【科學(xué)網(wǎng)】他來了，她來了，他們帶著“法寶”來了
東臨小興安嶺，西倚大興安嶺，在世界四大黑土帶之一的松嫩平原腹地上，黑龍江齊齊哈爾市坐擁3800萬畝黑土耕地。
廣袤黑土耕地，使齊齊哈爾成為我國第四大產(chǎn)糧大市。這里以玉米、大豆、水稻為主要糧食作物，2021年的糧食總產(chǎn)量達247億斤。
黑土，是齊齊哈爾發(fā)展之寶，卻也是齊齊哈爾發(fā)展之困。西南風(fēng)蝕，薄層黑土脆弱;東北水蝕，中厚土層融蝕，耕作層變硬，如何守好用好這份大自然的給予，是擺在齊齊哈爾面前的難題。正當(dāng)困頓之時，中國科學(xué)院的科學(xué)家們來了。
他們帶著“VIP”定制服務(wù)來了
2021年3月，中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所(以下簡稱中科院地理所)研究員廖曉勇來到齊齊哈爾，從那時起，他有了一個新的身份——“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)齊齊哈爾示范區(qū)總指揮。
為貫徹落實習(xí)近平總書記關(guān)于黑土地保護和利用重要講話精神，中科院向黨中央揭榜掛帥，啟動“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)，并批準建設(shè)黑土糧倉齊齊哈爾示范區(qū)。中科院地理所總體負責(zé)齊齊哈爾示范區(qū)的建設(shè)。
“黑土地保護與利用需要哪些核心科技?中科院的技術(shù)如何植入實際生產(chǎn)?政府、農(nóng)戶、研究所如何協(xié)同作業(yè)?”一連串問題擠在廖曉勇的腦子里。
他深知，齊齊哈爾示范區(qū)是黑土地“大熊貓”的典型代表，這里涵蓋了除棕壤外的全部東北黑土區(qū)黑土類型—黑土、黑鈣土、暗棕壤、草甸土、白漿土，各個地區(qū)既有不同的特征，也有不同的問題。
最終，經(jīng)過反復(fù)梳理討論，他們決定發(fā)揮“老本行”地理學(xué)的綜合性、系統(tǒng)性和實踐性學(xué)科優(yōu)勢，研制出一套集“田塊尺度一地一策、村域尺度依村定策、全域尺度分區(qū)施策”于一體的黑土地保護利用全域定制系統(tǒng)。
他們在齊齊哈爾核心示范區(qū)——依安縣做了最初的嘗試。
先按照地形、地力現(xiàn)狀、農(nóng)田投入和經(jīng)營模式等指標(biāo)的時空差異性，將縣域田塊分類分級，以經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的最優(yōu)化為目標(biāo)，進行因地制宜的差異化管控。
再基于全域定制系統(tǒng)智能化診斷評價，將村莊劃分為不同保護與發(fā)展類型，據(jù)此制定不同的土地經(jīng)營方式，應(yīng)用不同的黑土地保護利用技術(shù)，規(guī)劃不同的產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑，打造不同的黑土地保護與鄉(xiāng)村振興有機融合模式。
然后基于監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)和多元地理信息數(shù)據(jù)，以問題為導(dǎo)向、以網(wǎng)格單元作為研究尺度，運用數(shù)據(jù)模型和人工識別相結(jié)合的方法，實施分區(qū)分類分級，提出服務(wù)于黑土保護和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的全域分區(qū)方案和匹配策略。
“我們還聯(lián)合了中科院院內(nèi)外的12家科研機構(gòu)、地方政府和龍頭企業(yè)開展黑土地保護利用技術(shù)集成，在齊齊哈爾市全域9縣1區(qū)13個示范點示范，打造可推廣的中科院全域定制系統(tǒng)解決方案。”廖曉勇說。
中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所副研究員付晶瑩向記者介紹黑土地星空地網(wǎng)農(nóng)情監(jiān)測與智能管控系統(tǒng)。倪思潔攝
正在準備放無人機巡飛的科研人員 倪思潔攝
他們帶著好種又好賣的新品種來了
中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員李艷華做了30年大豆育種工作，培育出15個“東生”系列大豆品種。自從“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)打響，她就全身心投入到齊齊哈爾市及輻射區(qū)域高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大豆品種的示范推廣工作。
9月，大豆的收獲季到了。豆莢已經(jīng)變黃發(fā)干，輕輕一擠，濃黃圓潤的豆粒滾進手心，李艷華一路走一路看，心里美滋滋：“產(chǎn)量應(yīng)該挺好。”
大豆是一種可以“肥地”的作物，它具有極好的固氮能力，不需要施太多的化肥、農(nóng)藥，正因如此，大豆成了能夠保護黑土地的作物。但長期以來，大豆的經(jīng)濟效益不及玉米，所以，李艷華要想辦法培育出產(chǎn)量高、賣得上價的大豆品種。
10萬畝核心示范區(qū)里，一大半地里都種著“東生19”大豆品種。根據(jù)以往的經(jīng)驗，她判斷，今年一畝地實收產(chǎn)量應(yīng)該在200公斤左右，而目前全國大豆平均產(chǎn)量大概是一畝地130多公斤。
“前段時間，‘東生’大豆賣到三塊六毛錢一斤，其他的也就三塊一毛多，一斤能貴出5毛錢左右。”皮膚曬得黝黑的李艷華笑著告訴《中國科學(xué)報》記者。
因為能得到實惠，農(nóng)戶們口口相傳，“東生19”大豆在齊齊哈爾地區(qū)的名聲也越來越廣，李艷華越干越有干勁，她每天只要天一亮就出門去實驗室，每年要做300個大豆雜交組合試驗。
進行優(yōu)良品種示范是科學(xué)家們保護“黑土糧倉”的辦法之一，他們在廣袤的示范田里種下了豆類、禾谷類、蔬菜等三大品類作物的244個優(yōu)良品種，優(yōu)選適宜本地的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)作物品種。
不僅如此，他們還向農(nóng)戶們示范展示各品類作物的有機生產(chǎn)過程，采用110厘米、130厘米大壟密植優(yōu)質(zhì)高效栽培技術(shù)模式，開展豌豆、毛蔥復(fù)種蔬菜、玉米大豆帶狀復(fù)合種植等試驗示范。
李艷華在大豆田里向記者介紹“東生”大豆。倪思潔攝
他們帶著科學(xué)又適用的對策來了
為了找到解決黑土地之困的最佳對策，科學(xué)家們還在田間地頭做起了各種試驗。
在依安縣省級農(nóng)業(yè)園區(qū)，他們研究怎樣能最高效地還田增碳。
針對冷涼區(qū)中厚層黑土地有機物料還田增碳效果差、模式少等問題，他們從2021年起，開展有機物料高效還田增碳對比試驗。他們設(shè)置了有機肥深施還田、秸稈深翻還田、秸稈歸行還田、秸稈表施還田四種有機物料還田試驗。經(jīng)過一年時間，他們初步判斷，有機肥深松深施和秸稈深翻還田兩個處理方式會有較好的增碳效果。
在齊齊哈爾示范區(qū)的梅里斯攻關(guān)試驗區(qū)，他們研究怎樣能阻擋住風(fēng)對黑土的侵蝕。
梅里斯區(qū)大風(fēng)頻發(fā)，當(dāng)?shù)厝擞芯渫嫘Γ骸懊防锼挂荒旯蝺纱物L(fēng)，一次刮半年。”
“一陣風(fēng)刮過去，就能吹走一個世紀。”“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)的科學(xué)總顧問、中國工程院院士張佳寶看到貧瘠的薄層黑土剖面時心疼地說，“每一厘米厚的黑土需要400年才能形成。”
為了解決風(fēng)蝕問題，科研人員摸索了兩種保護性耕作措施——滅茬秸稈覆蓋免耕、高留茬秸稈覆蓋免耕，他們還在田間布設(shè)了完整的風(fēng)蝕觀測系統(tǒng)，包括6套全方位集沙儀和兩套八向集沙儀，在2021年和2022年對不同耕作模式下土壤風(fēng)蝕特征進行了觀測。最后，他們發(fā)現(xiàn)，減少表土的裸露面積，是梅里斯區(qū)的風(fēng)蝕阻控的重要著眼點，而兩種保護性耕作措施可以讓風(fēng)蝕量降低61%-64%。
這類依靠科學(xué)決策的案例還有很多。在依安縣，他們還摸索出了“天-空-地-網(wǎng)”一體化黑土地精準監(jiān)測體系、有機鮮食玉米套養(yǎng)大鵝技術(shù);在梅里斯，他們還摸索出薄層黑土高效增碳技術(shù)、薄層黑土品種優(yōu)選與耕作技術(shù)、黑土地保育增效技術(shù)……
“在齊齊哈爾示范區(qū)，我們要做的就是‘黑土糧倉全域定制決策系統(tǒng)’。通過這一系統(tǒng)，我們有信心能夠更充分地運用科研成果，更有針對性地加強黑土保護。”廖曉勇說。
田間試驗場地 倪思潔攝
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