长春到建三江，约700公里；长春到海伦，约450公里；长春到长岭，约200公里……

　　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)有这样一群年轻人，虽然他们的家在长春，但他们却常年奔波在东北广袤的黑土地上，平均每年投入田间地头的工作时间超过8个月。

　　这些年来，他们与中国科学院内34家研究机构、院外71家单位的1300余人一起，将青春和才华献给了黑土地，传承并践行老一辈科学家的优良传统，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”的黑土精神，为筑牢农业强国的根基贡献青春力量，用科技在黑土地上书写属于自己的青春华章。

韩晓增（右一）和邹文秀（右二）介绍黑土地保护成果。沈春蕾/摄

　　扎根黑土

　　构建保护利用新范式

　　“捏把黑土冒油花，插双筷子也发芽。”东北肥沃的黑土地被誉为“耕地中的大熊猫”。中国科学院发布的《东北黑土地白皮书(2020)》指出，我国东北黑土地总面积109万平方千米，其中典型黑土地耕地面积1853.33万公顷，是我国最重要的商品粮基地。

　　“如果说黑土地是‘耕地中的大熊猫’，那么黑土层就相当于‘大熊猫的心脏’，土壤有机质则是‘大熊猫的血液’。”东北地理所研究员韩晓增跟黑土地打了近40年交道，说起黑土，他能聊上三天三夜。

　　他告诉《中国科学报》：“这些年来，由于重用轻养，我国东北黑土地处于‘亚健康’状态，土壤肥力长期透支，黑土层变‘瘦’变‘硬’，急需好好调理身子。”

　　2021年3月，中国科学院联合东北三省一区实施“黑土粮仓”科技会战。同年6月，中国科学院启动“黑土地保护与利用科技创新工程”战略性先导科技专项，旨在用科技力量筑牢“黑土粮仓”。在这场“黑土粮仓”科技会战中，东北地理所担任“先锋军”。

　　随后，中国科学院发挥体系化建制化优势，快速聚集院内34家研究机构、院外71家单位1300余人的科研“集团军”，积极落实国家“藏粮于地、藏粮于技”战略。

　　作为“黑土粮仓”科技会战的前线总指挥，东北地理所所长姜明带领团队围绕黑土地力提升、肥沃耕层构建开展科技攻关，打造“用得上、有影响”“推得开、留得下”的黑土地保护与利用硬核技术，构建更加成熟、有效的黑土地保护利用模式，为用好、养好黑土地作出国家战略科技力量的贡献。

　　“黑土粮仓”科技会战实施以来，这支科研“集团军”把智慧和汗水挥洒在广袤的黑土地上。针对黑土地“变薄、变瘦、变硬”的退化问题，他们解析了黑土区主要侵蚀过程的临界地貌特征，构建了漫川漫岗黑土区土壤侵蚀量的估算模型，阐明了黑土有机质演变特征及积累机制；针对不同区域的农业资源禀赋与气候特征，他们不断解决制约黑土地保护与利用的基础科学问题，在7个万亩级示范区初步构建了“梨树模式2.0”“龙江模式”“大安模式”“辽河模式”“大河湾模式”“三江模式”“齐齐哈尔模式”等黑土地保护利用模式样板。

　　其中，“梨树模式2.0”和“龙江模式”支撑了国家黑土地保护工程的实施；“大安模式”实现了盐碱地高效改良与综合利用的结合，为吉林省“千亿斤粮食”工程提供了有力的科技支撑；以大数据与智能装备为核心的“大河湾模式”创建了信息技术与农业技术高度融合的黑土地保护利用现代农业新范式；“三江模式”以天空地监测与水肥智能管控为核心，辅以白浆土旱田深松减障、水田改造、坡耕地水蚀防控、智能变量施肥等技术集成的现代农业技术模式。

　　姜明介绍，短短几年的时间，“黑土粮仓”科技会战取得了显著成效，实现了黑土地保护与利用理论研究、技术研发和示范推广的科研新范式。

　　齐心协力

　　实施天空地立体监测

科研人员在友谊农场合影。东北地理所供图

　　位于黑龙江省双鸭山市友谊县的北大荒农垦集团友谊农场内，种植户于殿东承包了青年庄附近一片160多亩的坡耕地。由于青年庄地块有一定坡度，农田退水会汇聚到地势较低的一个池塘。“一下雨，田里的肥料和土也会被冲走。”于殿东深受水土流失问题的困扰。

　　后来，友谊农场来了一群科研人员，他们在这里开展小流域综合治理、“等高环播”等种植模式示范，化解了困扰于殿东的烦心事。

　　东北地理所研究员刘焕军是这群科研人员的带头人。他说，当地农民其实不怕干旱，反而更担心涝。

　　2024年6月，友谊县一个月的降雨量超过往年大半年的水平，造成前期低温冷凉。如果没有刘焕军这群人，青年庄小流域将是内涝积水的重灾区。

　　“现在土保住了，水保住了，产量也上来了。原来每亩地产粮600公斤左右，现在能达到亩产900公斤，每亩地效益增加了200多元。”于殿东说。

　　刘焕军是“80后”，出生于黑龙江农村，对黑土地有深厚的感情，从小便立志提升我国农业科技水平。在填报高考志愿时，刘焕军填报的两所大学均为农业院校。求学经历开启了他对黑土地监测与高效利用的研究，这些年来他用热情和汗水践行着黑土人的执着与坚守。

　　如今，刘焕军任“黑土粮仓”科技会战三江示范区(以下简称三江示范区)青年突击队队长，带领28家单位144余位科研人员，创新科研与应用范式，提出三江平原黑土地个性化、系统“治疗”方案，构建“黑土地耕地质量多尺度天空地立体监测技术与预警系统”，精确“把脉”黑土地耕地质量问题。

　　“我们开发了秸秆翻埋、深松减障、智能管控、水土优化等技术，并在此基础上总结梳理出‘三江模式’。”刘焕军介绍，三江示范区分别与北大荒农垦集团红兴隆分公司、建三江分公司等签订了战略合作协议，开展技术推广应用。

　　现在，“三江模式”已推广至北大荒农垦集团友谊农场、曙光农场等16个农场，实现水分利用效率提高30%、粮食增产5%~22%、水土流失减少70%的综合效益。

　　2023年，刘焕军带领三江示范区青年突击队联合中国科学院空天信息创新研究院等20多家单位的青年科研人员，在北大荒集团友谊农场开展多次黑土地航空飞行综合观测实验。

　　“我们通过对黑土地实施全面‘体检’，构建黑土地耕地档案，建立了黑土地资源大数据平台，实现了‘数字黑土地’和农场黑土地资源‘一张图’。”刘焕军说，天空地立体监测为摸清测区黑土地土壤与耕地质量本底，诊断黑土地土壤与耕地质量及退化状况获取了科学数据。

　　“把脉”问诊

　　开发保护利用“新药方”

　　黑龙江省海伦市是中国有名的大豆之乡，土壤剖面分布着大于30厘米的中厚层黑土。海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站(以下简称海伦站)始建于1978年，前身是中国科学院海伦农业生态实验站，依托中国科学院黑龙江农业现代化研究所(现为东北地理所)建设，是中国科学院在我国东北黑土区设置的长期、综合性的农业资源、环境、生态等多学科综合研究基地。

　　2008年春季的一天，在东北地理所读博的邹文秀来到海伦市胜利村的田间观测。她突然冒出一个大胆的想法：如果将秸秆粉碎后施入20厘米~30厘米深度的犁底层，秸秆能否像楔子一样，使犁底层不再结块，并且起到蓄水作用。这一想法立即得到导师韩晓增的支持和鼓励。

　　多年来，韩晓增一直带领团队通过定位观测试验“把脉问诊”，寻找保护利用黑土地的“药方”。

　　邹文秀立即投入到新的研究中，并在2011年申请到国家自然科学基金青年科学基金项目“黑土蓄水能力对秸秆施入土体不同位置的效应”。

　　邹文秀发现，不合理的秸秆还田不但没有起到预期作用，反而会使土壤干旱，对作物生长不利。造成这一现象的原因是秸秆过大、入土太浅。如果将秸秆打碎成较小的颗粒，放入土壤深层就能建立高效的土壤肥水库，使农作物抗旱抗涝增产。

　　在海伦站的示范田里，邹文秀带领农户将每年秋收后的玉米秸秆粉碎，用深翻的机械将其翻混进0厘米~30厘米的土层，然后耙地、起垄、镇压达到待播种状态，保证来年适时春播的质量。

　　如今，在海伦站土壤样品储藏室保存着4000多份土壤样品，这些样品已成为海伦站的“镇站之宝”，其中第一份土壤样品采自1985年。1982年出生的邹文秀很喜欢研究这些土壤样品，但她更喜欢亲自下地采集土壤样品。

　　邹文秀还记得自己第一次来到海伦站是在2005年的劳动节。“劳动节不就是号召我们去劳动、去种地？”她笑着说。

　　2017年11月，韩晓增退休了，他将接力棒交到了邹文秀手中。已是“黑土粮仓”科技会战海伦示范区青年突击队队长的邹文秀，为了让“瘦”下去的黑土地“肥”起来，带着一群年轻人沿着老一辈科研人员走过的路继续前行。

　　不畏艰苦

　　将盐碱地变成“米粮川”

　　“满眼一片白茫茫，寸草不生碱圪梁。年年辛苦都瞎忙，大片土地尽撂荒。”这段顺口溜曾是吉林省西部盐碱地的真实写照。这里是世界三大苏打盐碱地集中分布区之一，因盐分重、碱化度高，农作物难以正常生长，曾被称为“八百里瀚海”。

　　如何让瀚海变良田？东北地理所研究团队通过农业科技手段进行盐碱地治理，不断深耕盐碱地治理技术。昔日盐碱地已成为今日“米粮川”和粮食产量新的增长点，吉林西部曾经的不毛之地正一步步变得草茂粮丰。

黄迎新（左一）在田间作业。东北地理所供图

　　“黑土粮仓”科技会战大安示范区青年突击队队长黄迎新就是研究团队的一员。2009年，他从中国科学院寒区旱区环境与工程研究所博士毕业，放弃留在国家野外台站工作的机会，回到家乡，加入东北地理所，前往吉林西部参与中国科学院长岭草地农牧生态研究站(以下简称长岭站)的筹建。

　　黄迎新至今记得长岭站筹建初期的场景：“春天风沙肆虐，夏秋蚊虫袭扰，冬天寒冷刺骨。没有网络，我们与亲人通话都要跑到站后高高的沙丘上；没有食堂，我们经常3碗泡面就是一日三餐。”

　　尽管条件非常艰苦，黄迎新等人还是创下6个月内驻站工作130余天的纪录。

　　付出终有回报。长岭站有一块重度盐碱荒地，作物无法正常生长。黄迎新等人通过10多年的治理，让这块试验田重现生机。2022年10月，上述盐碱地块种植耐盐碱大豆品种的测产结果显示，其平均亩产达211.08公斤。

　　他们是如何将盐碱地变成“米粮川”的呢？

　　黄迎新告诉《中国科学报》：“经历日晒后，盐碱地里的盐分会随着水分蒸发留在地表。而风沙土不像盐碱土那样能把盐吸上来，盐分含量相对没那么高。如果我们把风沙土覆盖到盐碱土上，也许就能在盐碱地上种出良田。”

　　当地有农户担心，在盐碱土上覆盖风沙土后，过两三年就会“返碱”。黄迎新团队在长岭站开展的一项为期12年的连续实验证明，只要科学覆沙，覆得够厚，不仅不会“返碱”，还能“生金”。

　　据了解，松嫩平原盐碱地周围存在100多万公顷沙地。近年来，覆沙改土技术在长岭乃至吉林西部大面积推广。很多老百姓主动改土，改完之后玉米年产量可达18000斤/公顷。

　　如今，“黑土粮仓”科技会战已经走过4个年头。姜明告诉《中国科学报》，截至2024年底，7个万亩级示范区面积达18.2万亩，创制培育水稻、大豆、苜蓿、麦草、甘草、大麦等新品种36个，研发了黑土地力快速提升的生物技术和大马力清洁能源智能装备，各项技术推广面积累计超4.31亿亩，形成了一系列可推广、可复制，能落地、接地气的黑土地保护利用模式。

　　新的一年已经到来，这群常年奔走在黑土地上的科研工作者并没有停下脚步。他们一边梳理总结，一边养精蓄锐，等待春天和春耕的到来，续写他们与黑土地的故事。

　　《中国科学报》 (2025-01-21 第1版 要闻)