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糧食產量占全國總產量的1/4、調出糧食占全國的1/3，這是東北黑土地的貢獻，它已成為保障國家糧食安全不可或缺的“功臣”。

然而，這樣的“功臣”卻變得不再健康。中國科學院東北地理與農業生態研究所（以下簡稱東北地理所）科研人員研究發現，由于重利用輕養護、掠奪式的經營管理方式，導致黑土退化加劇，使得土壤有機質處于平穩微降期的黑土，退化速率增長了10倍以上。

2016年，東北地理所“一三五”戰略規劃設立了“黑土農田地力提升關鍵技術研究與示范”重大突破項目。由此，一支拯救黑土地和提升黑土農田地力的研究團隊就此形成，并源源不斷地貢獻著力量。

土壤有機質下降成必然趨勢

黑土的形成歷經上萬年，其突出特征是土壤有機質含量高。但黑土被開墾為農田后，土壤有機質逐漸下降成為必然趨勢。

項目首席科學家、東北地理所研究員李秀軍介紹，黑土的退化一般經歷土壤有機質快速下降、緩慢下降、平穩微降三個階段?！罢＠们闆r下，黑土開墾150年以后，基本處于第三階段，目前東北農田黑土大部分處于這一階段?！?/span>

但原本處在平穩微降期的東北黑土，正走著不一樣的路。

根據研究團隊長期定位監測結果，黑土農田土壤腐殖質層厚度、耕層土壤有機質含量、土壤養分（氮、磷）含量減少50%以上。與此同時，農民為了追求作物高產，采取過量施用化肥來彌補土壤養分不足，導致了化肥利用率降低、土壤酸化和板結、生物多樣性降低，進一步加劇了土壤退化，形成了惡性循環。

李秀軍給出了幾組數據：東北黑土地南部薄層黑土區，耕層土壤有機質含量已由開墾前的4％～6%下降到1.5％～3%；北部黑土區，耕層土壤有機質含量由開墾初期的8％～10%下降到3％～5%。

更為嚴重的是，在南部薄層黑土區和平原周邊侵蝕較重黑土區，已有3%左右耕地土壤腐殖質層完全消失，出現“破皮黃”。

“黑土退化的核心是土壤物理、化學、生物結構變差，進而導致土壤養分、水分涵養能力下降，不利于作物生長?！边@是研究團隊通過在中國科學院海倫農業生態實驗站等野外實驗站和研究基地的長期定位研究以及對遍布黑土區幾百個土壤剖面樣品分析得出的結論。

研究發現，土壤有機質含量每下降1個百分點，作物產量降低13％～20%。長此下去，無疑會對糧食安全造成巨大威脅。

“當前還可以通過增大化肥用量來維持糧食高產穩產，但如果黑土持續退化，依靠化肥維持糧食產量將越來越困難?！崩钚丬姳硎?，隨著化肥用量的加大，化肥利用率也正在降低，農業生產成本增加的同時，還會引發面源污染，對江河湖泊、地下水以及區域整體生態環境將造成嚴重破壞。

仿照黑土形成過程是治理關鍵

幾年來，李秀軍和團隊成員厘清了黑土農田生產過程中土壤物理、化學、生物變化及交互作用機制，為黑土農田地力提升奠定了理論基礎。

研究發現，合理的土壤團聚結構是支撐黑土地力的關鍵，也是土壤物理、化學、生物交互作用的核心。李秀軍表示，土壤微生物在土壤團聚過程中發揮著重要作用，微生物分泌的有機膠結物質和微生物自身的殘體是土壤團聚體形成的關鍵要素，貢獻率占79%。

“遏制黑土退化的關鍵是仿照黑土形成過程中有機殘體的累積，也就是增加對農田的有機物料投入?！痹诶钚丬娍磥?，在目前農業機械化水平逐漸提高條件下，有機肥大量投入已不可能實現。因此，秸稈還田成為增加有機物料投入、解決黑土退化的******途徑。

慶幸的是，研究團隊***終發現退化黑土具有可恢復特性。

李秀軍告訴記者，通過連續實施秸稈還田16年，嚴重退化黑土的土壤有機碳可以從4.2g/kg增至12.1g/kg，年均增加18.8%?！鞍催@樣的速度，經過20年左右時間，黑土的土壤有機質可在目前基礎上提高1倍以上，基本達到黑土有機質可恢復潛力的******水平?！崩钚丬娂捌鋱F隊成員對此極具信心。

但秸稈還田也有多種方式，如秸稈覆蓋還田、秸稈翻埋還田、秸稈過腹還田、秸稈碳化還田等。目前該團隊針對前兩種方式取得了關鍵技術上的突破，相關技術模式受到農戶及推廣部門的歡迎。

以秸稈覆蓋還田為例，在東北地區，秸稈覆蓋很容易影響春季耕作和播種。為此，團隊成員、東北地理所研究員梁愛珍等在學習發達國家保護性耕作技術基礎上，成功研發了適于黑土區特點的系列免耕精量播種機械，并集成構建了秸稈覆蓋還田保護性耕作技術模式，該技術模式已在黑土區得到推廣應用。

據梁愛珍介紹，團隊已與農業機械生產企業合作，實現了免耕精量播種機械的產業化生產，相關機械被列入了國家農機補貼目錄，為研究成果大面積推廣應用奠定了基礎。

截至目前，包括秸稈覆蓋還田保護性耕作、侵蝕黑土水土保持在內的諸多技術模式已在黑龍江省、吉林省多地得到推廣應用，累計推廣100余萬畝，增加經濟收益8000多萬元，為國家黑土保護工程實施提供了技術支撐。

除此之外，研究團隊的改良型玉米、水稻高光效種植模式，肥沃耕層構建技術，機械化、規?；衩住蠖?*****輪作模式等均取得了顯著效果，樹立了現代農業科技示范推廣的典范。

一批青年科技人員展露鋒芒

黑土農田地力提升是一個系統工程，不是一朝一夕就能做到的。它既涉及土壤學中的土壤物理、土壤化學、土壤動物和微生物等學科，又涉及到作物栽培和耕作、作物生理生態以及農業機械等學科。

在這支團隊中，中科院黑土區農業生態重點實驗室共有25位研究員，其中10位參與到該項目中?！安煌瑢W科間的合作，主要體現在實驗過程中的協作?！崩钚丬娬f。

例如，在苗帶輪替休耕模式的研究過程中，作物生理生態科學家完成作物光合生理、養分生理的研究，作物栽培和耕作科學家完成作物壟距、株距、播種的研究，土壤學家完成秸稈還田方式以及秸稈在土壤中的分解轉化和對土壤影響的研究，農機科學家研究新模式生產過程中的配套機械，***后大家匯總研究成果，共同討論形成完整方案，再將方案應用、完善。

在共同研究討論中，一批青年科技人員也慢慢成長起來?！耙坏嶒灧桨该鞔_，年輕科技人員就成為實施的主力軍，要充分激發其創新思維，并給予他們財力、人力充分自主權?！崩钚丬娬f。

在這支團隊中，梁愛珍擔任了“退化黑土農田保護性耕作技術研究與示范”課題負責人，并在項目執行過程中晉升為研究員；引進的李向楠博士在這項工作中發揮了重要作用，目前擔任中科院黑土區農業生態重點實驗室副主任，并獲得了國家自然科學******青年基金資助。

黑土保護和黑土農田地力提升需要這些人的不懈努力。在李秀軍看來，雖然經過幾代科技工作者的努力，已取得眾多技術成果，但某些技術在落地和農民應用過程中仍存在改進空間，需要機械配套。

“農民和農村合作組織更關心農田的產出效益如何提高，對黑土保護的意識相對淡薄。因此，在技術模式的應用過程中必須給予農民一定的補貼，否則技術模式難以落地?！崩钚丬娬f。