7月的東北，玉米拔節，大豆初花盛開，水稻分蘗旺盛，在黑土地的滋養下，各種農作物長勢喜人。閆家崗農場位于黑龍江省哈爾濱市，是中國農業科學院黑土地保護創新基地。近日，中國農業科學院在閆家崗農場召開重大科技任務“黑土健康培育與增糧關鍵技術研究及示范”現場觀摩會。田間試驗結果顯示，與當地常規管理技術措施相比，黑土健康增糧關鍵技術可以提高土壤有機質0.2~0.3個百分點，化肥減量10%~20%，作物增產8%~15%。目前，該系列技術推廣面積300萬畝，輻射帶動800萬畝，為黑土糧食穩產增產奠定基礎。
瞄準黑土地協同攻關
黑土地富含各種有機質，適宜農耕，是世界公認的少數高肥力土壤之一，被譽為“耕地中的大熊貓”，為國家糧食安全提供了重要保障。但近年來，因氣候變化、農業開發利用強度上升等多種因素，我國黑土地呈退化趨勢，區域糧食產量的穩定受到影響。探索如何養好、用好黑土地成為當務之急。
2022年，中國農業科學院啟動耕地領域重大科技任務，針對黑土在高強度利用下“變薄、變瘦、變硬”的問題，依據“用養結合、護理相濟、全域實踐”的總體思路，以農業資源與農業區劃研究所（以下簡稱資劃所）為牽頭單位，聯合作物科學研究所、農業環境與可持續發展研究所（以下簡稱環發所）、農田灌溉研究所、農業農村部南京農業機械化研究所以及黑龍江省農墾科學院、東北農業大學等優勢科研力量實施協同攻關。據了解，重大科技任務是中國農業科學院的一項戰略科研措施，主要針對農業科技創新組織化協同程度不高，科技資源分散、重復等問題，開展科技體制改革的先行先試策略，探索構建“舉院抓大事”的有組織科研模式。
據重大科技任務“黑土健康培育與增糧關鍵技術研究及示范”首席專家王立剛研究員介紹，經過兩年多的科研攻關，現已建成以北大荒閆家崗農場為核心的“一主四輔”黑土地保護研究網絡，在秸稈顆粒化還田、作物養分智能化推薦、新型專用緩控釋肥一次性施用等黑土保護關鍵卡點實現了創新突破，形成了以黑土保護性農業增糧技術、秸稈牧草肥飼化綜合利用技術、有機無機配施定向培肥技術、黑土侵蝕與壓實生態阻控消減技術為主的黑土健康增糧關鍵技術體系，在耕層風蝕水蝕有效消減、黑土有機質快速恢復、土壤生物健康培育和耕地產能穩步提升等方面收效顯著。
技術創新改善土壤生態
秸稈還田是提升土壤有機質的重要手段。但東北地區由于受溫度限制，分解秸稈的微生物活性弱、分解能力差，秸稈難以快速腐爛。為解決這一問題，資劃所逄煥成研究團隊將秸稈由“長粗硬”變成“短細軟”，壓實壓塊形成顆粒后還田。據介紹，相比于粉碎秸稈，顆粒化秸稈能增加籽粒中的鐵、錳、鎂以及氨基酸含量。目前秸稈顆粒化還田量可實現5噸/畝，深埋還田可使0～40cm土壤有機質含量由2.79%提升至3.60%，解決了秸稈“還不下、不讓燒、無處放”的生產難題，實現了秸稈資源還田利用與作物增產的“雙贏”。
為防止侵蝕溝毀損耕地，資劃所和環發所集成了黑土區侵蝕阻控與壓實消減協同治理模式。環發所張晴雯研究員介紹，模式中坡耕地改壟截流減蝕技術結合秸稈還田，能夠減少15%～72%徑流流失量、12%～72%泥沙流失量；坡耕地壓實農機作業預防技術能有效緩解大型機械引起的壓實問題，增加土壤水分和碳氮含量；免耕作物根系修復壓實技術通過增加農業生態系統的多樣性，來恢復土壤結構的穩定性和其生態功能。
地力提升與作物增產并進
當前，東北黑土區還面臨微生物群落組成簡化、功能下降以及傳統有機肥施用下養分失衡、磷素過剩等困境。“為此，我們研發了有機無機生物配施黑土健康生物定向培育技術，能提高土壤有機質含量和有益生物功能、維持土壤養分平衡。”資劃所范分良研究員介紹，在閆家崗示范田塊中，該技術使玉米平均產量達到822.8公斤/畝，相比常規措施的田塊產量提高了5.4%。
“與免耕相比，條帶耕作下的作物產量顯著增加4.8%。作物輪作、有機無機肥料配施與秸稈還田顯著增加作物產量9.9%、8.1%和3.5%。”作物科學研究所宋振偉研究員說。圍繞重大科技任務，宋振偉團隊聯合其他團隊集成了玉米－大豆輪作豐產高效技術模式，2023年大面積示范結果表明，新模式下玉米和大豆產量比當地常規模式增產8%～15%。
此外，資劃所研發的秸稈促腐還田及微生物菌劑全程施用技術作物能夠實現“病害聯防-作物促生-秸稈促腐”微生物技術閉環運作，豐產增效。采用菌劑簡易擴繁裝置、無需專業操作，現用現制、生物活性高，方便無人機、打藥車高效噴施作業，能節省菌劑成本80%，使增產收益大于菌劑成本，實現增產增效。
