去年7月，“黑土地保護與利用科技創(chuàng )新工程”在中國科學(xué)院戰略性先導專(zhuān)項(A類(lèi))的支持下正式啟動(dòng)，以5年為期。

　　科研人員習慣于稱(chēng)其為“‘黑土糧倉’科技會(huì )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(zhuān)業(yè)匯聚、共1400余人的“集團軍”。

　　這是中科院又一次打響農業(yè)科技會(huì )戰。上世紀的黃淮海農業(yè)科技會(huì )戰，曾取得會(huì )戰地區糧食年生產(chǎn)能力提高500億斤的重大成就。

　　新時(shí)代這場(chǎng)農業(yè)科技會(huì )戰已啟動(dòng)一年有余，“黑土糧倉”現狀如何，科技會(huì )戰進(jìn)展怎樣?對此，《中國科學(xué)報》采訪(fǎng)了專(zhuān)項科學(xué)總顧問(wèn)、中國工程院院士張佳寶，專(zhuān)項總指揮、中科院東北地理所所長(cháng)姜明，以及中科院科技促進(jìn)發(fā)展局副局長(cháng)許航。

　　一問(wèn)：“黑土糧倉”現狀如何？ 

　　黑土地被譽(yù)為我國“耕地中的大熊貓”，而東北黑土地被譽(yù)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(shuō)，在黑土地上耕種，單季作物畝施肥量?jì)H為其他地區土壤的70%左右，即使一年只種一季，也能生產(chǎn)全國四分之一的糧食，正因如此，“每到國家糧食供應最關(guān)鍵的時(shí)候，東北總能調出糧。”

　　對于科研人員來(lái)說(shuō)，“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(lèi)方法，“黑土”指自然狀態(tài)下有機質(zhì)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(zhì)表土層超過(guò)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(shuō)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(lèi)型土壤。”張佳寶說(shuō)。

　　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(gè)黑土地區域的生態(tài)系統。

　　“東北黑土地區生態(tài)系統是我國北方最好的生態(tài)屏障。這里東北部有濕潤森林及濕地生態(tài)區，中部有半濕潤森林草原生態(tài)區，西部是半干旱草原生態(tài)區。林、草、濕地是黑土地的重要生態(tài)屏障，也是黑土地有別于我國其他土壤的獨特優(yōu)勢。”張佳寶說(shuō)。

　　二問(wèn)：會(huì )戰要解決什么問(wèn)題？ 

　　受訪(fǎng)專(zhuān)家表示，“黑土糧倉”目前面臨的最大問(wèn)題是黑土地“變薄”、“變瘦”、“變硬”，黑土地存在的問(wèn)題正是此次會(huì )戰要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

　　“自然因素和人類(lèi)活動(dòng)是導致黑土地退化的驅動(dòng)因素。”張佳寶告訴記者，在長(cháng)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(zhì)顯著(zhù)下降。在水蝕、風(fēng)蝕和凍融侵蝕作用下，黑土由初墾時(shí)60-80厘米降至40 厘米以下，60%以上的旱田發(fā)生水土流失，黑土層“變薄”，甚至出現破皮黃。機械化頻繁作業(yè)導致土壤壓實(shí)“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(yè)減產(chǎn)。在退化的同時(shí)，土壤的健康水平、水資源的持續利用以及自然生態(tài)格局的協(xié)同調控功能也都隨之下降。

　　在張佳寶看來(lái)，會(huì )戰還需要解決的另一個(gè)問(wèn)題是“摸底”問(wèn)題。“事實(shí)上，黑土地到底退化到什么程度，我們并不清楚，一時(shí)間還拿不出清單，需要建立完善的‘多源遙感-移動(dòng)監測-原位檢測’的耕地質(zhì)量天空地立體化監測技術(shù)體系，建立黑土地不同尺度耕地質(zhì)量監測與評價(jià)大數據平臺。”張佳寶說(shuō)。

9月16日，張佳寶院士為記者介紹薄層黑土地形成過(guò)程及存在的問(wèn)題。倪思潔攝

　　三問(wèn)：會(huì )戰進(jìn)展如何？ 

　　2021年3月，中科院與吉林省聯(lián)合上報“黑土糧倉”科技會(huì )戰，向國家揭榜掛帥。2021年7月，中科院聯(lián)合東北三省一區啟動(dòng)了“黑土糧倉”科技會(huì )戰。

　　“我們首次在非軍工專(zhuān)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(zhuān)項第一負責人，總工程師則專(zhuān)門(mén)負責專(zhuān)項技術(shù)線(xiàn)，此外，項目還設立了科學(xué)總顧問(wèn)，從而對專(zhuān)項進(jìn)行嚴謹的科學(xué)把關(guān)。

　　他介紹，會(huì )戰的總體目標是引領(lǐng)“黑土地保護與利用”科技創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。近期目標是到2025年，為實(shí)現東北黑土地保護與利用平衡，支撐建設國家糧食安全產(chǎn)業(yè)帶，打造中科院系統解決方案。中長(cháng)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(shù)體系，從政策、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)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(dòng)、智能農機、天空地感知、全域定制六大攻關(guān)任務(wù)，在齊齊哈爾、大河灣、大安、長(cháng)春、沈陽(yáng)、海倫、三江設立了七大萬(wàn)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(shuō)。

　　姜明介紹，一年來(lái)，專(zhuān)項已推薦年度主推技術(shù)19項、主導品種9個(gè)，核心技術(shù)實(shí)現了區域適宜性創(chuàng )新;7大示范區引進(jìn)新技術(shù)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(wàn)畝以上。此外，他們還初步建立了黑土分類(lèi)體系及退化診斷評價(jià)方案、黑土地智能化管控平臺，服務(wù)全域定制方案也已經(jīng)落地。

　　四問(wèn)：有哪些具體成果？ 

　　姜明介紹，項目目前摸索和發(fā)展了龍江模式、梨樹(shù)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(guān)鍵技術(shù)的深耕培土技術(shù)體系。通過(guò)實(shí)施能夠實(shí)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(zhì)補給、作物增產(chǎn)增收的目標。

　　梨樹(shù)模式2.0是在“梨樹(shù)模式”基礎上，以高產(chǎn)、穩產(chǎn)、增效為目標，通過(guò)對技術(shù)模式區域化布局、模式參數優(yōu)化，品種、密度、施肥等配套技術(shù)的精細集成，配套機具精準智能升級，研發(fā)的新一代保護性耕作綜合技術(shù)體系。通過(guò)實(shí)施，實(shí)現耕地保育、糧食增產(chǎn)增收、生態(tài)改善的多重目標。

　　大河灣模式服務(wù)于規模化的農墾、建設兵團、農場(chǎng)和中大型托管單位等，在保護黑土地的同時(shí)，綜合考慮信息技術(shù)、智能裝備技術(shù)、農業(yè)算法與模型等技術(shù)的充分融合，提升綜合效益。

　　姜明介紹，目前，項目團隊已經(jīng)在萬(wàn)畝示范區解決了三大模式的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸、區域適宜性評價(jià)、操作規程制定等問(wèn)題。

　　五問(wèn)：能否再續“黃淮海會(huì )戰”的成功？ 

　　許航介紹，“黑土糧倉”科技會(huì )戰，是上世紀農業(yè)科技“黃淮海”會(huì )戰之后，中科院在新時(shí)代的一場(chǎng)新的農業(yè)科技攻關(guān)戰役。

　　“在做專(zhuān)項的方案設計時(shí)，我們梳理了全世界的科研成果，有些技術(shù)不適合我們，有些技術(shù)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(shù)，并通過(guò)試驗檢驗最終總結出方案。”張佳寶說(shuō)。

　　比如，“黑土糧倉”科技會(huì )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(wèn)題與我國現如今相似，包括土壤侵蝕、退化等問(wèn)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(jìn)行保護，到20世紀末，土壤有機質(zhì)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(wèn)題，而是要一張藍圖繪到底，中科院將充分發(fā)揮理論創(chuàng )新支撐以及建制化體系化的高效率優(yōu)勢，在未來(lái)把黑土地保護和利用的問(wèn)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(huì )戰進(jìn)展。倪思潔攝