中國網/中國發展門戶網訊 黑土地是世界上最肥沃的耕作土壤之一，但其開墾初期“投入少産出多”的現象導致人們誤以為黑土地可以在無保護的狀態下持續穩定地生産糧食。然而，長期用養失調導致黑土地退化，糧食生産對化肥的依賴越來越嚴重，尤其是黑土地對旱澇調節能力下降，導致糧食産量總産不高、單産不穩。人們逐漸認識到，黑土地是一個類生物體，需要不斷進行培育，實行用養結合才能持續地為糧食生産提供保障。
我國東北黑土地分佈區行政轄區主要包括黑龍江省、吉林省、遼寧省和內蒙古自治區東部的部分地區，耕地面積 5.38 億畝，佔全國耕地總面積的 26.6%；東北黑土區糧食産量佔全國的 1/4，商品量佔全國的 1/4，調出量佔全國的 1/3，是我國糧食安全的“壓艙石”。2017 年，農業部、國家發展和改革委員會、財政部、國土資源部、環境保護部和水利部聯合印發了《東北黑土地保護規劃綱要（2017—2030 年）》（以下簡稱《規劃綱要》）。《規劃綱要》提到東北典型黑土區耕地面積約 2.78 億畝；其中，到 2030 年實施黑土地保護面積為 2.5 億畝（黑龍江、吉林、遼寧和內蒙古分別為 1.48 億畝、0.62 億畝、0.19 億畝和 0.21 億畝）；到 2030 年東北黑土區耕地土壤有機質含量平均達到 32 g/kg，提高 2 g/kg 以上（其中遼河平原平均達到 20 g/kg，提高 3 g/kg 以上）。為協同實現黑土地保護、糧食産能提升和農民增收的三重目標，2016—2020 年習近平總書記先後 4 次指示要把黑土地利用好、保護好，黑土地保護利用已經上升到國家戰略層面。
東北黑土地保護利用實踐與成效
政策保證
“十三五”期間我國黑土地保護利用相關行動計劃所取得的成就，為全球耕地保護利用提供了有益的參考答案，為國際社會尋求解決黑土地保護、糧食産能提升和農民增收的協同實現提供了示範模式。2015 年農業部就啟動了第一批《東北黑土地保護利用試點項目》，以黑土地存在的問題為導向，在東北三省和內蒙古自治區選擇了不同生態類型區的 17 個黑土耕地大縣（市、區），連續 3 年開展黑土地保護利用試點；試點總面積 170 萬畝，佔應保護面積的 0.68%，取得了顯著效果。2018 年為進一步推進東北黑土地保護利用工作，農業農村部實施了第二批《東北黑土地保護利用試點項目》，在不同生態區的6個黑土地耕地類型中選擇了 32 個縣（市、區、場），試點總面積 880 萬畝，佔應保護面積的 3.52%。試點面積的擴大推動了東北黑土地保護利用技術模式不斷升級，黑土地集中連片經營模式持續增加，特別是全民保護黑土地的認知逐步提高。2020 年農業農村部、財政部印發了《東北黑土地保護性耕作行動計劃（2020—2025 年）》，部署在適宜區域應用保護性耕作，推進東北黑土地保護利用的發展；2021 年農業農村部聯合國家發展和改革委員會、財政部、水利部、科學技術部、中國科學院、國家林業和草原局印發了《國家黑土地保護工程實施方案（2021—2025 年）》，在充分肯定過去 5 年黑土地利用成效的同時，提出要實現《規劃綱要》確定的到 2030 年實施黑土耕地保護 2.5 億畝的目標，還需要多措並舉，持續推進，久久為功。
黑龍江省、吉林省、遼寧省和內蒙古自治區政府將東北黑土地保護納入了重要工作日程。
黑龍江省。2016 年黑龍江省人大常委會頒布了《黑龍江省耕地保護條例》，2017 年黑龍江省農業農村廳制定了《黑龍江省黑土地保護治理“十三五”規劃》和《黑土地保護指導意見》，對黑土地保護進行了統籌規劃和部署；2018 年黑龍江省農業農村廳實施了《黑龍江省黑土耕地保護三年行動計劃（2018—2020 年）》，提出到 2020 年落實國家黑土地保護利用試點面積 420 萬畝的目標；2018 年黑龍江省政府提出了黑土耕地保護 10 項技術措施，並成立了由省長擔任組長的黑龍江省黑土耕地保護推進落實工作小組；2021 年黑龍江省政府組建了黑土地保護專家組，為全省黑土地保護利用工作提供技術支撐和決策支援。
吉林省。2018 年吉林省人大常委會頒布了全國首個黑土地保護條例，即《吉林省黑土地保護條例》；2020 年吉林省農業農村廳聯合財政廳印發了《吉林省保護性耕作推進行動方案（2020—2025 年）》，提出爭取到 2025 年全省保護性耕作面積佔全省適宜區域耕地面積的 70% 左右；2021 年吉林省委、省政府出臺了《關於全面加強黑土地保護的實施意見》，成立由省委書記和省長任雙組長的吉林省黑土地保護工作領導小組，組建了吉林省黑土地保護專家委員會；2021 年吉林省市場監管廳制定了《吉林省黑土地保護標準化發展路線圖》，將黑土地保護與利用標準化納入《吉林省標準化戰略“十四五”規劃》。
遼寧省。2006 年遼寧省人民政府頒布了《遼寧省耕地品質保護辦法》；遼寧省農業農村廳 2020 年印發了《遼寧省黑土地保護性耕作行動實施方案（2020—2025 年）》，提出力爭到 2025 年全省保護性耕作實施面積達到 2 000 萬畝；2021 年遼寧省人民政府發佈了《遼寧省黑土地保護實施方案（2021—2025 年）》。
內蒙古自治區。1998 年內蒙古自治區人大常委會頒布了《內蒙古自治區耕地保養條例》；2020 年內蒙古自治區農牧廳印發了《內蒙古自治區黑土地保護性耕作推進行動方案（2020—2025 年）》，提出到 2025 年保護性耕作實施面積達到 2 950 萬畝。
此外，中國科學院于 2021 年 1 月啟動了中國科學院戰略性先導科技專項（A 類）“黑土地保護利用科技創新工程”，設置了 6 個攻關任務和 7 個示範區，並在東北開展“黑土糧倉”科技會戰。在政府、科研人員和媒體積極宣傳和引導下，黑土地保護工作積極向前推動並得到了全社會的認可。
黑土地保護利用模式整合
（1）梨樹模式。2016 年 3 月 2 日《農民日報》率先報道了黑土地保護利用的“梨樹模式”；宋文芳和孟寒于 2016 年 11 月在《讓“梨樹模式”走向世界》仲介紹了自 2007 年開始，梨樹縣就率先探索“加快黑土地保護與利用”的發展道路，形成了獨具特色的“梨樹模式”。“梨樹模式”指的是在東北地區採用秸稈全量覆蓋、免耕播種等方式，達到保持土壤水分，防治土壤風蝕和水蝕，培肥地力，減少土壤耕作和節約成本等多種功效為一體的、環境友好的農業種植技術模式。在梨樹鎮高家村的試驗結果表明，梨樹模式平均增産 5%—10%；由於減少土壤耕作環節，每畝節約成本 67—93 元，還能減少農機動力 15%—20%，降低能耗 25%—30%。與傳統耕作模式相比，採用“梨樹模式”平均可以減少徑流量 60%、減少土壤流失約 80%，具有明顯的防止水土流失和減少風蝕作用。“梨樹模式”2015 年在吉林省推廣應用 450 萬畝，至 2020 年發展到 1 852 萬畝。2020 年7 月 22 日習近平總書記到吉林考察時，在梨樹縣現場調研時指出：“你們現在秸稈還田覆蓋，摸索的這種梨樹模式，值得深入地總結，然後向更大的面積去推廣。”
（2）龍江模式。黑土地保護利用的“龍江模式”于 2021 年 1 月 10 日由《黑龍江日報》首次報道，其後韓曉增等進一步闡述了“龍江模式”在解決黑土地保護利用中的核心方案。“龍江模式”是根據黑龍江省黑土地分佈的地形地貌特點、氣候特徵、土壤類型和作物種植結構等要素，提出的因地制宜實施秸稈翻混、碎混和覆蓋還田，有機肥深混培肥土壤和大豆參與的輪作及保護性耕作等措施，分區實施了“保育、培育、改良、保護、治理”的黑土地保護利用十字方針。玉米秸稈和有機肥連續深混還田后土壤有機質含量分別增加了 16.44% 和 12.4%。連續 3 年玉米秸稈碎混還田後 0—15 cm 土層土壤有機質增加了 6.81%，而秸稈免耕覆蓋僅增加了 0—5 cm 土層土壤有機質。黑龍江省 2020 年秸稈深混還田、碎混還田和覆蓋還田的面積分別為 2 166 萬畝、295 萬畝和 1 330 萬畝，大豆參與的輪作面積為 4 036 萬畝，施用有機肥 2 000 萬噸。“龍江模式”中的黑土地保護利用技術模式累計實施了 7 827 萬畝，佔黑龍江省黑土地面積的 50.2%。示範區土壤有機質提高了 3.6%，旱田耕層平均達到了 30.7 cm，恢復到了自然土壤中厚黑土層的水準。
東北黑土地保護利用試點項目成效
推動農業綠色生産
通過將農業生産中的畜禽糞污無害化處理後還田，在培肥土壤的同時減少了環境污染風險，通過化肥農藥減少和發展有機農業等方式推動農業綠色發展。
黑龍江省。充分利用當地有機物料資源，創造性地將耕作層深松耕蓄水保肥、積造利用有機肥控污提質、控制土壤侵蝕固土保肥、科學施肥灌溉節肥節水、調整優化結構養地補肥等多項技術整合，推動了黑龍江省畜禽糞污資源化利用進程——有機肥施用量由 2015 年 1 000 萬噸，增加到 2018 年的 1 600 萬噸。隨著東北黑土地保護利用試點項目的實施，項目區有機種植耕地面積已達 6.9 萬畝，其中 50.6% 是項目實施後陸續取得的有機認證，共獲取水稻、雜糧等作物有機種植認證 19 個。
內蒙古自治區。①阿榮旗把黑土地保護利用與當地綠色高品質生産融合，將試點工作納入全旗“112233”發展思路佈局，以供給側改革、優化品種結構為突破口，以阿榮旗境內的 3 條國道周邊為核心地區，建設現代農業示範帶，重點發展沿線農業經濟，積極聯繫發展訂單農業實行訂單生産，延伸大豆、高粱的産業鏈，促進産銷銜接；同時，大力發展“三品一標”認證，利用追溯源、二維碼技術等建立健全農産品資訊監管體系，把黑土地保護利用示範區打造成綠色有機農産品生産加工輸出基地。②扎賚特旗把黑土地保護利用與當地優質水稻産業和甜葉菊産業結合，有力促進了當地特色産業的發展，增加了農民收入，提高了黑土地資源的利用效率。
構建完整的技術模式，為黑土地保護利用提供了有效途徑
承擔黑土地保護利用試點任務的黑龍江省、吉林省、遼寧省和內蒙古自治區均通過項目實施，探索總結出了一批適用於本省份不同區域和土壤類型的“可推廣、可複製、能落地”的黑土地保護利用技術模式。
黑龍江省總結出了 6 套模式：松嫩平原中東部中厚黑土和三江平原草甸土區的黑土層保育模式；侵蝕區薄層黑土和原生薄層黑土、暗棕壤等黑土層淺薄土壤類型耕地的黑土層培育模式；松嫩平原西部的保護性耕作模式；原生障礙型土壤（白漿土和黑鈣土）的障礙性土層消減快速培肥模式；坡耕地控蝕增肥模式；水田的水稻秸稈還田增碳保肥模式。
吉林省建立 4 套模式：農家肥積造施用技術模式；玉米-大豆輪作模式；玉米秸稈粉碎翻壓還田技術模式；秸稈還田水肥一體化模式。
遼寧省探索出 4 套模式：旱作區玉米-大豆輪作黑土保育技術模式；水田區黑土保育技術模式；旱田區秸稈還田深耕深松培肥技術模式；平原水田區保水保肥技術模式。
內蒙古自治區提出 7 套模式：大興安嶺北麓高寒旱作區麥-油輪作免耕秸稈覆蓋還田技術模式；大興安嶺北麓麥-薯輪作免耕秸稈還田水肥一體化技術模式；大興安嶺南麓低窪易澇地玉米連作秸稈深混還田技術模式；大興安嶺南麓區丘陵漫崗坡耕地糧-豆輪作免耕秸稈覆蓋還田技術模式；西遼河灌區玉米連作免耕秸稈留高茬還田技術模式；西遼河灌區黑土地玉米連作養育培肥水肥雙控技術模式；燕山丘陵旱作區坡耕地治理及雜糧-雜豆輪作培肥技術模式。
建立了完善的運作機制，為黑土地保護利用提供了保障
黑龍江省、吉林省、遼寧省和內蒙古自治區通過建立省級統籌、縣級負責、主體實施的工作機制，將黑土地保護上升為政府行為，細化到鄉鎮，分解到田塊，壓實到實施主體。建立主體參與、示範帶動、連片推進的實施機制，依託種糧大戶、家庭農場、專業合作社、龍頭企業等新型農業經營主體和社會化服務組織實施黑土地保護利用試點項目，集中連片開展治理修復。建立了定期調度、督促檢查、考核評估的監督機制，為黑土地保護利用取得顯著效果提供了政策保障。
黑龍江省。黑土地保護利用示範區建設依託新型農業經營主體承擔，項目實施期間共支援 187 家次農機合作社、家庭農場、種糧大戶參與黑土地保護利用工作，服務面積達 171 萬畝；對經營主體開展秸稈還田、施用以畜禽糞便和秸稈為原料的堆肥、深松深翻等給予農機作業補貼和物化補助。
吉林省。在 4 個試點縣共有 112 家社會化服務組織參與黑土地保護利用試點項目各項技術措施的實施，每個項目區確定包保責任人，分片分戶包保，保障各項工作任務和技術措施落到實處。
遼寧省。在採取競爭性遴選等方式，重點培育種植大戶、家庭農場、專業合作社等新型經營主體，打造黑土地保護利用集中連片示範區，發揮規模化、標準化的示範引領作用，加快技術推廣應用。
內蒙古自治區。通過項目實施，推動了土地向種糧大戶、農機、種植合作社及家庭農場等新型農業經營主體流轉，分散農戶通過土地轉讓、入股、合作社代耕等方式參與黑土地保護利用項目區建設，促進了項目區生産經營規模化、社會服務專業化、全程作業機械化。
黑土地保護利用工作達到預定目標
據《國家黑土地保護工程實施方案（2021—2025年）》介紹，經過 5 年東北黑土地保護利用試點項目的實施，黑龍江省、吉林省、遼寧省和內蒙古自治區耕地品質提升 0.29 等級。在項目區，黑龍江省土壤有機質平均提高了 3.6%，旱田耕層平均厚度達到了 30.7 cm；吉林省土壤有機質含量平均提高了 3.26%，耕層平均厚度達到 30.25 cm；遼寧省耕地地力提高 0.5 個等級以上，土壤有機質含量平均提高 3.44%，旱地耕作層厚度增加到 32 cm，水田增加到 23 cm。項目區內測土配方施肥技術覆蓋率 100%。同時，多地項目管理部門正在與軟體開發企業聯合開發耕地品質大數據平臺軟體資訊系統，探索建設吉林省耕地品質資訊化平臺，通過此平臺實現耕地品質、土壤墑情、土壤肥力、施肥資訊和苗情長勢等全方位監測和資訊整合。項目實施區通過實施秸稈翻壓還田、堆漚還田，以及增施有機肥料等措施，糧食增産效果明顯，耕地品質提升，實施主體參加該項目的積極性不斷提高；問卷調查結果顯示，實施主體對該項目實施效果滿意度達到 100%。而且通過項目的帶動作用，秸稈還田、深翻深耕、輪作等技術在黑龍江省、吉林省、遼寧省和內蒙古自治區全面普及應用，轉變了農民傳統耕作習慣。
黑土地科學研究面臨的挑戰與建議
黑土地保護利用科學研究主要成果
通過對一系列黑土長期定位試驗的系統研究，揭示了黑土肥力演變過程，黑土地墾殖後耕作土壤肥力演變的“兩段論”為黑土地保護利用技術模式的提出提供了科學依據。通過調查研究確定了東北黑土地墾殖時間節點，遼河平原、松嫩平原南部（北緯 45° 以南）、松嫩平原北部和三江平原的墾殖高峰分別約在 200 年、150 年、100 年和 60 年前。通過空間換時間和自然土壤墾殖逆過程的研究方法，將自然土壤墾殖過程分為兩個過程：墾殖初期“激烈變化”過程的“激變”期和墾殖後期“微變”過程的“穩定”利用期。激變期約經歷了 30 年，遼河平原和松嫩平原南部黑土土壤有機質含量在激變期內，每年以 0.5%—2.6% 速度下降，松嫩平原北部和三江平原每年以 1.5%—2.6% 速度下降。激變期土壤有機質含量下降的數量和速度是無法阻控的，但是此時由於黑土表層有機質分解調整了作物生長需要的氮、磷和鉀比例，土壤肥力得到短暫提高，有利於農業土壤的形成，對糧食産量影響不顯著。穩定利用期黑土有機質含量平均每年以 0.1% 左右的速度下降，有機質含量累計下降 0.5 個百分點則玉米産量下降 15% 以上，此階段土壤有機質的變化方向取決於農田管理方式。
通過實踐，研究人員總結出了阻控黑土土壤有機質下降的技術途徑。農牧結合農田迴圈生産可以阻控黑土層中有機質不下降或者略有提升。在農田設置單位面積內，將農産品 80% 的籽粒喂豬，秸稈墊圈與豬糞發酵製成有機肥迴圈到該面積的田塊內，35 年的長期試驗證明了在施用氮磷鉀肥的基礎上增施迴圈有機肥，土壤有機質含量比起始土壤增加了 14.05%，平均每年增加 217 mg/kg。在典型黑土區中部的定位試驗研究表明，連續 13 年秸稈還田土壤有機質增加了 19.5%。以黑土層中 0—35 cm 土層為培育目標，首次提出了肥沃耕層理念，研發了肥沃耕層構建技術，即採用機械的方法將能夠培肥土壤且無害化的農業生産廢棄有機物深混與 0—35 cm 土層，形成一個深厚肥沃的耕作層。經過培育的中厚黑土和草甸土耕作層深度由 15—17 cm 擴容至 35 cm，薄層黑土土壤有機質含量提高 9.1% 以上，白漿土有機質提高了 3.5 g/kg 以上，> 0.25 mm 水穩性團聚體增加 2.7%，土壤速效磷增加 4.3 mg/kg。
挑戰與建議
（1）中厚層黑土保護。東北黑土地的顯著特點是具有富含土壤有機質的黑色或者暗黑色的黑土層（A層），但是墾殖後頻繁耕作擾動導致黑土層中有機質銳減，黑土層逐漸“變薄、變瘦”。在我國東北 6 種黑土地土壤類型中，墾殖時間較長的棕壤耕地已經失去了原始黑土層，白漿土和暗棕壤墾殖前自然土壤的黑土層比較薄，黑鈣土由於黑土層中有機質減少已經導致土壤黑色變淡，草甸土黑土層厚度與中厚黑土相似且均在 30 cm 以上。因此，科學上需要明確目前還存在黑土層的耕地，在現有農業管理方式下是否能夠得到保持？人類活動驅動下的黑土層厚度變化過程需要進一步的剖析和預測。建議：集中科研力量研發中厚層黑土保育的原創性技術和以原創性技術為核心的技術模式，在北緯 45° 以北的黑土帶上建立大於 4×104 km2 黑土層保護區，實現中厚層黑土的永續利用。
（2）薄層黑土的肥沃耕層構建。我國東北黑土地和國際上同類地區耕地承載的保障糧食安全的重要性不同，東北黑土地在保障我國糧食安全中具有非常重要的戰略地位。對於淺薄型黑土層的耕地，在現有耕作方式下是否能夠通過新技術應用恢復至中厚黑土層的耕地？建議：在東北黑土區淺薄型黑土層的耕地上，研發肥沃耕層構建理論和原創性技術。研究淺薄型黑土層耕地的肥沃耕層理論、新技術、標準和應用模式是推動黑土地耕地地力提升和實現糧食高産穩産的核心。
（3）白漿土障礙消減與培肥。白漿土的白漿層質地黏重，有明顯的淀積黏土膜，具有黏、瘦、硬、酸等特點，是典型的障礙層次。白漿土的黑土層淺薄、肥力較低，白漿層影響土壤中水、熱、氣的流通和養分釋放及作物根系的生長髮育，是東北黑土地中的低産土壤類型。針對白漿層障礙消減的技術研發，取得了包括心土培肥在內的一系列研究成果，對白漿層障礙消減起到了顯著作用，但是機械和成本限制了該項技術在白漿層障礙消減中的大面推廣應用。建議：農業生産上急需研究可操作性強、成本低的白漿土障礙消減與培肥技術模式。
（4）侵蝕區土壤控蝕增肥。①水蝕。坡耕地水蝕分為面蝕和溝蝕，面蝕控制技術以固土保水為主，溝蝕控制技術以攔水截土為主，但是缺乏坡耕地整體排水系統的科學研究。相關的攔水截土技術均無法控制水不流動。因此，需要針對黑土地的特殊地形、地貌條件，因地制宜研發坡耕地區域排水技術，形成完善的排水系統。建議：亟待建立以黑土區坡耕地長坡為研究對象的水土流失長期觀測場，重點研究坡耕地區域內系統降能排水技術和溝蝕控制技術；集中攻關坡耕地控制面蝕的新技術和新模式。②風蝕。風蝕主要發生在東北黑土區的半乾旱地區。建議：在區域內設立風蝕監測站點，形成監測網路，進行實時觀測，對制定防風蝕技術對策和指導技術應用具有非常重要的科學價值。在此基礎上，研究容忍風蝕量和風蝕土壤遷移及沉降規律，為風蝕控制技術研發提供科學數據和技術支撐。免耕秸稈覆蓋技術必須解決防止秸稈被風吹失的技術問題，建立綜合土壤防風蝕技術體系，提出可操作性強，能夠應用的綜合防風蝕模式。
黑土區現代農業發展展望
中國農業正處在由傳統農業向現代農業轉變的階段；東北黑土區由於土地連片、規模化經營面積大，農業現代化排在全國前列。在東北黑土區未來現代農業發展中，建議構建農業社會化服務新機制，大力培育發展多元服務主體，鼓勵搭建區域性農業社會化服務綜合平臺，積極推行技術承包、全程託管等服務，促進黑土地保護先進適用技術到田到戶。同時，充分利用多渠道培訓資源，加大專業大戶、家庭農場及相關經營主體培訓力度，提高他們的生産技能和經營管理水準，全面提高農業科技進步貢獻率。推進農業綠色發展，以黑土地保護利用為契機，突出加強耕地等重要農業資源保護，進一步擴大輪作面積，降低農業資源利用強度；大力發展有機農業，打造具有高附加值的農産品。
（作者：韓曉增 鄒文秀，中國科學院東北地理與農業生態研究所；楊帆 農業農村部耕地品質監測保護中心；《中國科學院院刊》供稿）