【中國科學(xué)報】躬耕在黑土地上的科研人
■本報記者 王晨緋
中國科學(xué)院海倫農(nóng)業(yè)生態(tài)實(shí)驗站（以下簡稱海倫站）成立于1978年，1988年加入中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN），2005年成為國家站（黑龍江海倫農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站）成員。經(jīng)過40年的發(fā)展，它已經(jīng)是東北黑土區(qū)綜合性的農(nóng)業(yè)資源、環(huán)境、生態(tài)等多學(xué)科的綜合研究基地。
33年提煉出一組數(shù)字
“黑土地是我國乃至世界少有的肥沃土壤，對它的保護(hù)不但對糧食安全和環(huán)境保護(hù)有重大意義，而且典型黑土的長期存在，也是對文化遺產(chǎn)的保護(hù)，要留給子孫后代持續(xù)利用。” 中科院東北地理所研究員韓曉增說。
海倫站的主要研究任務(wù)之一就是退化黑土地生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建，開展人類強(qiáng)烈干預(yù)下黑土地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)長期演變規(guī)律及影響因子研究；黑土地退化機(jī)理與修復(fù)研究；研究黑土地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)管理技術(shù)體系，為提高黑土地耕地綜合生產(chǎn)能力提供科學(xué)依據(jù)與優(yōu)化管理方法。
韓曉增常年在野外觀察土壤剖面時，發(fā)現(xiàn)即使是人們一貫公認(rèn)的肥沃黑土地，表層也發(fā)生了黑土層“變薄、變瘦、變硬”的三大變化，通過兩組33年的長期定位試驗發(fā)現(xiàn)是土壤腐殖化物質(zhì)不斷減少所致。野外觀測時發(fā)現(xiàn)了白漿土的白漿層是限制作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要因子，白漿層是 “干了刀槍不入、濕了滴水不漏”的障礙層。
為了找到解決這些問題的辦法，韓曉增在國內(nèi)外首先提出了肥沃耕層構(gòu)建的理念，進(jìn)行了肥沃耕層構(gòu)建技術(shù)研發(fā)。他將各種能提升表層黑土腐殖化物質(zhì)的物料和放置不同深度組合起來開展試驗：分別設(shè)置0、15、20、35、50厘米深度，采用了耕翻、免耕、淺耕、深松等手段，分別等到旱年、澇年、不旱不澇的年份來進(jìn)行大自然的檢驗。
“35厘米為最優(yōu)的肥沃耕層構(gòu)建深度，實(shí)行三年構(gòu)建一次肥沃耕層頻度效果最優(yōu)。”韓曉增已經(jīng)記不起向多少人說過這組數(shù)字，為了這組數(shù)字他在黑土上躬耕了33年。
韓曉增帶領(lǐng)團(tuán)隊采用實(shí)驗室模擬、田間長期定位試驗和大田對比試驗的方法，運(yùn)用同位素示蹤技術(shù)、核磁技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)等方法，對我國東北黑土地表層土壤屬性進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究，最終形成了“黑土肥力形成與調(diào)控”研究成果，該項成果榮獲2017年吉林省自然科學(xué)獎一等獎。
在理論研究的基礎(chǔ)上，他們又進(jìn)一步研發(fā)黑土地表層調(diào)控技術(shù)，完成了“黑土地肥沃耕層構(gòu)建技術(shù)及其在黑土地保護(hù)中的應(yīng)用”，于2017年獲得了黑龍江省科技進(jìn)步獎一等獎。
豆農(nóng)的“送豆觀音”
海倫站的試驗田里，有很大一片樣地是李艷華的育種試驗地。
1990年，海倫人李艷華本科畢業(yè)后，成為海倫農(nóng)業(yè)生態(tài)實(shí)驗站的一員。28年過去，如今52歲的李艷華大部分時間仍然是在試驗田里度過。
育種需要和農(nóng)民種地一樣經(jīng)歷春種、夏管秋收的過程。不一樣的是，平時她要更頻繁地記錄大豆生長進(jìn)度，抗蟲、抗草、抗風(fēng)特性，每一點(diǎn)都不能落下；收獲季節(jié)，她要坐在地上篩選裝袋，每一個豆莢、每一個豆粒都反復(fù)觀察。
“育種，有時比照顧孩子還費(fèi)功夫，特別是遴選品種的過程，必須要純手工處理。”李艷華說。
20多年來，她做了3000多個雜交組合，從中選育出優(yōu)質(zhì)大豆品種十多個，單產(chǎn)達(dá)到國際先進(jìn)水平，累計推廣優(yōu)質(zhì)大豆5000多萬畝，增產(chǎn)20多億斤，為農(nóng)民增加效益40多億元，農(nóng)民們親切地稱她為“送豆觀音”。
“這是東生1號特別抗病，籽粒色澤濃黃，非常圓，做豆芽好，生出的豆芽直又長，產(chǎn)品率高，口感好，幾乎成了發(fā)豆芽專用品種；做豆腐也好，蛋白高，出豆腐，收購價高，每斤高出其他品種一毛五分。這是東生7號，有非常好的加工品質(zhì)，做出來的豆?jié){純正濃香，入口綿柔，永和豆?jié){很大一部分用的是東生7號……”李艷華拎起一袋袋金黃的豆種，如數(shù)家珍。
2015年，因科技成果轉(zhuǎn)化成績突出，李艷華被破格晉升為正高級工程師。
2017年，李艷華被選為“中國科學(xué)院關(guān)鍵技術(shù)人才”——“在解決關(guān)鍵技術(shù)問題、推動技術(shù)創(chuàng)新方面取得較好的成果”。中科院東北地理所建所以來一共有3人獲此殊榮。
“機(jī)理研究必須跑步前進(jìn)”
“都說黑土退化了，可這個退化過程究竟是怎么演變的，我們還要繼續(xù)深入地研究，揭示其內(nèi)在機(jī)理和過程。” 海倫站常務(wù)副站長李祿軍研究員，2010年博士畢業(yè)后找工作，就是看上了海倫站的長期樣地，下定決心要留在海倫站。
通過幾年“泡”在站里的觀測、實(shí)驗，李祿軍發(fā)現(xiàn)，根據(jù)許多研究結(jié)果，秸稈還田能提升土壤有機(jī)碳含量，但秸稈的輸入同時又會加劇土壤有機(jī)碳分解，導(dǎo)致了有些地方秸稈還田效果還可以，有的地方卻沒那么顯著。李祿軍苦苦思索這個中間過程是受區(qū)域土壤類型影響，還是受降水等氣候因素影響，抑或其他因素造成？
他最近頻繁奔波于北京、南京，向同行前輩請教新建平臺的科學(xué)問題。新建的黑土農(nóng)田土壤養(yǎng)分循環(huán)實(shí)驗平臺是海倫站建站以來，田間實(shí)驗平臺中科技含量最高、經(jīng)費(fèi)投入最多的實(shí)驗平臺，實(shí)現(xiàn)了田間原位、同步和實(shí)時觀測土壤溫室氣體通量及其穩(wěn)定同位素豐度的動態(tài)變化。
“這是四個野外臺站聯(lián)合的項目，由幾位老師一起設(shè)計出來的。落在我們海倫站就是黑土農(nóng)田土壤養(yǎng)分循環(huán)實(shí)驗平臺。”他說。
這是個更注重過程的平臺。談起這個平臺，李祿軍有點(diǎn)兒興奮：“人們通常通過簡單比較土壤養(yǎng)分含量的時空變化，得出黑土退化的結(jié)論，整個退化過程并不清晰。新的實(shí)驗平臺就是要通過田間原位過程觀測和動態(tài)監(jiān)測解決這個模糊的問題。”
“我們必須加快進(jìn)度，黑土退化治理刻不容緩，機(jī)理研究必須跑步前進(jìn)。” 李祿軍說。
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