“黑土糧倉”先導專項六大攻關任務和七大示範區建設
中國網/中國發展門戶網訊 中國科學院“黑土糧倉”先導專項以“把黑土地用好養好”為目標，對接糧食安全、農業現代化、鄉村振興、東北振興等國家戰略，發揮中國科學院學科體系完備、具備組織農業攻關會戰經驗、在黑土監測利用保護領域有長期積累等方面的優勢。瞄準“把黑土地用好養好”的重大理論需求和技術短板，開展“監測評估、機理揭示、技術研發、模式構建”四大領域的科學攻關。系統調查黑土地土壤資源現狀，建立土壤資源清單；揭示黑土退化與阻控機理，突破黑土地健康保育與産能提升技術，建成黑土地資源環境監測與感知體系；研發智慧農業關鍵技術和裝備，構建智慧化管控系統與決策支援平臺；建立黑土地保護性利用長效機制，並開展適用不同區域類型的黑土地現代農業發展綜合示範。
在實現黑土地保護的前提下保證糧食穩産與增産，“黑土糧倉”先導專項為科技支撐我國“黑土糧倉”建設提供長遠戰略服務，為國家提供支撐東北黑土地農業現代化發展的“中國科學院系統解決方案”；實現“打造建制化黑土地保護國家戰略科技力量、形成不同黑土地類型全覆蓋現代農業系統解決方案、實現黑土地保護與利用平衡”的重大創新目標。
結合我國黑土地保護利用面臨的任務，“黑土糧倉”先導專項按照“項目+示範區”相互支撐的組織模式，開展六大科技攻關任務和七大示範區建設。
“黑土糧倉”先導專項的六大攻關任務
任務一：黑土地土壤退化過程與阻控關鍵技術。實現黑土地保護與利用首先應阻止黑土地的持續退化，“黑土糧倉”先導專項以此為切入點，從黑土退化的阻控問題入手設置攻關任務一，即黑土地土壤退化過程與阻控關鍵技術。該任務聚焦回答黑土地土壤“變薄、變瘦、變硬、變污”等退化速率與分佈格局，闡明黑土地土壤退化過程與驅動機制，研發退化阻控關鍵技術與模式，為黑土地土壤退化阻控提供科學理論與系統解決方案。重點開展黑土地土壤退化診斷與評價體系、土壤複合侵蝕過程與阻控關鍵技術、土壤有機質衰減過程與提升關鍵技術、土壤壓實和結構障礙形成過程與消減關鍵技術，以及土壤典型有機污染過程與削減關鍵技術等方面的研究。
任務二：黑土地健康和保育技術。在黑土地土壤退化得到遏制之後，更為關鍵是如何提升黑土地産能，並在産能提升的同時保持黑土地健康。由此，“黑土糧倉”先導專項設置了攻關任務二，即黑土地健康和保育技術。該任務針對黑土資源健康狀況不清、土壤保育與産能協同技術需要提升、黑土區農業水土資源保障體系不夠完善等問題，為黑土地土壤産能提升與健康保育提供理論和技術支撐。重點開展黑土地健康評價、生物健康的定向培育、水分和養分高效利用技術體系、黑土保育型栽培耕作和迴圈農業技術體系、水-濕地-糧食關連線制和協同安全保障等方面的研究。
任務三：黑土地産能和品質提升的現代生物學技術。黑土地保護除了土壤的問題，還有一些長期制約黑土地農業綠色可持續發展的問題，如秸稈還田障礙、肥藥過程施用等。由此，“黑土糧倉”先導專項針對性地設置了攻關任務三，即黑土地産能和品質提升的現代生物學技術。該任務針對黑土-植物-微生物互作的土壤有機質平衡、木質素纖維素生物合成與降解、土壤病害生物調控機制等重要科學問題，從生物自身出發，通過基因編輯、微生物組學、合成生物學等先進生物技術手段，研發黑土地産能和土壤品質提升的變革性、顛覆性生物技術，為黑土地“提質減肥、有機增效、防污減藥、高産高效”提供科技支撐和可借鑒的示範樣板。重點開展植物驅動的黑土地提質增效技術，微生物驅動的黑土地作物産能提升技術，多源農業廢棄物綜合利用和靶向堆肥技術，秸稈原位高效腐解還田技術，以及黑土地防污與病害高效防控生物技術等方面的研究。
任務四：黑土地智慧化農機關鍵技術研究和裝備。東北地區是我國農業現代化水準最高的區域，未來農業現代化趨勢是規模化、無人化、智慧化，但目前我國自主研發的高端智慧農機裝備缺乏，影響了東北農業的現代化進程。由此，“黑土糧倉”先導專項設立了攻關任務四，即黑土地智慧化農機關鍵技術研究和裝備。該任務結合我國東北黑土地區域土地集約化程度高，對高端智慧農機裝備需求迫切的現狀，開展滿足黑土地保護性耕作的高端智慧農機具關鍵技術攻關，並研製成套農機具裝備産品，以打破國外農機企業壟斷高端農機裝備市場的局面。重點圍繞基於清潔能源的超大馬力動力總成技術、保護性作業機具核心耐磨部件的研製、黑土地廣域天基定位技術、智慧農機具精準控制系統設計、面向黑土地保護的智慧農機成套裝備創制等方面進行技術突破。
任務五：黑土資源環境天-空-地一體監測與感知體系。在土壤、作物和機械方面問題研究的基礎上，用好養好黑土地需要對黑土資源現狀及其變化情況有深入了解，方能為黑土保護與利用提供有針對性的技術方案。由此，專項設置了攻關任務五，即黑土資源環境天-空-地一體監測與感知體系。該任務旨在構建天-空-地一體的黑土資源環境實時監測與感知體系，提供持續、穩定的黑土地土壤、水、植被覆蓋及生長資訊，為中國黑土地資源清查、合理開發、保護實現黑土地土壤理化參數、農作物生理參數、農作物蒸散發與水分利用效率反演技術創新，提供多個維度的中國黑土地基礎數據。重點通過高光譜遙感和近地表主被動無損土壤監測系統，定量揭示黑土地區域土壤健康狀態、能量分佈和生物光譜等資訊，掌握黑土地利用現狀及其空間的變異狀況，促進農業可持續發展。
任務六：用好養好黑土地的智慧化管控系統與長效機制。黑土保護與利用是長期戰略，需要將“黑土糧倉”科技會戰的成果留在東北黑土地上，持續推動黑土地農業的可持續發展。由此，專項設置了攻關任務六，即用好養好黑土地的智慧化管控系統與長效機制。該任務瞄準黑土退化與利用時空資訊不全、因地制宜的黑土保護與利用全域定制方案缺失、區域性智慧管控水準亟待提升等關鍵科學問題，建立用好養好黑土地智慧化管控系統，從而提升黑土地保護與利用數字化管理水準，為黑土區提供全域定制系統性解決方案。重點開展黑土地監測與全要素資訊一張圖，黑土地糧食安全模擬與預警，黑土地保護長效機制，黑土地智慧化管控與決策支援系統等方面的研究。
“黑土糧倉”先導專項的七大示範區
技術研發成果需要落地，需要深入黑土地農田一線開展示範應用，進而推廣開來才能真正起到黑土地保護與利用的實效。由此，“黑土糧倉”先導專項針對不同黑土區的典型問題設置的七大示範區，瞄準不同示範區的黑土問題，引導各攻關任務開展針對性的技術研發，並承接現有的黑土農業技術，在技術整合和優化的基礎上，形成適合各示範區的技術模式並開展示範推廣。同時，“黑土糧倉”先導專項以各示範區為依託，與各地方部門和企業等單位深度合作，真正將中國科學院的技術推廣開來。
海倫示範區：厚層黑土保育與産能提效。針對東北黑土區松嫩平原中北部黑土層“變薄、變瘦、變硬”等制約糧食生産能力提升的瓶頸問題，重點整合示範厚層黑土肥沃耕層構建與保育模式、黑土侵蝕阻控與高效生産模式、黑土快速培肥與肥藥減量增效模式、優質大豆高産高效栽培模式，並開展海倫示範區多要素立體監測與模式應用評價。
長春示範區：薄層退化黑土保育與糧食産能提升。圍繞薄層退化黑土區農田土壤耕層變薄、有機質含量下降、區域生態功能退化、農業生産管理粗放且規模化程度低、種養分離、農業産能低、廢棄物（如秸稈、畜禽糞便）處理難導致的環境污染等問題，重點整合示範保護性耕作“梨樹模式”、秸稈覆/混還田節肥增效模式、丘陵區水土生態修復與高效生態農業發展模式、種養一體化地力提升高效迴圈農業發展模式，並開展長春示範區多要素立體監測與模式應用評價。
瀋陽示範區：退化黑土地地力恢復與産能提升。東北黑土區南部光溫資源較好，但因土壤退化和貧瘠，使得良好的光溫資源無法有效發揮。另外，針對用養失調、水肥矛盾突出、季節性乾旱頻發等區域問題，重點整合示範旱地土壤保育與産能提升模式、風蝕阻控與節水高效農業模式、稻作農田土壤地力保持與提質增效模式，並開展瀋陽示範區多要素立體監測與模式應用評價。
三江示範區：水稻土和白漿土品質與産能提升。針對三江平原地下水季節性下降、農業水資源利用效率低、春季土壤溫度低、土壤障礙嚴重、規模化與機械化水準高但種肥藥投入粗放、智慧化水準低、高時空解析度農業基礎數據匱乏等問題，整合示範農業水土資源優化配置與高效利用模式、白漿土旱田障礙消減與地力提升模式、寒地水田地力提升與抗逆豐産模式、規模農業黑土地保護與智慧農業融合發展模式，並開展三江示範區多要素立體監測與模式應用評價。
大安示範區：鹽鹼地生態治理與高效利用。圍繞東北西部黑土區邊際土地生産力低下和生態保障能力退化問題，以鹽鹼化土壤改良技術為核心，針對鹽鹼障礙水田、旱田、草地和濕地，聚焦關鍵問題與重大需求導向，重點整合示範鹽鹼地以稻治鹼改土增糧模式、鹽鹼旱田改良及其高效利用模式、鹽鹼草地生産力提升與生態屏障構建模式，以及“稻-葦-蟹/魚-菇”立體高效複合生態模式；並開展大安示範區多要素立體監測與模式應用評價。
大河灣示範區：黑土地智慧化農機關鍵技術整合與産業化應用。大河灣示範區處於大興安嶺余脈的坡崗地，區域地形複雜，水蝕嚴重。示範區依託國營農墾集團的規模化種植，具備開展先進技術模式驗證示範的基礎。通過大河灣區域的産業發展規劃，將黑土地保護、生態環境保護、産業發展等融合，重點整合示範大河灣漫坡漫崗黑土侵蝕阻控模式、基於綠色能源的黑土種養迴圈模式、黑土地丘陵坡崗地無人化保護性耕作模式，並開展大河灣黑土地多要素立體監測與模式應用評價。
齊齊哈爾示範區：黑土糧倉全域定制。針對齊齊哈爾市及嫩江中上游黑土區土壤退化和碳損失嚴重、種養資源不匹配、農業效益不高、區域發展缺乏系統解決方案等瓶頸問題，重點整合示範黑土健康調控與農産品品質創優模式、黑土地保育增效技術模式、黑土多源增碳增效技術模式、黑土地保護利用與鄉村振興有機融合模式，並開展黑土糧倉全域定制模式創建與示範應用。
黑土地保護與利用的建議
如何破解保護好和利用好之間的矛盾，或找到保護好和利用好之間的平衡點，確保黑土地可持續的生産糧食且土壤不再退化甚至得到改善，為國家糧食安全提供有力保障，是當前亟待解決的問題。但更加應該意識到，黑土地保護與利用的長期性。雖然“黑土糧倉”先導專項在實施過程中能夠有效阻止黑土退化並提升糧食産量，但如何真正實現黑土地的長期可持續利用，仍需要從以下 4 個方面給予更多的關注。
完善用好養好黑土地的技術成果轉化保障機制。科學技術是解決黑土地保護與利用的主要出路，但目前各種農業技術種類繁多，保護方式政出多門，但黑土地的問題並沒有真正解決。所以，必須要思考，如何建立切實有效的技術應用途徑，打通技術從實驗室到農田中的障礙；如何開展現有黑土地保護技術的效果評估，以識別有效的技術並將其迅速推廣開來；如何通過激勵性政策與強制性措施相結合，廣泛調動農業産業鏈主體和社會各界的黑土地保護技術應用積極性；如何推動土地流轉，建立新型經營主體，發揮規模經營的技術示範引領作用。這些不僅是解決黑土地面臨的科學問題，也是今後的科技和農業共同融合發展的路徑選擇。
創新綜合不同區域的黑土地保護系統整合方案。針對黑土地種植制度、土壤類型特點及環境障礙因子，整合一批農機農藝配套、用地養地結合的綜合技術模式，研發推廣一批新技術、新産品、新裝備，整合組裝一批“用得上、可複製、能推廣、留得下”的黑土地保護綜合技術模式。繼續完善推廣“梨樹模式”“龍江模式”，針對侵蝕溝修復、鹽鹼地治理、白漿土障礙層消減及水土資源優化調控等問題研發整合技術新模式。融合迴圈農業、生態農業、鄉村振興等産業發展，提出用好養好黑土地的系統解決方案。
從流域尺度開展土壤侵蝕防控研究與治理。東北黑土區水土侵蝕問題突出，水土流失面積仍有 3.24 億畝，其中坡耕地水土流失面積 3 975 萬畝；此外，尚有 22.22 萬條侵蝕溝亟待治理。建議從流域尺度加大黑土區水土侵蝕治理技術及發生機理研究；以流域為單元，系統開展水土流失動態監測和侵蝕溝治理，加快黑土區小流域治理和灌區建設，配套完善小型農田水利基礎設施，優化農田防護林網配置格局。
建立黑土地保護的長效機制。黑土地的退化經歷了漫長的過程，其保護與恢復也必然是一個長期工程，需要建立黑土地保護的長效機制。要從國家層面加快推進黑土地保護立法工作，建立完善的保護政策和行之有效的體制機制以助力黑土地保護。建立黑土地保護效果的評價指標體系，包括黑土地耕作層厚度、黑土地有機質含量、糧食單産、耕地品質等級等指標，推動建立黑土地保護考評制度。探索試點將耕地地力等補貼發放與黑土耕地保護措施落實掛鉤機制，實現從“包産到戶”到“包質到戶”的轉變。黑土地保護的核心技術之一就是黑土的少免耕及秸稈還田，增加土壤有機碳含量；建議針對黑土區實施的綠色低碳技術與模式，建立以綠色生態低碳為導向的補貼制度，為我國的碳中和、碳達峰目標實現開展體制機制的探討。
（作者：姜明、李秀軍、武海濤、李祿軍、徐尚起，中國科學院東北地理與農業生態研究所；文亞、孫命、王竑晟、曾艷、韓永濱，中國科學院 科技促進發展局；《中國科學院院刊》供稿）