东北黑土的秘密：玉米和大豆的丰收密码

东北黑土的秘密：玉米和大豆的丰收密码

东北黑土被誉为“耕地中的大熊猫”，其最显著的特征就是富含有机质。研究表明，东北黑土的有机质含量高达6%以上，是全球最肥沃的土壤之一。这种独特的自然条件，使得东北成为我国重要的粮食生产基地，尤其是玉米和大豆两大作物的主产区。

东北黑土的形成经历了数万年的自然雕琢。这里冬季寒冷漫长，夏季温暖湿润，这种季节性差异导致植物在夏季生长旺盛，大量枯枝落叶在冬季因低温难以分解，逐渐积累形成腐殖质。平坦的地形利于水分和养分的保存，丰富的草本植被为土壤提供了充足的有机物来源。这些因素共同作用，塑造出这片珍贵而肥沃的土地资源。

东北地区是我国玉米和大豆的主要产区。据统计，东北三省一区（黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古东部）的玉米种植面积占全国的40%以上，产量更是接近全国总产量的一半。大豆的种植面积和产量同样占据全国的半壁江山。这片肥沃的黑土地，为保障国家粮食安全做出了重要贡献。

科学合理的施肥不仅能提升土壤肥力，还能显著提高作物产量。以大豆为例，每生产100公斤大豆籽粒，需吸收氮素6-8公斤、磷素1.5-2.0公斤、钾素4.5-5.5公斤。因此，精准施肥尤为重要。

在氮肥管理方面，大豆根系能够与根瘤菌共生固氮，80%以上的氮素来自固氮作用。但在大豆生长初期，需适量补充氮肥，促进根系发育和根瘤菌形成。研究表明，每亩补充5-10公斤氮肥可使大豆苗期生长更健壮。

磷肥对于促进大豆根系发育和开花结荚至关重要。在酸性土壤中，施用过磷酸钙效果较好，施用量为每亩10-15公斤。钾肥有助于大豆提高抗逆性，增加粒重和产量，推荐在开花期喷施0.2%-0.3%的磷酸二氢钾溶液。

通过平衡施肥和科学管理，大豆产量可提高15%-20%，且籽粒品质得到明显改善。这种营养管理方案为大豆种植提供了科学依据。

随着现代化进程的加快，如何精准监测并有效保护耕地质量，成为保障国家粮食安全的重要课题。近日，在第二届黑土地耕地质量监测评价论坛上，中国科学院东北地理与农业生态研究所发布天空地立体监测技术。这一技术结合遥感与物联网等多种设备和手段，实现了对黑土地的多维监测，为黑土地“诊断把脉”提供了理论支撑，更为搭建新型农业场景提供了重要底层数据。

“我们的工作相当于给土地看病，具体来说就是利用天空地数据给黑土地做诊断。”该所研究员刘焕军说。黑土地是世界上最肥沃的土壤，被誉为耕地中的“大熊猫”。尽管黑土高产丰产，但仍面临土地肥力透支的问题。为此，3年前，刘焕军团队联合9家单位，开始研发黑土地耕地质量天空地立体监测技术。团队面向国家需求，围绕“黑土地耕地质量本底不清、变化不明”，“变薄、变瘦、变硬”等问题展开科研攻关。

“传统的耕地质量监测手段依赖于人工采样和实验室分析，不仅费时费力，还难以对大范围耕地进行实时监测和动态管理。而天空地立体监测技术可从多个维度了解耕地的具体情况。”刘焕军说。

耕地质量监测技术集成多源多模态卫星遥感，有人机、无人机，以及地面传感器与地面采样等设备和手段，为黑土地搭建起了高效、精准、全面的耕地立体监测网络，精准把脉黑土质量。“利用卫星遥感，该技术可实现对大范围耕地的宏观监测，掌握耕地质量的空间分布和变化趋势；通过航空遥感技术，可以对重点区域进行中小尺度监测，获取更加详细的数据；通过地面站点监测，可以对特定区域的耕地质量进行精准测量和分析。这种多层次的监测体系，确保了数据的全面性和准确性。”刘焕军说。

此外，通过实时传输监测数据，并进行大数据分析和处理，天空地立体监测技术可对耕地质量进行动态管理和预警。一旦发现耕地质量下降，科研人员可立即采取治理和修复措施。

基于监测数据，监测系统可以制定更加科学合理的耕地保护政策和农业发展规划。例如，根据耕地质量评价结果，监测系统可以优化作物种植结构、调整施肥用药方案、应用节水灌溉技术等，提高农业生产效率和资源利用效率。

“由于耕地质量多不相同，我们力求因地制宜解决好各类土地问题。”刘焕军说，黑土地耕地质量天空地立体监测成果包含了黑土区尺度、生态区尺度、农场/县域尺度、地块尺度与地块内部精准管理分区5个尺度。

“在九三分公司与旗下的鹤山农场，我们获取了10米空间分辨率的土壤有机质空间分布数据，并根据农场的地形与气候特点，将数据进一步优化，使土壤有机质监测精度高于90%。”团队助理研究员罗冲解释说，这不仅方便分公司与农场掌握耕地的基本情况，还可以指导农户精准施肥。

为让农户们享受到立体监测系统的决策成果，团队还开发了中科司农智能农业软件。利用该软件，农户只需要在屏幕上绘制地块，即可获得地块的土壤含量、气象、长势、灾害、产量等各类信息，以及施肥、喷药、播种、灌溉等农业生产指导方案，打通了科技赋农的最后一公里。

东北黑土的肥沃土壤和科学管理技术，为玉米和大豆的丰收提供了坚实的保障。通过精准施肥和技术创新，不仅提高了作物产量，还保护了这片珍贵的土地资源，为国家粮食安全和农业可持续发展做出了重要贡献。