会战一载，成效几何？五问“黑土粮仓”科技会战

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。

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

这是中科院又一次打响农业科技会战。上世纪的黄淮海农业科技会战，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”，而东北黑土地被誉为我国粮食安全的“压舱石”。

“黑土地的分布面积并不大，但它要比别处的地更‘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，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60-80厘米降至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，会战还需要解决的另一个问题是“摸底”问题。“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。

9月16日，张佳宝院士为记者介绍薄层黑土地形成过程及存在的问题。倪思洁摄

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，从而对专项进行严谨的科学把关。

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；7大示范区引进新技术31项，打造可推广模式8至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经落地。

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。通过实施能够实现耕层厚度增加、土壤水分和养分库容提高、全耕作层土壤有机质补给、作物增产增收的目标。

梨树模式2.0是在“梨树模式”基础上，以高产、稳产、增效为目标，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。通过实施，实现耕地保育、粮食增产增收、生态改善的多重目标。

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”会战之后，中科院在新时代的一场新的农业科技攻关战役。

“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的技术，并通过试验检验最终总结出方案。”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至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，在未来把黑土地保护和利用的问题解决好。

9月15日，张佳宝院士为记者介绍“黑土粮仓”科技会战进展。倪思洁摄