为黑土地“造血”

丰收的吉林，金风浩荡。

今年是“黑土粮仓”科技会战收官之年。5年来，中国科学院集结各路科研队伍潜心攻关，用扎实成果托举大地丰收。其中，中国科学院东北地理与农业生态研究所承担多项重大攻关项目，取得了大批科研硕果。

他们种好粮，也守住了好山水，把河源地生态农业搞得风生水起；他们做芯片，解读基因密码，用科技力量透视良种的“前世今生”；他们补短板，解码种养之道，把保护性耕作概念深深埋进一道道犁痕……

黑土地退化是一场漫长的“失血”，科研人是“造血者”。他们制良法、育良种，让黑土地重焕生机。

种好粮 更要护山水

辽源市东辽县辽河源镇安北村，小寒葱顶山层林尽染，几眼清泉隐于山色之间。东辽河一脉碧波，便从这里发源。

这里地处长白山余脉向松嫩平原过渡地带，属于低山丘陵地形。“五山一水四分田”的地貌特点，叠加“河源地”“重要粮食生产区”的标签，让这片土地肩负着“种好粮”和“护山水”的双重使命。

多年来，中国科学院东北地理所的科研团队以科技破题，为长白山丘陵区水土生态修复与高效生态农业发展，探索出了一套完整的解决方案。

与东辽河源头相距不远，就是中国科学院东北地理所辽河源生态农业研究站所在地。来到站里，一进门，副站长赵春生就捧出香甜的玫瑰酱、火红的鸡心果，热情地招呼记者：“快尝尝，这都是当地产的，绿色无污染。”

来到室外，中国科学院东北地理所研究员冷建田指着收获的土地说：“同一块地，我们第一年种大豆，第二年种小麦，小麦收获以后种饲料油菜，第三年再种高粱。这就是‘以矮秆密植作物为主体的粮豆轮作模式’。这几种作物可是我们精挑细选的，它们需肥量小，比如大豆天然具有固氮能力，这样一组合，比传统种植玉米减肥20%，减药30%，增产增收。经过多年轮作，土壤pH值明显提升，有效控制了土壤酸化。它们耐密植的特点还能减少地表径流，利于水土保持。”

曾经很长一段时间，这里的农田里只有玉米的影子。单一化种植带来土壤质量下降，化肥、农药过量施用等一系列问题。“刚建站那会儿，一到打农药时周围连树叶都是白的。”冷建田回忆道。

农田水土流失、面源污染、种植结构不合理、土壤酸化、生态系统功能下降、经济效益低下……面对复杂的现实情况，多个科研团队一头扎进田野，多年如一日潜心探索，齐头并进打出“组合拳”，形成了包括粮豆轮作在内的七套核心模式。

功夫不仅在农田里，边缘的排水渠也有“门道”。“这是香蒲，那是芦苇。”赵春生指着水渠介绍，“这些植物天然具有净化能力，再装上几道闸门，合理调控，相当于给农田退水装上了‘净化器’，解决了流域污染源分散、空间变异大，总体治理效率低等问题。”

他们还研发了“秸秆+有机肥+生物炭”三位一体增碳降酸培肥技术，引入玉木耳、玫瑰等生态高值特色经济作物，在丘陵区退耕还林并发展林下资源和经济灌木……全面支撑丘陵区水土生态修复与高效生态农业发展。

多年来，在地方政府的大力支持下，这些技术模式在周边地区持续落地。农民赚钱的路子多了，生态环境好了。其中，粮豆轮作模式明确了轮作作物搭配、种植密度、田间管理等关键技术参数，已经形成标准化技术框架，成为2023年吉林省农业主推技术，在辽河源地区大面积推广应用。

透视一粒良种的“前世今生”

用芯片解读基因密码，用智能设备给植株拍“CT”……在中国科学院东北地理所“东北亚种质资源综合研究中心”，记者看到了科技如何透视一粒种子的“前世今生”。

一粒良种的“前世”，就藏在基因资源宝库里。走进中心的种质资源库，记者看到刚收获的大豆植株码成小山，静待入库；冷库内，一个个金属存储柜有序排列，分类保存着海量样本。“这里存储着40万份创新大豆种质和1.2万份北方大豆种质资源，是世界上规模最大的大豆突变体库。”中国科学院东北地理所大豆分子设计育种重点实验室主任冯献忠说。

随后，记者来到高通量自动化表型组平台。透过生长室的玻璃窗，只见一盆盆大豆植株正随自动传输系统有序行进，转过几道弯后，通过一个小门“走”出生长室，依次进入一台“大箱子”。“它们这是排队做‘CT’呢。”冯献忠笑着说。“大箱子”的门一开一合，一次扫描就完成了。

电脑屏幕上很快出现了扫描结果，工作人员一边操作一边介绍：“平台搭载了不同的成像单元，可以同时采集多个表型数据，包括株高、株型、叶面积、叶面温度、光合效率等。”

表型观察是育种工作的重要环节，传统方式主要依靠人工田间观测，耗时久、误差大、效率低；而智能化表型平台可以全天候自动采集关键数据，精准捕捉植株生长的细微变化。

如果说智能化表型平台看透了植株的“外在”，那么育种芯片则能看透其“内在”。在功能基因组实验室，冯献忠从玻璃展柜上拿起一块芯片介绍：“这是我们自主研发的大豆固相育种芯片，10分钟内就能准确读取2万个大豆SNP基因信息。无需漫长的田间试种，仅凭基因数据，就能精准判定品种特性。”

作为智能育种关键核心技术，固相育种芯片一度是我国建设智能育种体系的关键难题。冯献忠带领团队成功攻关，不仅从技术上达到了国外相关产品的指标水平，而且速度更快，成本更低。目前，团队正在研究芯片的可擦除复用技术，进一步降低检测成本，为规模化应用打下基础。

透过基因读懂种子的“前世”，才能成就“今生”的良种蜕变。例如，团队培育的明星品种“东生118”，就是通过分子设计精准导入抗盐碱相关基因，让它具备了显著的耐盐碱稳产特性。

中国科学院东北地理所有近40年的大豆育种历史。成立于2008年的大豆分子设计育种重点实验室，是国内较早开展相关工作的平台之一。多年来，实验室成功培育了“东生”系列大豆新品种37个，累计推广应用面积达5000多万亩，增产增收的喜讯不断传来。

科技不仅变革了育种途径，更为育种周期装上“加速器”。整套技术综合施策，把原来需要10年的育种周期压缩到了5年。

高效获取海量数据后，人工智能算法在育种工作中将大有可为。冯献忠与同事们已制定了新的目标，他指着一幅规划设计图说：“这座大楼是我们正在建设的智能育种芯片研发中心，未来将形成以育种芯片为特色，‘产—学—研—用’一体化的科研平台。”

智启良田种养之道

在农安万亩核心示范区，黑土粮仓科技会战长春示范区青年突击队队长梁爱珍天天扎在地里，她拨开高大的玉米植株，抓起一把黑土在掌心捻开，让记者细看：“去年埋进去的秸秆已经充分腐解，几乎看不到了。”秋收结束后，眼前密密匝匝的玉米植株也将重归大地，滋养下一个丰收年。

多年前，以秸秆还田、免耕播种为特征的梨树模式，让黑土地保护性耕作走进大众视野，但当时技术体系尚不完善，区域化模式不清晰，技术到位率不高。近年来，科研团队针对这些问题持续攻关，创制了梨树模式2.0，通过厘清科学内涵与黑土地地力提升机理，制定关键技术实施标准，将原本的“经验模式”升级为“科学模式”。

“吉林中部地区秸秆量大，全量覆盖还田会导致苗带地温回升慢、出苗不齐、病虫害等问题。”梁爱珍介绍。对此，团队探索出了秸秆覆盖还田条带耕作技术。她点开一段视频，只见一台条耕机在覆满秸秆的田间轰然前进，所过之处，苗带与秸秆带一分为二。“通过这种耕作方式，地温可以提高3—5摄氏度，出苗率平均提高9.8%。今年测产结果显示，与常规耕作对比，条带耕作技术玉米产量平均每亩高50.2公斤。”

农业生产讲究因地制宜。比如，在吉林西部开展保护性耕作，要结合风沙土区特点，采用秸秆覆盖条耕浅埋滴灌水肥一体化技术；而针对中东部地区土壤黏湿、播种质量差、秸秆覆盖后地温低等问题，就要采用秸秆覆/混还田节肥增效模式。目前，梁爱珍所在团队已完成梨树模式2.0主体技术适宜性评价及区域化模式构建工作。

数据显示，梨树模式2.0的实施使核心示范区土壤风蚀水蚀分别降低80%以上，土壤有机质提升0.39%—0.66%，耕地质量等级提升0.58个等级，节肥12.3%—15.0%，平均增产10%。技术累计辐射推广6270余万亩。

有了提升地力的“良法”，还要有“良种”才能实现稳产增产。

在梨树县国家百万亩绿色食品原料(玉米)标准化生产基地核心示范区，记者采访了中国科学院东北地理所高级工程师敖曼。近年来，她和团队一直在保护性耕作模式下开展玉米品种选育工作。谈起保护性耕作模式的推广，敖曼开门见山地说：“只有让农民实实在在地看到粮食增产，他们才有动力去做这件事。”

核心示范区集聚了70多个玉米优良品种。“这是‘中科东玉230’。”快人快语的敖曼话音未落，已经剥出沉甸甸的一穗玉米，麻利地一掰两半，断茬处金黄饱满的籽粒紧密而齐整。“它的特点就是行数多、籽粒深，特别是采取保护性耕作模式后，各项优势更加突出。”

四平现代农业科学院院长杜欣在现场查看品种长势。“我们一直和中国科学院东北地理所保持着紧密合作，发挥各自优势，把保护性耕作模式的县域示范推广网络越织越密，并培养了大批地方科研和推广人才。在我们的共同努力下，保护性耕作模式将在更广阔的土地上结出硕果。”杜欣说。（徐慕旗）