、篤行創(chuàng)新謀發(fā)展、擔當奉獻保糧安”的黑土精神，為筑牢農(nóng)業(yè)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(fā)芽。”東北肥沃的黑土地被譽為“耕地中的大熊貓”。中國科學院發(fā)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(zhì)則是‘大熊貓的血液’。”東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(yǎng)，我國東北黑土地處于‘亞健康’狀態(tài)，土壤肥力長期透支，黑土層變‘瘦’變‘硬’，急需好好調(diào)理身子。”
2021年3月，中國科學院聯(lián)合東北三省一區(qū)實施“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)。同年6月，中國科學院啟動“黑土地保護與利用科技創(chuàng)新工程”戰(zhàn)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(zhàn)中，東北地理所擔任“先鋒軍”。
隨后，中國科學院發(fā)揮體系化建制化優(yōu)勢，快速聚集院內(nèi)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(zhàn)略。
作為“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)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(yǎng)好黑土地作出國家戰(zhàn)略科技力量的貢獻。
“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)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(qū)主要侵蝕過程的臨界地貌特征，構建了漫川漫崗黑土區(qū)土壤侵蝕量的估算模型，闡明了黑土有機質(zhì)演變特征及積累機制；針對不同區(qū)域的農(nóng)業(yè)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(qū)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(xiàn)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(shù)據(jù)與智能裝備為核心的“大河灣模式”創(chuàng)建了信息技術與農(nóng)業(yè)技術高度融合的黑土地保護利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新范式；“三江模式”以天空地監(jiān)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(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術模式。
姜明介紹，短短幾年的時間，“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)取得了顯著成效，實現(xiàn)了黑土地保護與利用理論研究、技術研發(fā)和示范推廣的科研新范式。
齊心協(xié)力
實施天空地立體監(jiān)測
科研人員在友誼農(nóng)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(nóng)墾集團友誼農(nóng)場內(nèi)，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(nóng)田退水會匯聚到地勢較低的一個池塘。“一下雨，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(nóng)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(huán)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?shù)剞r(nóng)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?qū)⑹莾?nèi)澇積水的重災區(qū)。
“現(xiàn)在土保住了，水保住了，產(chǎn)量也上來了。原來每畝地產(chǎn)糧600公斤左右，現(xiàn)在能達到畝產(chǎn)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(nóng)村，對黑土地有深厚的感情，從小便立志提升我國農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)院校。求學經(jīng)歷開啟了他對黑土地監(jiān)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(zhí)著與堅守。
如今，劉煥軍任“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)三江示范區(qū)(以下簡稱三江示范區(qū))青年突擊隊隊長，帶領28家單位144余位科研人員，創(chuàng)新科研與應用范式，提出三江平原黑土地個性化、系統(tǒng)“治療”方案，構建“黑土地耕地質(zhì)量多尺度天空地立體監(jiān)測技術與預警系統(tǒng)”，精確“把脈”黑土地耕地質(zhì)量問題。
“我們開發(fā)了秸稈翻埋、深松減障、智能管控、水土優(yōu)化等技術，并在此基礎上總結梳理出‘三江模式’。”劉煥軍介紹，三江示范區(qū)分別與北大荒農(nóng)墾集團紅興隆分公司、建三江分公司等簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議，開展技術推廣應用。
現(xiàn)在，“三江模式”已推廣至北大荒農(nóng)墾集團友誼農(nóng)場、曙光農(nóng)場等16個農(nóng)場，實現(xiàn)水分利用效率提高30%、糧食增產(chǎn)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(qū)青年突擊隊聯(lián)合中國科學院空天信息創(chuàng)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(nóng)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(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)了‘數(shù)字黑土地’和農(nóng)場黑土地資源‘一張圖’。”劉煥軍說，天空地立體監(jiān)測為摸清測區(qū)黑土地土壤與耕地質(zhì)量本底，診斷黑土地土壤與耕地質(zhì)量及退化狀況獲取了科學數(shù)據(jù)。
“把脈”問診
開發(fā)保護利用“新藥方”
黑龍江省海倫市是中國有名的大豆之鄉(xiāng)，土壤剖面分布著大于30厘米的中厚層黑土。海倫農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)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(nóng)業(yè)生態(tài)實驗站，依托中國科學院黑龍江農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究所(現(xiàn)為東北地理所)建設，是中國科學院在我國東北黑土區(qū)設置的長期、綜合性的農(nóng)業(yè)資源、環(huán)境、生態(tài)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(fā)現(xiàn)，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(xiàn)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(nóng)作物抗旱抗?jié)吃霎a(chǎn)。
在海倫站的示范田里，鄒文秀帶領農(nóng)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(zhèn)壓達到待播種狀態(tài)，保證來年適時春播的質(zhì)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(zhèn)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(jié)。“勞動節(jié)不就是號召我們?nèi)趧印⑷シN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(zhàn)海倫示范區(qū)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(xù)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。”這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(qū)之一，因鹽分重、堿化度高，農(nóng)作物難以正常生長，曾被稱為“八百里瀚海”。
如何讓瀚海變良田？東北地理所研究團隊通過農(nóng)業(yè)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(chǎn)量新的增長點，吉林西部曾經(jīng)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(yè)。東北地理所供圖
“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)大安示范區(qū)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(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所博士畢業(yè)，放棄留在國家野外臺站工作的機會，回到家鄉(xiāng)，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(nóng)牧生態(tài)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(wǎng)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(jīng)常3碗泡面就是一日三餐。”
盡管條件非常艱苦，黃迎新等人還是創(chuàng)下6個月內(nèi)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(xiàn)生機。2022年10月，上述鹽堿地塊種植耐鹽堿大豆品種的測產(chǎn)結果顯示，其平均畝產(chǎn)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(jīng)歷日曬后，鹽堿地里的鹽分會隨著水分蒸發(fā)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。”
當?shù)赜修r(nóng)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(xù)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(jù)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(chǎn)量可達18000斤/公頃。
如今，“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)已經(jīng)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(qū)面積達18.2萬畝，創(chuàng)制培育水稻、大豆、苜蓿、麥草、甘草、大麥等新品種36個，研發(fā)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(jīng)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(yǎng)精蓄銳，等待春天和春耕的到來，續(xù)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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