“今年这块地产量没去年好，是不是试验造成的？”秋收时节，北大荒农垦集团友谊农场正值繁忙的收割季，青年庄小流域里的一位农户突然找到友谊农场的工作人员。

接到消息后，中国科学院东北地理与农业生态研究所研究员、“黑土粮仓”科技会战三江示范区首席科学家刘焕军立即赶到现场。农户所说的地，正是他们布设了综合试验的一块坡耕地。

听完农户的抱怨，刘焕军拿出两张图。一张是2019年7月7日这块地的遥感影像，图像上，一条条侵蚀沟/水线像蚯蚓一样弯弯曲曲地爬在田间，把原本整齐的土地分割地支离破碎；另一张是这块地在今年7月的遥感影像，“蚯蚓”变浅了，田地里绿油油一片。

2019年7月影像。中国科学院东北地理与农业生态研究所供图

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2024年7月影像。中国科学院东北地理与农业生态研究所供图

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“你就说这几年增没增产吧！”站在一旁的友谊农场副场长杨慧反问。

农户点点头，不吱声了。虽然今年这块地的产量因为天气低温多雨产量稍微减少了一些，但与2019年比起来，还是增产了不少。他心里清楚，2019年前，也就是在他把地租给科学家们之前，这块地涝得严重，“产量低，根本不挣钱”。

坡耕地“三跑”之困

青年庄小流域共有4500亩地，地块坡度最大达到8~12度，属于三江平原上非常典型的坡耕地，而坡耕地的黑土地保护也一直是农场面临的难题。

“三江平原地处湿润区，水蚀是导致黑土地坡耕地退化的主要原因。”刘焕军介绍，由于坡耕地存在坡度，降水顺坡而下侵蚀黑土，会导致水土流失、低洼内涝、耕层变薄变硬、地块内土壤肥力不均等问题。

2019年，刘焕军等人来到友谊农场时，青年庄小流域地块已经表现出明显的坡耕地跑水、跑土、跑肥的“三跑”症状。

杨慧回忆，当时，坡上的黑土层被冲刷得贫瘠泛黄，出现了“破皮黄”症状，几乎长不出庄稼，田间沟壑纵横，有些侵蚀沟深达3米，坡下沉积内涝，一下雨就出现积水的“鱼眼泡”，严重影响了农作物产量。

刘焕军的出现，让杨慧眼前一亮。2019年11月，国务院办公厅印发了“关于切实加强高标准农田建设提升国家粮食安全保障能力的意见”。杨慧知道，高标准农田建设，离不开科技。而他面前这位皮肤黝黑、戴着眼镜的高个子，虽然是位农业遥感与信息技术的科学家，但天天蹲在田间地头，一开口就是东北腔，一门心思想把技术用到黑土地里去。

与杨慧的交流，也让刘焕军眼前一亮。刘焕军是通过朋友介绍来到友谊农场的，此前，他总是清早带着学生去田里采样，晚上回实验室工作，缺乏跟农户、农场的交流，工作进展缓慢。杨慧对农业信息化的兴致，让刘焕军看到了合作的希望。

刘焕军告诉《中国科学报》，东北黑土区的坡耕地上，水土流失问题严重，而水蚀是导致黑土地耕地损毁、退化的主要原因，威胁着国家粮食安全与区域生态安全。如果能把他和团队研究了数十年的技术在“天下第一场”里用起来，将产生很强的示范效应。

在杨慧的支持下，他们找到了一片位于水库边，集山水林田湖于一身的青年庄小流域。因为地力不行，农户同意以很低的价格把地租给他们用于试验。

看着沟壑纵横的田地，刘焕军想：“保护黑土地，科技该用在哪里？不就是这里吗！”

刘焕军向记者介绍坡耕地上的土壤情况。倪思洁摄

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为地块画像、开处方、做手术

两年后，刘焕军和他的团队迎来了新的机遇。2021年3月，中国科学院主动“揭榜挂帅”，先后与吉林省、辽宁省、黑龙江省、内蒙古自治区签订框架协议，共同推进实施“黑土粮仓”科技会战。

刘焕军成为中国科学院“黑土粮仓”科技会战三江示范区团队的负责人。这支团队召集了28家单位144位科研人员。

这下，刘焕军底气更足：“这辈子我就搁这儿好好干了！”

刘焕军和他所在团队早已立下目标：创新黑土地坡耕地保护利用系统解决方案。

他们计划基于山水林田湖草沙生命共同体理念，就以友谊农场青年庄小流域为案例，综合考虑耕地的白浆土障碍、不同退化程度坡耕地、低洼内涝耕地等问题，以及林地、湿地、水库等不同土地利用和生态系统类型的匹配与协调发展，创建黑土地坡耕地水蚀智能防控与地力提升协同发展技术体系，建立黑土地坡耕地水蚀系统防治与保护利用示范样板。

他们做的第一件事是“知己知彼”。刘焕军带着团队，用他们最擅长的农业遥感与信息技术，为农场里的地块“画像”。

“从2019年至今，我们利用天空地立体监测技术，结合三次百人规模的航空遥感实验，获取土壤、利用、产能、退化、生态等多维度米级高精度‘地块画像’数据，定量诊断白浆土与低洼内涝土壤障碍程度，摸清侵蚀沟、‘破皮黄’、‘鱼眼泡’等退化范围与程度，为科学设计坡耕地水蚀治理方案提供数据基础。”刘焕军说。

在地块画像与定量诊断的基础上，来自不同专业领域的科研人员联合，共同为地块“开处方”，一步步形成了黑土地坡耕地保护利用技术体系。

“我们通过多措施、多尺度、多环节开出智能化处方。其中，多措施包括工程、农艺、生物等不同措施；多尺度包括小流域、田块、田块内部精准管理分区；多环节包括白浆土改土、水蚀阻控措施、地力与产量提升农艺措施等。”刘焕军告诉《中国科学报》。

“因地制宜”四个字，用在这里再合适不过。针对小流域内不同地形、退化类型与程度的地块，他们采用了不同的措施。

中国科学院东北地理与农业生态研究所研究员宋春雨介绍，对于坡度在0.5-2.5度的缓坡地块，他们不再起直垄，而是按照与等高线一定角度的曲线方向来起弯垄，以减少水土流失；对于坡度在2.5-8.5度的缓坡地块，他们采用可耕作宽埂分段阻水；对于有可能形成侵蚀沟的水线，他们找到合适的草种，种上既能排水又不会冲走黑土的“草水道”；对于“破皮黄”等黑土层薄的区域，他们采用条带保护性耕作方式；对于低洼内涝、积水区域，他们在地下设置暗管排水，并设置集水井。

不仅如此，根据每块土壤的情况，他们还设置了改土、农机深松深翻、改良剂、施肥量、有机肥等农艺措施智能化处方。

至此，科研人员以青年庄小流域为示范，将黑土地坡耕地水蚀智能防控与综合地力提升技术体系，转变成了一套“系统认知、监测诊断、技术处方、精准手术”的系统解决方案。

科研人员正在查看青年庄小流域里的水流监测设施。倪思洁摄

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“海绵农田”样板

青年庄小流域被“改造”后，在168亩的典型地块上，玉米产量连年看涨——从之前的9吨多，涨到11吨、13吨，甚至突破了14吨。

今年6月，一个月的降雨量超过往年大半年的降雨量，前期低温冷凉。“要是在2019年之前，青年庄小流域一定会是内涝积水的重灾区。幸亏现在的青年庄小流域能够快速让水走掉，要不然这块地今年就废了。”杨慧说。

他介绍，今年青年庄小流域的典型块地玉米产量预计仍能维持在13吨。

“我们的初衷就是想在保护黑土地的同时，提高农田的抗灾能力，保证国家粮食安全。”刘焕军说。

9月末的青年庄小流域。戚金葆摄

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近年来，“黑土粮仓”科技会战三江示范区团队与北大荒集团合作提出“海绵农田”理念。“海绵农田”是一种“涝能排、旱能蓄”的农田，将跑水、跑土、跑肥的“三跑”坡耕地，变成保水、保土、保肥的“三保”田。友谊农场青年庄小流域也已经成为“海绵农田”的样板。

“中国科学院到友谊农场来以后，我们整个农业队伍在技术上有了提升，我很感谢他们为我们提供的这些高新技术，使我们的粮食产量有了提升。周边的农场经常到我们这里来参观。”杨慧笑着说。

目前，系统解决方案已推广至北大荒农垦集团友谊农场、曙光农场、北兴农场、鹤山农场及尖山农场等9个农场。

对于刘焕军和他所在的这支“黑土粮仓”科技会战团队来说，更重要的是把技术范例复制、推广到更广阔的田野上，在提升粮食产量的同时，保护好“耕地中的大熊猫”——黑土地。

据统计，坡耕地治理的系统解决方案在三江平原的推广，已经使受惠农场产生水分利用效率提高30%，粮食增产5%至22%，水土流失减少70%的综合效益，减少土壤养分流失60%以上，降低地块内作物长势异质性30%。

“未来，我们将继续让坡耕地水蚀系统防治样板为东北黑土区坡耕地水蚀防治、低洼内涝耕地地力与产能提升、高标准农田建设方案，提供‘可复制，可推广’的技术范例，保障好国家粮食安全，保护好‘耕地中的大熊猫’。”刘焕军说。