2022-02-17 18:13:11
黑土地是大自然給予人類的得天獨厚的寶藏，是一種性狀好、肥力高，非常適合植物生長的土壤，被譽為“耕地中的大熊貓”。目前全球僅有四大黑土區(qū)域，我國的東北平原是我國最重要的糧食生產(chǎn)基地和商品糧輸出基地。如今，黑土地保護(hù)已上升為國家戰(zhàn)略。
為了讓內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市廣袤的黑土地成為維護(hù)國家糧食安全的“壓艙石”作用變得更加沉穩(wěn)有力，呼倫貝爾農(nóng)墾大河灣農(nóng)牧場有限公司在實施黑土地保護(hù)具有重要的代表性，價值巨大。其土地統(tǒng)管統(tǒng)種，特別適合與中科院成建制的合作，能夠保證項目的高執(zhí)行性和可持續(xù)性。
黑土地保護(hù)的“大河灣模式”
“2022年，我們要與呼倫貝爾農(nóng)墾大河灣農(nóng)牧場公司合作，在3700畝耕地上陸續(xù)開展各模式的實驗對比。”中科院計算所研究員、“黑土糧倉”大河灣示范區(qū)負(fù)責(zé)人張玉成博士在1月14日召開的中科院“黑土糧倉”大河灣戰(zhàn)區(qū)2022年工作計劃報告會議上說道，并統(tǒng)籌規(guī)劃了2022年“黑土糧倉”大河灣示范區(qū)開年準(zhǔn)備工作。
據(jù)介紹，大河灣示范區(qū)由中科院計算所牽頭，呼倫貝爾農(nóng)墾集團(tuán)、東北地理所等多家單位共同參與，旨在探索構(gòu)建“數(shù)字化智能決策+無人化精準(zhǔn)執(zhí)行”的黑土地保護(hù)“大河灣模式”，并面向五大黑土典型區(qū)域大興安嶺東南麓8000萬畝黑土地進(jìn)行復(fù)制推廣。自2021年4月份正式實施以來，各方積極組織中科院內(nèi)外以及地方力量，為大河灣黑土地保護(hù)出謀劃策，截至目前，大河灣黑土地保護(hù)項目已經(jīng)初步打通了多源數(shù)據(jù)采集、融合，分析決策到智能農(nóng)機(jī)裝備無人化精準(zhǔn)化執(zhí)行的全環(huán)節(jié)與全流程。
中國科學(xué)院充分發(fā)揮學(xué)科全的優(yōu)勢，組織院內(nèi)外數(shù)十家相關(guān)單位，齊聚黑土地，共同打響“黑土糧倉，科技會戰(zhàn)”。中科院黑土地保護(hù)項目目前設(shè)置有6個共性技術(shù)攻關(guān)和7個示范區(qū)的建設(shè)，大河灣示范區(qū)就是7個示范區(qū)中的一個。大河灣示范區(qū)屬于我國5大黑土典型類型之一的大興安嶺東南麓區(qū)，主要特點就是漫坡漫崗，耕土層薄，大陸季風(fēng)氣候，降雨量不多但集中，很容易造成風(fēng)蝕水蝕。大興安嶺南麓區(qū)占整個黑土地區(qū)域總面積的9%，大河灣是其典型代表，在大河灣實施黑土地保護(hù)具有重要的代表性，價值巨大。此外，大河灣示范區(qū)位于呼倫貝爾農(nóng)墾集團(tuán)公司轄區(qū)，既是全國第三大農(nóng)墾，也是全國唯一成建制、準(zhǔn)軍事化管理的國營農(nóng)墾，其土地統(tǒng)管統(tǒng)種，特別適合與中科院成建制的合作，能夠保證項目的高執(zhí)行性和可持續(xù)性。
大河灣示范區(qū)項目主要針對大河灣示范區(qū)自身的氣候、地形、作業(yè)方式以及規(guī)?；鳂I(yè)的產(chǎn)業(yè)特點，從風(fēng)蝕水蝕治理、地力提升、農(nóng)機(jī)裝備智能化改造、農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合實現(xiàn)保護(hù)性耕作以及建立科學(xué)的黑土用養(yǎng)評價體系等幾個方面展開。在各成員單位共同努力下，在呼倫貝爾農(nóng)墾集團(tuán)公司以及大河灣農(nóng)牧場公司的大力支持下，取得一系列進(jìn)展。
16.8萬畝黑土數(shù)據(jù)繪成一張圖
“繪成了一張圖”——有效獲得了呼倫貝爾農(nóng)墾大河灣農(nóng)牧場公司全域16.8萬畝黑土本底數(shù)據(jù)一張圖。充分利用遙感、無人機(jī)、傳感器以及人工取樣等多種手段，結(jié)合信息技術(shù)、人工智能技術(shù)與農(nóng)藝技術(shù)充分結(jié)合，開發(fā)了土壤養(yǎng)分反演算法、地物識別模型等8種模型與算法，實現(xiàn)了土壤物理性質(zhì)、養(yǎng)分（氮磷鉀）、有機(jī)質(zhì)、地界、作物、水蝕溝分布、氣象等全面信息在16.8萬畝區(qū)域的反演，經(jīng)過和人工檢測數(shù)據(jù)比對，整體準(zhǔn)確率能夠達(dá)到85%以上。此外，基于反演模型與歷史遙感數(shù)據(jù)的結(jié)合，成功反演出從2014年到2021年整個大河灣地區(qū)有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀的歷史數(shù)據(jù)，對于今后詳細(xì)分析各種植模式對黑土地的具體影響具有重要意義。
“有了一個解決方案”——切實探明了水蝕溝的分布成因并提出了解決方案。目前已經(jīng)探明了整個呼倫貝爾農(nóng)墾大河灣農(nóng)牧場公司水蝕溝和干溝的分布，共約290多畝，形成原因是漫坡漫崗、雨水集中加上大陸季風(fēng)氣候和傳統(tǒng)地表擾動性耕作。因此，有針對性地提出了生物籬網(wǎng)降低風(fēng)速、秋季收獲后機(jī)械鎮(zhèn)壓、留茬秸稈覆蓋、免耕播種等綜合模式，形成了“休閑期固土降速減蝕，生長季防蝕保墑促肥”的一整套技術(shù)方案。目前，已經(jīng)完成了秋冬季降速減蝕技術(shù)措施的田間布設(shè)。
“項目建設(shè)部分成型”——設(shè)計并完成了部分大型基礎(chǔ)設(shè)施配套建設(shè)工作。目前，呼倫貝爾農(nóng)墾集團(tuán)公司投資數(shù)千萬元建設(shè)的大數(shù)據(jù)指揮中心已經(jīng)完成封頂，將成為呼倫貝爾農(nóng)墾集團(tuán)公司乃至大興安嶺南麓的數(shù)據(jù)中心，對黑土地保護(hù)起到重要作用。另外，野外臺站、風(fēng)光儲能項目也完成了選址及第一版技術(shù)設(shè)計方案設(shè)計。在有機(jī)肥制備方面，完成了測土配方和穩(wěn)定性復(fù)合肥料配方設(shè)計，并充分利用當(dāng)?shù)亟斩捫笄菁S便資源，形成了有機(jī)肥制備技術(shù)方案。
“應(yīng)用示范有成果”——實現(xiàn)了智能化農(nóng)機(jī)改造與保護(hù)性耕作相結(jié)合的應(yīng)用示范。對大河灣農(nóng)牧場公司傳統(tǒng)柴油動力農(nóng)機(jī)進(jìn)行了智能化改造，目前共計改造687臺，可實現(xiàn)位置跟蹤、計畝統(tǒng)計、油耗監(jiān)測、深耕深松監(jiān)測等功能。自主研發(fā)了清潔能源全程無人駕駛智能農(nóng)機(jī)“鴻鵠”T30和“鴻鵠”T150，結(jié)合條耕機(jī)、免耕播種機(jī)等保護(hù)性耕作農(nóng)機(jī)具進(jìn)行了小規(guī)模示范。同時正在開發(fā)農(nóng)機(jī)社會化服務(wù)平臺，實現(xiàn)智能農(nóng)機(jī)裝備需求和作業(yè)的網(wǎng)聯(lián)化管理，有效解決農(nóng)墾大量保護(hù)性耕作高端裝備閑置與周邊農(nóng)民無機(jī)可用的矛盾。
保護(hù)黑土地未來可期
科技和企業(yè)的“牽手”，讓可保護(hù)的黑土地?zé)òl(fā)出最大價值。中科院“建立種植信息化大數(shù)據(jù)系統(tǒng)”——全面梳理整個大河灣農(nóng)場的種植體系，建立了種植信息化大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，實現(xiàn)地塊級“耕種管收”的精細(xì)化管理和全生命周期的數(shù)據(jù)采集。2021年，大河灣農(nóng)牧場公司秋收時已經(jīng)測試應(yīng)用大數(shù)據(jù)平臺，在一定程度上提高了作業(yè)效率，已計劃從2022年春播開始系統(tǒng)性地應(yīng)用大數(shù)據(jù)平臺。這些數(shù)據(jù)的積累，將從數(shù)據(jù)上說明如何好養(yǎng)好黑土地，形成科學(xué)的黑土地保護(hù)評價體系。
下一步，中科院與呼倫貝爾農(nóng)墾將會在各個方面穩(wěn)扎穩(wěn)打進(jìn)一步夯實項目基礎(chǔ)，為早日探索構(gòu)建“數(shù)字化智能決策+無人化精準(zhǔn)執(zhí)行”的黑土地保護(hù)“大河灣模式”繼續(xù)奮斗，將呼倫貝爾農(nóng)墾大河灣農(nóng)牧場公司打造成黑土地保護(hù)與產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)示范標(biāo)桿與典范，并面向整個大興安嶺東南麓黑土區(qū)域進(jìn)行復(fù)制推廣。
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