聯合整地機正在開展秋整地作業，為實現100%“黑色越冬”奠定基礎。霍春旭攝
□徐宏宇 顏子晴 本報記者 姜斌 劉暢
金秋九月，北大荒萬頃良田一片金黃，成熟景象遍布田野……
2021年3月，中國科學院主動“揭榜掛帥”，推進實施“黑土糧倉”科技會戰。通過此次科技會戰，從生產實踐中總結出行之有效的黑土地保護措施，揭示并構建了黑土地退化機理和恢復技術體系，打造了成套的黑土地區域適宜性耕作模式，建立七個萬畝示范區，示范區面積達17.13萬畝；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3.26億畝，歸納出小流域綜合治理、測土配方施肥、水稻側深施肥、大豆分層定位定量施肥、保護性耕作、水稻旱平免提漿、等高種植、等高寬埂等20項措施，形成了一整套可推廣、可復制、能落地、接地氣的黑土地保護利用模式。
9月28日，“中國科學院·記者行”活動走進北大荒集團友誼農場、曙光農場等地，一線見證了4年來黑土地保護取得的階段性成果。科技會戰成果有效支撐了國家黑土地保護及新一輪千億斤糧食產能提升等重大任務。
用科技恢復土壤養分
9月28日，采訪團走進黑土糧倉科技會戰三江示范區核心區所在地——友誼農場占地面積300平方米的黑土保護研究中心，小流域綜合治理微觀實景沙盤中，侵蝕溝生態治理、等高寬埂、等高窄埂、水田無人農機、生態養殖、白漿土障礙消減、農業生產數字化監管等黑土保護模式微縮景觀呈現眼前。
東北黑土區坡耕地水土流失嚴重，嚴重威脅國家糧食安全與區域生態安全。在黑土地保護這場持久戰中，科技會戰的專家們改變傳統耕作方式，應用立體監測，多項成效顯著。
三江平原地處濕潤區，由于傳統順坡或橫坡耕作方式不當，坡耕地水土流失嚴重、耕層變薄變硬；低洼內澇、魚眼泡遍布；水肥空間錯配，地塊內土壤肥力不均，作物長勢空間差異大；退化嚴重，限制地力與產能提升，威脅糧食安全與生態安全。團隊利用天空地立體監測技術，精準識別侵蝕溝、破皮黃、魚眼泡等退化位置及程度，并針對田塊間、田塊內差異化問題，利用地塊畫像多維數據、指標閾值，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，以及草水路等生物措施，建成“澇能排、旱能蓄”“保水保土保肥”的黑土地海綿農田樣板，實現小流域尺度水蝕退化阻控、低洼內澇消減、綜合地力提升。創新“五良”融合方案，與北大荒模擬股份制結合，加快規模化黑土地保護利用，為黑土地保護提供系統認知、監測診斷、技術處方、精準手術的系統解決方案。
“去年，我在技術人員的指導下嘗試了‘等高環播’種植模式，當時只在100畝玉米地進行試驗種植。經過測產，地表徑流量降低60%以上，土壤流失量降低80%以上，化肥施用量減少15%，糧食增產5%，明年我還要進行大面積種植。”玉米種植戶張寶庫嘗到了甜頭。
“與傳統的翻耕方式相比，新的種植模式具有保持土壤結構和水分、減少土壤侵蝕、提高土壤肥力、減少水土流失、促進植物生長、提高作物產量、降低作業成本等優勢。”中國科學院東北地理與農業生態研究所首席研究員劉煥軍說。
經過幾年的實踐，友誼農場的坡耕地實現了糧食增產5%~22%、水土流失減少70%的綜合效益，實現小流域尺度坡耕地水蝕問題“標本兼治”，做到了綠色、可持續健康發展。
白漿土也成優質田
通過科技會戰，北大荒集團曙光農場的白漿土也成了優質田，現在收獲機車開始玉米收獲作業。
在現場，曙光農場第二管理區副主任王堯說：“過去，我們這里的白漿層厚，也比較板結，導致土壤通透性不好，農作物產量低，通過白漿土改良項目，現在土壤通透性上來了，透水性也好了，作物產量也上來了。”
為提升糧食綜合產能，中國科學院東北地理與農業生態研究所和北大荒集團等單位聯合攻關，采取白漿土旱田障礙消減與地力提升、糞肥還田、等高種植等10余項農藝農技措施，形成一整套可推廣、可復制的黑土地保護“新模式”。
“以前我們家這塊地是有名的‘三跑地’，跑水、跑土、跑肥，中國科學院的專家幫我們把土壤水分和養料都固定住，今年我家這苞米長勢特別好，籽粒金黃，特別飽滿，增產增收是沒問題了。”曙光農場第二管理區種植戶秦陽生語氣里都是喜悅。
多年來，曙光農場積極加大與中國科學院東北地理與農業生態研究所等科研單位聯合攻關力度，開展各類試驗示范和系統集成10余項4萬余畝。
曙光農場有限公司農業發展部部長張鋒說：“咱們這塊地是最典型的坡崗地白漿土，往年玉米一公頃產量在八九噸左右，大豆產量在2.5噸左右，經過這四年的改良之后，一公頃玉米產量能達到13噸左右，大豆能達到3噸半，總體產量能提升12%~24%；減少水土流失30%~50%，效果非常顯著。”
探索“三江模式”新規范
三江平原耕地集中連片。但由于土壤障礙、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了地下水季節性下降、水土資源時空不匹配等問題。
針對三江平原黑土地保護問題，中國科學院東北地理與農業生態研究所科研團隊組織28家單位144位科研人員，發揮建制化、體系化作戰優勢，與北大荒農墾集團規模化、機械化優勢強強聯合，建成適于三江平原的黑土地智能化保護利用模式，簡稱“三江模式”。
“在地塊畫像的基礎上，我們實現了基肥、追肥等多場景處方圖生成技術，同時實現改壟向、可耕作寬埂調配水分、草水路導水、暗管排水等黑土地保護‘精準手術’。”9月27日，在友誼農場智慧農業指揮中心，中國科學院東北地理與農業生態研究所首席研究員劉煥軍說。
近年來，三江平原的黑土地保護工作正以一種前所未有的創新模式蓬勃開展，一種全新的黑土地保護規范正在形成，實現了從黑土地保護的“精準處方”到“精準手術”的巨大跨越。
“三江模式”對黑土地保護問題有著系統認知理論的創新，天空地立體監測技術的研發是“三江模式”的一大亮點。項目團隊多次組織大規模航空遙感實驗，獲取海量數據，對黑土農田的多個要素進行米級高精度定量監測。通過明確耕地退化的各類指標與閾值，能定量診斷障礙與退化程度。并借助區域農業時空大數據，構建多尺度分區體系，實現田塊內部的精準管理分區。
這一模式構建了面向三江平原黑土地保護的4套技術體系，即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。團隊利用立體監測技術精準識別技術，智能化配置多種工程、農藝和生物措施，建成“澇能排、旱能蓄”的樣板，實現糧食增產、水土流失減少，達到小流域尺度問題的“標本兼治”。
“三江模式”下的黑土地保護新規范，是把握重點、實踐探索的成果，為黑土地的可持續利用和發展提供了可借鑒的范例。未來，經過保護的“耕地中的大熊貓”將重新充滿活力，為國家糧食安全作出重要貢獻。