科技日报记者 杨仑
金秋时节，辽河平原沃野千里。辽宁省铁岭市昌图县的成片玉米褪去青纱，裹上了沉甸甸的金黄。
丰收的喜悦洋溢在中国科学院沈阳应用生态所（以下简称“沈阳生态所”）研究员、我国黑土研究领域资深科学家张旭东脸上。他蹲下身扒开土层，翻出深褐色的土壤：“这块地已经连续10年秸秆还田，这层已经腐烂，跟土壤融为一体了。”
作为全国知名的产粮大县，曾几何时，这里的黑土层因开垦时间长、高强度利用而面临“变薄、变瘦、变硬”的严峻挑战。
耕地是粮食生产的命根子。自2021年起，中国科学院联合东北三省一区打响“黑土粮仓”科技会战，集结院内27家研究机构、院外71家单位共1300余人，专攻黑土地“变薄、变瘦、变硬”的退化难题。如今，7个万亩核心示范区19.3万亩示范田里，土壤有机质含量提升0.25%至0.7%，粮食产量提升5.2%以上。
9月末，记者走进了这片土地，亲眼见证黑土上的变化。
“农技小院”筑牢黑土根基
昌图在蒙古语中是绿色草原的意思。历经200余年开垦，昌图早已成了享誉全国的辽北粮仓。近年来，沈阳生态所联合多方科研力量扎根昌图黑土地，以科技突破破除生产瓶颈，以机制创新激活保护动力。
他们采用秸秆覆盖还田、宽窄行、二比空等保护性耕作模式，取得了增产丰收的成绩。提到这些变化，昌图现代农业试验站站长、沈阳生态所研究员解宏图感触颇深：“农户最开始的态度是看热闹，不看好；现在却主动上门寻求技术支持，主动养地、科学耕作。”从读博算起，解宏图从事黑土地保护工作已经二十年了。他深知，农业科研成果如果只停留在论文里、科研大院内，黑土地就得不到真正保护。为此，他带领研究团队在昌图县大力推动“农技推广小院”网格化建设，将硬核科技高效地注入田间地头。
“跟科学家合作后，地越种越好，产量越来越高，这是实在话。”昌图县阳宇农机专业服务合作社理事长李忠华说。
不同于传统的单向农技推广，昌图建立的“农技推广小院”以合作社和新型经营主体为载体，紧扣“多用秸秆、巧用粪肥、少动土”的技术原则，把科研人员、地方农技人员、新型农机装备直接“搬”到农民家门口。“我们为昌图县80多家合作社做技术支撑。”解宏图说。
依托这些小院，昌图构建起了“政、研、企、种、养”多方紧密协作的可持续运行机制。政府定规划、科研院所出技术、农机企业供装备、种植与养殖大户共实施，打破了以往部门分散、主体脱节的壁垒。
从宽窄行种植、分层分段精准施肥，到保护性耕作免耕播种，一项项复杂的技术被小院细化转化为易学好用的操作规范，实现了由点及面的快速复制，最终凝聚成可看、可用、可推广的黑土地保护“昌图样板”。
“菌剂特种兵”破解寒区粪污难题
黑土地不仅需要秸秆来“护”，更需要源源不断的高品质有机养分来“补”。昌图是产粮大县，同时也是年出栏生猪近400万头、肉牛数十万头的养殖大县，年产畜禽粪污超750万吨。在东北漫长寒冷的冬季，粪污冻结、发酵周期长达180天以上，传统的固液分离与露天存放不仅臭气熏天，极易外溢污染水土，更造成了宝贵肥源的严重浪费。
“种养脱节，粪污成了环境负担；但只要无害化处理得当，它就是养肥黑土地的最佳资源。”沈阳生态所研究员张玉兰告诉记者。她和科研团队精准破题，提出“固液全量、酵储一体”的新理念，把主攻方向聚焦于寒区粪污的高效无害化降解与生物促腐。
为了唤醒低温下沉睡的发酵体系，张玉兰没有闭门造车，而是回到昌图县老城镇的养猪场粪污池中“淘金”。历经多年筛选与上百天的严苛监测，团队针对东北气候特征与不同处理需求，量身定制出四支各怀绝技的“菌剂特种兵”：以芽孢杆菌为主的M1队是“养分守门员”，全钾、全碳保留率较对照提高50%至70%；以芽孢杆菌和醋酸杆菌复合的M2队是“快速突击队”，产气旺盛、纤维素降解力极强，种子发芽指数达128.3%；富含乳酸杆菌与产乙酸菌的M3、M4队则是“盐分调控专家”，有效防范长期施用引发的土壤次生盐渍化。
有了“菌剂特种兵”的加盟，7000立方米高标准HDPE膜密闭发酵囊顺利建成，成功将液体粪污腐熟周期从180天大幅缩短至120天安全腐熟期，完美适配了东北短暂的春秋整地施肥窗口期，彻底解决了无害化处理难、异味散不尽的顽疾。
当记者走进位于昌图县老城镇的粪污处理场地时，完全闻不到异味。“与传统处理方式相比，我们不仅处理了粪污问题，还变废为宝改变了黑土地‘变瘦’的趋势。”张玉兰说。
粪污无害化处理重构了黑土地的健康微生态。田间五年定位试验数据显示，无害化液体粪肥配合秸秆覆盖还田驱动了土壤颗粒态有机碳与矿质结合态有机碳的协同积累，实现了“活性碳库保供给、稳定碳库促固碳”。
在昌图老城镇核心示范区，施用高效发酵粪肥替代20%化肥后，黑土地有机质持续回升，玉米不仅单产提升超过21%，籽粒品质也显著优化。与此同时，团队建立的土壤承载力预警与重金属、抗生素风险评估模型，筑牢了生态防线。昔日的“臭污池”，在科技力量的赋能下彻底蜕变为滋养黑土地的“营养源”。
从覆盖秸秆到利用粪肥，黑土地保护落在一道道农事环节里。“保护黑土地是一场科技会战，更是一场需要久久为功的持久战。”张旭东说。
（受访方供图）
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