新一年的春播即將到來，廣袤的黑土地上又將是一片繁忙景象。

　　“一兩黑土二兩油，插根筷子能發芽。”肥沃、珍貴的黑土地，也被稱作“耕地中的大熊貓”，但長年高強度耕作和風、水及凍融侵蝕，使得東北黑土區耕地土壤出現“變瘦、變薄、變硬”現象。

　　為端牢“中國飯碗”，2021年，中國科學院聯合東北三省一區實施“黑土糧倉”科技會戰，集結院內27家研究機構、院外71家單位共計1300余人，中國科學院東北地理與農業生態研究所(以下簡稱東北地理所)擔任“先鋒隊”，矛頭直指黑土地保護與利用。

　　經過近5年攻關，無數喜訊傳來：建成7個核心示范區，黑土耕作層厚度增加14厘米，產量提升10%以上;土壤侵蝕率降低80%，耕地質量提升0.5個等級;示范面積達19.3萬畝，累計推廣應用5.45億畝……

　　今年1月，“黑土糧倉”科技會戰重大任務團隊被評為“中國科學院先進集體”。對這些扎根黑土地的科研人員而言，他們探索的步伐仍在繼續。

　　讓黑土地重拾活力

　　盡管已經過去了23年，東北地理所研究員梁愛珍依舊記得初次踏上黑土地的場景。

　　“每天都灰頭土臉的。”梁愛珍回憶道，2003年春天，她第一次參加春播時發現，田地光禿禿的，風一吹就揚塵。富含有機質的表層土壤被大風吹走了，黑土地如何支撐“大國糧倉”?科研人員的眉毛擰成了一團，他們想到了秸稈覆蓋還田保護性耕作。

　　農作物收獲后，將剩下的秸稈直接粉碎，均勻地鋪在地表，作為一層蓋在田里的“被子”，保水抗旱、防風固土，減少有機質流失。然而，對農民來說，這種想法并不靠譜。

　　“他們不相信在秸稈鋪滿田地的情況下，玉米、大豆能正常破土生長。”梁愛珍告訴《中國科學報》。對科研人員來說，秸稈覆蓋還田效果如何，他們心里也在打鼓。

　　此前，春播工作以小型播種機和人工播種為主，后者需要先在裸露的地表上開一條淺溝，再依靠人工播種、施肥。因此，要實現秸稈覆蓋還田，首先要解決播種機的問題。

　　當時，盡管經費有限，科研團隊還是花費20多萬元購進了一臺四行牽引式免耕播種機。“早在2001年我們就在吉林省德惠市中層典型黑土上建立了我國第一個黑土保護性耕作定位試驗基地。”梁愛珍表示，2004年他們在基地周邊開始小范圍嘗試，2007年在吉林省梨樹縣開始示范。

　　“機器在前面跑，我們在后面追，時不時蹲下來檢查播種、施肥情況。”每操作一條壟，梁愛珍和同事就要趴在地上，仔細查看播種質量。“我的導師、東北地理所研究員張曉平常說，每年從播種到出苗前，他都睡不好覺，總是擔心種子能不能順利破土。”

　　能不能順利春播、播種效果如何、產量能否提升……梁愛珍和團隊成員心里總懸著無數個問題。經過多年的技術驗證，在團隊共同努力下，農民逐漸接受了這一種植模式。

　　下一個難題接踵而至，怎樣更廣泛地進行技術推廣。張曉平帶領團隊與吉林省康達農業機械有限公司合作，促成了免耕播種機的國產化和批量化生產。2013年，團隊在原有機械基礎上研發出新一代免耕播種機，解決了市場上免耕播種機播種深度不一、肥料箱內置軸承容易卡死等問題，并通過與農業機械生產企業合作實現該機械的產業化生產。

　　2021年，梁愛珍成為中國科學院“黑土糧倉”科技會戰長春示范區青年突擊隊隊長。針對當地農業資源稟賦與氣候特征，她帶領團隊構建了以秸稈覆蓋條帶耕作、覆混耕作技術為核心的“梨樹模式2.0”，推動土壤持續培肥，保障糧食穩產增產，讓黑土地重拾活力。

　　打造“海綿農田”

　　這場黑土地上的“保衛戰”共建立7個萬畝示范區，示范區面積達17.13萬畝。三江平原便是其中之一。

　　盡管三江平原耕地集中連片，但由于地處濕潤區，傳統順坡或橫坡耕作方式不當，極易造成嚴重水土流失，一場雨就能沖掉半寸黑土，導致耕層變薄、變硬。此外，低洼內澇耕地面積大，氣候低溫冷涼，嚴重限制了地力與產能提升。

　　作為中國科學院“黑土糧倉”科技會戰三江示范區青年突擊隊隊長，東北地理所研究員劉煥軍帶領28家單位、140余位學科專家走進三江平原。2022至2023年間，他們在北大荒集團黑龍江友誼農場先后組織了3次百人規模的天、空、地立體監測實驗。

　　通過協調國產衛星同步開機觀測，利用20顆空基系列和高分系列衛星過境120次左右，團隊快速標記水土流失嚴重區域，捕捉田塊內的微地形起伏和作物長勢差異，對黑土地耕地產能和質量進行了多次細致的“體檢”，在給每一塊地建立“地塊畫像”檔案的基礎上，獲取了時空精準的水土流失程度數據。

　　基于對黑土地耕地質量的精準“把脈”，劉煥軍團隊構建了黑土地耕地質量多尺度天空地立體監測技術與預警系統，不僅生成個性化的施肥“處方圖”，快速、量化診斷耕地白漿化程度，為三江平原低產白漿土大面積改良、培肥提供精確指導，還構建了變量施肥技術體系，解決了在地形、土壤質地、人為耕作等因素影響下旱田長勢與質量差異顯著的問題。

　　此外，劉煥軍還帶領團隊與北大荒集團合作，構建小流域尺度耕地全要素米級時空大數據。他們通過闡明田塊內與田塊間的水、土、肥的運移規律，結合不同微地形的壟向、寬埂、暗管、草水道、條耕等條件，形成了坡耕地水蝕智能化防控綜合技術體系，打造“海綿農田”，不僅可以在缺水時把水“鎖住”，還能讓多余的水按照設計方向和速度流走，減少土壤侵蝕。

　　劉煥軍介紹，這一技術使水分利用效率提高30%、糧食增產5%至22%、水土流失減少70%以上，入選2026年黑龍江省農業主推技術，并獲評北大荒農業新質生產力發展優秀成果。

　　“一盤棋”迎難而上

　　“在中國科學院‘黑土糧倉’科技會戰中，經過近5年的攻關，我們圍繞黑土地保護與合理利用做了大量工作，不僅摸清了黑土地的資源狀況，也研發了大量黑土地保護相關技術，實現了黑土地保護與利用理論研究、技術研發和示范推廣的科研新范式。”東北地理所所長姜明告訴記者。

　　充足的糧食儲備是保障國家糧食安全的“壓艙石”。“黑土糧倉”年糧食產量占全國的1/4。但20世紀初，受人口大規模遷徙和土地大范圍墾殖的影響，東北黑土區農業開發利用強度持續上升，黑土表層流失加速，土壤有機質也逐年遞減。打響黑土地“保衛戰”成為當務之急。

　　針對這一難題，中國科學院“黑土糧倉”科技會戰專項規劃了退化阻控、健康培育、生物驅動、智能農機、天空地感知、全域定制六大攻關任務，設立了齊齊哈爾、大河灣、大安、長春、沈陽、海倫、三江七大萬畝示范區，形成科技支撐“一盤棋”，為黑土地保護與利用提供系統、科學的解決方案。

　　經過近5年攻關，“梨樹模式2.0”“龍江模式”“三江模式”“大河灣模式”“大安模式”等不同的農業耕作種植模式接連涌現，有效整合了增施有機肥、秸稈還田、輪作休耕、種植綠肥、種養結合等多種措施，構建了具有區域特色的農機農藝融合新體系。

　　農業技術示范與推廣的效果如何，最終還要靠老百姓求證。“先進技術必須兼具實用性和前瞻性，完成當前糧食安全保障的國家使命，服務農業強國建設目標。”姜明說。

　　目前，“黑土糧倉”科技會戰交出了一份亮眼的“成績單”：完成全國首套典型黑土區10米空間分辨率土壤有機碳遙感制圖;創新提出以內穩性地力提升為核心的黑土地退化阻控與健康培育理論，研發了坡-溝侵蝕綜合防治技術體系;建立了基于固相育種芯片的大豆智能育種技術體系，大豆新品種“東生22”入選全國推廣面積前十榜單，“東生”系列大豆年均推廣面積超1300萬畝;“鴻鵠”系列智能農機/具打破了國外技術壟斷，構建伏羲大腦智慧農業管理系統，支撐了國家智慧農業行動計劃實施……

　　“面向未來，我希望在現有耕地保護基礎上，在產能提升方面進行更多探索，為國家糧食安全作出更多貢獻。”姜明說。