建成7个核心示范区，黑土耕作层厚度增加14厘米，产量提升10%以上；土壤侵蚀率降低80%，耕地质量提升0.5个等级；示范面积达19.3万亩，累计推广应用5.45亿亩，82项技术入选农业农村部和吉林省农业农村厅等部门主推技术……这是“十四五”期间，一支科技“集团军”围绕黑土地保护与利用交出的亮眼“成绩单”。

　　2021年，为解决东北黑土区耕地“变瘦、变薄、变硬”等退化问题，中国科学院主动“揭榜挂帅”，充分发挥体系化、建制化优势，联合东北三省一区启动实施“黑土粮仓”科技会战，并在同年7月启动A类战略性先导科技专项“黑土地保护与利用科技创新工程”（以下简称“黑土粮仓”先导专项）。

　　经过近5年的科技攻关，这支“集团军”通过理论突破和技术创新，摸清了黑土退化现状，有效破解黑土退化难题，建成海伦、大安、沈阳等7个万亩核心示范区，打造了“梨树模式2.0”“龙江模式”“大安模式”“大河湾模式”等黑土地保护利用技术模式，为落实国家“藏粮于地、藏粮于技”战略贡献了力量。

　　“黑土地的营养搭配师”

　　中国科学院发布的《东北黑土地白皮书（2020）》指出，东北黑土地是我国最重要的商品粮基地，已成为我国粮食生产的“稳压器”和“压舱石”。然而，由于长期高强度农业耕作和风、水及冻融侵蚀，东北黑土区耕地土壤出现“变瘦、变薄、变硬”等退化问题，严重威胁国家粮食安全保障。

　　“黑土粮仓”先导专项组研究发现，1982至2022年，黑土地耕层平均厚度从22.99厘米降至22.03厘米；有机质平均含量从30.31克/千克降至27.74克/千克；土壤平均容重（单位体积干土的重量）升高0.03克/立方厘米。“变薄”“变瘦”“变硬”的区域分别占72%、68%和54%，三种变化类型面积占比最大的区域分别是三江平原、西部半干旱风沙区和大小兴安岭沿麓。

　　“几十年光种不养，黑土地肯定是会变‘瘦’的。”中国科学院东北地理与农业生态研究所（以下简称东北地理所）研究员韩晓增跟黑土地打了近40年交道。他告诉《中国科学报》，保护好黑土地，就是保护耕地中的“大熊猫”。

　　因为像了解自己的孩子一样了解黑土地，韩晓增有个外号——“黑土地的营养搭配师”。他带领团队精心配制出一套营养搭配的“秘方”。

　　2021年，韩晓增率先提出以秸秆粉碎、有机肥深混还田、玉米-大豆轮作为核心的深耕培土“龙江模式”，破解了中厚层黑土玉米秸秆全量还田的技术瓶颈，实现了黑土地保护与产能协同提升。

　　这些年来，韩晓增已将“秘方”传给了他的学生、东北地理所研究员邹文秀。

　　每年春季播种时期，邹文秀至少要在田间地头跑上半个月，为农民推荐最好的种子、最佳的播种方式和苗期管理方式，突破良种和良法对作物产量的限制。每年秋收后，她还会再去地里瞧一瞧，叮嘱农户将收割后的玉米秸秆粉碎，并深翻埋进距离地面约30厘米的黑土层中，再耙地、起垄、镇压，准备来年播种。

　　为什么是30厘米？“由于长期不合理耕作和机械碾压导致土壤形成了10至15厘米的犁底层，它就像一道墙，隔断了作物根系和土壤中水、热、气的交换。降雨到达犁底层后就被挡住了，水分和养分都下不去。”邹文秀解释道，“在约30厘米深的黑土层，粉碎的秸秆像楔子一样，使土壤不再结块，并且起到蓄水作用。”

　　“十四五”期间，邹文秀带领海伦示范区青年突击队围绕松嫩平原北部低温冷凉、土壤质地黏重等关键问题进行科技攻关，使海伦示范区水土流失减少91%、土壤有机质增加3.5%到5.5%。

　　从“地块画像”到“海绵农田”

　　“跟企业打交道，我们开始并不擅长，最终用技术赢得了认可。”东北地理所研究员刘焕军告诉《中国科学报》，“‘十四五’期间，我们和北大荒集团密切合作，加快了农业科技推广与应用，推动了三江平原黑土地保护利用、现代农业和智慧农业发展。”

　　北大荒集团红兴隆分公司是三江示范区的核心区。作为三江示范区青年突击队队长的刘焕军至今记得在“黑土粮仓”先导专项立项之初，为了设计出科学合理的实施方案，他在办公室连续住了7天，收集了解企业的相关需求。

　　2022至2023年，东北地理所联合中国科学院空天信息创新研究院等28家单位、144名科研人员，在北大荒集团黑龙江友谊农场先后组织了3次百人规模的天空地立体监测实验。

　　“我们协调国产卫星同步开机观测，涵盖空基系列和高分系列卫星20颗，过境达120次，对黑土地耕地产能与质量监测能力开展了多频次的‘体检’，为每一块地建立了‘地块画像’档案。”刘焕军介绍，“我们还发现黑土地上大多数坡耕地的垄向是直的，导致水土流失问题严重，威胁黑土地可持续利用。”

　　由于不同类型土壤面临不同障碍问题，刘焕军带领团队根据“地块画像”结果生成施肥“处方图”，对耕地白浆化程度进行快速、量化诊断，为三江平原低产白浆土大面积改良、培肥提供精确指导。他们通过推广变量施肥技术体系，解决了旱田受地形、土壤质地、人为耕作措施等影响，导致长势与产量差异显著的问题。

　　针对东北漫川漫岗地形造成的黑土“变薄”问题，刘焕军团队与北大荒集团合作通过构建小流域尺度耕地全要素米级时空大数据，阐明了田块内与田块间水、土、肥的运移规律，生成了针对不同微地形的垄向、宽埂、暗管、草水道、条耕等精准保土控水“处方图”，构建了坡耕地水蚀智能化防控综合技术体系，打造出“海绵农田”。

　　所谓“海绵农田”即农田像海绵一样不仅可以在缺水的时候把水锁住，还可以让多余的水按设计方向、速度流走，以减少土壤侵蚀。这一技术已获批2026年黑龙江省农业主推技术，获评北大荒农业新质生产力发展优秀成果。

　　刘焕军透露，“海绵农田”已经推广至北大荒集团友谊农场、曙光农场、北兴农场等9个农场，使水分利用效率提高30%、粮食增产5%至22%、水土流失减少70%以上。

　　“2021年正式开启示范区建设时，当地农户并不理解我们为什么要在一块‘平时不挣钱，小旱小涝更赔钱’的地块上开展试验示范工作。”刘焕军告诉《中国科学报》，“经过近5年的技术攻关与示范工作，低产田年年都丰收。我们的工作打消了农户的疑虑，他们还主动联系，寻求技术支持。”

　　每到秋收时，刘焕军都会接到农民朋友“打粮了”的电话，向他报告粮食丰收。他感叹道：“这是对我们努力和付出的最大肯定。”

　　“重度盐碱地，改土必先行”

　　“重度盐碱地，改土必先行。”东北地理所研究员梁正伟告诉《中国科学报》，土壤“生病治疗”和“康复”往往需要一定的时间和过程，不是一蹴而就的。盐碱地改造是个世界难题，技术手段的缺乏限制了苏打盐碱地改造利用进程。

　　多年来，梁正伟团队以中国科学院大安碱地生态试验站暨吉林大安农田生态系统国家野外科学观测研究站为依托，针对东北重度苏打盐碱地碱性强、质地黏重、养分贫瘠、作物难以正常生长等重大科技问题，创建了盐碱地以稻治碱改土增粮关键技术。该成果连续3年（2023—2025年）入选农业农村部主推技术，并发布了2026年农业农村部行业标准。

　　“良田是基础，良种是关键，良法是手段，三者缺一不可。”近年来，梁正伟团队通过实践凝练出以缓释长效酸性磷石膏等化学改土治碱为核心的“三良一体化”大安模式，并在盐碱地里结出了丰收“硕果”。

　　“黑土粮仓”科技会战大安盐碱地万亩核心示范区位于吉林省大安市红岗子乡万发村，该区域以中重度盐碱地为主，重者颗粒无收。梁正伟团队在万亩示范区酸碱值为10.3的重度盐碱地连续5年（2021—2025年）示范推广“三良一体化”大安模式。

　　改良田实测产量显示，第1年417公斤/亩、第2年517公斤/亩、第3年552.8公斤/亩、第4年559.2公斤/亩、第5年690.2公斤/亩。而未改良的对照田前3年均不足100公斤/亩，第5年也仅有321.4公斤/亩。

　　在“三良一体化”大安模式指导下，盐碱旱田改造成效显著。吉林省松原市长岭县的一片盐碱地经过两年改土后迎来了丰收——玉米亩产459.37公斤。

　　2025年是东北地理所研究员黄迎新带队在盐碱地采用预埋秸秆沃土增碳技术种植玉米的第二年。2023年6月，他们将秸秆埋进重度盐碱地，经过半年时间，改土效果明显。在2024年秋季测产中，该技术让玉米亩产达到368.86公斤。“每亩地秸秆成本400元、机械成本30元，预计两年就能收回本。”黄迎新补充道。

　　“黑土粮仓”先导专项总指挥、东北地理所所长姜明表示：“未来5年，我们将以重大科技成果产出为牵引，聚焦农业现代化、智能化、生物技术应用的科技需求，将‘黑土粮仓’科技会战的攻关工作坚持下去。”（沈春蕾）