黑土地是大自然给予人类的得天独厚的宝藏，是一种性状好、肥力高，非常适合植物生长的土壤，被誉为“耕地中的大熊猫”。目前全球仅有四大黑土区域，我国的东北平原是我国最重要的粮食生产基地和商品粮输出基地。如今，黑土地保护已上升为国家战略。
为了让内蒙古自治区呼伦贝尔市广袤的黑土地成为维护国家粮食安全的“压舱石”作用变得更加沉稳有力，呼伦贝尔农垦大河湾农牧场有限公司在实施黑土地保护具有重要的代表性，价值巨大。其土地统管统种，特别适合与中科院成建制的合作，能够保证项目的高执行性和可持续性。
黑土地保护的“大河湾模式”
“2022年，我们要与呼伦贝尔农垦大河湾农牧场公司合作，在3700亩耕地上陆续开展各模式的实验对比。”中科院计算所研究员、“黑土粮仓”大河湾示范区负责人张玉成博士在1月14日召开的中科院“黑土粮仓”大河湾战区2022年工作计划报告会议上说道，并统筹规划了2022年“黑土粮仓”大河湾示范区开年准备工作。
据介绍，大河湾示范区由中科院计算所牵头，呼伦贝尔农垦集团、东北地理所等多家单位共同参与，旨在探索构建“数字化智能决策+无人化精准执行”的黑土地保护“大河湾模式”，并面向五大黑土典型区域大兴安岭东南麓8000万亩黑土地进行复制推广。自2021年4月份正式实施以来，各方积极组织中科院内外以及地方力量，为大河湾黑土地保护出谋划策，截至目前，大河湾黑土地保护项目已经初步打通了多源数据采集、融合，分析决策到智能农机装备无人化精准化执行的全环节与全流程。
中国科学院充分发挥学科全的优势，组织院内外数十家相关单位，齐聚黑土地，共同打响“黑土粮仓，科技会战”。中科院黑土地保护项目目前设置有6个共性技术攻关和7个示范区的建设，大河湾示范区就是7个示范区中的一个。大河湾示范区属于我国5大黑土典型类型之一的大兴安岭东南麓区，主要特点就是漫坡漫岗，耕土层薄，大陆季风气候，降雨量不多但集中，很容易造成风蚀水蚀。大兴安岭南麓区占整个黑土地区域总面积的9%，大河湾是其典型代表，在大河湾实施黑土地保护具有重要的代表性，价值巨大。此外，大河湾示范区位于呼伦贝尔农垦集团公司辖区，既是全国第三大农垦，也是全国唯一成建制、准军事化管理的国营农垦，其土地统管统种，特别适合与中科院成建制的合作，能够保证项目的高执行性和可持续性。
大河湾示范区项目主要针对大河湾示范区自身的气候、地形、作业方式以及规模化作业的产业特点，从风蚀水蚀治理、地力提升、农机装备智能化改造、农机农艺结合实现保护性耕作以及建立科学的黑土用养评价体系等几个方面展开。在各成员单位共同努力下，在呼伦贝尔农垦集团公司以及大河湾农牧场公司的大力支持下，取得一系列进展。
16.8万亩黑土数据绘成一张图
“绘成了一张图”——有效获得了呼伦贝尔农垦大河湾农牧场公司全域16.8万亩黑土本底数据一张图。充分利用遥感、无人机、传感器以及人工取样等多种手段，结合信息技术、人工智能技术与农艺技术充分结合，开发了土壤养分反演算法、地物识别模型等8种模型与算法，实现了土壤物理性质、养分（氮磷钾）、有机质、地界、作物、水蚀沟分布、气象等全面信息在16.8万亩区域的反演，经过和人工检测数据比对，整体准确率能够达到85%以上。此外，基于反演模型与历史遥感数据的结合，成功反演出从2014年到2021年整个大河湾地区有机质、氮磷钾的历史数据，对于今后详细分析各种植模式对黑土地的具体影响具有重要意义。
“有了一个解决方案”——切实探明了水蚀沟的分布成因并提出了解决方案。目前已经探明了整个呼伦贝尔农垦大河湾农牧场公司水蚀沟和干沟的分布，共约290多亩，形成原因是漫坡漫岗、雨水集中加上大陆季风气候和传统地表扰动性耕作。因此，有针对性地提出了生物篱网降低风速、秋季收获后机械镇压、留茬秸秆覆盖、免耕播种等综合模式，形成了“休闲期固土降速减蚀，生长季防蚀保墒促肥”的一整套技术方案。目前，已经完成了秋冬季降速减蚀技术措施的田间布设。
“项目建设部分成型”——设计并完成了部分大型基础设施配套建设工作。目前，呼伦贝尔农垦集团公司投资数千万元建设的大数据指挥中心已经完成封顶，将成为呼伦贝尔农垦集团公司乃至大兴安岭南麓的数据中心，对黑土地保护起到重要作用。另外，野外台站、风光储能项目也完成了选址及第一版技术设计方案设计。在有机肥制备方面，完成了测土配方和稳定性复合肥料配方设计，并充分利用当地秸秆畜禽粪便资源，形成了有机肥制备技术方案。
“应用示范有成果”——实现了智能化农机改造与保护性耕作相结合的应用示范。对大河湾农牧场公司传统柴油动力农机进行了智能化改造，目前共计改造687台，可实现位置跟踪、计亩统计、油耗监测、深耕深松监测等功能。自主研发了清洁能源全程无人驾驶智能农机“鸿鹄”T30和“鸿鹄”T150，结合条耕机、免耕播种机等保护性耕作农机具进行了小规模示范。同时正在开发农机社会化服务平台，实现智能农机装备需求和作业的网联化管理，有效解决农垦大量保护性耕作高端装备闲置与周边农民无机可用的矛盾。
保护黑土地未来可期
科技和企业的“牵手”，让可保护的黑土地焕发出最大价值。中科院“建立种植信息化大数据系统”——全面梳理整个大河湾农场的种植体系，建立了种植信息化大数据系统，实现地块级“耕种管收”的精细化管理和全生命周期的数据采集。2021年，大河湾农牧场公司秋收时已经测试应用大数据平台，在一定程度上提高了作业效率，已计划从2022年春播开始系统性地应用大数据平台。这些数据的积累，将从数据上说明如何好养好黑土地，形成科学的黑土地保护评价体系。
下一步，中科院与呼伦贝尔农垦将会在各个方面稳扎稳打进一步夯实项目基础，为早日探索构建“数字化智能决策+无人化精准执行”的黑土地保护“大河湾模式”继续奋斗，将呼伦贝尔农垦大河湾农牧场公司打造成黑土地保护与产业融合发展的现代化农业示范标杆与典范，并面向整个大兴安岭东南麓黑土区域进行复制推广。
作者：马晓刚 李昊
