“对症良方”让退化土壤重焕生机——黑龙江省土壤环境与植物营养重点实验室成果集萃

来源：科技日报

心土培肥机械大田作业现场。受访单位供图

实验室科研人员进行土壤机械组成分析。受访单位供图

【走进实验室】

◎科技日报记者 朱 虹

在松嫩平原与三江平原的交会处，黑土如墨，沃野千里。这里是我国重要的粮食生产基地，也是黑龙江省土壤环境与植物营养重点实验室（以下简称“土壤环境与植物营养实验室”）开展科研工作的“主战场”。

土壤环境与植物营养实验室的科研人员被农户们亲切地称为“土壤医生”。他们以实验室为“诊疗室”，以田间地头为“病房”，以机械为“手术刀”，在广袤大地上书写着“让退化土壤重焕生机”的科研传奇。

攻关土壤改良

走进土壤环境与植物营养实验室，记者看到一排排贴满标签的土壤样本瓶整齐排列。瓶身上密密麻麻的字迹，记录着采样时间、地块坐标与土壤类型。每一份样本都承载着不同地域土壤的“健康密码”。

土壤环境与植物营养实验室于2006年成立，其发展历史可追溯至20世纪80年代。

实验室主任王秋菊告诉记者，当时我国多地土壤面临肥力下降、侵蚀加剧等严峻挑战。以东北黑土为例，出现了“变薄、变瘦、变硬”的现象，自然形成因素以及管理不当导致土壤生产潜力下降，严重制约粮食单产提升。

“土壤是不可再生的宝贵资源，一旦退化，几代人都难以恢复。”王秋菊说。抱着守护土壤的决心，实验室第一代科研人背着采样袋踏遍黑龙江的田间地头，用简陋的仪器记录第一手数据，为土壤研究打下了坚实基础。

后来，实验室成立，为科研人员进行土壤保护与改良搭建了更坚实的平台。

四十年来，实验室科研团队累计完成国家及省级课题50余项，基本摸清了东北黑土地土壤退化及障碍成因，建立了覆盖多区域的土壤健康数据库，多项技术入选农业农村部主推技术，连续三年为全国土壤保护提供示范方案，在土壤研究领域取得了丰硕成果。

田间地头找病根

“土壤的病，不能在实验室里琢磨，得去田间地头找病根。”这是实验室科研人员的理念。作为深耕土壤的“医生”，他们坚持将科研的“根”扎在田间地头，把农户的诉求、生产的痛点作为技术创新的出发点，走出了一条“从田间来、到田间去”的精准诊疗之路，让每一项技术创新都成为破解土壤难题的“对症良方”。

以黑龙江黑土为“主战场”，团队掀起了一场“黑土保卫战”。科研人员常年扎根东北平原的农场，跟着农户下田耕作，记录不同耕作方式下土壤肥力的变化，分析秸秆还田、施肥模式对黑土肥力、结构的影响。经过数十年反复试验，团队研发出“秸秆心土还田+有机肥协同改良技术”，不仅能改善土体结构、快速提升土壤有机质含量，还能修复受损的土壤团粒结构，让板结的黑土重新变得疏松肥沃。

水田“秸秆还田负效应”曾是困扰东北农户的老大难问题。实验室副研究员李婧阳告诉记者，不少农户反映，秸秆还田后不仅没增产，反而出现倒伏、减产的情况。为破解这一难题，团队深入三江平原地区水田集中分布区域，与农户面对面交流，记录不同还田方式作物长势数据，分析土壤养分变化规律。经过20余年攻关，他们终于找到关键症结：秸秆还田后，需根据还田量、土壤地力水平动态调整施肥方式与用量，明确减施年限与关键时期，避免养分失衡。以白浆土水田为例，团队建立了白浆土水田秸秆还田氮素循环调控技术，并将技术延伸到整个黑土区水田上。这项“从0到1”的原创技术，解决了还田即减产的困境，让低产水田实现了质的飞跃。

同时，面对低洼农田雨季内涝、旱季缺水的全国性困境，实验室科研团队摒弃传统修渠排水的单一思路，发起了一场“土壤排水革命”。科研人员发现，低洼地的核心问题不在于排不出水，而在于整个土体透水性差，表层水分无法下渗到底层排出。为此，他们研发出专用改良机械与配套技术，将地表积水快速导入地下40—60厘米土层。这既规避了上层土体不通透、水分无法下渗、暗管排水作用难以发挥的弊端，又不影响地表耕作。在2024年黑龙江省春季降雨量达历年3倍的极端天气下，采用该技术的农场地块玉米亩产达810公斤，较对照地块增产34%，用实打实的成效证明了技术的可靠性。目前，该技术已在多个低洼地区推广应用。

此外，针对黑龙江苏打盐碱土盐分表聚、土壤黏重的特点，团队创新研发稻壳深埋阻盐技术，打造了盐碱地改良的新路径。该技术主要采用专用机械在地下30厘米土层构建10厘米有机隔层，切断盐分上升通道，利用自然降雨实现盐分向下冲洗。这项2019年获黑龙江省科学技术进步奖二等奖的技术，一次实施可连续8年见效且效果逐年提升，稻壳不腐烂、阻盐效果持久，成功将万亩盐碱地改造为可耕作的良田。其核心技术思路已被借鉴应用于西北、华北等盐碱地集中区域。

除此之外，团队为农药污染土壤修复、水田潜育化治理、耕层变浅改良等土壤“病症”都打造了专属“诊疗方案”。

成果惠及万千农户

“做科研不仅要在实验室里攻克难关，更要让技术成果变成农户手中实实在在的收成。”李婧阳说。为此，实验室以“机械改土”为核心抓手，通过技术创新、专用设备研发、产学研深度融合，构建起“田间找问题、实验室攻难关、大田验成效”的闭环科研模式。

团队深知，土壤改良离不开专用“手术刀”。没有配套机械，再好的技术也只能停留在试验田。为此，实验室联合专业的农机团队协同创新，针对不同障碍土壤的改良需求，研发出一系列专用机械：白浆土心土混层犁、秸秆还田集中深埋机、白浆层培肥机、简易暗渠构建机等。每一台设备都精准匹配技术需求，解决了“技术落地无工具”的痛点。

以稻壳深埋阻盐技术配套机械——分层深耕犁为例，它能在盐碱地作业，精准构建有机隔层。这些工具让技术落地成为可能，并实现了规模化推广。仅2025年，相关配套机械就销售200多台（套），支撑20多万亩高标准农田建设与地力提升项目落地，让土壤保护与改良有了规模化推进的“硬核支撑”。

产学研合作是成果转化的“桥梁”。实验室先后与20余家农业企业、10余个地方农业技术推广部门建立合作关系，共建15个科研示范基地。在示范基地，团队将技术、设备与企业的规模化种植需求相结合，开展技术培训、现场指导，让农户熟练掌握技术要点。

在北大荒852农场，技术示范推广后，农场看到了显著的增产效果，每年主动推广应用土壤改良技术。目前该技术已累计应用农田超过50万亩。如今，实验室的技术不仅已广泛应用于牡丹江市、双鸭山市、哈尔滨市巴彦县等多地的高标准农田建设，更走出黑龙江，在吉林、辽宁、河北等省份落地应用，为全国地力提升提供科技支撑。

土壤环境与植物营养实验室的“土壤医生”，用问题导向的技术创新、机械赋能的落地转化，在广袤大地上书写着科研工作者的责任与担当。“未来五年，我们将持续攻克全国不同类型难治理土壤的改良关键技术，建立适配不同区域、不同作物的土壤改良和障碍消减标准化体系。”王秋菊说，团队还将培育更多懂土壤、爱农业的科研后备力量，让“土壤医生”的精神代代相传。