7月的东北，玉米拔节，大豆初花盛开，水稻分蘖旺盛，在黑土地的滋养下，各种农作物长势喜人。闫家岗农场位于黑龙江省哈尔滨市，是中国农业科学院黑土地保护创新基地。近日，中国农业科学院在闫家岗农场召开重大科技任务“黑土健康培育与增粮关键技术研究及示范”现场观摩会。田间试验结果显示，与当地常规管理技术措施相比，黑土健康增粮关键技术可以提高土壤有机质0.2~0.3个百分点，化肥减量10%~20%，作物增产8%~15%。目前，该系列技术推广面积300万亩，辐射带动800万亩，为黑土粮食稳产增产奠定基础。

瞄准黑土地协同攻关

黑土地富含各种有机质，适宜农耕，是世界公认的少数高肥力土壤之一，被誉为“耕地中的大熊猫”，为国家粮食安全提供了重要保障。但近年来，因气候变化、农业开发利用强度上升等多种因素，我国黑土地呈退化趋势，区域粮食产量的稳定受到影响。探索如何养好、用好黑土地成为当务之急。

2022年，中国农业科学院启动耕地领域重大科技任务，针对黑土在高强度利用下“变薄、变瘦、变硬”的问题，依据“用养结合、护理相济、全域实践”的总体思路，以农业资源与农业区划研究所（以下简称资划所）为牵头单位，联合作物科学研究所、农业环境与可持续发展研究所（以下简称环发所）、农田灌溉研究所、农业农村部南京农业机械化研究所以及黑龙江省农垦科学院、东北农业大学等优势科研力量实施协同攻关。据了解，重大科技任务是中国农业科学院的一项战略科研措施，主要针对农业科技创新组织化协同程度不高，科技资源分散、重复等问题，开展科技体制改革的先行先试策略，探索构建“举院抓大事”的有组织科研模式。

据重大科技任务“黑土健康培育与增粮关键技术研究及示范”首席专家王立刚研究员介绍，经过两年多的科研攻关，现已建成以北大荒闫家岗农场为核心的“一主四辅”黑土地保护研究网络，在秸秆颗粒化还田、作物养分智能化推荐、新型专用缓控释肥一次性施用等黑土保护关键卡点实现了创新突破，形成了以黑土保护性农业增粮技术、秸秆牧草肥饲化综合利用技术、有机无机配施定向培肥技术、黑土侵蚀与压实生态阻控消减技术为主的黑土健康增粮关键技术体系，在耕层风蚀水蚀有效消减、黑土有机质快速恢复、土壤生物健康培育和耕地产能稳步提升等方面收效显著。

技术创新改善土壤生态

秸秆还田是提升土壤有机质的重要手段。但东北地区由于受温度限制，分解秸秆的微生物活性弱、分解能力差，秸秆难以快速腐烂。为解决这一问题，资划所逄焕成研究团队将秸秆由“长粗硬”变成“短细软”，压实压块形成颗粒后还田。据介绍，相比于粉碎秸秆，颗粒化秸秆能增加籽粒中的铁、锰、镁以及氨基酸含量。目前秸秆颗粒化还田量可实现5吨/亩，深埋还田可使0～40cm土壤有机质含量由2.79%提升至3.60%，解决了秸秆“还不下、不让烧、无处放”的生产难题，实现了秸秆资源还田利用与作物增产的“双赢”。

为防止侵蚀沟毁损耕地，资划所和环发所集成了黑土区侵蚀阻控与压实消减协同治理模式。环发所张晴雯研究员介绍，模式中坡耕地改垄截流减蚀技术结合秸秆还田，能够减少15%～72%径流流失量、12%～72%泥沙流失量；坡耕地压实农机作业预防技术能有效缓解大型机械引起的压实问题，增加土壤水分和碳氮含量；免耕作物根系修复压实技术通过增加农业生态系统的多样性，来恢复土壤结构的稳定性和其生态功能。

地力提升与作物增产并进

当前，东北黑土区还面临微生物群落组成简化、功能下降以及传统有机肥施用下养分失衡、磷素过剩等困境。“为此，我们研发了有机无机生物配施黑土健康生物定向培育技术，能提高土壤有机质含量和有益生物功能、维持土壤养分平衡。”资划所范分良研究员介绍，在闫家岗示范田块中，该技术使玉米平均产量达到822.8公斤/亩，相比常规措施的田块产量提高了5.4%。

“与免耕相比，条带耕作下的作物产量显著增加4.8%。作物轮作、有机无机肥料配施与秸秆还田显著增加作物产量9.9%、8.1%和3.5%。”作物科学研究所宋振伟研究员说。围绕重大科技任务，宋振伟团队联合其他团队集成了玉米－大豆轮作丰产高效技术模式，2023年大面积示范结果表明，新模式下玉米和大豆产量比当地常规模式增产8%～15%。

此外，资划所研发的秸秆促腐还田及微生物菌剂全程施用技术作物能够实现“病害联防-作物促生-秸秆促腐”微生物技术闭环运作，丰产增效。采用菌剂简易扩繁装置、无需专业操作，现用现制、生物活性高，方便无人机、打药车高效喷施作业，能节省菌剂成本80%，使增产收益大于菌剂成本，实现增产增效。