黑土粮仓“守望者”：中国科学院科研团队为黑土地做“体检”开“处方”

来源：中国青年报

友谊农场“万亩大地号”上的稻田画。中青报·中青网见习记者 李思摄

友谊农场“万亩大地号”上的秋收场景。中青报·中青网见习记者 李思摄

宋春雨正在讲解黑土地保护相关技术。中青报·中青网见习记者 李思摄

友谊农场智慧监控平台上的“天空地立体监测”。中青报·中青网见习记者 李思摄

金秋的东北三江平原上，正午的阳光正暖洋洋地照射着北大荒农垦集团曙光农场那一望无际的黑土地。一群穿着蓝色冲锋衣的人，径直走进田里，踏入还带有刺鼻“味道”的大块黑色田垄之中。

如果不是他们的衣服上印有“中国科学院”字样，仅从外表很难看出这群皮肤黝黑的人是知识分子，他们就是中国科学院“黑土粮仓”科技会战三江示范区项目团队的科研人员。

“你们这样讲不行，没有意思。”近日，在黑龙江省举行的“黑土粮仓”记者行活动中，北大荒农垦集团友谊农场副总经理杨慧不止一次发出这样的评价。他并非否定科研人员在黑土地保护方面所做的工作和取得的成效，只是无奈地看着远道而来的记者：“他们一直讲技术，大家都听不明白，真不会讲故事。”

这群不会讲故事的科学家，埋头黑土地保护相关科研工作，形成了完善、科学的黑土地治理技术体系。如他们脚下这片宽厚、肥沃的黑土地，养育了一群实干、木讷、不善言辞的科研人员，切实地守护着“耕地中的大熊猫”。

“黑土粮仓”

中国科学院东北地理与农业生态研究所（以下简称“东北地理所”）研究员、“黑土粮仓”科技会战三江示范区项目首席科学家刘焕军面对来访者，首先回应大家的疑惑：我们为何扎根这里？

提及东北黑土地，许多人的第一印象是风吹麦浪、沃野千里，是“北大荒”到“北大仓”的农业传奇。作为世界四大黑土区之一，中国东北黑土地约占全国耕地面积10%，是国家粮食安全重要保障的“黑土粮仓”。

刘焕军依托自己“遥感与智慧农业”的研究方向，带领项目团队综合运用卫星遥感、航空遥感、地面传感等科技手段，研制出“天空地立体监测”技术体系，能够实现对黑土地、农作物生产等从上到下立体化、全时段地监测。

刘焕军的学生、东北地理所博士生李钰婉介绍，“天”是指通过卫星遥感对地观测技术，还需要对不同时期的遥感影像、地理数据等进行多维度的时空分析；“空”是利用无人机或载人飞机进行航空遥感，获取空间数据；而“地”就是通过搭建起验证网络与数据获取网络，对近地面遥感监测以及各类地面仪器的监测与调查，以支撑补足“天”与“空”的监测内容。

全方位获取耕地质量数据并形成“地块画像”，让科研人员像了解掌纹一样了解黑土地。

“类似于（我们做）CT扫描，是给地块做一个全身体检。基于‘地块画像’的数据，可以看见地块的退化情况。然后根据退化障碍的位置，及时采取有效的改良措施，帮助农民增产增收。”东北地理所科研助理曲洺伯说。

北大荒农垦集团友谊农场种植户于殿东在青年庄附近承包了一片160多亩的坡耕地，此前，他深受水土流失问题的困扰。后来中国科学院的专家团队把这里选作青年庄小流域综合治理、“等高环播”等种植模式的试验田，解决了于殿东的“烦心事”。

刘焕军介绍，当地农民其实不怎么怕干旱，反而担心涝的问题。他们还总结出白浆土区“大旱小丰收、小旱大丰收”和低洼内涝区“大旱大丰收、小旱小丰收”的农业谚语。

今年6月，黑龙江省双鸭山市友谊县一个月的降雨量超过往年大半年的水平，造成前期低温冷凉。“要是在2019年（中国科学院专家来这里）之前，青年庄小流域一定是内涝积水的重灾区。现在虽然产量受到一定影响，但典型地块的玉米产量，预计仍能维持住。”杨慧说。

于殿东也表示，“现在土保住了，水也保住了，产量也上来了。原先每亩地能产粮600公斤左右，现在能达到亩产900公斤，每亩地效益增加了200多元。”

接下来，他希望随着“中科司农”App的开发推广，之后能在手机上“点一点”就完成播种、施肥、给水等一系列操作，“那肯定会更加方便”。

曲洺伯介绍，于殿东提到的“中科司农”App是该项目团队在“天空地立体监测”技术基础上自主开发的智慧农业产品，旨在服务广大农户，让农户足不出户，在手机上就能看到自家田块作物长势监测情况、区域气象情况等。“地块画像”是该软件、小程序的一个主要功能。

“老铁们，点一波关注，主播带大家看看热闹的农场秋收现场……”这是一名新媒体博主现场直播的场景。当天恰逢秋收时节，友谊农场“万亩大地号”上满目金黄，大型机械化农机具正在进行玉米、水稻等农作物收获。

与此同时，友谊农场科技信息中心主任曲慧点击“智慧农业驾驶舱”屏幕上不同的按钮，切换不远处农机收获粮食、粮食入车、切割秸秆还田的实时视角，吸引了现场观众的关注、讨论。

“通过在田间地头布设一些传感器，监测土壤气候情况及农作物生长时期等，汇总到农业模型算法中进行决策，下发执行指令。随后通过‘智慧农业驾驶舱’选择要使用的收割机、运粮车等农机设备，点火发射相关网络信号，就可以使一台无人收割机和一台无人运粮车在指定地块进行同向同速的协同作业、匀速前进，实现一边收割一边转运入仓。这套设备还配备了北斗导航系统。”曲慧说。

黑土地治理的“三江模式”

2021年3月，中国科学院主动“揭榜挂帅”，先后与吉林、辽宁、黑龙江、内蒙古签订框架协议，共同推进实施“黑土粮仓”科技会战。

针对黑土地保护存在的问题，中国科学院“黑土粮仓”科技会战设置了水稻土和白浆土质量与产能提升的三江示范区项目。刘焕军团队组织包括农科院、水科院、高校和龙头企业等在内的28家单位144位科研人员，发挥建制化、体系化作战优势，与北大荒农垦集团规模化、机械化优势强强联合，建成适用于三江平原的黑土地智能化保护利用模式。

“三江模式”是指以天空地监测与水肥智能管控为核心，辅以白浆土旱田深松减障、水田改造、坡耕地水蚀防控、智能变量施肥等技术集成的现代农业技术模式。

针对三江平原白浆土区易旱涝和坡耕地水蚀严重这两大痼疾，刘焕军团队及其科研人员给出了对应解法。

面对白浆土区易旱易涝等传统障碍问题，加上近年来大马力深翻农机普及导致“耕层白浆化”的新障碍问题，刘焕军团队利用“地块画像”技术，建立耕层白浆化快速诊断方法。同时，制订有关方案，实现白浆土耕层快速培肥，促使有效耕层扩容到30厘米。最后，形成白浆土玉米和大豆高产栽培技术体系，促进作物产能提升。

曙光农场农业发展部部长张锋指着面前一块地说：“这是最典型的坡耕地白浆土，往年一公顷玉米产量在八九吨左右，大豆产量在2.5吨左右。经过4年的改良之后，玉米产量能达到每公顷13吨，大豆能达到3吨半，总体产量提升12%-24%；减少水土流失30%-50%，效果非常显著。”

坚守黑土地水土保持一线

对坡耕地水蚀严重、水土流失等问题的解决，则是东北地理所农业技术中心研究员宋春雨的主要研究方向。40年来，不论是春播夏种，还是秋收冬藏，宋春雨如无私春雨，始终润泽着这片黑土地、坚守在水土保持第一线。自加入“黑土粮仓”科技会战以来，他主要承担着等高耕作、等高宽埂及草水道等技术的研发、示范与推广工作。

宋春雨已年过六旬，心脏不好，但只要黑土地保护需要他，不论是实地采样测产、收集径流数据，还是检修设备仪器、宣传推广技术，他总是冲在第一线。

“不亲眼看到，我不放心。”宋春雨说。

团队开发出的“天空地立体监测”技术，能够对侵蚀沟、“破皮黄”、“鱼眼泡”等不同类型耕地障碍进行智能精准识别。但在此之前，只要下完雨，宋春雨都会仔细查看每一条“水线”及侵蚀沟，现场记录数据。东北的农场多是超过300亩的大地块，雨后的泥土泥泞不堪，他经常一走就是个把小时。

被问到东北坡耕地的综合治理技术，针对不同坡度的缓坡地块，处理方法不尽相同，兴致十足的宋春雨会一一道来。通过这些因地制宜、体系化的治理手段，让跑水、跑土、跑肥的“三跑”坡耕地，变成保水、保土、保肥的“三保”田，这便是“涝能排、旱能蓄”的“海绵农田”。

目前，“海绵农田”这一系统解决方案已推广至北大荒农垦集团友谊农场、曙光农场、北兴农场等9个农场，为其带来水分利用效率提高30%、粮食增产5%至22%、水土流失减少70%的综合效益。

2023年从吉林农业大学研究生毕业后，孙金宇来到东北地理所任科研助理一职，刘焕军安排他跟着宋春雨学习。东北地理所的同事们戏称他是宋春雨老师的“关门弟子”。

孙金宇介绍，退休后，本可以享受退休生活的宋春雨全身心投入三江示范区的黑土地保护工作：“东北的冬天从11月到次年的三四月是封禁期。剩下的200多天里，宋老师可能有一百三四十天都在一线。”

目前，宋春雨放心不下的是草水道技术的宣传、推广。

2005年宋春雨在国外考察时，观察到当地会在农田的排水渠中种植牧草，一方面可以拦蓄水土，另一方面可以增加农民收入。于是，他在心中埋下了研发出适合中国草水道技术的种子。

但看似简单的技术，第一关“选择草种”就卡住了宋春雨及其团队。宋春雨说：“草水道的根系必须发达，能牢牢固定水道的土壤，防止暴雨冲蚀；这种草还不能影响农田中作物生长；最好能充当牧草，给农户增加收入。”经过3年试验，苜蓿、牛毛草、燕麦等各种牧草都尝试过，宋春雨最终选定了无芒雀麦作为草水道的草种。

而第二关便是技术试验及推广应用。杨慧深切体会到了宋春雨的坚持与执着，这对他来说是甜蜜的“负担”。

为了让草水道技术能在友谊农场做实验，宋春雨每次见到杨慧就会劝说他。在青年庄的行程中，他再次拉着杨慧聊了半个多小时，询问6月降雨后相关试验田积涝的情况。

孙金宇认为，改变别人的认知是很困难的：“但只要看到一点点技术推广的苗头，宋老师就可高兴了。”

宋春雨笑着说：“一开始他们都不搭理我，但耐不住我的坚持。慢慢地，他们也从实验中看到了技术的优越性和效果，甚至他们还会帮我搜集数据。”

除了对自己的徒弟毫无保留，对任何从事黑土地保护的同行、同事，宋春雨都毫无保留、无私交流分享，他曾说，“黑土地保护是大家的事儿，不是一个人就能把这件事干好的，需要千千万万人的共同努力”。

下一步，他们希望将草水道及相关技术进行大面积推广应用。孙金宇说：“只有推广开来，我们的工作才不是停留在做实验，才能真正有利于黑土地保护。”宋春雨也曾对他说：“（我）还能继续干就继续，干到干不动为止，哪天我干不动了，你们年轻人就接着干！”

中青报·中青网见习记者 李思 记者 樊未晨