高肥力、高产量的东北黑土地，被誉为“耕地中的大熊猫”，近年来却面临土壤退化等挑战。如何变“减法”为“加法”？

　　中国科学院正在牵头筹备一场“科技会战”，要用科学的方法，让黑土“缓口气”“加点油”。

越来越多黑土地采用了保护性耕作方式(中科院科技摄影联盟供图)

　　5‰速率退化 超负荷耕作“累”了

　　“抓把黑土冒油花，插根筷子能发芽”——肥沃的黑土地，让东北产粮区的年粮食产量占全国1/4，成为保障我国粮食安全的“稳压器”。

　　粮食连年丰收的同时，黑土地也遭到透支。中科院的研究报告显示，与开垦前相比，东北地区的黑土层平均厚度由50厘米至60厘米下降到30厘米左右，土壤耕层的有机质含量下降了50%至60%，年均下降速率约为5‰。

　　找准“减法”的根源，才能更好地精准发力，扭“减”为“加”。

　　“退化原因包括缺乏有机物还田、种植制度不合理、常年翻耕旋耕使得疏松土壤裸露地表等。”中科院东北地理与农业生态研究所研究员关义新说，黑土的肥力下降，为维持一定的粮食产量，农户过量使用化肥，进而导致土壤板结、酸化，保水保肥能力进一步降低，形成恶性循环。

　　“土地利用处于超负荷状态，是导致土壤退化的根本原因。”中科院沈阳应用生态研究所研究员张旭东介绍，东北黑土地退化最严重的是旱作农业区，尤其是玉米种植带。研究表明，传统耕作制度下的玉米连作，是导致土壤退化的主要原因。

科研人员在试验田里测量数据（中科院科技摄影联盟供图）

　　10年增长6% 秸秆还田能“加油”

　　5月初的东北大地，万亩黑土，播种正忙。

　　在吉林省四平市梨树县高家村，一块225亩的玉米地，上一年秋收后的秸秆经过粉碎，铺在地里，此时已经腐烂过半。地里的秸秆不清理干净就播种，曾经是一种“懒汉种法”，如今成了给黑土地“加油”的新模式。

　　十多年前，这块地一锹子下去就露出黄土，是被农户嫌弃的“破皮黄”。经过这些年秸秆覆盖还田，地又给养肥、养黑了。“地比原来更松软了。”农户杨青魁说，“原先还怕秸秆铺在地里，苗长不出来，现在不担心了，每亩地能增产100多斤玉米。”

　　试验田的对比数据显示，经过玉米秸秆归还处理，从2007年到2018年，耕层（0～20厘米）土壤有机质由22.5克/千克增加至24.0克/千克，年均增幅达到0.5%至0.7%。

　　除了有机质，秸秆归还同时显著提高了氮、磷、钾等养分在耕层的积累。中科院的研究显示，每年向土壤输入的上述养分，分别相当于当地化肥施用量的25%、30%和200%。

　　张旭东说，把秸秆留在地里，可以防止风蚀、水蚀，保水、保墒，等于给地表盖上一层厚厚的“被子”，黑土地可以越种越肥沃。

免耕播种机可以减轻对土壤的破坏（中科院科技摄影联盟供图）

　　免耕+智能农机 用集成方案来保护

　　秋季，条带旋耕机行走在田间，完成玉米秸秆粉碎、归行、镇压、浅旋等全流程作业；春季，换成免耕播种机，一次性完成播种、施肥。

　　关义新介绍，传统耕作方式易把黑土暴露，加大风蚀、水蚀影响，此外还易形成犁底层，阻碍水分下渗、养分运移以及作物根系穿透。通过免耕技术、新型农机研发、作物品种选育等，将形成一整套黑土地保护的集成方案。

　　中科院东北地理与农业生态研究所副所长王宗明说，东北黑土地保护不仅要对“耕作机理”进行创新，还要结合国情，打造智能农机装备和大数据支撑的黑土地保护“装备和信息系统”。

　　秸秆深混还田—肥沃耕层构建技术，苏打盐碱旱田的障碍复合消减—地力提升技术，有机废弃物的微生物降解技术，优质、高产、抗病、抗倒伏品种分子育种技术……黑土地保护利用的技术体系正在形成。

　　据悉，在系统总结“黄淮海”“渤海粮仓”等农业科技攻关重大任务经验的基础上，中科院发起的这场“黑土粮仓”科技会战，将利用相关研究所的科研和数据积累，与吉林、黑龙江、辽宁、内蒙古三省一区合作开展攻关。（记者董瑞丰）