[科普中國]-守護中國大糧倉：科學用養(yǎng)黑土地是關鍵

“萬物土中生，有土斯有糧”“民以食為天，食以土為本”。

一說起黑土，估計大家會馬上想到一句俗語：“攥把黑土能出油，一兩土二兩油，插根筷子能發(fā)芽”。是的，這說的就是我們的黑土。

世界上只有四大黑土區(qū)，我國東北黑土區(qū)排名第三，她貢獻了我國25%的糧食，是我國糧食安全的“壓艙石”。黑土不僅養(yǎng)育著東三省一方水土，也承載著我國商品糧供給的重任。

圖片來源：Veer圖庫

東北地區(qū)是我國的主要糧食產(chǎn)區(qū)，除盛產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的“東北大米”而聞名外，東北黑土區(qū)還享有“黃金玉米帶”“大豆之鄉(xiāng)”的美喻。而玉米、水稻和大豆的產(chǎn)量領跑全國，這些作物不僅是關乎民生的商品糧，也是國家重要的戰(zhàn)略儲備糧。

2021年7月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家發(fā)展和改革委員會、財政部、水利部、科學技術部、中國科學院、國家林業(yè)和草原局七部門聯(lián)合印發(fā)《國家黑土地保護工程實施方案（2021-2025年）》，明確提出**“十四五”期間將完成1億畝黑土地保護任務，黑土耕地質(zhì)量明顯提升，土壤有機質(zhì)含量平均提高10%以上。**

那么，黑土為什么是黑色的？黑土地如何保護？黑土有機質(zhì)含量又要如何提升呢？

東北黑土：耕地中的“大熊貓”

2020年7月，習總書記到吉林省視察時，強調(diào)要認真總結和推廣，采取有效措施切實把黑土地這個“耕地中的大熊貓”保護好、利用好，使之永遠造福人民。

黑土地之所以被稱為“耕地中的大熊貓”，這和她的資源價值和戰(zhàn)略地位密不可分。

首先，東北黑土是稀缺資源，具有獨特的自然屬性。

黑土是大自然賜予我們的珍貴資源，東北黑土是我國最寶貴的財富。中國東北黑土地耕地面積占東北黑土區(qū)耕地面積的50.6%，占中國耕地面積的10.0%。

其次，黑土是糧食生產(chǎn)的沃土。

黑土是一種性狀好、肥力高、適宜植物生長的優(yōu)質(zhì)土壤類型，與其他類型土壤相比，具有水穩(wěn)性團粒結構比重大、腐殖質(zhì)含量高、結構疏松、容重低、持水能力強、通透性良好、微生物活性強等特點，具有良好的保肥與保水性能。

東北黑土區(qū)糧食產(chǎn)量和糧食調(diào)出量分別占全國總量的四分之一和三分之一。

冰天雪地里，皚皚白雪下覆蓋的黑土地是我國的寶貴財富，這個黑白配，也正是我國國寶大熊貓的顏色。

因此，東北黑土地可以媲美我們的國寶神獸大熊貓。

黑土為何黑

東北地區(qū)的黑土是從大約200萬年前才開始形成的。

200萬年前，東北地區(qū)的土地主要表現(xiàn)為厚重的沙礫層，隨著氣候的濕化，東北地區(qū)逐漸發(fā)育出草原和森林植被。最終在約1.1萬年前，形成了廣布連片的典型草原、草甸草原、疏林草原。

該區(qū)域內(nèi)夏季溫暖濕潤，植物生長茂盛，生長季雨熱同期，冬季嚴寒少雪，土壤凍結深且延續(xù)時間長，季節(jié)性凍層明顯。

每年10月中下旬氣溫迅速轉冷而結冰，土壤中的微生物活動受到抑制，植物死亡后的殘體不能迅速的分解，逐漸在土壤中積累起來，形成厚重的腐殖質(zhì)層**，**為進一步積蓄土壤養(yǎng)分提供了充分的條件。而土壤中的腐殖質(zhì)成分是黑色的，最終便形成了現(xiàn)今連片的黑土區(qū)。

典型厚層黑土土壤剖面（圖片來源：李娜）

有機質(zhì)銳減，黑土不再黑

黑土的形成是一個漫長的過程，但其退化的速度卻像坐過山車一樣迅速。

每形成1厘米厚度的黑土大約需要400年的時間，但在只用不養(yǎng)的情況下，黑土開墾40年，土壤有機質(zhì)含量即可下降50%左右，下降速度驚人。

由于開墾后受到生態(tài)系統(tǒng)改變和人類活動的雙重驅動，東北黑土地出現(xiàn)了嚴重的退化現(xiàn)象。

水土流失嚴重、土壤“破皮黃”、秸稈離地不還田、土壤壓實板結、有機質(zhì)下降、土壤質(zhì)量降低，表現(xiàn)為“變薄、變瘦、變硬”的趨勢。

土壤有機質(zhì)含量和生產(chǎn)能力隨開墾時間的變化（圖片來源：參考文獻1）

快速退化的黑土地已嚴重威脅到國家糧食安全和東北區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。如何在利用中保護黑土地、提升土壤肥力、實現(xiàn)黑土持續(xù)黑，是亟待解決的關鍵科學問題。

保護黑土地，守好中國大糧倉

保護和利用好黑土地，實現(xiàn)黑土持續(xù)黑、糧食持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，需要科技的助力和振興。

中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所一直致力于黑土地保護和利用方面的研究。黑龍江海倫農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站創(chuàng)建了一系列不同農(nóng)田管理措施下黑土質(zhì)量演變長期定位實驗，證實了通過向土壤中增施秸稈或有機肥，可較快速地提高土壤有機質(zhì)，培肥土壤的同時，提升作物品質(zhì)和質(zhì)量。

多年來，通過技術模式的構建、優(yōu)化和示范推廣，研究團隊提出了以秸稈粉碎、有機肥混合深翻還田，結合玉米-大豆輪作為關鍵技術的深耕培土“龍江模式”。

特別是黑土的成土母質(zhì)肥力恢復的程度和速度，遠超過表層黑土的肥力恢復程度和速度，這主要歸因于“碳饑餓”狀態(tài)的母質(zhì)更有利于有機質(zhì)的固存。

土壤2：1型黏土礦物吸附、磷鉀養(yǎng)分釋放、團聚結構周轉、微生物生物化學的諸多耦合過程，都深刻影響土壤有機質(zhì)的周轉和穩(wěn)定，持續(xù)影響外源碳進入土壤，形成穩(wěn)定的土壤有機質(zhì)。

有機物料施用對典型黑土和黑土母質(zhì)肥力演變中土壤有機質(zhì)含量的影響

（圖片來源：參考文獻1）

秸稈或有機肥還田，可不斷地給黑土地“加餐”，將大量的養(yǎng)分返還給土壤，同時增加了土壤的蓄水能力和導氣性，改善了土壤結構，提高了土壤微生物的數(shù)量和豐富度，促進了土壤中養(yǎng)分元素的循環(huán)，提高土壤的碳儲量和土壤質(zhì)量，使土壤更健康，充滿生機。

秸稈或有機肥還田效果圖（圖片來源：李娜）

綜上所述，退化的黑土是可以恢復的，只要時間允許、氣候得當、外源物料充足、生物因素持續(xù)，即使是退化嚴重的黑土也是可以恢復的！然而，形成現(xiàn)在的黑土層至少要6萬年的時間，黑土是這一最珍貴的土壤資源，無法人為重新構建。

所以，**利用和保護好黑土地，**是一項任重而道遠的工程。

科學保護黑土地資源，讓黑土持續(xù)黑，黑得發(fā)光發(fā)亮，守好中國大糧倉，時為己任，功在千秋。

中國人的飯碗，靠東北黑土，更需要中國人自己端！只有用科技去守護“中華大糧倉”，才能端好端牢“中國飯碗”。

參考文獻：

1.韓曉增,李娜.中國東北黑土地研究進展與展望[J].地理科學,2018,38(07):1032-1041.

2.https://www.zhihu.com/question/26702027.