耕地機駛過水田，開著野花的雜草被翻到泥濘下，紅褐色的泥土在水中翻滾，水田里的水變得渾濁，又慢慢澄清……
2021年4月2日，湖南祁陽，廣袤的紅土地上，人們正在準備春耕，這里是中國水稻主產地之一，從“湖廣熟、天下足”的時代開始，這里的人們，世世代代在這片貧瘠的紅土地上，與泥水為伴，種植水稻、玉米、大豆……
紅壤
貧瘠的紅土地
清明前后，湖南許多地方相繼開始備耕，山坡旱地里，人們正在平整土地，不久之后，將種上玉米、大豆、花生等，水田里的人們則正在翻地、整地、育秧，再過幾天，就要開始插秧了。
湖南是中國紅壤面積最大的兩個省份之一，另外一個是江西。在湖南，絕大部分地方的土地，都是含有鐵、鋁等金屬的巖石歷經數十萬年的風化、氧化之后，形成的紅色土壤。人們通常稱它為紅土地，它的學名，叫做紅壤。
2021年4月2日，湖南祁陽紅壤實驗站中矗立的石碑，石碑是十年前，祁陽站建站50周年時，當地為他們豎立的。新京報記者 周懷宗 攝
紅壤是中國土壤中面積最大的部分，約有218萬平方公里，占全國土地總面積的21.8%。其中，紅壤區的耕地面積，約占全國總耕地面積的28%。生活在紅壤區的人口，約占全國人口的40%。
從1000多年前的南方大開發開始，南方紅土地日漸繁榮，這里的農業，也逐漸替代了河套地區、蘇常地區，成為新的天下糧倉，“湖廣熟，天下足”成為當時的共識。
然而，紅壤區并非富饒的土地，在湖南，紅壤區域中低產耕地占比2/3以上，不合理施肥和耕作利用，更是加劇了紅壤的退化。
這片試驗田，是紅壤站的一處“明星”試驗田，圖為中國農科院副研究員蔡澤江為記者講解試驗田的故事。新京報記者 周懷宗 攝
中國農科院農業資源與農業區劃研究所副研究員蔡澤江告訴記者，紅壤是一種脫硅富鋁過程和生物富集相互作用形成的土壤，鐵、鋁等化學元素變成氧化物和氫氧化物相對累積起來，使土壤呈紅色。紅壤的主要特征有三個，酸、黏、瘦，酸是指它的pH值普遍較低，同時還很容易繼續降低，黏是指它的形態，通常粘成一團，不夠松散，不容易透氣透水，瘦主要指它的肥力低下，有機質含量不高，這些都是不利于農作物生長的條件。“大約三分之二的紅壤，都是中低產田”。蔡澤江說。
改良
六十年前開始
湖南祁陽市官山坪村，這個普通南方小山村，周邊被連綿的水田圍繞，遠處則是環繞四圍的丘陵，遠遠看去，一片水鄉景色。
但它又和普通的山村不同，就在官山坪村的旁邊，有一座建立了60多年的土壤實驗站——中國農科院祁陽紅壤實驗站，它是中國第一個紅壤實驗站，建于1960年。
祁陽紅壤站全貌。新蓋的樓還沒有完全投入使用，在此之前，他們已經在這里扎根60年。新京報記者 周懷宗 攝
祁陽站建在一座低矮的丘陵前，身后的丘陵，被劃分成一個個扇形區域，大部分種上了作物，一片青翠，只有一小塊還在整地，裸露出鮮紅的土壤。
紅壤并不都是鮮紅的，按照顏色分，有磚紅壤、赤紅壤、紅壤、黃紅壤、棕紅壤等，按照成土母質類型，有第四紀紅色黏土、紅砂巖、花崗巖、玄武巖、石灰巖、千枚巖等發育紅壤。
“祁陽這里，是典型的第四紀紅色黏土發育的紅壤，”蔡澤江抓起一把紅土，黏成塊狀的紅土上，可以看到很多不同顏色的斑點或條紋，“這些都表明土壤中的各種金屬元素礦物類型和含量存在明顯差異，從這些顏色可以看出，這塊地里的土壤確實很貧瘠”。
2021年4月3日，祁陽紅壤站一塊尚未播種的試驗田中，蔡澤江抓起一把紅土，告訴記者，這里的土壤確實很貧瘠。新京報記者 周懷宗 攝
和北方的土地相比，南方具有更好的水、熱優勢，這原本是高產的重要基礎，“按照水熱的情況看，南方紅土地上的產量，應該達到其他土地的兩到三倍，但實際上，因為它的貧瘠，使得它的潛能遠沒有發揮出來”。
數據顯示，新中國成立之初，祁陽的水稻單產只有280斤。1960年，中國第一個紅壤改良試驗站在祁陽官山坪村建立，最初名為“低產田改良聯合工作組”，第一任站長是劉更另院士。
“大約在1964年，劉更另院士創造的水稻坐秋施磷、輔以綠肥的技術，就使得水稻單產從280斤增加到680斤，當時僅在湖南的推廣面積就有400多萬畝，增產稻谷1.8億公斤”，祁陽紅壤實驗站副站長李冬初告訴記者。
60年多年來，祁陽站里的科技人員，已經換了很多次，紅壤改良的技術，也從添加磷肥，到石灰中和、綠肥還田、綜合治理等，更新了很多次。其中，最近的研究，是關于酸化治理的。
酸化
紅壤天生之敵
紅壤是強風化土壤，容易酸化，也就是土壤pH值降低，進而使土壤情況進一步惡化。
“大部分農作物適宜生長的pH值，在5.5-6.0之間，如果低于5.0，農作物生長就會受到比較大的影響，低于4.5，就很難再種了，”蔡澤江解釋，“現在很多地方，紅壤的pH值都降到5.0以下了”。
在祁陽站的旁邊，有一塊著名的試驗田，名叫“紅壤肥力和肥料效益監測長期定位試驗”，這是一塊長方形的旱地，被分割成一個個小塊，每個小塊中都種著冬小麥。李冬初告訴記者，這里的實驗已經持續了31年，從1990年開始，一直沒有間斷過。
2021年4月3日，祁陽紅壤實驗站的長期試驗田中，可以明顯看出，采用不同管理方式的土地，小麥長勢完全不同。新京報記者 周懷宗 攝
時值四月，冬小麥已經到了抽穗的時節，記者注意到，不同小塊中，小麥的長勢差異很大，有些植株茂密，麥穗飽滿，有些則矮小干枯，植株甚至遮不住地面，露出紅色的土壤，“這些不同的地塊，我們采用不同的施肥處理，有些完全不施肥，讓它自然變化，有些使用石灰緩解酸化情況，還有些使用氮磷鉀、有機肥等。”蔡澤江介紹。
記者注意到，有一小塊長勢最差的小麥，和長勢最好的相比，植株只有一半左右的高度，而且莖葉發黃，麥穗也非常小，“這塊地是單純使用氮肥的，氮肥可以提供小麥生長的營養元素，但也很容易導致土壤酸化，這塊地就是酸化最嚴重的，這里的小麥，在生物意義上還活著，但在經濟意義上，已經算是絕收了”。
酸化是紅壤最大的敵人，蔡澤江告訴記者，在自然條件下，紅壤的pH值下降1個單位，大約需要數十萬上百萬年的時間，但人類開墾和高強度種植的活動，極大地加速了這一進程，“僅僅這幾十年，由于不合理的種植方式，使得全國范圍內紅壤的pH值，下降了0.3-0.5個單位，最嚴重的，甚至下降了1個點”。蔡澤江說。
導致土壤酸化的主要原因，是不合理的使用化肥，尤其是氮肥，蔡澤江解釋，“紅壤中缺少氮、磷等元素，不利于農作物生長，施用氮肥可以快速增產，但同時，紅壤的氮肥利用率并不高，過度施用氮肥，容易導致硝酸鹽淋溶，氫離子累積在土壤中，導致土壤急劇酸化，最終使得農作物無法生長”。
化肥
愛恨交織之間
對于貧瘠的紅壤來說，不使用化肥，很難獲得更高的產量，使用化肥，又要面臨酸化加快的風險。
“最初改良紅壤酸化的問題，主要是用石灰進行中和，”蔡澤江告訴記者，“石灰效果很好，但也存在自身的問題，首先，起效時間短，每隔一兩年就要撒一次，投入多，成本就高。其次，石灰只能解決酸的問題，不能解決瘦的問題，不能增加土壤中的營養元素”。
化肥無疑是增加紅壤所缺乏的營養元素最快的方式，但化肥卻會加劇酸化。科學家們必須找到新的改良途徑，從上世紀70年代開始，祁陽實驗站的科學家們，就開始了尋找新方法的探索。
在祁陽站的一塊試驗田中，記者看到，田里種滿了一種開著紫色小花的草，這種草叫做紫云英，是科研人員尋找到的優質綠肥，“紫云英是很好的綠肥，水稻插秧之前的一個月左右，直接將種植的紫云英翻耕到地里，就是不錯的有機肥，可以為土壤提供多種元素，”負責這些試驗田的中國農科院高級農藝師高菊生告訴記者，“同時，紫云英還是豆科植物，其根系有固氮作用，能有效緩解土壤板結，延緩土壤的酸化，這樣的實驗我們已經做了幾十年了，目前探索出的最好方式是稻-稻-紫云英輪作”。
2021年4月3日，祁陽紅壤站的試驗田中，工人正在將綠肥翻入泥土，準備春耕。新京報記者 周懷宗 攝
上世紀80年代，祁陽站開始推廣稻-稻-紫云英輪作的方式，配合石灰、適量化肥等方式，改變了當地水稻生產的方式，“最多的時候，僅在湖南的推廣面積就達到3000萬畝”，高菊生說。
不過，水稻和紫云英輪作，必然會增加一定的勞動用工和種子成本，影響水稻種植的收益，因此，紫云英種植一度萎縮，“這幾年，隨著生態種植觀念的普及，又有了一定的恢復，目前采用這種輪作方式的稻田，在湖南大約有1000萬畝”。高菊生說。
困境
仍需更多重視
土壤改良的實驗，大多數需要長時間的研究和嘗試，在祁陽站，記者見到了許多持續數十年的實驗項目，最長的一個實驗，已經連續做了40年。
這些實驗留給科學家們的，不僅是大量的實驗數據，還有許多珍貴的材料。在祁陽站工作的助理研究員劉立生告訴記者，祁陽站儲存著3萬多份紅壤樣品，最早的已經40年了。
在祁陽站的土壤儲存庫中，記者看到，成排的架子上，擺滿了裝在玻璃瓶中的土壤樣品，劉立生介紹，最早的樣品，是1982年收集的，目前只剩小半瓶，“我們的土壤樣品，都是不同地方、不同實驗中，定點采取的，因為土壤總是在變化，一旦過了時間點，就不可能再獲得以前的樣品了，所以這些樣品非常珍貴，尤其是最早的這些，1克土比1克黃金還貴”。
隨著技術的進步，這些樣品也變得更加珍貴，“很多以前檢測不了的指標，現在有技術檢測了，通過以前的土壤樣品，我們可以獲得更多的數據，去探索土壤更多的變化”。劉立生說。
類似的工作，在這個小小的祁陽站里還有不少，但更多的研究，仍存在重重困難。
祁陽附近的紅壤，多是丘陵地貌，改良不易。圖為蔡澤江檢查試驗田備耕情況。新京報記者 周懷宗 攝
在祁陽站附近的一處丘陵上，記者見到，丘陵上的樹林中，有一些陳舊的實驗儀器，劉立生告訴記者，那是以前的一位科研人員做的林地土壤實驗項目，后來因為人手缺乏，實驗沒有繼續下去。
“祁陽站基地現在有13個人，其中只有9位從事科研工作，此外每年這里還有一些研究生在學習、實驗”，李冬初告訴記者，這些年來，隨著國家對耕地保護的重視，祁陽站的條件也改善了很多，但相對于紅壤改良面臨的科研工作，仍舊遠遠不夠。
“我們缺乏更多的人才，很多項目因為人手不足而進展緩慢，同時，已有的成果，也需要相關的人才，轉化成便于推廣和利用的產品、方案等。”蔡澤江說。
未來
期待技術突破
4月2日，祁東縣田頭村附近的一處水田中，農戶們正在準備育秧，平整的水田中，挖出一行行排水的淺溝，紅色的泥露出水面，成為育秧的壟，四五個農民分工合作，有人在壟上撒上稻谷，有人在后面搭起小小的塑料棚。
一米寬，二三十米長的壟，每一壟大約可以育成1畝稻田需要的秧苗，農戶告訴記者，他們不太會選擇輪作，更愿意每季都種水稻，這樣的可以保證家庭的收入。
在科研力量之外，觀念和利益，也是影響紅壤改良的重要因素。農戶們更愿意選擇當前利潤最高的方式，尤其是南方丘陵地帶，小農戶仍占據主流的情況下，更是如此。同時，為了保障糧食生產，許多地方的農業部門，其實也并不熱衷于改良土壤，很多地方，缺乏用地與養地的結合。
“在試驗田中，我們已經總結出許多有效的經驗，”蔡澤江說，“比如紫云英和水稻輪作，比如石灰、有機肥、綠肥、化肥綜合施用等，但目前這些方法推廣起來比較難，很多方法投入比較高，而且要持續投入。但小農戶的收益本就不高，不太愿意投入更多的財力物力。”
對于紅壤酸化的研究，也仍然存在瓶頸，“我們已經發現了土壤酸化的機制，但微觀機制方面，仍缺乏更進一步的認識，”蔡澤江說，“比如氮肥的施用，硝化釋放的氫離子與鋁離子轉化的點位和過程到目前為止還沒有闡釋清楚，還需要更多的研究，如果能夠找到發生的點位，就可以讓我們用最合適的改良劑施用量，來達到最好的效果，既減少了投入，也降低了酸化的風險”。
此外，現有的改良投入，不論是有機肥，還是綠肥，都需要更高成本的投入，“我們未來的目標，還希望研發出更高效且廉價的產品，比如某種特定的試劑、特殊的肥料，可以用比較低的投入，一次性獲得更長時間的效果，比如可以在5年內延緩酸化，石灰只能管兩三年甚至更短的時間”。
