作者:倪思洁 来源: 中国科学报 发布时间:2022-9-21
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“集结号”吹响一周年
“黑土粮仓”科技会战成效几何?

 

9月16日,张佳宝为记者介绍薄层黑土地形成过程及存在的问题。倪思洁摄

■本报记者 倪思洁

去年7月,“黑土地保护与利用科技创新工程”在中国科学院战略性先导专项(A类)的支持下正式启动,以5年为期。

科研人员习惯称其为“‘黑土粮仓’科技会战”,因为它集结了中科院院内的34家研究所和院外的89家单位,共同组成了一支会聚各专业1400余人的“集团军”。

这是中科院又一次打响农业科技会战。上世纪的农业科技“黄淮海战役”,曾取得会战地区粮食年生产能力提高500亿斤的重大成就。

新时代这场农业科技会战已启动一年有余,“黑土粮仓”现状如何,科技会战进展怎样?对此,《中国科学报》采访了专项科学总顾问、中国工程院院士张佳宝,专项总指挥、中科院东北地理与农业生态研究所所长姜明,以及中科院科技促进发展局副局长许航。

一问:“黑土粮仓”现状如何?

黑土地被誉为我国“耕地中的大熊猫”,东北黑土地则被誉为我国粮食安全的“压舱石”。

“黑土地的分布面积并不大,但它比别处的地更‘厉害’。”张佳宝说,在黑土地上耕种,单季作物亩施肥量仅为其他地区土壤的70%左右,即使一年只种一季,也能生产全国四分之一的粮食。正因如此,“每到国家粮食供应最关键的时候,东北总能调出粮”。

对于科研人员来说,“黑土粮仓”指的是“黑土地区”。为了明确“黑土粮仓”的现状,他们严格区分了黑土、黑土地、黑土地区。根据土壤系统分类方法,“黑土”指自然状态下有机质含量较高的土层厚于1米的肥沃土壤,东北黑土耕地约1亿亩;“黑土地”指黑色或暗黑色腐殖质表土层超过25厘米的土地,东北黑土地耕地约2.78亿亩;而“黑土地区”是指分布在东北平原及周边,海拔600米以下低山、丘陵及平原以‘黑土’为主的地区,即东北地区,耕地面积约为5.38亿亩。

“黑土粮仓”不只包括黑土。“我们常说的‘黑土地区’土壤中,还包含了黑钙土、暗棕壤、棕壤、白浆土、草甸土等多种类型土壤。”张佳宝说。

另外,张佳宝认为,保护黑土地,除了需要保护土壤本身外,还要保护好整个黑土地区域的生态系统。

“东北黑土地区生态系统是我国北方最好的生态屏障。这里东北部有湿润森林及湿地生态区,中部有半湿润森林草原生态区,西部是半干旱草原生态区。林、草、湿地是黑土地的重要生态屏障,也是黑土地有别于我国其他土壤的独特优势。”张佳宝说。

二问:会战要解决什么问题?

受访专家表示,“黑土粮仓”目前面临的最大问题是黑土地“变薄”“变瘦”“变硬”,黑土地存在的问题正是此次会战要解决的关键问题。

“自然因素和人类活动是导致黑土地退化的驱动因素。”张佳宝告诉记者,在长期高强度种植以及外源化肥养分非均衡输入条件下,黑土地正在“变瘦”,土壤有机质显著下降。在水蚀、风蚀和冻融侵蚀作用下,黑土由初垦时的60~80厘米降至目前的40厘米以下,60%以上的旱田发生水土流失,黑土层“变薄”,甚至出现“破皮黄”。机械化频繁作业导致土壤压实“变硬”,通透性变差,水肥保持能力减弱,作物难以破土出苗,导致农业减产。在退化的同时,土壤的健康水平、水资源的持续利用以及自然生态格局的协同调控功能也都随之下降。

在张佳宝看来,会战需要解决的另一个问题是“摸底”。“事实上,黑土地到底退化到什么程度,我们并不清楚,一时间还拿不出清单,需要建立完善的‘多源遥感—移动监测—原位检测’的耕地质量天空地立体化监测技术体系,建立黑土地不同尺度耕地质量监测与评价大数据平台。”张佳宝说。

三问:会战进展如何?

2021年3月,中科院与吉林省联合上报“黑土粮仓”科技会战,向国家揭榜挂帅。2021年7月,中科院联合东北三省一区启动了“黑土粮仓”科技会战。

“我们首次在非军工专项中启用总指挥、总工程师‘两总制’。”许航介绍,在项目中,总指挥是专项第一负责人,总工程师则专门负责专项技术线,此外,项目还设立了科学总顾问,从而对专项进行严格的科学把关。

他介绍,会战的总体目标是引领“黑土地保护与利用”科技创新和产业发展。近期目标是到2025年,为实现东北黑土地保护与利用平衡,支撑建设国家粮食安全产业带,打造中科院系统解决方案。中长期目标是到2030年,形成以中科院力量为核心的黑土地保护利用战略方面军,形成可迭代的现代化黑土地保护与利用技术体系,从政策、技术和产业层面支撑东北黑土地保护利用。

“目前,我们规划了退化阻控、健康培育、生物驱动、智能农机、天空地感知、全域定制六大攻关任务,在齐齐哈尔、大河湾、大安、长春、沈阳、海伦、三江设立了七大万亩示范区,为国家‘用好养好’黑土地提供系统解决方案。”许航说。

姜明介绍,一年来,专项已推荐年度主推技术19项、主导品种9个,核心技术实现了区域适宜性创新;七大示范区引进新技术31项,打造可推广模式8~9套,2022年预计辐射推广面积10590万亩以上。此外,他们还初步建立了黑土分类体系及退化诊断评价方案、黑土地智能化管控平台,服务全域定制方案也已落地。

四问:有哪些具体成果?

姜明介绍,项目目前摸索和发展了龙江模式、梨树模式2.0、大河湾模式三种各具特色的黑土地保护利用模式。

其中,龙江模式是以秸秆粉碎、有机肥深混还田,结合玉米-大豆轮作为关键技术的深耕培土技术体系,实现耕层厚度增加、土壤水分和养分库容提高、全耕作层土壤有机质补给、作物增产增收等目标。

梨树模式2.0是为实现耕地保育、粮食增产增收、生态改善等多重目标,在“梨树模式”基础上,通过对技术模式区域化布局、模式参数优化,品种、密度、施肥等配套技术的精细集成,配套机具精准智能升级研发的新一代保护性耕作综合技术体系。

大河湾模式服务于规模化的农垦、建设兵团、农场和中大型托管单位等,在保护黑土地的同时,综合考虑信息技术、智能装备技术、农业算法与模型等技术的充分融合,提升综合效益。

姜明介绍,目前,项目团队已经在万亩示范区解决了三大模式的关键技术瓶颈、区域适宜性评价、操作规程制定等问题。

五问:能否再续“黄淮海会战”的成功?

许航介绍,“黑土粮仓”科技会战是上世纪农业科技“黄淮海战役”之后,中科院在新时代启动的又一场农业科技攻关战役。

“在做专项的方案设计时,我们梳理了全世界的科研成果,有些技术不适合我们,有些技术我们自己做得更好。我们选取了最适合我国东北黑土地保护利用的技术,并通过试验检验最终总结出的方案。”张佳宝说。

比如,“黑土粮仓”科技会战借鉴了美国黑土地保护的举措。20世纪30年代,美国黑土区面临的问题与我国现如今相似,包括土壤侵蚀、退化等问题。之后的70年里,他们采用保护性耕作方式,以少耕、免耕加上秸秆覆盖的方式对黑土地进行保护,到20世纪末,土壤有机质增加至30~50g/kg。

“所以,我们要有信心、有决心,这件事一定能干成。”张佳宝认为,不要指望3年或5年解决所有问题,而是要一张蓝图绘到底。中科院将充分发挥理论创新支撑以及建制化体系化的高效率优势,把黑土地保护和利用的问题解决好。

《中国科学报》 (2022-09-21 第1版 要闻)
 
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