陳海鷺

（吉林省農(nóng)投集團，吉林 長春 130012）

倉廩實，天下安。糧食安全是國家安全和社會穩(wěn)定的重要基礎。東北黑土區(qū)作為我國主要商品糧基地之一，糧食產(chǎn)量占全國的1/4，商品量占全國的1/4，是國家糧倉貨真價實的“壓艙石”。然而，隨著東北黑土地長期遭到高強度的利用，再加上大部分黑土耕作區(qū)位于平原地區(qū)，受自然地理環(huán)境影響，土壤侵蝕危害較嚴重。吉林省黑土地總面積為15.46萬km2，占吉林省土地總面積的83.3%。省內(nèi)黑土地的土壤質(zhì)量和養(yǎng)分含量較以往已經(jīng)有了較明顯的降低，土壤生物含量、土壤理化性狀以及土壤的生態(tài)服務功能都有所退化，嚴重威脅了國家的糧食安全和區(qū)域的生態(tài)安全。

1.黑土地保護與糧食生產(chǎn)面臨的問題

1.1 黑土質(zhì)量退化嚴重，糧食安全可持續(xù)隱患明顯

1.1.1 “變薄”

吉林省自黑土地開墾以來，在水蝕、風蝕和凍融侵蝕的作用下，黑土層厚度在逐漸變??；初墾時黑土層平均厚度70 cm 左右，目前大部分在40 cm 以下，侵蝕嚴重的地方則不足20 cm，有的甚至出現(xiàn)了“破皮黃”。

1.1.2 “變瘦”

開墾前黑土耕層的有機質(zhì)含量高達9%，開墾以后黑土耕作層的有機質(zhì)含量在逐漸下降，2020年后降低了1/3。目前，黑龍江省、內(nèi)蒙古東四盟市、吉林省和遼寧省黑土耕層有機質(zhì)的平均含量分別為3.6%、3.4%、2.5%和1.7%。

1.1.3 “變硬”

容重是直觀反映土壤緊實度的指標。已有研究表明，自然黑土的容重范圍為0.80～1.00 g/cm3（平均0.90 g/cm3）；全國第二次土壤普查（1982年）時，黑土耕層的容重為1.00～1.10 g/cm3（平均1.05 g/cm3），而目前黑土耕層的容重已增加到1.25～1.30 g/cm3（平均1.28 g/cm3），有些地方甚至超過了1.40 g/cm3。

黑土地質(zhì)量退化的直接后果就是耕地生產(chǎn)潛力下降。為了維持黑土地的生產(chǎn)能力，農(nóng)民不得不加大化肥等生產(chǎn)資料的投入?；释度氲脑黾优c土壤的持續(xù)透支性利用，不僅降低了農(nóng)民種糧的收益，也進一步加劇了黑土地退化。

1.2 糧食增產(chǎn)質(zhì)量不高

從圖1可以看出，東北地區(qū)糧食產(chǎn)量的增加與糧食作物播種面積的增加高度相關，尤其是2003年以來，糧食增產(chǎn)的主要貢獻來源于糧食播種面積的增加，低產(chǎn)作物比重下降和高產(chǎn)作物比重上升的結(jié)構(gòu)調(diào)整。糧食播種面積和作物結(jié)構(gòu)主導了東北地區(qū)的糧食生產(chǎn)能力和糧食安全形勢。2001年，受加入WTO的影響，東北大豆受到嚴重沖擊，種植面積嚴重減少，直到2016年受大豆補貼政策的驅(qū)動才有所恢復。以吉林省為例，在糧食播種面積基本保持穩(wěn)定的情況下，吉林省2016年玉米面積占比由2015年的64.8%下降為59.6%，大豆面積占比由10.6%上升為19.7%，導致同期的糧食產(chǎn)量下滑3.78%。此后2017—2019年，糧食播種面積顯著增加，才逐步抵消了結(jié)構(gòu)調(diào)整帶來的產(chǎn)量下降。

圖1 1980-2019年我國東北地區(qū)糧食播種面積（a）和產(chǎn)量變化（b）

1.3 種植結(jié)構(gòu)單一，管理粗放

2003年以來，吉林省糧食增產(chǎn)主要依靠糧食播種面積的大幅度增加和種植結(jié)構(gòu)向高產(chǎn)的玉米與稻谷調(diào)整兩個方面。在目前的種植結(jié)構(gòu)中，玉米與水稻的播種面積占到糧食播種面積的3/4以上；其中，玉米播種面積占比超過54%，形成了玉米在區(qū)域上絕對占優(yōu)、水稻局部占優(yōu)的種植格局。水稻是東北地區(qū)僅次于玉米的第二大作物，播種面積占糧食播種面積22%。過去40年間，水稻種植的80%擴張面積分布在年降水量500 mm 以下的松嫩平原東部和三江平原地區(qū)。其中，由于農(nóng)業(yè)耗水大量增加，吉林省內(nèi)的自然濕地面積大幅度縮小，僅為開發(fā)種稻前的一半，且出現(xiàn)碎片化。水稻大面積種植，造成生態(tài)用水緊張的同時，也導致地表水和淺層地下水污染，威脅糧食安全的可持續(xù)發(fā)展。

2.推黑土地保護與提升糧食產(chǎn)能提升的科技創(chuàng)新策略

2.1 加強土地保護和作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)技術及裝備研發(fā)

研究以及攻關目前黑土地保護的關鍵技術，將黑土地土壤環(huán)境保護、地力提高作為攻關的核心技術和關鍵科技，深入研究黑土退化過程與阻控、土地健康保護和可持續(xù)開發(fā)利用等理論、農(nóng)機裝備研發(fā)技術。將優(yōu)良選苗栽培、保護性耕作技術、肥沃的耕層營造技術、地下水土流失管理、農(nóng)產(chǎn)品種植制度布局調(diào)整、種-養(yǎng)殖一體化循環(huán)農(nóng)業(yè)科技轉(zhuǎn)化等方面作為農(nóng)業(yè)科學技術投入的重點。進一步加速農(nóng)業(yè)技術集成的技術創(chuàng)新步伐，逐步建立出與不同自然地理特點相適應的、符合不同農(nóng)作物種類產(chǎn)量需要的農(nóng)業(yè)區(qū)域綜合防護利用技術模型，借鑒黑土地保護試點和黑土地土壤侵蝕治理的試點經(jīng)驗，將其與循環(huán)農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、觀光農(nóng)業(yè)等相結(jié)合，制定出可行性強、效用好、可推廣的發(fā)展機制，保障吉林省乃至整個東北地區(qū)黑土地，保障糧食的穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)。

2.2 針對各種土壤障礙提出抗逆措施

首先，根據(jù)目前黑土地中存在的白漿土土壤障礙，可以開發(fā)出能實現(xiàn)淺翻深松的耕層結(jié)構(gòu)技術，以及滿足工程技術實施需要的有關裝置；促進秸稈還田，借助功能性微生物菌劑在冬季寒冷氣候下，土壤內(nèi)腐殖質(zhì)無法很好發(fā)揮熱效率的問題；根據(jù)目前黑土地中存在的鹽堿地水土障礙，還可以使用中國科學院東北地理與農(nóng)村生態(tài)研究所聯(lián)合研制的“脫堿3號”的土壤改良劑，該土壤改良劑理論上還具有使鹽堿地水稻增產(chǎn)3倍的效能。其次，針對黑土區(qū)緯度高，位于寒區(qū)，作物經(jīng)常遭受洪澇、干旱、低溫凍害、冰雪冰雹等氣象災害的影響，需要完善氣象災害預警機制，增強抵御自然氣象災害的能力，提高作物對逆境威脅的抵御能力。最后，篩選和培育出抵御逆境能力強的作物品種，優(yōu)化作物種植模塊，提高東北黑土區(qū)的作物整體產(chǎn)量。

2.3 加大政策扶持力度，推進土地集約化和機械化

由于黑土地集中程度低，土地流轉(zhuǎn)水平低下，農(nóng)民生產(chǎn)集約化和規(guī)?；潭炔蛔?。再者，又因為沒有總體規(guī)劃和資金保障機制，黑土地保護和新科技政策無法得以真正實施，使得農(nóng)戶、農(nóng)業(yè)合作社和新型農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)營等主要生產(chǎn)主體的投資積極性都不高，地方政府支持的效應也無法充分發(fā)揮起來。因此提議出臺黑土地保護獎勵政策和補貼機制，由各地政府出臺政策引導國有資本及其他社會資本對黑土地保護和新科技的投資支持，從而充分調(diào)動農(nóng)戶和各主要生產(chǎn)主體的投入積極性。同時，國家財政在耕地全程托管、歸農(nóng)戶經(jīng)營方面的補助資金投入和扶持力度也要加大，為規(guī)范化運營的農(nóng)戶、農(nóng)場和合作社等單位提供農(nóng)村綜合改革直補資金，以及農(nóng)機購置補助和農(nóng)機報廢更換補助，在保證農(nóng)戶的耕作收益的同時，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的購買成本。通過采取各種經(jīng)濟惠農(nóng)手段，鼓勵農(nóng)戶把自己手里的耕地參與市場流轉(zhuǎn)，以提升黑土地的市場流轉(zhuǎn)管理水平和經(jīng)營集約化程度。

2.4 加強新型技術的應用，促進糧食生產(chǎn)向精準化、智慧化轉(zhuǎn)型

針對當前的黑土地，施肥噴藥形式粗放、在耗費生產(chǎn)資料造成土地生產(chǎn)效益降低的同時，還會帶來對生態(tài)環(huán)境的污染的現(xiàn)狀。運用“3S”技術、現(xiàn)代自動化、人工智能技術、物聯(lián)網(wǎng)、信息化等技術開展“精準農(nóng)業(yè)”，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術發(fā)展的新趨勢。開展精準農(nóng)業(yè)，對耕地實行精準化管理，通過把農(nóng)田分成大小不同的若干個田塊，對作物在各個生長發(fā)育階段的長勢情況、土質(zhì)、水分、光熱條件、植物病蟲害情況等因素加以分析，做出最科學的決定，對農(nóng)藥和肥料的噴施數(shù)量和時機做出正確判斷，從而取得智能噴施農(nóng)藥和肥料的有效性。除了農(nóng)作物本身，農(nóng)機器械作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中必不可少的要素，也需要向精準化和智慧化轉(zhuǎn)變。例如，通過人工智能精準操控的機械作業(yè)；運用大數(shù)據(jù)分析建立農(nóng)業(yè)產(chǎn)品追溯信息系統(tǒng)，讓消費者可以查看到產(chǎn)品的生長源頭。

2.5 構(gòu)建多種生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展安全模式

濕地、森林和草地等生態(tài)系統(tǒng)是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的保護傘，打造山水林田湖草生命共同體，促進多種生態(tài)系統(tǒng)共同發(fā)展，是保障糧食安全的重要基礎。尤其是水資源供需矛盾日益加劇的問題，需要制定區(qū)域水資源監(jiān)測預警機制，研發(fā)黑土區(qū)“水-濕地-糧食”協(xié)同發(fā)展的安全保障體系。一方水土養(yǎng)一方人，水資源的質(zhì)量在一定程度上決定了當?shù)剞r(nóng)作物的質(zhì)量，然而由于低溫和鹽堿的影響，我國東北黑土區(qū)域內(nèi)的生態(tài)自然凈化效果并不太理想，因此，需要進一步加強對水質(zhì)污染的水資源的治理。

3.推動科技創(chuàng)新技術落地的政策建議

3.1 集中科學院全院力量，為黑土地糧食產(chǎn)能提高提供科技支撐

中科院為貫徹并落實國家黑土地資源保護性開發(fā)利用的重大決策精神，發(fā)動“黑土糧倉”科學會戰(zhàn)，為黑土地農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展奠定了重要的科學技術基礎。中國科學院制定了國家戰(zhàn)略性先導技術專項（A類）“黑土地保護與利用科技創(chuàng)新工程”（以下簡稱“黑土糧倉”先導專項），建立了黑土地保護與利用國家重點實驗室，并成立了專門的人才隊伍，組織院內(nèi)外的先進科學技術力量，聯(lián)合進行科技攻關與成果應用示范，為促進黑土地保護，提高國家糧食安全提供了重要的科技基礎。中科院還組重點針對東北黑土地糧食生產(chǎn)中的黑土退化、優(yōu)質(zhì)糧食作物品種選擇、農(nóng)機生產(chǎn)技術裝備研制、農(nóng)業(yè)生物綠色技術開發(fā)等問題，提出解決方案。

3.2 地方政府主導建立核心示范區(qū)

黑土地區(qū)域覆蓋面大，但土地類型與氣候條件各地區(qū)差別較大。中科院所屬研究院所等國內(nèi)優(yōu)勢的科研機構(gòu)，和中國東部“三省一區(qū)”的各地政府形成了協(xié)同聯(lián)動機制，在全國不同的典型地區(qū)實施了黑國土保護性開發(fā)利用管理模式與經(jīng)典做法。家園農(nóng)場、村民合作社組織、特色專業(yè)大戶，以及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的龍頭企業(yè)等新型農(nóng)村土地生產(chǎn)經(jīng)營市場主體都可成為黑土地可持續(xù)使用建設工作的主要落實主體。創(chuàng)新生產(chǎn)經(jīng)營服務模式的建設要綜合協(xié)調(diào)水-土-種-肥-藥和栽培等各種農(nóng)村土地生產(chǎn)要素，并綜合利用農(nóng)機、農(nóng)藝、農(nóng)業(yè)生態(tài)管理和基礎工程建設等政策措施，以形成黑土地有效保護和使用的一體系解決方案。

3.3 建立技術攻關團隊與農(nóng)業(yè)推廣部門示范推廣聯(lián)合團隊

依托中科院等相關國家優(yōu)勢研究組織和中國東部“三省一區(qū)”的合作機制，積極將黑農(nóng)村土地保護成熟的科技研究成果列入吉林省政府主推農(nóng)業(yè)技術。進一步加強工程技術研究隊伍和農(nóng)業(yè)科學技術研究成果引進部門之間的互動，形成黑土地保護與利用技術示范推廣合作團隊，有效促進黑農(nóng)村土地保護與新科技、新模式利用的成功落地。以核心示范區(qū)基地建設為核心，引導建立多個國家輻射產(chǎn)業(yè)基地，通過示范輻射服務鄰近縣市。引導與農(nóng)村科學社會文化傳播組織、研究高校和專業(yè)合作組織等單位形成協(xié)調(diào)互動管理機制，提高農(nóng)業(yè)技術服務到位率，促進先進農(nóng)業(yè)科學技術成果的轉(zhuǎn)化和新技術的裝備應用。通過示范工作的帶動，逐步達到將退化的黑土地從地方分散整改到集中連片整改，從示范基地擴大到整鎮(zhèn)推廣、整縣推廣，再到向全省推廣的遠景目標。

4.結(jié)語

水-土-肥-藥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的綜合管理是黑土地糧食產(chǎn)能提升的主要途徑，只有提高土壤質(zhì)量和地力、保證農(nóng)業(yè)水資源的供給、能夠獲取優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源、精準使用化肥農(nóng)藥、維持生態(tài)屏障功能，才能實現(xiàn)黑土區(qū)域的生態(tài)平衡以及糧食的穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)。尤其要依托中國科學院等優(yōu)勢科研機構(gòu)的集體智慧，保障國家的糧食安全和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。