为黑土地“强筋健骨”，这群“手艺人”守护中国饭碗
邹文秀（右）在进行技术讲解。
■本报记者 赵宇彤
五月的东北大地，一场场热火朝天的春播，持续播撒着新的希望。
在这里，除了辛勤耕耘的农户，还有一群人用心守护每一寸黑土地的生机。他们是来自中国科学院的“黑土卫士”。
2021年，中国科学院联合东北三省一区实施“黑土粮仓”科技会战，集结院内27家研究机构、院外71家单位共1300余人，由中国科学院东北地理与农业生态研究所（以下简称东北地理所）作为一线指挥部。
“黑土地是‘耕地中的大熊猫’，保护黑土地就是保护国家粮食安全与生态安全的根基。本次‘黑土粮仓’科技会战以区域资源优化与生态屏障为核心底座，以水文调控、立体监测、侵蚀阻控为基础支撑，旨在破解黑土退化百年难题，构建长效保护体系，为东北黑土高质量发展指明方向、奠定基础。”中国工程院院士、“黑土粮仓”科技会战专项科学总顾问张佳宝说。
经历5年攻关，建成7个核心示范区，黑土耕作层厚度增加约14厘米，产量提升10%以上……围绕黑土地保护与利用，他们交出了一份亮眼的“成绩单”。
“把脉问诊”黑土地
“黑土地‘没劲儿了’。”从2005年“五一”国际劳动节起，20余年深耕一线的东北地理所研究员邹文秀，常常听到农户的“抱怨”。
东北平原沃野千里，区域内现有黑土耕地面积5.63亿亩，粮食产出约占全国总量的1/4，是我国粮食生产的“稳压器”和“压舱石”。
然而，沃土之下隐忧丛生——黑土耕层有机质持续流失、水土侵蚀加剧、土壤结构硬化板结，整体呈现“变瘦、变薄、变硬”的退化格局。
“农户能感受到黑土地‘病’了，但他们找不到原因，更别说对策了。”邹文秀回忆道，这也是摆在科研人员面前的难题——要想“用好养好”黑土地，首先要开展退化阻控的机制研究。
但面对广袤的黑土地，如何精准高效地识别不同区域的“病症”，成了第一道坎。
“我们建立了多等级、多层次、代表性采样的技术体系。”“黑土粮仓”科技会战总工程师贾仲君告诉记者，面向平原、丘陵等不同立地条件，综合考虑地形、气候、水文等因素，团队提升了采样的效率与准确度。
目前，他们已建成国内最大的黑土地样本库和数据库，将黑土耕地空间异质性表征精度提升至93%，全面完成黑土信息“一张图”，涵盖全域黑土区土壤属性与退化、作物种类与种植结构等6个类型、18个子类的核心数据集。
针对黑土地有机质流失“变瘦”的问题，贾仲君团队提出“固碳保氮、以氮促碳”的双轮驱动模式，借助同位素标记法，在全球首次定量测算出不同来源的土壤有机质对黑土肥力的相对贡献。
“在此基础上，我们也与红壤、潮土进行了土壤有机质的比较，进一步凸显了黑土地的优势。”贾仲君告诉记者。
然而，这片孕育了“北大仓”的沃土上，还藏着一道道犹如伤疤的侵蚀沟——漫川漫岗的地形地貌，春季融雪、夏季暴雨及呼啸的风，不断侵蚀着地表的黑土。
同时，东北地区区域差异性较大，纬度低、温度高的松嫩平原南部以薄层黑土区为主，纬度高、温度低的松嫩平原中北部则主要是中厚层黑土区。不仅自然条件各不相同，人为活动对黑土地的影响也存在显著差异。
“我们首次定量评价了自然因素和人为因素对黑土地侵蚀的贡献值。”贾仲君说，团队解决了漫川漫岗黑土地侵蚀估算的世界性难题，发现风蚀、水蚀、融蚀对黑土地侵蚀的贡献分别为11.2%、72.3%、16.5%。
基于以上工作，他们系统查明了近40年黑土地退化速率，并实现了黑土地退化耕地精准分区，划定5个退化等级、21个一级分区、844个二级分区，制定分级分类精准阻控6大分区方案。
“这为国家黑土地保护与利用工程和战略的制定提供了重要的本底数据和关键依据。”贾仲君自豪地说。
带着科学问题出发
有了黑土退化机制研究的科学指导，一场黑土地“保卫战”全面铺开——建立了7个万亩示范区，总覆盖面积达19.35万亩，技术推广面积5.4亿亩。
“5月1日正式播种，今天已经出苗了。”五月中旬，记者跟随东北地理所研究员梁爱珍的脚步，走进吉林省长春市农安县的万亩示范区，只见秸秆覆盖在黑土地上，两三厘米高的幼苗钻出地面，焕发蓬勃生机。
“我们完成了秸秆还田保育型耕作、保护性耕作米豆轮作、高效精准施肥与黑土智慧农业谷等功能区建设。”梁爱珍说，这里是他们升级打造“梨树模式2.0”的攻关战场。
薄层黑土区秸秆覆盖春季地温回升慢、播种和出苗质量差导致粮食增产潜力受限，是他们要攻克的重点难题。梁爱珍团队通过秸秆覆盖还田条耕、秸秆覆混耕作等技术改善土壤结构，提升土壤生物多样性，进而增加土壤有机质含量。
蹲在苗带边上的梁爱珍，仔细观察着出苗情况，在秸秆覆盖量大的地块还会挖出种子看看发芽情况。
在这里，秸秆覆盖还田宽窄行免耕和条带耕作、秸秆覆盖-深翻交替还田耕作、秸秆覆混还田耕作……1050亩的土地上实现了不同技术的集成示范。梁爱珍依次行走在不同的试验小区，观察、记录着今年的出苗情况。
“以秸秆覆盖条带耕作、覆混耕作技术为核心的‘梨树模式2.0’推广后，玉米出苗率提高了3%至5%，土壤侵蚀强度降低80%以上，节肥12.3%至20.0%，作物平均增产10%。”梁爱珍说，这已成为薄层退化黑土区的标杆技术模式。
而在400多公里外的黑龙江省，受水热条件因素的限制，春播进展稍显缓慢。
“这里纬度高、区域冷凉、土质黏重、犁底层坚硬，影响根系生长和水肥渗透。”邹文秀告诉记者，2008年，在东北地理所研究员韩晓增指导下，她采用0~35厘米深翻作业，将秸秆碎料与有机肥混入土层，破除板结犁底层，提升了土壤蓄水能力。
后来，邹文秀团队又结合玉米-大豆轮作技术，建立了深耕培土技术体系，首次构建起黑土地保护利用的“龙江模式”。
“近些年，随着机械化水平的提升，农户对‘龙江模式’的接受度逐渐提升。”邹文秀告诉记者。基于良好的技术基础以及“黑土粮仓”科技会战5年来的技术示范推广，目前土壤有机质提高3.5%至5.5%，作物增产10.2%以上，精准适配了中厚层冷凉黏重黑土区的改良需求。
“要带着科学问题走进田间地头，通过科学研究和技术推广解决农户的真问题。”回首扎根黑土地治理一线的20余年，邹文秀无比感慨。
“手艺人”的坚持
“现在的土壤墒情很好。”梁爱珍摸了摸松软的黑土地，点了点头。面对这片常年黝黑的土地，科研人员是怎样判断好坏的？
答案就在他们“手”上。和黑土地打了10余年交道，温度、湿度、松软程度……摸一摸就能了解个大概。但真要论起这门“手艺”，还是农户更加娴熟。
因此，“梨树模式2.0”“龙江模式”等黑土保护综合技术体系的示范推广，离不开和农户的交流。“我们的技术必须要让农户看懂。”这是邹文秀始终如一的原则。他们走村串户，挨家挨户讲解“龙江模式”的优势，同时定期与农户沟通、收集意见，动态调整施肥、品种选择、病虫防控等方案。
这不是她一个人的坚持。实际上，自“黑土粮仓”科技会战启动以来，千余名科研人员走进黑土地，苦练这门“手艺”。
通过集体协同攻关，团队系统厘清了黑土地“变瘦、变薄、变硬”的退化过程与阻控机制，构建了区域适配的标准化保育技术体系，精准实现了耕层结构优化、有机质提升、节肥增效、稳产增产的综合治理成效。
随着黑土退化阻控机理研究持续推进、相关技术逐步落地，黑土地生态状况明显好转，这也对科研人员精准施策提出了更高要求。
“近年来，黑土地有机质含量稳步回升，但外源输入的有机质能否全部转化为作物可利用的有效养分，仍有待进一步科学论证。”邹文秀表示，作物生长不仅依赖有机质，还需要多种营养元素，土壤养分失衡同样会抑制作物生长。
“从整体情况来看，各地黑土地均存在不同程度的微量元素缺失问题。”这也是邹文秀团队下一阶段的研究重点。“黑土地同样需要‘营养餐’，如何实现养分科学配比，仍有待深入探索。”
此外，在技术推广示范方面，落地到位率偏低、作业标准不统一等难题还有待解决。
“结合不同区域实际条件，耕作、施肥、深松等全流程技术规范，标准化体系仍需进一步完善。”梁爱珍表示，如今农户虽已逐步接纳新型种植模式，但普遍找不到适配自身地块的技术方案。因此还需持续加强技术培训，提升技术落地成效，推进全程标准化管理。
前路虽充满挑战，团队依旧干劲十足。在农安县的万亩示范区，“筑牢黑土粮仓，端稳中国饭碗”的标语在阳光下熠熠生辉。