光明日報記者 齊芳 崔興毅

【資料圖】

9月29日，中科院發(fā)布了“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)階段性成果，并專題發(fā)布《東北黑土地保護與利用報告（2021年）》（以下簡稱《報告》）。“體檢”“會診”“開方”“治療”……“‘黑土糧倉’科技會戰(zhàn)部署了六個科技攻關(guān)任務(wù)，建立了7個萬畝示范區(qū)，力爭為用好養(yǎng)好黑土地提供系統(tǒng)解決方案。”中科院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所所長姜明闡明了“會戰(zhàn)”計劃。

展示黑土地保護階段性成果

黑土地被譽為我國“耕地中的大熊貓”，東北黑土地則被譽為我國糧食安全的“壓艙石”。但“黑土糧倉”也面臨著很多問題，其中“變薄”“變瘦”“變硬”最為突出。“把黑土地用好養(yǎng)好”，事關(guān)國家糧食安全與生態(tài)安全。

為此，2021年3月，中科院啟動“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)。稱其為“會戰(zhàn)”，是因為它集結(jié)了中科院院內(nèi)的34家研究所和院外的89家單位，共同組成了一支會聚各專業(yè)1400余人的“集團軍”。

這是中科院又一次打響農(nóng)業(yè)科技會戰(zhàn)。20世紀(jì)的農(nóng)業(yè)科技“黃淮海戰(zhàn)役”，曾取得會戰(zhàn)地區(qū)糧食年生產(chǎn)能力提高500億斤的重大成就。

東北面臨的情況又有所不同，中科院地理科學(xué)與資源研究所研究員廖曉勇在介紹《報告》時稱，東北黑土區(qū)呈現(xiàn)中部平原、三面環(huán)山的盆地狀地形，區(qū)內(nèi)山地、平原、丘陵和臺地分布面積相當(dāng)。東北黑土區(qū)雨熱同季、降水集中，加上黑土表層松軟，坡度大于0.5°的耕地就存在土壤水力侵蝕風(fēng)險，且坡度越大侵蝕風(fēng)險越高。

“‘黑土糧倉’科技會戰(zhàn)針對的就是黑土地‘變薄、變瘦、變硬’問題！”姜明介紹了“會戰(zhàn)”的階段性成果——針對不同區(qū)域的農(nóng)業(yè)資源稟賦與氣候特征，構(gòu)建了“梨樹模式2.0”“龍江模式”“大安模式”和“大河灣模式”等區(qū)域適宜性的黑土地保護與利用技術(shù)模式。

其中，“梨樹模式2.0”和“龍江模式”支撐了國家黑土地保護工程的實施；“大安模式”實現(xiàn)了鹽堿地高效改良與綜合利用的結(jié)合，為吉林省“千億斤糧食”工程提供了有力的科技支撐；以大數(shù)據(jù)與智能裝備為核心的“大河灣模式”創(chuàng)建了信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)技術(shù)高度融合的黑土地保護利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新范式。

“‘大河灣模式’服務(wù)于規(guī)模化種植的大型農(nóng)墾集團，在保護黑土地的同時，綜合考慮與信息技術(shù)、智能裝備技術(shù)、農(nóng)業(yè)模型與算法等技術(shù)的充分融合，提升綜合效益。”中科院計算所正高級工程師張玉成介紹道。

“大河灣戰(zhàn)區(qū)所處的大興安嶺東南麓區(qū)是我國黑土地的五種典型區(qū)域之一，主要特點是坡崗地多，風(fēng)蝕水蝕嚴(yán)重。這里的黑土耕地屬于淺丘陵坡崗地，被水和風(fēng)微度侵蝕的占53.5%，輕中度侵蝕的占46.5%。”張玉成告訴記者，近年來，本區(qū)域的黑土耕地腐質(zhì)層變薄，比第二次土壤普查平均減少10至15厘米，暗棕壤減少15至20厘米，有機質(zhì)由每公斤68.6克降低到每公斤43.34克，而地表礫石含量卻較30年前增加了近20倍。

得了什么病？病因是什么？如何治療？大河灣的黑土地，在科研工作者的眼中就像是個病人。

既然是“會戰(zhàn)”，就有“戰(zhàn)區(qū)”，更要有戰(zhàn)略。來自牽頭單位的中科院計算所科研人員從軍工任務(wù)中，借用了博伊德循環(huán)理論（以下簡稱“OODA理論”）。

OODA環(huán)說的是敵對雙方互相較量誰能更快、更好地完成“觀察—判斷—決策—行動”的循環(huán)程序，雙方都要從觀察開始，觀察自己、觀察環(huán)境和敵人。

“對應(yīng)OODA理論，大河灣地區(qū)的黑土地保護與利用也分成四步——利用多種信息技術(shù)手段來感知黑土地本底數(shù)據(jù)，在信息空間模擬黑土演變與利用方式的變化關(guān)系，給出黑土地保護與利用的最佳決策，用智能化農(nóng)業(yè)裝備來高效執(zhí)行。”張玉成說。

此時，正是黑土地豐收的季節(jié)，俯瞰大地，玉米、大豆長勢喜人，一片片金黃中孕育著一年的豐收。在大河灣示范區(qū)，科學(xué)家結(jié)合人工智能算法進行系統(tǒng)化模擬預(yù)測，得出不同條件下黑土地保護與利用的最優(yōu)決策。

據(jù)了解，系統(tǒng)可以根據(jù)每個地塊實際采用的保護性耕作農(nóng)藝技術(shù)體系，同時結(jié)合數(shù)據(jù)采集體系中實時感知的作物的生長狀態(tài)，建立作物生長狀態(tài)與環(huán)境（水、土、氣、生、農(nóng)事過程）之間的動態(tài)模擬，并形成最優(yōu)的農(nóng)事作業(yè)決策。

目前，項目已經(jīng)初步建立了專家在線決策與診斷推送系統(tǒng)，正在開發(fā)可自主決策的智能系統(tǒng)。2022年，針對不同的作業(yè)環(huán)節(jié)，決策系統(tǒng)累計給出建議100余條，準(zhǔn)確率80%以上。

產(chǎn)量不減少，土地多休息

“用好養(yǎng)好黑土地”的核心是“產(chǎn)量不減少，土地多休息”。

從發(fā)布會上的視頻可以看到，內(nèi)蒙古呼倫貝爾農(nóng)墾集團被包圍在一望無際的金色田野里，伴隨著轟鳴聲，一臺鮮紅的拖拉機在已完成秋收的田間往返，開展著耙地、壓地等作業(yè)方式。拖拉機上雖然沒有人，但幾公里外的人可以在室內(nèi)實時看到它的運作情況，并隨時向它下達新的指令。

這臺無人拖拉機名叫“鴻鵠T300”，由中科院計算技術(shù)研究所（以下簡稱中科院計算所）牽頭研制，屬于第三代智能農(nóng)機設(shè)備。“它可在耕作過程中完成土壤、作物、農(nóng)藝數(shù)據(jù)采集，配套多種農(nóng)具完成全程無人作業(yè)。我們就是要為我國東北黑土地保護與利用探索一種‘機械化’基礎(chǔ)上實現(xiàn)‘智能化’的新模式。”張玉成說。

“我們培育的高脂新品種‘東生79’脂肪含量達24.16%，創(chuàng)黑龍江省近50年來高脂品種新高，同時具有早熟、高產(chǎn)、多抗的特點；極早熟新品種‘東生202’解決了高緯度地區(qū)極早熟品種匱乏、進一步擴大大豆種植區(qū)域的需求。”中科院東北地理所正高級工程師李艷華介紹。

據(jù)不完全統(tǒng)計，“東生”系列大豆品種目前的種植面積約為1400萬畝/年，累計推廣5000萬畝，增產(chǎn)20億斤，增加效益40億元。

“這是繼‘黃淮海’農(nóng)業(yè)科技會戰(zhàn)后，中科院聯(lián)合黑吉遼蒙三省一區(qū)，啟動實施的又一次農(nóng)業(yè)科技大會戰(zhàn)。”中科院副院長、中科院院士張濤表示，“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)將通過原始理論創(chuàng)新、關(guān)鍵技術(shù)突破與成果推廣應(yīng)用，為黑土地保護與利用提供科技支撐，為實現(xiàn)黑土地永續(xù)利用提供科技解決方案。

據(jù)介紹，下一步，“黑土糧倉”科技會戰(zhàn)將圍繞黑土地力提升、肥沃耕層構(gòu)建開展科技攻關(guān)，發(fā)展土壤健康與產(chǎn)能協(xié)同提升理論，進一步強化生物、信息、空天遙感等多學(xué)科技術(shù)與農(nóng)業(yè)的有機融合，打造“用得上、有影響”“推得開、留得下”的黑土地保護與利用硬核技術(shù)，構(gòu)建更加成熟、有效的黑土地保護利用模式，為用好養(yǎng)好黑土地作出國家戰(zhàn)略科技力量應(yīng)有的貢獻。

《光明日報》（ 2022年09月30日?10版）