2021年3月，中國科學院聯(lián)合東北三省一區(qū)啟動“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)。隨后，這片黑土地迎來了1400多人的科技“集團軍”，他們?yōu)楹谕恋乇Ｗo與利用獻策獻力。

　　為進一步總結(jié)經(jīng)驗，發(fā)展區(qū)域適應(yīng)的農(nóng)業(yè)模式，9月6～8日，“黑土地保護利用模式研討會”在北大荒農(nóng)墾集團建三江分公司召開，會議由黑龍江省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳、中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所(以下簡稱東北地理所)、北大荒農(nóng)墾集團有限公司主辦。

　　會上，東北地理所所長姜明表示，“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)取得了豐碩成果，針對不同區(qū)域黑土地黏重、冷涼、貧瘠、澇漬等障礙特征，科技“集團軍”研發(fā)了黑土地肥沃耕層構(gòu)建與保育技術(shù)等45項技術(shù)，并入選國家和省部級主推技術(shù)?！斑@些技術(shù)在7個萬畝示范區(qū)的示范面積近16.3萬畝，推廣近2.72億畝，為解決黑土地為黑土地“變薄”“變瘦”“變硬”的退化問題提供了中國科學院的系統(tǒng)解決方案?！?/p>

　　強強聯(lián)合打造 “三江模式”

　　在東北三江平原的濕潤區(qū)，近一半耕地是集中連片的水田，水資源安全壓力大；常年低溫冷涼導(dǎo)致水田秸稈降解緩慢;由于農(nóng)田土壤的內(nèi)部差異大，水肥藥投入難以精準施策，處于粗放水平……

　　為此，東北地理所牽頭成立中國科學院“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)三江示范區(qū)(以下簡稱三江示范區(qū))青年突擊隊，由東北地理所研究員劉煥軍擔任隊長。他告訴《中國科學報》：“針對上述問題，我們開發(fā)了秸稈翻埋、深松減障、智能管控、水土優(yōu)化等技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)梳理出‘三江模式’?！?/p>

　　2021年3月以來，三江示范區(qū)分別與北大荒農(nóng)墾集團紅興隆分公司、建三江分公司等簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，開展技術(shù)推廣應(yīng)用。

劉煥軍介紹中國科學院“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)三江示范區(qū)的情況。 沈春蕾攝

　　“我們開發(fā)出一套‘節(jié)水、凈水、量水、調(diào)水’的綜合水土資源調(diào)控技術(shù)體系，最高可節(jié)水27%，提高農(nóng)田退水氮磷凈化效率達35%?！眲ㄜ娬f，“我們還據(jù)此估算出三江平原目前總節(jié)水潛力可達13億立方米?！?/p>

　　為提升水田地力，三江示范區(qū)青年突擊隊施行了系列“組合拳”技術(shù)，包括秸稈粉碎拋灑、翻埋、旋耕等。劉煥軍介紹，利用上述技術(shù)，還田秸稈腐解率可提高25%，水稻平均增產(chǎn)5%～8%，節(jié)肥10%以上。截至目前，青年突擊隊已在三江平原建立核心示范區(qū)1.8萬畝，累計輻射推廣面積5700萬畝。

　　2021年7月，中國科學院啟動的“黑土地保護與利用科技創(chuàng)新工程”戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(A類)，東北地理所研究員賈仲君擔任專項總工程師，他告訴《中國科學報》，除了“三江模式”，中國科學院分別在7個萬畝示范區(qū)梳理凝練出“梨樹模式2.0”“龍江模式”“大安模式”“遼河模式”“大河灣模式”“齊齊哈爾模式”等，力爭在用好養(yǎng)好黑土地同時，打造智慧農(nóng)業(yè)保糧倉。

　　立體掃描診斷黑土地質(zhì)量

　　今年7月，三江示范區(qū)聯(lián)合中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院等20多家單位，在北大荒集團友誼農(nóng)場開展了2023年第二次黑土地航空飛行綜合觀測實驗。

　　據(jù)介紹，此次天空地一體化綜合實驗覆蓋了900平方黑土地，采用多尺度立體式的觀測手段，包括15顆衛(wèi)星、70多次過境，5個航空飛行架次，150余架次無人機飛行，結(jié)合地面160個樣方和10萬余條記錄，形成了龐大的綜合實驗數(shù)據(jù)集。

　　三江示范區(qū)青年突擊隊開發(fā)的多要素立體監(jiān)測技術(shù)與智慧農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)在北大荒集團的落地應(yīng)用，也為天空地立體監(jiān)測技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用開拓了新的場景。

　　劉煥軍介紹：“結(jié)合10余次星地同步觀測、3次航空飛行綜合觀測實驗和上百次衛(wèi)星觀測，利用4萬余條地面觀測數(shù)據(jù)和100T航空與衛(wèi)星影像，我們實現(xiàn)了三江平原地形、土壤屬性、作物、災(zāi)害與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息米級或十米級制圖，監(jiān)測精度優(yōu)于90%，并生成各種圖集100多幅。

　　這些數(shù)據(jù)為黑土地耕地信息庫建設(shè)與地塊“畫像”提供了全方位的支持。通過立體監(jiān)測手段，青年突擊隊采集了三江平原裸土影像，觀察到 “沙圈”砂質(zhì)土、“魚眼泡”低洼地區(qū)、“破皮黃”耕層變薄等現(xiàn)象。

　　隨后，青年突擊隊開發(fā)了變量施肥技術(shù)體系，基于天空地立體監(jiān)測繪制的地塊“畫像”，生成變量施肥處方圖，通過App將處方圖上傳到變量施肥農(nóng)機設(shè)備，實現(xiàn)節(jié)肥增產(chǎn)、減少面源污染的目的，切實保護黑土地。

　　9月7日，在北大荒七星農(nóng)場現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)示范區(qū)，劉煥軍團隊展示了天空地一體化監(jiān)測與感知技術(shù)體系及系統(tǒng)平臺，該平臺可以對三江平原農(nóng)作物長勢和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的監(jiān)測，并提供時空精準的黑土地保護技術(shù)措施。

　　體系化建制化攻關(guān)是新范式

　　中國科學院“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)吹號角吹響以來，產(chǎn)出了一批典型成果，包括計算所牽頭研制的“鴻鵠”400馬力智能無人電動拖拉機作業(yè)機組、電工所開發(fā)的國內(nèi)首套農(nóng)機用400馬力高壓電驅(qū)系統(tǒng)、電子學所研制的動力系統(tǒng)的核心開關(guān)控制器件1700V1000A高壓大電流IGBT初樣模塊……

　　計算所正高級工程師張玉成告訴《中國科學報》：“鴻鵠”400馬力智能無人拖拉機的主要部件國產(chǎn)化率高于90%，能效優(yōu)于同馬力段先進柴油動力機型50%，無人定位精度不低于2.5 毫米。”

　　針對三江平原耕地大量障礙型白漿土存在的結(jié)構(gòu)不良、白漿層硬酸瘦、生物活性弱等問題，劉煥軍團隊發(fā)揮了土壤學、耕作栽培學、微生物學和空間科學等跨學科技術(shù)特色，從心土培肥技術(shù)、間隔混層技術(shù)和翻-松結(jié)合技術(shù)等著手，利用天空地立體監(jiān)測技術(shù)，制定耕層白漿化快速診斷方法。

　　“我們根據(jù)白漿層和黑土層厚度不同開展差異化改土作業(yè)，結(jié)合白漿土專用改良劑、生物有機肥、專用肥料使用等，達到打破白漿層、降低白漿層硬度，耕層快速培肥的目標。”劉煥軍介紹，“改良后的地力提升0.5個等級，旱田作物產(chǎn)量提升10%以上。”

　　“這些成果的取得離不開大家的群策群力?！辟Z仲君認為：“未來，體系化建制化攻關(guān)將是未來黑土地保護利用的新范式。”