【科學(xué)網(wǎng)】會(huì)戰(zhàn)一載，成效幾何?五問(wèn)“黑土糧倉(cāng)”科技會(huì)戰(zhàn)
去年7月，“黑土地保護(hù)與利用科技創(chuàng)新工程”在中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)(A類)的支持下正式啟動(dòng)，以5年為期。
科研人員習(xí)慣于稱其為“‘黑土糧倉(cāng)’科技會(huì)戰(zhàn)”，因?yàn)樗Y(jié)了中科院院內(nèi)的34家研究所和中科院院外的89家單位，共同組成了一支各專業(yè)匯聚、共1400余人的“集團(tuán)軍”。
這是中科院又一次打響農(nóng)業(yè)科技會(huì)戰(zhàn)。上世紀(jì)的黃淮海農(nóng)業(yè)科技會(huì)戰(zhàn)，曾取得會(huì)戰(zhàn)地區(qū)糧食年生產(chǎn)能力提高500億斤的重大成就。
新時(shí)代這場(chǎng)農(nóng)業(yè)科技會(huì)戰(zhàn)已啟動(dòng)一年有余，“黑土糧倉(cāng)”現(xiàn)狀如何，科技會(huì)戰(zhàn)進(jìn)展怎樣?對(duì)此，《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪了專項(xiàng)科學(xué)總顧問(wèn)、中國(guó)工程院院士張佳寶，專項(xiàng)總指揮、中科院東北地理所所長(zhǎng)姜明，以及中科院科技促進(jìn)發(fā)展局副局長(zhǎng)許航。
一問(wèn)：“黑土糧倉(cāng)”現(xiàn)狀如何？
黑土地被譽(yù)為我國(guó)“耕地中的大熊貓”，而東北黑土地被譽(yù)為我國(guó)糧食安全的“壓艙石”。
“黑土地的分布面積并不大，但它要比別處的地更‘厲害’。”張佳寶說(shuō)，在黑土地上耕種，單季作物畝施肥量?jī)H為其他地區(qū)土壤的70%左右，即使一年只種一季，也能生產(chǎn)全國(guó)四分之一的糧食，正因如此，“每到國(guó)家糧食供應(yīng)最關(guān)鍵的時(shí)候，東北總能調(diào)出糧。”
對(duì)于科研人員來(lái)說(shuō)，“黑土糧倉(cāng)”指的是“黑土地區(qū)”。為了明確“黑土糧倉(cāng)”的現(xiàn)狀，他們嚴(yán)格區(qū)分了黑土、黑土地、黑土地區(qū)。根據(jù)土壤系統(tǒng)分類方法，“黑土”指自然狀態(tài)下有機(jī)質(zhì)含量較高的土層厚于1米的肥沃土壤，東北黑土耕地約1億畝;“黑土地”指黑色或暗黑色腐殖質(zhì)表土層超過(guò)25厘米的土地，東北黑土地耕地約2.78億畝;而“黑土地區(qū)”是指分布在東北平原及周邊、海拔600米以下低山、丘陵及平原以‘黑土’為主的地區(qū)，即東北地區(qū)，耕地面積約為5.38億畝。
“黑土糧倉(cāng)”不只包括黑土，“我們常說(shuō)的‘黑土地區(qū)’土壤中，還包含了黑鈣土、暗棕壤、棕壤、白漿土、草甸土等多種類型土壤。”張佳寶說(shuō)。
另外，張佳寶認(rèn)為，保護(hù)黑土地，除了需要保護(hù)土壤本身，還要保護(hù)好整個(gè)黑土地區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)。
“東北黑土地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)是我國(guó)北方最好的生態(tài)屏障。這里東北部有濕潤(rùn)森林及濕地生態(tài)區(qū)，中部有半濕潤(rùn)森林草原生態(tài)區(qū)，西部是半干旱草原生態(tài)區(qū)。林、草、濕地是黑土地的重要生態(tài)屏障，也是黑土地有別于我國(guó)其他土壤的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。”張佳寶說(shuō)。
二問(wèn)：會(huì)戰(zhàn)要解決什么問(wèn)題？
受訪專家表示，“黑土糧倉(cāng)”目前面臨的最大問(wèn)題是黑土地“變薄”、“變瘦”、“變硬”，黑土地存在的問(wèn)題正是此次會(huì)戰(zhàn)要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
“自然因素和人類活動(dòng)是導(dǎo)致黑土地退化的驅(qū)動(dòng)因素。”張佳寶告訴記者，在長(zhǎng)期高強(qiáng)度種植以及外源化肥養(yǎng)分非均衡輸入條件下，黑土地正在 “變瘦”，土壤有機(jī)質(zhì)顯著下降。在水蝕、風(fēng)蝕和凍融侵蝕作用下，黑土由初墾時(shí)60-80厘米降至40 厘米以下，60%以上的旱田發(fā)生水土流失，黑土層“變薄”，甚至出現(xiàn)破皮黃。機(jī)械化頻繁作業(yè)導(dǎo)致土壤壓實(shí)“變硬”，通透性變差，水肥保持能力減弱，作物難以破土出苗，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。在退化的同時(shí)，土壤的健康水平、水資源的持續(xù)利用以及自然生態(tài)格局的協(xié)同調(diào)控功能也都隨之下降。
在張佳寶看來(lái)，會(huì)戰(zhàn)還需要解決的另一個(gè)問(wèn)題是“摸底”問(wèn)題。“事實(shí)上，黑土地到底退化到什么程度，我們并不清楚，一時(shí)間還拿不出清單，需要建立完善的‘多源遙感-移動(dòng)監(jiān)測(cè)-原位檢測(cè)’的耕地質(zhì)量天空地立體化監(jiān)測(cè)技術(shù)體系，建立黑土地不同尺度耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)平臺(tái)。”張佳寶說(shuō)。
9月16日，張佳寶院士為記者介紹薄層黑土地形成過(guò)程及存在的問(wèn)題。倪思潔攝
三問(wèn)：會(huì)戰(zhàn)進(jìn)展如何？
2021年3月，中科院與吉林省聯(lián)合上報(bào)“黑土糧倉(cāng)”科技會(huì)戰(zhàn)，向國(guó)家揭榜掛帥。2021年7月，中科院聯(lián)合東北三省一區(qū)啟動(dòng)了“黑土糧倉(cāng)”科技會(huì)戰(zhàn)。
“我們首次在非軍工專項(xiàng)中啟用總指揮、總工程師‘兩總制’。”許航介紹，在項(xiàng)目中，總指揮是專項(xiàng)第一負(fù)責(zé)人，總工程師則專門負(fù)責(zé)專項(xiàng)技術(shù)線，此外，項(xiàng)目還設(shè)立了科學(xué)總顧問(wèn)，從而對(duì)專項(xiàng)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)把關(guān)。
他介紹，會(huì)戰(zhàn)的總體目標(biāo)是引領(lǐng)“黑土地保護(hù)與利用”科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。近期目標(biāo)是到2025年，為實(shí)現(xiàn)東北黑土地保護(hù)與利用平衡，支撐建設(shè)國(guó)家糧食安全產(chǎn)業(yè)帶，打造中科院系統(tǒng)解決方案。中長(zhǎng)期目標(biāo)是到2030年，形成以中科院力量為核心的黑土地保護(hù)利用戰(zhàn)略方面軍，形成可迭代的現(xiàn)代化黑土地保護(hù)與利用技術(shù)體系，從政策、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)支撐東北黑土地保護(hù)利用。
“目前，我們規(guī)劃了退化阻控、健康培育、生物驅(qū)動(dòng)、智能農(nóng)機(jī)、天空地感知、全域定制六大攻關(guān)任務(wù)，在齊齊哈爾、大河灣、大安、長(zhǎng)春、沈陽(yáng)、海倫、三江設(shè)立了七大萬(wàn)畝示范區(qū)，為國(guó)家‘用好養(yǎng)好’黑土地提供系統(tǒng)解決方案。”許航說(shuō)。
姜明介紹，一年來(lái)，專項(xiàng)已推薦年度主推技術(shù)19項(xiàng)、主導(dǎo)品種9個(gè)，核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)了區(qū)域適宜性創(chuàng)新;7大示范區(qū)引進(jìn)新技術(shù)31項(xiàng)，打造可推廣模式8至9套，2022年預(yù)計(jì)輻射推廣面積10590萬(wàn)畝以上。此外，他們還初步建立了黑土分類體系及退化診斷評(píng)價(jià)方案、黑土地智能化管控平臺(tái)，服務(wù)全域定制方案也已經(jīng)落地。
四問(wèn)：有哪些具體成果？
姜明介紹，項(xiàng)目目前摸索和發(fā)展了龍江模式、梨樹(shù)模式2.0、大河灣模式三種各具特色的黑土地保護(hù)利用模式。
其中，龍江模式是以秸稈粉碎、有機(jī)肥深混還田，結(jié)合玉米-大豆輪作為關(guān)鍵技術(shù)的深耕培土技術(shù)體系。通過(guò)實(shí)施能夠?qū)崿F(xiàn)耕層厚度增加、土壤水分和養(yǎng)分庫(kù)容提高、全耕作層土壤有機(jī)質(zhì)補(bǔ)給、作物增產(chǎn)增收的目標(biāo)。
梨樹(shù)模式2.0是在“梨樹(shù)模式”基礎(chǔ)上，以高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、增效為目標(biāo)，通過(guò)對(duì)技術(shù)模式區(qū)域化布局、模式參數(shù)優(yōu)化，品種、密度、施肥等配套技術(shù)的精細(xì)集成，配套機(jī)具精準(zhǔn)智能升級(jí)，研發(fā)的新一代保護(hù)性耕作綜合技術(shù)體系。通過(guò)實(shí)施，實(shí)現(xiàn)耕地保育、糧食增產(chǎn)增收、生態(tài)改善的多重目標(biāo)。
大河灣模式服務(wù)于規(guī)模化的農(nóng)墾、建設(shè)兵團(tuán)、農(nóng)場(chǎng)和中大型托管單位等，在保護(hù)黑土地的同時(shí)，綜合考慮信息技術(shù)、智能裝備技術(shù)、農(nóng)業(yè)算法與模型等技術(shù)的充分融合，提升綜合效益。
姜明介紹，目前，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在萬(wàn)畝示范區(qū)解決了三大模式的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸、區(qū)域適宜性評(píng)價(jià)、操作規(guī)程制定等問(wèn)題。
五問(wèn)：能否再續(xù)“黃淮海會(huì)戰(zhàn)”的成功？
許航介紹，“黑土糧倉(cāng)”科技會(huì)戰(zhàn)，是上世紀(jì)農(nóng)業(yè)科技“黃淮海”會(huì)戰(zhàn)之后，中科院在新時(shí)代的一場(chǎng)新的農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)戰(zhàn)役。
“在做專項(xiàng)的方案設(shè)計(jì)時(shí)，我們梳理了全世界的科研成果，有些技術(shù)不適合我們，有些技術(shù)我們自己做得更好。我們選取了最適合我國(guó)東北黑土地保護(hù)利用的的技術(shù)，并通過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)最終總結(jié)出方案。”張佳寶說(shuō)。
比如，“黑土糧倉(cāng)”科技會(huì)戰(zhàn)借鑒了美國(guó)黑土地保護(hù)的舉措。20世紀(jì)30年代，美國(guó)黑土區(qū)面臨的問(wèn)題與我國(guó)現(xiàn)如今相似，包括土壤侵蝕、退化等問(wèn)題。之后的70年里，他們采用保護(hù)性耕作方式，以少耕、免耕加上秸稈覆蓋的方式對(duì)黑土地進(jìn)行保護(hù)，到20世紀(jì)末，土壤有機(jī)質(zhì)增加至30至50g/kg。
“所以，我們要有信心、有決心，這件事一定能干成。”張佳寶認(rèn)為，不要指望3年或5年解決所有問(wèn)題，而是要一張藍(lán)圖繪到底，中科院將充分發(fā)揮理論創(chuàng)新支撐以及建制化體系化的高效率優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)把黑土地保護(hù)和利用的問(wèn)題解決好。
9月15日，張佳寶院士為記者介紹“黑土糧倉(cāng)”科技會(huì)戰(zhàn)進(jìn)展。倪思潔攝
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