黑土地是指以黑色或暗黑色腐殖质表土层为标志的土地,是一种性状好、肥力高、适宜农耕的优质土地。其土壤成土母质主要为黄土状黏土、洪积物、冲积物、冰碛物及风积物等松散沉积物。黑土层的发育经历了第四纪全新世以来长达万年以上的漫长过程,是大自然赋予人类的宝贵资源。
中国东北是世界四大黑土区之一,这里的黑土地因稀有珍贵,被誉为“耕地中的大熊猫”。但由于长期过度开垦利用、气候变化等多种因素影响,黑土变薄、变瘦、变硬,给农业可持续发展带来挑战。近年来,科技创新成为农业现代化发展的重要支撑,国家有关部门实施了系列黑土地保护规划和行动计划,但用好养好黑土地仍面临压力。
“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出,要实施黑土地保护工程,加强东北黑土地保护和地力恢复。
“党中央始终高度重视国家粮食安全及黑土地保护与利用,中科院作为国家战略科技力量,有责任为黑土地保护利用提供有力科技支撑。”中国科学院院士、中科院副院长张涛在接受《瞭望》新闻周刊专访时表示,中科院针对东北地区黑土地退化严重、地力透支等威胁国家粮食安全和生态安全的重大问题,充分利用长期科学研究成果和技术、数据积累,启动实施了“黑土粮仓”科技会战。该项目通过院省合作,构建黑土区生态保护和农业发展相平衡的土地高效利用新模式,将取得一批用得上、有影响、推得开、留得下的科技成果,为保障国家粮食安全和生态安全提供科技支撑。
黑土变薄、变瘦、变硬
《瞭望》:黑土地在实现中国人端中国碗、中国碗装中国粮中,承担着怎样的重要作用?
张涛:大面积分布有黑土地的区域被称为黑土区。全球范围内,黑土区总面积占全球陆地面积不足7%,且主要集中在四大黑土区:中高纬度的北美洲中南部地区、俄罗斯—乌克兰大平原区、中国东北地区及南美洲潘帕斯草原区。四大黑土区中,北美洲中南部黑土区面积最大,南美洲潘帕斯草原区面积最小,我国东北黑土区排在第三。
东北黑土区面积109万平方公里,典型黑土区耕地面积约2.78亿亩。党的十八大以来,东北黑土区的粮食安全保障能力稳步提升,农业现代化程度不断提高,粮食产量占全国1/5以上,商品粮量约占全国1/4,粮食调出量约占全国1/3,是我国最重要的粮食生产基地和商品粮输出基地,被誉为国家粮食安全“压舱石”。
在全球四大黑土区中,我国东北黑土区开垦最晚,承载的使命最重。改革开放40多年来,黑土地上玉米的单产增长到过去的两到三倍。但因过度开垦利用,黑土地正面临严重退化。东北黑土地黑土层的厚度已经减少了30%至50%,一些地区土壤黑土层不足20厘米,目前黑土层仍以每年1至2毫米的速度减少。养好用好东北黑土地,对实现中国人的饭碗牢牢端在自己手中有重要意义。
《瞭望》:目前东北黑土地具体情况怎样?
张涛:受人类长期干预及全球增暖的影响,全球黑土地的土地利用、土壤侵蚀、有机质和养分元素、土壤结构和蓄水能力等均发生了变化。我国东北黑土地出现了与世界其他黑土地相似的变化特征,同时也存在部分差异性的变化特点。
2021年7月,中科院在国内首次发布《东北黑土地白皮书(2020)》,认为东北黑土地现阶段变化情况主要表现在五个方面:
一是耕地增速趋缓,森林面积增加,湿地草地面积下降。遥感监测结果表明,黑土地耕地面积呈增长趋势,但增幅减缓;黑土地农田内部结构发生了显著变化,水田比例有所增加,旱田比例降低;森林面积持续增加;湿地面积持续减少,但降幅减缓;草地面积下降速度加快。
二是坡地开垦导致土壤侵蚀加剧,黑土变薄。数据显示,2019年东北黑土地水土流失面积占黑土地总面积的20.1%。水土流失主要来源于3°~15°坡耕地,占黑土地水土流失总面积的46.4%。60%以上的旱作农田发生了水土流失问题,黑土层正以年均0.1~0.5厘米的速度剥蚀流失。侵蚀沟发展已造成耕地破碎化,东北黑土地侵蚀沟已累计损毁耕地33.3万公顷。
三是土壤有机质与养分元素衰减,黑土变瘦。有关数据显示,东北黑土地是我国旱地土壤有机碳表现为下降趋势的唯一地区。据估算,与1981年的第二次土壤普查结果相比,2011年典型黑土区海伦市农田黑土平均有机碳含量下降4.0克/千克,表层黑土有机碳含量下降12%。
四是土壤结构改变与蓄水能力下降,黑土变硬。与自然黑土相比,开垦后土容重增加,总孔隙度和田间持水量下降。与第二次土壤普查数据相比,退化黑土中黏粒含量下降,部分黑土质地由轻壤土变成中壤土,表层细颗粒向粗颗粒转变,进一步降低了土壤的蓄水和供肥能力。
五是生态服务功能有所下降。近30年,东北黑土地产水量、生态系统碳储量、土壤保持、防风固沙等生态系统服务功能以及相关县区生态环境状况指数退化趋势得到总体遏制,但仍未恢复到30年前的水平。