用科技力量守护“黑土粮仓”

——专访中国科学院东北地理与农业生态研究所所长姜明

   作为世界四大黑土区之一，中国东北黑土地粮食总产量占全国1/4，是国家粮食安全的“压舱石”。

   2021年，中国科学院主动“揭榜挂帅”，发挥建制化、体系化优势，联合东北三省一区启动“黑土粮仓”科技会战，部署战略性先导科技专项（A类）“黑土地保护与利用科技创新工程”（“黑土粮仓”），组织全国98家单位、1300余人开展科技攻坚。

   五年来，“黑土粮仓”科技会战交出亮眼成绩单：建成7个万亩级核心示范区，示范面积19.35万亩，实现典型黑土区土壤有机质含量提升0.25%至0.70%，土壤侵蚀率降低80%，耕地质量提升0.5个等级，粮食产量提升5.2%以上，技术模式累计辐射推广面积超5.4亿亩，为黑土地保护与可持续利用提供了坚实的科技支撑。

 

筑牢国家粮食安全“压舱石”

 

   《科学新闻》：2021年启动“黑土粮仓”科技会战时面临怎样的紧迫形势？相比其他黑土区，东北黑土区的黑土退化有哪些特点和难点？

   姜明：东北黑土区是世界四大黑土集中分布区之一，也是我国最大的粮食生产基地和商品粮输出基地，是国家粮食安全的“压舱石”。然而，长期不合理耕作与高强度利用，导致黑土“量减质退”的严峻问题。此外，土壤有机质含量显著下降，黑土层与耕作层变浅、犁底层变硬，土壤质量与生态功能持续退化。东北黑土区正由“生态功能区”逐步向“生态脆弱区”转变，对国家粮食安全和区域生态安全构成严重威胁。

   《科学新闻》：在您看来，这场会战在国家粮食安全、乡村振兴、东北振兴等国家战略中承担着怎样的核心使命？

   姜明：首先，筑牢国家粮食安全“压舱石”。东北黑土是我国最优质的耕地资源，保障黑土健康就是保障大宗粮食稳产增产。“黑土粮仓”科技会战的核心使命是守住黑土耕地底线、提升耕地基础地力，落实“藏粮于地、藏粮于技”战略，从根本上稳固国家粮食供给安全。

   其次，支撑乡村振兴战略落地。通过黑土提质、节本增效、绿色种植，既能提升耕地产出能力，又能减少化肥农药过量投入，降低种植成本，提升农产品品质与附加值，带动农民持续增收，推动农业绿色转型，夯实乡村产业振兴与生态振兴根基。

   再次，赋能新时代东北全面振兴。农业是东北的优势产业与基础产业，黑土保护与现代农业技术的突破将推动东北从传统粗放农业向绿色、高效、可持续现代农业转型，优化农业产业结构，延伸产业链条，以农业振兴带动区域经济振兴，重塑东北农业竞争新优势。

   同时，“黑土粮仓”科技会战还肩负生态文明建设的使命，守护黑土资源，修复农田生态系统，实现耕地高效利用与生态保护协同发展。

 

交出硬核答卷

 

   《科学新闻》：历经五年攻关，“黑土粮仓”科技会战团队在黑土保护技术研发上取得诸多突破。能否具体介绍重点攻克了哪些技术难点，形成了哪些标志性技术突破和成果？

   姜明：在黑土地保护与利用科技领域，取得一批重大原创成果：一是建成黑土地天空地一体化监测体系与智能管控平台，绘制黑土地 “一张图”，为黑土地保护利用提供关键信息支撑。二是揭示黑土地退化阻控机制，提出黑土地地力定向提升的地上—地下协同调控原理，为退化治理与地力培育奠定重要科学基础。三是突破黑土“变瘦、变硬”定向阻控、坡沟协同防治、微生物驱动有机物料高效腐解、生物固氮减肥增效等关键技术，为退化阻控与健康保育提供坚实技术支撑；完成“鸿鹄”新能源无人智能拖拉机、土壤养分伽马能谱分析仪、探地雷达等智能装备研发并实现批量推广应用。四是构建“龙江模式”“梨树模式 2.0”“辽河模式”等区域适配的黑土地保护利用技术体系，建成核心示范区19.35万亩。北部厚层黑土区耕作层增厚14厘米、作物增产10%以上；南部薄层黑土区推广“梨树模式2.0”后，土壤风蚀率下降80%以上，多地耕地质量提升0.5个等级以上。形成黑土地保护利用系统解决方案，核心技术累计推广5.4亿亩。其中，“龙江模式”支撑《国家黑土地保护工程实施方案（2021—2025年）》实施；“梨树模式2.0”核心技术“条带耕作技术”被纳入农业农村部技术指引；秸秆填埋侵蚀沟复垦技术被列为水利部先进实用技术、侵蚀沟治理四大模式之一，并被《中华人民共和国黑土地保护法》吸纳。

   《科学新闻》：在成果转化方面，我们构建了“研发—示范—推广”的闭环。在您看来，实验成果走向田间地头面临哪些难题？团队做了哪些探索和努力？

   姜明：实验成果的示范应用面临几个难题：一是技术适配性。实验室小试技术向大田规模化应用转化时，受气候、土壤、种植习惯及地块条件差异影响较大，直接照搬难以见效。二是农户认知与接受度。保护性耕作、秸秆还田等技术前期投入较高、短期效益不显著，农户顾虑成本，主动应用意愿不强。三是经营主体碎片化。小农地块零散分布，标准化作业难度大，规模化推广组织成本偏高。四是技术服务体系不完善。基层农技力量薄弱，科研成果转化“最后一公里”缺乏有效指导、示范引领与配套服务。

   在“黑土粮仓”科技会战中，我们重点从四个方面推动成果的示范与推广：一是分区建设示范基地。在典型黑土核心区布局标准化示范样板，以点带面推动技术落地应用。二是构建多方联动机制。联合黑吉辽三省农业主管部门编制会战实施方案，联动地方政府、农技部门、合作社及种粮大户，搭建“科研+推广+经营主体”协同体系，稳步推进示范区建设与技术推广。三是强化政产学研深度融合。选派科技副职、签订县地合作协议，深化示范区单位与地方政府、农技部门、龙头企业及合作社的协作，推动成熟技术与保护性耕作、高标准农田建设、侵蚀沟治理等国家农业工程有机衔接，加速成果转化落地。四是简化技术与下沉服务。将复杂科研技术转化为简易可操作规程，降低农户应用门槛，同时组建专家服务队，常态化开展田间课堂、线上线下培训，手把手指导农户掌握技术要领。

 

“一盘棋”迎难而上

 

   《科学新闻》：作为“黑土粮仓”科技会战的专项牵头单位，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）搭建了哪些核心科研和示范平台？在技术集成、成果展示及推广中发挥了怎样的作用？

   姜明：东北地理所牵头搭建了国家级、区域性及田间示范三层平台体系。

   在科研平台方面，我们建成黑土地保护与利用重点实验室、黑土农田生态系统野外观测站网络，支撑黑土机理研究、技术研发和长期定位观测。

   在示范平台方面，各示范区与地方政府和企业陆续开展黑土农业试验站共建工作。在大河湾示范区，呼伦贝尔农垦集团和大河湾农牧场有限公司投资建设了数据指挥中心、科教培训基地和野外台站等配套基础设施。在长春示范区，通过技术服务支撑吉林省隆源农业“黑土地保护与利用科技创新研究院”建设；建成辽河源生态农业研究与示范基地并成功运行。在三江示范区，友谊农场投资建设智慧农业管控中心、黑土地保护实验室和黑土地保护研究展览馆，建立中国科学院东北地理所—北大荒友谊现代农业实验站，对外展示黑土地保护三江示范区成果。在沈阳示范区，与昌图县政府合作共建昌图现代农业试验站。

   此外，我们建设了“黑土粮仓”科技会战指挥平台，自主开发指挥控制平台管控系统软件，该系统基于所级数据中心进行扩展，整合科研设备、科学数据、技术资料、科技服务，集可视化、数据储存与分析管理等功能于一体，实现了对示范区122个监测和监控设备的远程管理操作和数据实时共享，满足了对示范区工作的实时指导与管理需求。

   《科学新闻》：“黑土粮仓”科技会战集结了90余家单位1300余名科研人员。作为牵头单位负责人，您如何统筹协调这支跨单位、跨领域的团队？中国科学院提供了哪些支持？

   姜明：一是强化顶层设计，细化任务分工。按照黑土不同分区特点和重点研究方向，系统设立专项项目与研究课题，清晰明确各参与单位的职责定位、核心攻关方向和关键时间节点，从源头上避免科研重复投入，破除单位单兵作战困境，确保整体工作有序推进、高效协同。二是健全统一调度机制，推进跨领域协同攻关。建立定期总体组会议、常态化学术交流和全过程进度调度制度，有效打通土壤、栽培、农机、生态、遥感等多个学科之间的壁垒，推动多学科交叉融合、优势互补，实现跨领域联合攻关，形成整体攻坚合力。三是以重大任务集聚人才、以核心目标凝聚团队。

   同时，“黑土粮仓”科技会战离不开中国科学院的全方位、多层次、强有力的支持，包括强化战略层面统筹布局、加大经费和项目保障力度、构建院所协同联动机制、强化政策激励与人才保障、高位对接国家部委和地方政府等。

   围绕黑土保护与利用的关键科学问题和技术难题，我们努力把各方力量拧成一股绳，打破单位之间、地域之间的藩篱，集中优势力量协同作战，形成大兵团、多单位、跨区域协同推进的攻坚格局。

   《科学新闻》：黑土保护是一项长期任务，需要一代又一代科研人员接力。在人才培养方面，如何打造人才梯队，确保“黑土粮仓”科技会战的成果得到持续巩固和发展？

   姜明：我们出台《中国科学院“黑土粮仓”科技会战人才激励政策》，坚持梯队化、常态化、实战化培养思路，着力夯实黑土地保护人才根基。

   一是构建老中青三级人才梯队。充分发挥老专家战略把关、学术引领作用；中年骨干勇挑重担、牵头关键技术攻关；组建7支青年突击队，长期驻守示范区一线，全程负责各项科研实验任务落地实施。

   二是完善研究生与博士后培养体系。聚焦黑土演化、土壤培肥、水土保持、生态修复等核心研究方向，开展定向招生、定向培养，持续储备高素质后备科研力量。

   三是搭建学术交流与开放合作平台。定期举办学术研讨会、青年论坛及跨单位交流活动，支持青年人才开展对外合作、深造进修，不断提升专业能力与学术水平。

   四是统筹培育科研人才与基层技术人才。一方面打造高水平科研队伍，另一方面加强地方农技人员、乡土专家、种植能手培训，构建科研队伍与基层推广队伍紧密衔接、协同联动的完整人才链条。

   整体来看，“黑土粮仓”科技会战有力促进了青年人才快速成长。自启动以来，参与人员中39人晋升研究员、54人晋升副研究员，129人获评“杰青”“万人计划”“优青”等人才称号。

 

助力全球粮食安全

 

   《科学新闻》：在您看来，“黑土粮仓”科技会战形成的研究成果和治理模式，对全球黑土资源保护有哪些借鉴意义？

   姜明：全球四大黑土区都面临退化问题，我们的探索形成了东北经验、中国方案，具有很强的全球借鉴价值。一是创造了高寒冻融区黑土保护独有范式，可为同纬度俄罗斯、加拿大黑土治理提供参考；二是走出了护土与增产协同的路子，不搞简单休耕减产，适合粮食需求旺盛的黑土区域借鉴；三是建立分区分类、因地制宜的精准治理思路，避免“一刀切”，为全球差异化治理提供方法论；四是形成大兵团联合攻关、政产学研用协同的组织模式；五是建成天空地一体化黑土监测大数据体系，为全球黑土数字化管护提供范本。

   《科学新闻》：回望过去五年的攻关历程，您认为“黑土粮仓”科技会战最核心的收获和经验是什么？

   姜明：通过五年“黑土粮仓”科技会战，我们在攻坚实践中凝练出“扎根大地谱新篇，协力攻坚克难关，笃行创新谋发展，担当奉献保粮安”的新时代“黑土精神”，同时取得三方面重要收获。一是立足笃行创新实现技术突破，摸清东北黑土退化机理，攻克一批关键核心技术，形成分区成套治理模式。二是依托深耕实干、担当奉献锤炼科研队伍，凝聚起黑土保护“国家队”，锻造了一支肯吃苦、能攻关、接地气、善服务的老中青科研梯队。三是秉持协力攻坚完善科研机制，打破学科与单位壁垒，打通研发、示范、推广闭环，构建起科研扎根大地、服务生产的长效路径。

   五年攻关，我们总结形成四条宝贵经验：一是坚守为国担当奉献，紧扣国家战略需求，始终把论文写在黑土地上；二是坚持协力攻坚，深化大协同联合攻关，集中力量破解黑土保护难题；三是坚持务实求真，立足生产实际开展科研，确保技术实用好用、落地见效；四是坚持久久为功、代际接力，以长线思维持续守护黑土资源、夯实大国粮仓根基。

   《科学新闻》：您认为当前黑土地保护还面临哪些挑战？面向未来，我们将重点从哪些方面进一步探索？有哪些阶段性目标？

   姜明：高强度利用下的黑土地保护关键技术体系仍然面临瓶颈。在侵蚀治理方面，现有技术对多营力侵蚀的协同效应研究不足；在障碍消减方面，白浆土与盐碱土改良现有措施成本高、周期长，保护性耕作技术和厚沃耕层构建技术仍需加大与农机农艺的融合；在分类评价方面，黑土区土壤类型多样，退化成因复杂，亟须建立定量化的分类评价标准与高精度空间数据库；在智慧监测方面，农业大数据的实时分析与智能决策能力仍待提升，灾害预警精度不足，对春旱、低温冷害等灾害的智能诊断与响应机制尚不完善。 

   为进一步提升黑土地保护的科技支撑能力，建议聚焦现有技术标准化体系建设、种业创新与智慧监测三大方向，推动农艺、农机、农数深度融合，加快构建精准、高效、可持续的黑土地保护技术体系。

   《科学新闻》：作为东北地理所所长，您有哪些话想对投身“黑土粮仓”科技会战的科研工作者说？

   姜明：首先向所有投身“黑土粮仓”科技会战的科研同志表示由衷的敬意和感谢。五年来，大家不畏严寒酷暑，常年扎根田间地头，把科研做在黑土地上，用坚守和担当守护大国粮仓、守护黑土国宝，非常值得敬佩。

   黑土地是“耕地中的大熊猫”，保护黑土功在当代、利在千秋。希望大家继续坚守家国情怀、扎根“三农”初心，传承求实创新、艰苦奋斗的科研精神。既要勇闯科技难关，持续攻克黑土保护关键技术；也要继续下沉一线、深耕田间，把科研成果实实在在变成耕地地力、粮食产能和农民增收。做好人才传帮带，培养更多青年接班人，一代接着一代干，持之以恒守护好东北黑土地，为国家粮食安全、乡村振兴和东北振兴持续贡献科技力量。■