“黑土粮仓”先导专项六大攻关任务和七大示范区建设
中国网/中国发展门户网讯 中国科学院“黑土粮仓”先导专项以“把黑土地用好养好”为目标，对接粮食安全、农业现代化、乡村振兴、东北振兴等国家战略，发挥中国科学院学科体系完备、具备组织农业攻关会战经验、在黑土监测利用保护领域有长期积累等方面的优势。瞄准“把黑土地用好养好”的重大理论需求和技术短板，开展“监测评估、机理揭示、技术研发、模式构建”四大领域的科学攻关。系统调查黑土地土壤资源现状，建立土壤资源清单；揭示黑土退化与阻控机理，突破黑土地健康保育与产能提升技术，建成黑土地资源环境监测与感知体系；研发智能农业关键技术和装备，构建智能化管控系统与决策支持平台；建立黑土地保护性利用长效机制，并开展适用不同区域类型的黑土地现代农业发展综合示范。
在实现黑土地保护的前提下保证粮食稳产与增产，“黑土粮仓”先导专项为科技支撑我国“黑土粮仓”建设提供长远战略服务，为国家提供支撑东北黑土地农业现代化发展的“中国科学院系统解决方案”；实现“打造建制化黑土地保护国家战略科技力量、形成不同黑土地类型全覆盖现代农业系统解决方案、实现黑土地保护与利用平衡”的重大创新目标。
结合我国黑土地保护利用面临的任务，“黑土粮仓”先导专项按照“项目+示范区”相互支撑的组织模式，开展六大科技攻关任务和七大示范区建设。
“黑土粮仓”先导专项的六大攻关任务
任务一：黑土地土壤退化过程与阻控关键技术。实现黑土地保护与利用首先应阻止黑土地的持续退化，“黑土粮仓”先导专项以此为切入点，从黑土退化的阻控问题入手设置攻关任务一，即黑土地土壤退化过程与阻控关键技术。该任务聚焦回答黑土地土壤“变薄、变瘦、变硬、变污”等退化速率与分布格局，阐明黑土地土壤退化过程与驱动机制，研发退化阻控关键技术与模式，为黑土地土壤退化阻控提供科学理论与系统解决方案。重点开展黑土地土壤退化诊断与评价体系、土壤复合侵蚀过程与阻控关键技术、土壤有机质衰减过程与提升关键技术、土壤压实和结构障碍形成过程与消减关键技术，以及土壤典型有机污染过程与削减关键技术等方面的研究。
任务二：黑土地健康和保育技术。在黑土地土壤退化得到遏制之后，更为关键是如何提升黑土地产能，并在产能提升的同时保持黑土地健康。由此，“黑土粮仓”先导专项设置了攻关任务二，即黑土地健康和保育技术。该任务针对黑土资源健康状况不清、土壤保育与产能协同技术需要提升、黑土区农业水土资源保障体系不够完善等问题，为黑土地土壤产能提升与健康保育提供理论和技术支撑。重点开展黑土地健康评价、生物健康的定向培育、水分和养分高效利用技术体系、黑土保育型栽培耕作和循环农业技术体系、水-湿地-粮食关联机制和协同安全保障等方面的研究。
任务三：黑土地产能和质量提升的现代生物学技术。黑土地保护除了土壤的问题，还有一些长期制约黑土地农业绿色可持续发展的问题，如秸秆还田障碍、肥药过程施用等。由此，“黑土粮仓”先导专项针对性地设置了攻关任务三，即黑土地产能和质量提升的现代生物学技术。该任务针对黑土-植物-微生物互作的土壤有机质平衡、木质素纤维素生物合成与降解、土壤病害生物调控机制等重要科学问题，从生物自身出发，通过基因编辑、微生物组学、合成生物学等先进生物技术手段，研发黑土地产能和土壤质量提升的变革性、颠覆性生物技术，为黑土地“提质减肥、有机增效、防污减药、高产高效”提供科技支撑和可借鉴的示范样板。重点开展植物驱动的黑土地提质增效技术，微生物驱动的黑土地作物产能提升技术，多源农业废弃物综合利用和靶向堆肥技术，秸秆原位高效腐解还田技术，以及黑土地防污与病害高效防控生物技术等方面的研究。
任务四：黑土地智能化农机关键技术研究和装备。东北地区是我国农业现代化水平最高的区域，未来农业现代化趋势是规模化、无人化、智能化，但目前我国自主研发的高端智能农机装备缺乏，影响了东北农业的现代化进程。由此，“黑土粮仓”先导专项设立了攻关任务四，即黑土地智能化农机关键技术研究和装备。该任务结合我国东北黑土地区域土地集约化程度高，对高端智能农机装备需求迫切的现状，开展满足黑土地保护性耕作的高端智能农机具关键技术攻关，并研制成套农机具装备产品，以打破国外农机企业垄断高端农机装备市场的局面。重点围绕基于清洁能源的超大马力动力总成技术、保护性作业机具核心耐磨部件的研制、黑土地广域天基定位技术、智能农机具精准控制系统设计、面向黑土地保护的智能农机成套装备创制等方面进行技术突破。
任务五：黑土资源环境天-空-地一体监测与感知体系。在土壤、作物和机械方面问题研究的基础上，用好养好黑土地需要对黑土资源现状及其变化情况有深入了解，方能为黑土保护与利用提供有针对性的技术方案。由此，专项设置了攻关任务五，即黑土资源环境天-空-地一体监测与感知体系。该任务旨在构建天-空-地一体的黑土资源环境实时监测与感知体系，提供持续、稳定的黑土地土壤、水、植被覆盖及生长信息，为中国黑土地资源清查、合理开发、保护实现黑土地土壤理化参数、农作物生理参数、农作物蒸散发与水分利用效率反演技术创新，提供多个维度的中国黑土地基础数据。重点通过高光谱遥感和近地表主被动无损土壤监测系统，定量揭示黑土地区域土壤健康状态、能量分布和生物光谱等信息，掌握黑土地利用现状及其空间的变异状况，促进农业可持续发展。
任务六：用好养好黑土地的智能化管控系统与长效机制。黑土保护与利用是长期战略，需要将“黑土粮仓”科技会战的成果留在东北黑土地上，持续推动黑土地农业的可持续发展。由此，专项设置了攻关任务六，即用好养好黑土地的智能化管控系统与长效机制。该任务瞄准黑土退化与利用时空信息不全、因地制宜的黑土保护与利用全域定制方案缺失、区域性智能管控水平亟待提升等关键科学问题，建立用好养好黑土地智能化管控系统，从而提升黑土地保护与利用数字化管理水平，为黑土区提供全域定制系统性解决方案。重点开展黑土地监测与全要素信息一张图，黑土地粮食安全模拟与预警，黑土地保护长效机制，黑土地智能化管控与决策支持系统等方面的研究。
“黑土粮仓”先导专项的七大示范区
技术研发成果需要落地，需要深入黑土地农田一线开展示范应用，进而推广开来才能真正起到黑土地保护与利用的实效。由此，“黑土粮仓”先导专项针对不同黑土区的典型问题设置的七大示范区，瞄准不同示范区的黑土问题，引导各攻关任务开展针对性的技术研发，并承接现有的黑土农业技术，在技术集成和优化的基础上，形成适合各示范区的技术模式并开展示范推广。同时，“黑土粮仓”先导专项以各示范区为依托，与各地方部门和企业等单位深度合作，真正将中国科学院的技术推广开来。
海伦示范区：厚层黑土保育与产能提效。针对东北黑土区松嫩平原中北部黑土层“变薄、变瘦、变硬”等制约粮食生产能力提升的瓶颈问题，重点集成示范厚层黑土肥沃耕层构建与保育模式、黑土侵蚀阻控与高效生产模式、黑土快速培肥与肥药减量增效模式、优质大豆高产高效栽培模式，并开展海伦示范区多要素立体监测与模式应用评价。
长春示范区：薄层退化黑土保育与粮食产能提升。围绕薄层退化黑土区农田土壤耕层变薄、有机质含量下降、区域生态功能退化、农业生产管理粗放且规模化程度低、种养分离、农业产能低、废弃物（如秸秆、畜禽粪便）处理难导致的环境污染等问题，重点集成示范保护性耕作“梨树模式”、秸秆覆/混还田节肥增效模式、丘陵区水土生态修复与高效生态农业发展模式、种养一体化地力提升高效循环农业发展模式，并开展长春示范区多要素立体监测与模式应用评价。
沈阳示范区：退化黑土地地力恢复与产能提升。东北黑土区南部光温资源较好，但因土壤退化和贫瘠，使得良好的光温资源无法有效发挥。另外，针对用养失调、水肥矛盾突出、季节性干旱频发等区域问题，重点集成示范旱地土壤保育与产能提升模式、风蚀阻控与节水高效农业模式、稻作农田土壤地力保持与提质增效模式，并开展沈阳示范区多要素立体监测与模式应用评价。
三江示范区：水稻土和白浆土质量与产能提升。针对三江平原地下水季节性下降、农业水资源利用效率低、春季土壤温度低、土壤障碍严重、规模化与机械化水平高但种肥药投入粗放、智能化水平低、高时空分辨率农业基础数据匮乏等问题，集成示范农业水土资源优化配置与高效利用模式、白浆土旱田障碍消减与地力提升模式、寒地水田地力提升与抗逆丰产模式、规模农业黑土地保护与智慧农业融合发展模式，并开展三江示范区多要素立体监测与模式应用评价。
大安示范区：盐碱地生态治理与高效利用。围绕东北西部黑土区边际土地生产力低下和生态保障能力退化问题，以盐碱化土壤改良技术为核心，针对盐碱障碍水田、旱田、草地和湿地，聚焦关键问题与重大需求导向，重点集成示范盐碱地以稻治碱改土增粮模式、盐碱旱田改良及其高效利用模式、盐碱草地生产力提升与生态屏障构建模式，以及“稻-苇-蟹/鱼-菇”立体高效复合生态模式；并开展大安示范区多要素立体监测与模式应用评价。
大河湾示范区：黑土地智能化农机关键技术集成与产业化应用。大河湾示范区处于大兴安岭余脉的坡岗地，区域地形复杂，水蚀严重。示范区依托国营农垦集团的规模化种植，具备开展先进技术模式验证示范的基础。通过大河湾区域的产业发展规划，将黑土地保护、生态环境保护、产业发展等融合，重点集成示范大河湾漫坡漫岗黑土侵蚀阻控模式、基于绿色能源的黑土种养循环模式、黑土地丘陵坡岗地无人化保护性耕作模式，并开展大河湾黑土地多要素立体监测与模式应用评价。
齐齐哈尔示范区：黑土粮仓全域定制。针对齐齐哈尔市及嫩江中上游黑土区土壤退化和碳损失严重、种养资源不匹配、农业效益不高、区域发展缺乏系统解决方案等瓶颈问题，重点集成示范黑土健康调控与农产品品质创优模式、黑土地保育增效技术模式、黑土多源增碳增效技术模式、黑土地保护利用与乡村振兴有机融合模式，并开展黑土粮仓全域定制模式创建与示范应用。
黑土地保护与利用的建议
如何破解保护好和利用好之间的矛盾，或找到保护好和利用好之间的平衡点，确保黑土地可持续的生产粮食且土壤不再退化甚至得到改善，为国家粮食安全提供有力保障，是当前亟待解决的问题。但更加应该意识到，黑土地保护与利用的长期性。虽然“黑土粮仓”先导专项在实施过程中能够有效阻止黑土退化并提升粮食产量，但如何真正实现黑土地的长期可持续利用，仍需要从以下 4 个方面给予更多的关注。
完善用好养好黑土地的技术成果转化保障机制。科学技术是解决黑土地保护与利用的主要出路，但目前各种农业技术种类繁多，保护方式政出多门，但黑土地的问题并没有真正解决。所以，必须要思考，如何建立切实有效的技术应用途径，打通技术从实验室到农田中的障碍；如何开展现有黑土地保护技术的效果评估，以识别有效的技术并将其迅速推广开来；如何通过激励性政策与强制性措施相结合，广泛调动农业产业链主体和社会各界的黑土地保护技术应用积极性；如何推动土地流转，建立新型经营主体，发挥规模经营的技术示范引领作用。这些不仅是解决黑土地面临的科学问题，也是今后的科技和农业共同融合发展的路径选择。
创新综合不同区域的黑土地保护系统集成方案。针对黑土地种植制度、土壤类型特点及环境障碍因子，集成一批农机农艺配套、用地养地结合的综合技术模式，研发推广一批新技术、新产品、新装备，集成组装一批“用得上、可复制、能推广、留得下”的黑土地保护综合技术模式。继续完善推广“梨树模式”“龙江模式”，针对侵蚀沟修复、盐碱地治理、白浆土障碍层消减及水土资源优化调控等问题研发集成技术新模式。融合循环农业、生态农业、乡村振兴等产业发展，提出用好养好黑土地的系统解决方案。
从流域尺度开展土壤侵蚀防控研究与治理。东北黑土区水土侵蚀问题突出，水土流失面积仍有 3.24 亿亩，其中坡耕地水土流失面积 3 975 万亩；此外，尚有 22.22 万条侵蚀沟亟待治理。建议从流域尺度加大黑土区水土侵蚀治理技术及发生机理研究；以流域为单元，系统开展水土流失动态监测和侵蚀沟治理，加快黑土区小流域治理和灌区建设，配套完善小型农田水利基础设施，优化农田防护林网配置格局。
建立黑土地保护的长效机制。黑土地的退化经历了漫长的过程，其保护与恢复也必然是一个长期工程，需要建立黑土地保护的长效机制。要从国家层面加快推进黑土地保护立法工作，建立完善的保护政策和行之有效的体制机制以助力黑土地保护。建立黑土地保护效果的评价指标体系，包括黑土地耕作层厚度、黑土地有机质含量、粮食单产、耕地质量等级等指标，推动建立黑土地保护考评制度。探索试点将耕地地力等补贴发放与黑土耕地保护措施落实挂钩机制，实现从“包产到户”到“包质到户”的转变。黑土地保护的核心技术之一就是黑土的少免耕及秸秆还田，增加土壤有机碳含量；建议针对黑土区实施的绿色低碳技术与模式，建立以绿色生态低碳为导向的补贴制度，为我国的碳中和、碳达峰目标实现开展体制机制的探讨。
（作者：姜明、李秀军、武海涛、李禄军、徐尚起，中国科学院东北地理与农业生态研究所；文亚、孙命、王竑晟、曾艳、韩永滨，中国科学院 科技促进发展局；《中国科学院院刊》供稿）