9月29日，中国科学院在北京召开新闻发布会，发布黑土粮仓科技会战阶段性成果和《东北黑土地保护与利用报告（2021年）》。新京报记者获悉，科技会战巩固和强化了我国在国际黑土研究上的领先地位，中科院黑土退化阻控的理论研究已跻身国际第一方阵。

黑土地退化变薄、变瘦、变硬，中科院启动科技会战

据中科院东北地理与农业生态研究所所长姜明介绍，黑土地是地球珍贵的土壤资源，是指拥有黑色或暗黑色腐殖质表层的土壤，是一种性状好、肥力高、适宜农耕的优质土地。全球有四大片黑土地，包括北美中部密西西比河流域、乌克兰-俄罗斯平原、中国东北和南美潘帕斯草原。

9月18日，辽宁康平，黑土地上即将收获的玉米与蔬菜，呈现出一幅乡村丰收美景图。图/IC photo

黑土地是我国耕地中的大熊猫。东北黑土地区域面积达109万平方公里，包括黑龙江和吉林两省全部、辽宁省北部和内蒙古东部。黑土地区域总面积位列全球第三位。黑土地也是我国粮食安全压舱石，商品粮基地粮食产量占全国1/4，商品量占全国的1/4，粮食调出量占全国的1/3。2021年，东北三省及内蒙古地区合计增产达188亿斤，对全国粮食增产贡献率达70.3%。

然而，黑土地面临退化问题，主要表现为变薄、变瘦、变硬。

姜明说，黑土有机质衰减变瘦。东北黑土地土壤有机质降幅高达21%。中科院海伦农业生态试验站监测表明，在长期施用化肥条件下，土壤有机质显著下降。土壤侵蚀导致黑土层变薄。在水蚀、风蚀和冻融侵蚀作用下，黑土可由初垦时的70厘米降至40厘米以下；60%以上的旱田发生水土流失。机械化作业导致土壤压实变硬，作物难以破土出苗，导致农业减产。

把黑土地用好养好是国家粮食安全与生态安全的重要保障。2021年3月，中国科学院启动黑土粮仓科技会战。科技会战针对东北黑土地保护与利用需要破解的关键科学技术难题，开展核心技术攻关和示范，致力于设计出用好养好黑土地的系统解决方案。

建立空天地一体化监测与感知系统

黑土粮仓科技会战针对黑土地变薄、变瘦、变硬问题，解析了黑土区主要侵蚀过程的临界地貌特征，阐明了黑土有机质演变特征及积累机制。研究通过实测和高分辨率遥感调查，首次得出黑土区侵蚀沟有49.6万条的数据，高于普通遥感监测数据的1倍以上，摸清了黑土侵蚀沟的空间分布，被水利部采纳。

2019年4月15日，内蒙古兴安盟，春天来了，东北地区开始翻地，遍地都是肥沃的黑土地。图/IC photo

姜明说，2021年至今，针对黑土变瘦、变薄、变硬等退化的主题检索表明，中国研究处于领先地位，占全球所有论文的52%。机构发文量显示，中科院排名第一，占全球30%，在变薄、变瘦和变硬研究领域遥遥领先于其它研究机构。

针对不同区域的农业资源禀赋与气候特征，科技会战构建了梨树模式2.0龙江模式大安模式和大河湾模式等具备区域适宜性的黑土地保护与利用技术模式。

黑土粮仓科技会战建立了空天地一体化监测与感知系统，创建了地理学+大数据+现代农业的黑土粮仓全域定制模式。

据姜明介绍，未来，黑土粮仓科技会战将围绕黑土地力提升、肥沃耕层构建开展科技攻关，发展土壤健康与产能协同提升理论，强化生物、信息、空天遥感等多学科技术与农业的有机融合。

案例1：

脂肪含量高、早熟、抗盐碱，东北地理所培育东生大豆新品种

大豆是最重要的粮油饲料作物，提供了我国约1/3的脂肪、3/5的植物蛋白。然而，我国大豆进口量超过总需求量的85%，大豆的稳定供应面临严峻考验。2021年，我国大豆种植产量1640万吨，同比减少320万吨，下降16.4%；进口量为9652万吨，进口额同比增长35.4%。

大豆具有根瘤固氮、培肥地力的作用，而东北黑土地是国家大豆主产区。因此，扩种大豆、开发和应用优质大豆种质资源不仅对推动我国大豆振兴、提升种业国际竞争力具有重要的战略意义，对于黑土地退化阻控和健康保育也具有重要作用。中科院东北地理与农业生态研究所（简称东北地理所）正高级工程师李艳华说。

2019年10月13日，黑龙江广袤的黑土地上，大豆即将成熟。图/IC photo

东北地理所通过长期研究，先后培育东生系列大豆新品种31个。她举例说，东生79脂肪含量达24.16%，创黑龙江省近50年来高脂品种脂肪含量新高，同时兼具有早熟、高产、多抗的特点。极早熟新品种东生202解决了高纬度地区极早熟品种匮乏的问题，满足了进一步扩大大豆种植区域的需求。

在常规育种基础上，东北地理所还在国内率先创立大豆分子设计育种技术体系，实现了大豆品种定制化生产。2018年，东北地理所在吉林西部建立耐盐碱大豆筛选和示范基地，成功选育抗盐碱大豆新品种东生118。2021年，东生118实现了600亩中重度苏打盐碱地示范田亩产149公斤的突破，被列为国家大豆科技自强行动吉林省主推耐盐碱品种。目前，东生118已推广种植5万亩。

据不完全统计，东生系列大豆品种目前的种植面积约为1400万亩/年，累计推广5000万亩，增产20亿斤，增加效益40亿元。

案例2：

智能农机实现全程无人化耕种管收作业

在科技的加持下，农机也越来越智能化。

目前东北地区小马力的农机作业幅宽窄、土壤反复被碾压，导致黑土地变硬。中科院计算技术研究所正高级工程师张玉成说，该所研制的鸿鹄T300智能农机是面向黑土地定制开发的大马力电动智能农机。其突破大马力电驱技术，主驱电机功率达到300千瓦（407.88马力），通过大马力带动更宽幅机具，减少对土壤的压实作用。

黑龙江黑河，农机正在黑土地上开展耕地作业。图/IC photo

同时，它采用智能技术，能够在耕作过程中完成土壤、作物、农艺的数据采集，从而让人更了解黑土地变薄、变瘦、变硬的情况。它集成了50余种传感信息，能够针对黑土地开展土壤、作物等作业环境和本体状态的数据采集，使之成为黑土地上的数据‘爬虫’，为黑土地保护提供准确的数据。东北地区无霜期短、作业时间紧，通过智能化提升，减少或替代人力进行无人作业，可以延长作业时长、提高日作业效率。

保护黑土地的同时也要保护生态环境。他说，鸿鹄T300突破清洁能源管理技术，开发了满足农机作业环境要求的模块化电池组，使电池组可在不同马力段农机之间互换共享，提高开发效率，并通过电源管理系统的算法优化，精准调度能源分配策略。

张玉成说，中国科学院2021年启动黑土粮仓科技会战以来，中科院计算所牵头组织10余家科研单位组建青年突击队伍，探索构建智能化黑土地保护大河湾模式。用好养好黑土地的核心是产量不减少，土地多休息，大河湾模式在农业智能技术的助力下，通过提高亩均单产实现总产量不减少，增加休养生息的土地数量。

保护耕地本质上是保护产能。中国工程院院士、中科院南京土壤所研究员张佳宝说,中国人口众多，可种植的耕地资源相对匮乏。由于人均耕地数量少，所以利用强度高，导致耕地质量在退化。

他说，东北黑土地每年只生产一季粮食，一季产量就达到了全国粮食年产量的1/4。如今，由于气候原因导致其生产率较低，所以一定要把土壤的质量提升上来，以提高产量。中科院启动黑土粮仓科技会战，主要着力解决关键核心问题，进行前瞻性布局。对于黑土地变瘦、变薄、变硬的问题，需要从机理上揭示规律。

张佳宝表示，未来通过智能化技术和智慧装备的应用，东北地区种地的人将越来越少，实现在家里种地农机没有驾驶室。

新京报记者 张璐

编辑 陈静 校对 李立军