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【中国科学报】会战一载,成效几何?五问“黑土粮仓”科技会战

  来源:中国科学报  作者:倪思洁  发布时间:2022-9-19 

    

  去年7月,黑土地保护与利用科技创新工程在YABO亚搏网页版战略性先导专项(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。 

  三问:会战进展如何? 

  20213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。20217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89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3050g/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。 

 

  (图1:9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) 

 

  (图2:9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) 


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