用科技力量守护大粮仓——长春推进“黑土粮仓”科技会战纪实

“筑牢黑土粮仓 端稳中国饭碗”。位于吉林省长春市农安县合隆镇陈家店村的“黑土粮仓”科技会战万亩级现代农业示范基地，农田里一行醒目的大字映入眼帘。　中国科学院东北地理所高级工程师陈国双检查“黑土粮仓”科技会战公主岭示范基地“无人农场”的智能监测设施。　中国科学院东北地理所项目团队察看“黑土粮仓”科技会战公主岭示范基地内的玉米长势和土壤情况。　在吉林长春国家农业高新技术产业示范区，“黑土粮仓”科技会战公主岭示范基地的“无人农场”里，布设了气象站、土壤墒情仪、虫情测报仪、孢子捕捉仪、高精度摄像头等监测设施。　在吉林长春国家农业高新技术产业示范区，“黑土粮仓”科技会战公主岭示范基地“无人农场”的智慧农业大数据管控中心内，可视农业应用系统传回的苗情实时图像出现在大屏幕上，实时采集的土壤、气象、虫害等信息一目了然。

一望无际的黑土地，广阔的玉米带、水稻田、大豆地，连成了一片绿色海洋……盛夏七月，一场“黑土粮仓”科技会战在长春大地上演，释放出保护耕地、惜土如金的重要信号。

“黑土粮仓”四个字，重如千金！

“一两黑土二两油”，稀有且肥沃的黑土地，被称为“耕地中的大熊猫”。作为全国重要的商品粮生产基地，我市地处东北黑土地核心区，全市黑土地面积达2597.76万亩，95.45%的耕地都是黑土。得益于此，我市粮食年产量突破250亿斤，单产、总产和调出量一直位于全国大中城市前列，连续多年荣获“全国粮食生产先进市”称号。

连年高产丰产，是居安思危的积累。近年来，我市与中国科学院东北地理与农业生态研究所（以下简称中国科学院东北地理所）共同推进“黑土粮仓”科技会战，重点围绕黑土地保护机理研究和技术研发、示范基地及核心示范区建设、智能农业生态体系构建等方面进行战略合作，打造“用得上、有影响”“推得开、留得下”的黑土地保护与利用硬核技术，为全市保护好、利用好黑土地提供科技支撑和系统解决方案。

怎么保护？如何利用？长春一直在行动，“黑土粮仓”科技会战推出了一系列“大动作”——

签订市、县两级战略协议，围绕黑土地保护关键核心技术开展联合科技攻关，重点打造黑土地保护技术应用万亩级示范基地，同步推进城区及各县（市）区千亩级核心辐射示范区建设，形成保护性耕作综合技术体系（梨树模式2.0），示范引领智慧农业转型升级，推动种养一体化循环农业发展模式，加快组建黑土地保护与利用国家重点实验室……一连串务实举措，让黑土地迸发出持久的续航能力。

在今年的中央一号文件上，“黑土地保护”依然被特别强调，“严格落实耕地保护制度，要加大黑土地保护工程推进力度。”贯彻落实“藏粮于地、藏粮于技”战略，深入推进“黑土粮仓”科技会战，长春用科技力量守护着“大粮仓”，底气十足地开启黑土地永续利用的绿色发展新篇章。

万亩级基地示范14项关键技术

“筑牢黑土粮仓，端稳中国饭碗”。近日，记者走进位于农安县合隆镇陈家店村的“黑土粮仓”科技会战万亩级现代农业示范基地，农田里一行醒目的大字映入眼帘。春耕时，免耕播种机行走在田间，一次性完成播种施肥；秋收后，秸秆粉碎铺在地里，降低土壤水分和养分流失。这里集成示范了秸秆覆盖还田保护性耕作、新型肥料与高效施肥、玉米大豆带状复合种植等14项关键技术。

“黑土粮仓”科技会战以农安县为核心，合作推进万亩级现代农业示范基地建设，建成规模由初期的0.3万亩扩大到超过1.5万亩，其中合隆镇陈家店村地块面积达到10050亩、华家镇毕家店村地块面积达到5000多亩。与秸秆全覆盖免耕相比，苗带地温提高0.5℃~3℃；与传统耕作相比，耕层土壤有机质含量提升0.1%~0.2%，土壤含水量提高2%~8%，氮肥投入量下降12.3%……几年下来，万亩级示范基地的土壤质量得到明显提升。

“在万亩级示范基地，我们完成了秸秆还田保育型耕作、保护性耕作米豆轮作、高效精准施肥与黑土智慧农业谷等4大功能区建设。”“黑土粮仓”科技会战长春示范区负责人梁爱珍介绍，基地里形成了秸秆覆、混还田节肥增效技术体系，在土壤有机质含量、土壤保墒能力、粮食产量提升方面效果显著。

发生在毕家店村万亩级现代农业示范基地的新变化同样让人欣喜：中国科学院东北地理所与吉林隆源农业股份有限公司共同解决黑土区低洼地土壤“湿冷黏重”、盐碱化等限制粮食产能提升的瓶颈，进行保护性耕作、高产密植、有机无机肥定向培育、种养结合有机循环等十大种植模式的试验推广。企业负责人表示，科技会战的技术模式与他们的肥料产品紧密结合，相继开发、生产出了适合东北土壤和作物的功能性肥料、生物有机肥料等，起到了改良土壤、保护黑土地的作用。

针对黑土退化类型和关键技术需求，“黑土粮仓”科技会战将依托万亩级示范基地，以集成、吸纳的方式开展共性技术和关键技术研究，筛选构建一系列属地化高效适宜的黑土保育与粮食产能提升技术体系。梁爱珍告诉记者，今年示范区将对已有技术体系整合归纳，形成以秸秆覆盖还田少免耕、轮耕轮作高效种植等技术体系为核心的中部半湿润区培肥地力高产稳产型“梨树模式2.0”。

17个千亩级示范区带动有力

在有着“天下第一粮仓”之称的榆树市，晨辉种植专业合作社种植的玉米植株密实又整齐。作为“黑土粮仓”科技会战的千亩级核心辐射示范区，合作社通过推广应用秸秆还田、条带耕作、免耕播种等黑土地保护技术，稳定提高粮食产量。如今，他们已成为保护黑土地的追随者、实践者、推广者，不仅数千亩玉米全部实行黑土地保护性耕作，还将符合当地土壤条件的条耕技术进行农机配套升级。

“保护好黑土地，才能多打粮，打好粮。”今年是晨辉合作社采用保护性耕作技术的第12个年头，每年他们都会根据当地的气候和土壤情况，对技术进行调整。“你看，千亩级核心辐射示范区里实施的就是保护性耕作‘精准条耕’。”合作社负责人刘臣介绍，春耕前要用条耕机浅耕苗带，春耕时再用免耕播种机精量播种，还要配合苗期深松施肥……现在地里的蚯蚓多了，化肥用量少了，玉米产量上去了。

按照“以点拓面、逐步覆盖”的思路，长春市结合黑土地面积大、土壤类型多的实际，在各县（市）区因地制宜推进千亩核心辐射示范区建设，目前已建成17个，实现了县域和城区全覆盖。在示范区的带动下，全市连续多年推广保护性耕作技术保持在1000万亩以上，化肥农药利用率达到40%以上，土壤pH值、有机质含量等主要耕地质量监测指标稳定向好。

在推进“黑土粮仓”科技会战千亩级核心辐射示范区建设中，长春市将黑土地区域保护总体空间格局确定为提质增肥区、水土保持区、半干旱改良区，因地制宜开展黑土地保护与利用——

在榆树市、农安县、德惠市、公主岭市等中部提质增肥区，重点开展秸秆覆盖还田少免耕、秸秆覆盖条带耕作、病虫害绿色生防等技术试验示范；

在九台区、双阳区等东部水土保持区，重点开展等高垄作、等高条带耕作、高效精准施肥、一次性轻简化施肥等技术试验示范；

在农安县西北部、公主岭市西北部等半干旱改良区，重点开展秸秆覆盖垄作、秸秆留高茬少免耕、秸秆还田节水滴灌水肥一体化等技术试验示范……

如今，各千亩级核心辐射示范区，已经形成了各具特色的黑土地保护模式。“示范区不仅仅是单一的农业生产基地，更能通过先进的农业技术和管理模式，增强周边农民的黑土地保护意识。”梁爱珍表示，围绕科技推广、产业链延伸、生态农业等领域，在长春地区属地化建设多个有影响、推得开、能复制、留得下的标杆示范区，有利于推进“黑土粮仓”科技会战的技术集成和辐射推广。

“无人农场”展示29项新技术

一场大雨过后，来到吉林长春国家农业高新技术产业示范区，“黑土粮仓”科技会战公主岭示范基地的“无人农场”里玉米正铆足劲生长。在这片黑土地上，春耕、秋收均由无人驾驶农机完成，田间管理由大数据云平台实时监控，人工操作从传统的田间地头，转移到了电脑前、遥控手柄旁。

“农机在原来的基础上，加装‘无人驾驶’和北斗导航系统，就可以实现无人作业。”公主岭示范基地内，一排无人驾驶农机整齐停靠在路边，“采用电驱播种技术，播种精度更高，种子偏离不会超过3厘米。”中国科学院东北地理所高级工程师陈国双说。作为融合信息化技术的现代农机装备，无人驾驶农机以其数字化、智能化和网联化技术，全方位展示了自动启动、动态障碍自动避让等一系列“独门绝技”。今年，无人农机耕种技术示范推广面积达到10000亩，预计增产5%左右。

大力推进农业机械化、智能化，给农业现代化插上科技的翅膀，这也是“黑土粮仓”科技会战的重头戏。公主岭示范基地采用物联网、大数据、5G等信息技术打造“无人农场”，集中展示29项新技术。通过农场信息感知系统、无人农机装备系统和远程管控云平台的建设与应用，实现了玉米耕、种、管、收全程无人化作业，探索形成了以智能农机为手段，以清洁能源系统、农业数据网络、模型与算法、信息安全体系为依托，信息化服务黑土地保护与利用的现代智能农业生产体系。

示范基地里“玄机”还不止于此。跟随陈国双的脚步，记者走进了这片“无人农场”的智慧农业大数据管控中心，只见技术人员熟练地操作电脑，可视农业应用系统传回的苗情图像立刻出现在大屏幕上，实时采集的土壤、气象、虫害等信息一目了然。鼠标点击虫害信息，可以清楚地看到物联网虫情信息采集设备传回的画面，“室外对应的这套设备能自动诱捕鳞翅目、鞘翅目等害虫，并通过系统中的害虫库自动识别害虫的种类和数量。”陈国双说，他们还在这30公顷农田里，安装了28个物联网太阳能杀虫灯，通过诱导、电击消灭害虫，有效减少农药使用量。

用科技创新护好、管好黑土地。感知自然环境、种养对象、设备工作状态……农场管控云平台系统在整个“无人农场”，布设了气象站、土壤墒情仪、虫情测报仪、孢子捕捉仪、高精度摄像头等监测设施，能够自动进行各种信息、数据的处理，精准实施各种作业指令的下达。通过物联网、大数据、云计算、AI识别等智能技术，实现了“黑土粮仓”科技会战的“无人化”实践。

保护性耕作综合技术成体系

“只种地、不养地”是导致黑土地退化的重要原因。在九台区兴隆街道小荒村，德强种植业家庭农场正在实施保护性耕作的地块上，松软的土壤里夹杂着上一年的秸秆，这也是我市实施黑土地保护的标志性特征。

用秸秆给土壤做“被子”，农场负责人老潘觉得耕地更“有劲”了，“秸秆还田作肥料，每公顷能少施化肥200公斤左右，粮食稳产增产有保障。”生动的实践，验证了使用这一技术可以种好田、培地力、减肥量、抗倒伏、增收入……谈起保护性耕作的优势，他打开了话匣子，“在农业相关部门的指导下，我们运用以‘秸秆覆盖还田+精准条带耕作+苗期深松施肥’为技术要点的保护性耕作，作业面积扩大到了上万亩。”

在这场“黑土粮仓”科技会战中，针对当前长春地区运用较多的保护性耕作技术，存在地温回升慢、秸秆量大拖堆影响播种和出苗质量，以及田间管理配套技术欠缺的问题，中国科学院东北地理所的研究团队以秸秆覆盖条带耕作、秸秆覆盖少免耕、秸秆覆盖垄作等技术为基础，融合耕作栽培、品种、管理、农机的创新优化升级，形成了技术标准化、模式区域化的保护性耕作综合技术体系。

“通过保护性耕作综合技术体系，我们攻克了秸秆覆盖还田条件下播种质量提升、提温促长及低温促长、高产群体调控等技术难题。”顶着夏日的骄阳，中国科学院东北地理所“黑土粮仓”科技会战的项目团队来到德强家庭农场的示范田里，一边察看玉米长势，一边做着记录，“融合现代农机农艺，如今的保护性耕作技术已成为广大农民稳产增产的重要手段和方法，实现了黑土保育与粮食产能提升协同发展。”该项目团队负责人说。

今年，我市保护性耕作示范推广面积超过1200万亩，占玉米播种面积的50%以上，被列为全市首选和主推的农业生产重大新技术，榆树、农安、公主岭等地都跨进了整县推进行列。稳产增产高效保护性耕作综合技术体系的推广应用，打开了黑土地上的健康“密码”，为养好地、种好粮打下了坚实基础。

种养循环 培育沃土良田

科学“种养”串起农业循环链，加快形成可复制、可推广的绿色循环农业发展模式。在“黑土粮仓”科技会战中，中国科学院东北地理所在黑土地健康保育新型种植和绿色生产模式下，开展了以绿色健康养殖、高效粪污肥料化以及粮、菌、果、蔬等特色农产品生产为核心的技术模式示范，通过创新融合秸秆与畜禽粪便循环增值利用，助力黑土地更加肥沃。

茎穗兼收玉米秸秆实时黄贮饲料化、畜禽粪污超高温发酵实时处理、玉米秸秆田间肥料化沃土培肥、农业废弃物基质化育苗及栽培、宽窄行米菇立体栽培、季节性放牧补饲……在科技会战公主岭示范基地，这里初步构建起种养循环农业展示平台，全面展示智慧农业、循环农业先进技术和模式。

“将秸秆和畜禽粪污进行堆沤，发酵成有机肥，并在春耕前抛入地里，有利于耕地保护和地力提升。两三年下来，实现了化肥减量20％以上。”指着基地内一片示范田，陈国双向记者介绍起玉米秸秆田间肥料化沃土培肥技术，“这项技术突破了寒区冬季堆肥起温难的瓶颈。采用‘低温菌剂+接种回流+表层覆盖’，形成了工艺和菌剂的一体化技术，零下20摄氏度的低温环境下秸秆和畜禽粪也可起温发酵。”此举，不仅降低了农业废弃物的运输半径和成本，还能加快还田秸秆的腐解速度。

针对长春地区玉米秸秆产量大、还田难的实际问题，“黑土粮仓”科技会战着力在关键技术创新和集成应用上下功夫，将种养循环关键技术与现代农业技术相融合，重点打通了“茎穗兼收”+“农作物秸秆黄贮发酵（饲料化）新技术”这项关键接口技术，“利用茎穗兼收机，秋收时一次性完成玉米割秆、摘穗、剥皮、集箱以及秸秆粉碎、收贮等多个繁琐工序，实现了玉米、秸秆分离式收集。”陈国双说，秸秆直接打包不落地，既能有效防止霉变，又能避免土壤压实和打包带走表土，还为秸秆资源化利用找到了出口、拓宽了路径。

国家级实验室取得新进展

处理好黑土地保护与利用的关系，重点和难点在耕地，既需要政策拉动、项目带动，更需要科技支撑。围绕“用好、养好黑土地”的重大科技问题，“黑土粮仓”科技会战以中国科学院东北地理所为主要依托单位，联合吉林、黑龙江、辽宁等涉农高校院所共14家单位，共同推进黑土地保护与利用国家级重点实验室建设，标志着我市在黑土地保护利用这一重大科技问题上迈出了坚实步伐。

国家级重点实验室自组建以来，取得了哪些新进展？目前，实验室已明确黑土地退化过程与阻控机理、健康培育与产能提升、区域资源优化与生态屏障等3个主要研究方向，并成立了由土壤学、农学领域16位顶级资深专家组成的学术委员会，相继制定了实验室章程、开放基金管理办法等工作制度。

“在课题方面，实验室承担了多项国家重大科技任务；在科研方面，实验室在黑土农业生态领域取得了重要进展。”黑土地保护与利用国家级重点实验室相关负责人介绍，“为实现科研资源的优化配置，我们建立了以中青年杰出人才为核心的跨学科交叉融合的建制化科研队伍，建立了11个创新科研团队。”目前，实验室相继承办（协办）“黑土地保护利用国际论坛”“黑土地保护与利用全国重点实验室学术沙龙”等黑土地保护与利用领域的重要学术会议，获批6项国家级黑土地保护利用专项重大项目。

今后，黑土地保护与利用国家级重点实验室将继续发挥科研优势，加强与国际先进水平的交流与合作，不断推动黑土地保护与利用领域的技术创新和应用推广，为农业科技创新提供强有力支持。