2021年3月，中國科學(xué)院聯(lián)合東北三省一區啟動(dòng)“黑土糧倉”科技會(huì )戰。隨后，這片黑土地迎來(lái)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(jìn)一步總結經(jīng)驗，發(fā)展區域適應的農業(yè)模式，9月6～8日，“黑土地保護利用模式研討會(huì )”在北大荒農墾集團建三江分公司召開(kāi)，會(huì )議由黑龍江省農業(yè)農村廳、中國科學(xué)院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)東北地理所)、北大荒農墾集團有限公司主辦。

　　會(huì )上，東北地理所所長(cháng)姜明表示，“黑土糧倉”科技會(huì )戰取得了豐碩成果，針對不同區域黑土地黏重、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)。“這些技術(shù)在7個(gè)萬(wàn)畝示范區的示范面積近16.3萬(wàn)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(wèn)題提供了中國科學(xué)院的系統解決方案。”

　　強強聯(lián)合打造 “三江模式”

　　在東北三江平原的濕潤區，近一半耕地是集中連片的水田，水資源安全壓力大；常年低溫冷涼導致水田秸稈降解緩慢;由于農田土壤的內部差異大，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(xué)院“黑土糧倉”科技會(huì )戰三江示范區(以下簡(jiǎn)稱(chēng)三江示范區)青年突擊隊，由東北地理所研究員劉煥軍擔任隊長(cháng)。他告訴《中國科學(xué)報》：“針對上述問(wèn)題，我們開(kāi)發(fā)了秸稈翻埋、深松減障、智能管控、水土優(yōu)化等技術(shù)，并在此基礎上總結梳理出‘三江模式’。”

　　2021年3月以來(lái)，三江示范區分別與北大荒農墾集團紅興隆分公司、建三江分公司等簽訂戰略合作協(xié)議，開(kāi)展技術(shù)推廣應用。

劉煥軍介紹中國科學(xué)院“黑土糧倉”科技會(huì )戰三江示范區的情況。 沈春蕾攝

　　“我們開(kāi)發(fā)出一套‘節水、凈水、量水、調水’的綜合水土資源調控技術(shù)體系，最高可節水27%，提高農田退水氮磷凈化效率達35%。”劉煥軍說(shuō)，“我們還據此估算出三江平原目前總節水潛力可達13億立方米。”

　　為提升水田地力，三江示范區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1.8萬(wàn)畝，累計輻射推廣面積5700萬(wàn)畝。

　　2021年7月，中國科學(xué)院?jiǎn)?dòng)的“黑土地保護與利用科技創(chuàng )新工程”戰略性先導科技專(zhuān)項(A類(lèi))，東北地理所研究員賈仲君擔任專(zhuān)項總工程師，他告訴《中國科學(xué)報》，除了“三江模式”，中國科學(xué)院分別在7個(gè)萬(wàn)畝示范區梳理凝練出“梨樹(shù)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，力爭在用好養好黑土地同時(shí)，打造智慧農業(yè)保糧倉。

　　立體掃描診斷黑土地質(zhì)量

　　今年7月，三江示范區聯(lián)合中國科學(xué)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場(chǎng)開(kāi)展了2023年第二次黑土地航空飛行綜合觀(guān)測實(shí)驗。

　　據介紹，此次天空地一體化綜合實(shí)驗覆蓋了900平方黑土地，采用多尺度立體式的觀(guān)測手段，包括15顆衛星、70多次過(guò)境，5個(gè)航空飛行架次，150余架次無(wú)人機飛行，結合地面160個(gè)樣方和10萬(wàn)余條記錄，形成了龐大的綜合實(shí)驗數據集。

　　三江示范區青年突擊隊開(kāi)發(fā)的多要素立體監測技術(shù)與智慧農業(yè)遙感技術(shù)在北大荒集團的落地應用，也為天空地立體監測技術(shù)在農業(yè)領(lǐng)域的應用開(kāi)拓了新的場(chǎng)景。

　　劉煥軍介紹：“結合10余次星地同步觀(guān)測、3次航空飛行綜合觀(guān)測實(shí)驗和上百次衛星觀(guān)測，利用4萬(wàn)余條地面觀(guān)測數據和100T航空與衛星影像，我們實(shí)現了三江平原地形、土壤屬性、作物、災害與農業(yè)生產(chǎn)過(guò)程等農業(yè)生產(chǎn)信息米級或十米級制圖，監測精度優(yōu)于90%，并生成各種圖集100多幅。

　　這些數據為黑土地耕地信息庫建設與地塊“畫(huà)像”提供了全方位的支持。通過(guò)立體監測手段，青年突擊隊采集了三江平原裸土影像，觀(guān)察到 “沙圈”砂質(zhì)土、“魚(yú)眼泡”低洼地區、“破皮黃”耕層變薄等現象。

　　隨后，青年突擊隊開(kāi)發(fā)了變量施肥技術(shù)體系，基于天空地立體監測繪制的地塊“畫(huà)像”，生成變量施肥處方圖，通過(guò)App將處方圖上傳到變量施肥農機設備，實(shí)現節肥增產(chǎn)、減少面源污染的目的，切實(shí)保護黑土地。

　　9月7日，在北大荒七星農場(chǎng)現代化農業(yè)示范區，劉煥軍團隊展示了天空地一體化監測與感知技術(shù)體系及系統平臺，該平臺可以對三江平原農作物長(cháng)勢和農業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的監測，并提供時(shí)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(xué)院“黑土糧倉”科技會(huì )戰吹號角吹響以來(lái)，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(wú)人電動(dòng)拖拉機作業(yè)機組、電工所開(kāi)發(fā)的國內首套農機用400馬力高壓電驅系統、電子學(xué)所研制的動(dòng)力系統的核心開(kāi)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(xué)報》：“鴻鵠”400馬力智能無(wú)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(jìn)柴油動(dòng)力機型50%，無(wú)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構不良、白漿層硬酸瘦、生物活性弱等問(wèn)題，劉煥軍團隊發(fā)揮了土壤學(xué)、耕作栽培學(xué)、微生物學(xué)和空間科學(xué)等跨學(xué)科技術(shù)特色，從心土培肥技術(shù)、間隔混層技術(shù)和翻-松結合技術(shù)等著(zhù)手，利用天空地立體監測技術(shù)，制定耕層白漿化快速診斷方法。

　　“我們根據白漿層和黑土層厚度不同開(kāi)展差異化改土作業(yè)，結合白漿土專(zhuān)用改良劑、生物有機肥、專(zhuān)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(gè)等級，旱田作物產(chǎn)量提升10%以上。”

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