【科學網】會戰一載，成效幾何?五問“黑土糧倉”科技會戰
去年7月，“黑土地保護與利用科技創新工程”在中國科學院戰略性先導專項(A類)的支持下正式啟動，以5年為期。
科研人員習慣于稱其為“‘黑土糧倉’科技會戰”，因為它集結了中科院院內的34家研究所和中科院院外的89家單位，共同組成了一支各專業匯聚、共1400余人的“集團軍”。
這是中科院又一次打響農業科技會戰。上世紀的黃淮海農業科技會戰，曾取得會戰地區糧食年生產能力提高500億斤的重大成就。
新時代這場農業科技會戰已啟動一年有余，“黑土糧倉”現狀如何，科技會戰進展怎樣?對此，《中國科學報》采訪了專項科學總顧問、中國工程院院士張佳寶，專項總指揮、中科院東北地理所所長姜明，以及中科院科技促進發展局副局長許航。
一問：“黑土糧倉”現狀如何？
黑土地被譽為我國“耕地中的大熊貓”，而東北黑土地被譽為我國糧食安全的“壓艙石”。
“黑土地的分布面積并不大，但它要比別處的地更‘厲害’。”張佳寶說，在黑土地上耕種，單季作物畝施肥量僅為其他地區土壤的70%左右，即使一年只種一季，也能生產全國四分之一的糧食，正因如此，“每到國家糧食供應最關鍵的時候，東北總能調出糧。”
對于科研人員來說，“黑土糧倉”指的是“黑土地區”。為了明確“黑土糧倉”的現狀，他們嚴格區分了黑土、黑土地、黑土地區。根據土壤系統分類方法，“黑土”指自然狀態下有機質含量較高的土層厚于1米的肥沃土壤，東北黑土耕地約1億畝;“黑土地”指黑色或暗黑色腐殖質表土層超過25厘米的土地，東北黑土地耕地約2.78億畝;而“黑土地區”是指分布在東北平原及周邊、海拔600米以下低山、丘陵及平原以‘黑土’為主的地區，即東北地區，耕地面積約為5.38億畝。
“黑土糧倉”不只包括黑土，“我們常說的‘黑土地區’土壤中，還包含了黑鈣土、暗棕壤、棕壤、白漿土、草甸土等多種類型土壤。”張佳寶說。
另外，張佳寶認為，保護黑土地，除了需要保護土壤本身，還要保護好整個黑土地區域的生態系統。
“東北黑土地區生態系統是我國北方最好的生態屏障。這里東北部有濕潤森林及濕地生態區，中部有半濕潤森林草原生態區，西部是半干旱草原生態區。林、草、濕地是黑土地的重要生態屏障，也是黑土地有別于我國其他土壤的獨特優勢。”張佳寶說。
二問：會戰要解決什么問題？
受訪專家表示，“黑土糧倉”目前面臨的最大問題是黑土地“變薄”、“變瘦”、“變硬”，黑土地存在的問題正是此次會戰要解決的關鍵問題。
“自然因素和人類活動是導致黑土地退化的驅動因素。”張佳寶告訴記者，在長期高強度種植以及外源化肥養分非均衡輸入條件下，黑土地正在 “變瘦”，土壤有機質顯著下降。在水蝕、風蝕和凍融侵蝕作用下，黑土由初墾時60-80厘米降至40 厘米以下，60%以上的旱田發生水土流失，黑土層“變薄”，甚至出現破皮黃。機械化頻繁作業導致土壤壓實“變硬”，通透性變差，水肥保持能力減弱，作物難以破土出苗，導致農業減產。在退化的同時，土壤的健康水平、水資源的持續利用以及自然生態格局的協同調控功能也都隨之下降。
在張佳寶看來，會戰還需要解決的另一個問題是“摸底”問題。“事實上，黑土地到底退化到什么程度，我們并不清楚，一時間還拿不出清單，需要建立完善的‘多源遙感-移動監測-原位檢測’的耕地質量天空地立體化監測技術體系，建立黑土地不同尺度耕地質量監測與評價大數據平臺。”張佳寶說。
9月16日，張佳寶院士為記者介紹薄層黑土地形成過程及存在的問題。倪思潔攝
三問：會戰進展如何？
2021年3月，中科院與吉林省聯合上報“黑土糧倉”科技會戰，向國家揭榜掛帥。2021年7月，中科院聯合東北三省一區啟動了“黑土糧倉”科技會戰。
“我們首次在非軍工專項中啟用總指揮、總工程師‘兩總制’。”許航介紹，在項目中，總指揮是專項第一負責人，總工程師則專門負責專項技術線，此外，項目還設立了科學總顧問，從而對專項進行嚴謹的科學把關。
他介紹，會戰的總體目標是引領“黑土地保護與利用”科技創新和產業發展。近期目標是到2025年，為實現東北黑土地保護與利用平衡，支撐建設國家糧食安全產業帶，打造中科院系統解決方案。中長期目標是到2030年，形成以中科院力量為核心的黑土地保護利用戰略方面軍，形成可迭代的現代化黑土地保護與利用技術體系，從政策、技術和產業支撐東北黑土地保護利用。
“目前，我們規劃了退化阻控、健康培育、生物驅動、智能農機、天空地感知、全域定制六大攻關任務，在齊齊哈爾、大河灣、大安、長春、沈陽、海倫、三江設立了七大萬畝示范區，為國家‘用好養好’黑土地提供系統解決方案。”許航說。
姜明介紹，一年來，專項已推薦年度主推技術19項、主導品種9個，核心技術實現了區域適宜性創新;7大示范區引進新技術31項，打造可推廣模式8至9套，2022年預計輻射推廣面積10590萬畝以上。此外，他們還初步建立了黑土分類體系及退化診斷評價方案、黑土地智能化管控平臺，服務全域定制方案也已經落地。
四問：有哪些具體成果？
姜明介紹，項目目前摸索和發展了龍江模式、梨樹模式2.0、大河灣模式三種各具特色的黑土地保護利用模式。
其中，龍江模式是以秸稈粉碎、有機肥深混還田，結合玉米-大豆輪作為關鍵技術的深耕培土技術體系。通過實施能夠實現耕層厚度增加、土壤水分和養分庫容提高、全耕作層土壤有機質補給、作物增產增收的目標。
梨樹模式2.0是在“梨樹模式”基礎上，以高產、穩產、增效為目標，通過對技術模式區域化布局、模式參數優化，品種、密度、施肥等配套技術的精細集成，配套機具精準智能升級，研發的新一代保護性耕作綜合技術體系。通過實施，實現耕地保育、糧食增產增收、生態改善的多重目標。
大河灣模式服務于規模化的農墾、建設兵團、農場和中大型托管單位等，在保護黑土地的同時，綜合考慮信息技術、智能裝備技術、農業算法與模型等技術的充分融合，提升綜合效益。
姜明介紹，目前，項目團隊已經在萬畝示范區解決了三大模式的關鍵技術瓶頸、區域適宜性評價、操作規程制定等問題。
五問：能否再續“黃淮海會戰”的成功？
許航介紹，“黑土糧倉”科技會戰，是上世紀農業科技“黃淮海”會戰之后，中科院在新時代的一場新的農業科技攻關戰役。
“在做專項的方案設計時，我們梳理了全世界的科研成果，有些技術不適合我們，有些技術我們自己做得更好。我們選取了最適合我國東北黑土地保護利用的的技術，并通過試驗檢驗最終總結出方案。”張佳寶說。
比如，“黑土糧倉”科技會戰借鑒了美國黑土地保護的舉措。20世紀30年代，美國黑土區面臨的問題與我國現如今相似，包括土壤侵蝕、退化等問題。之后的70年里，他們采用保護性耕作方式，以少耕、免耕加上秸稈覆蓋的方式對黑土地進行保護，到20世紀末，土壤有機質增加至30至50g/kg。
“所以，我們要有信心、有決心，這件事一定能干成。”張佳寶認為，不要指望3年或5年解決所有問題，而是要一張藍圖繪到底，中科院將充分發揮理論創新支撐以及建制化體系化的高效率優勢，在未來把黑土地保護和利用的問題解決好。
9月15日，張佳寶院士為記者介紹“黑土糧倉”科技會戰進展。倪思潔攝
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