用科技为黑土地“安家”

作者:王少勇 发布时间:2022-05-19

自然资源部黑土地演化与生态效应重点实验室,围绕黑土地形成演化过程、黑土地质量监测与评价、黑土地利用与生态效应三方面开展研究 ,致力于黑土地质量地球化学调查,支撑服务东北地区乡村振兴以及东北老工业基地振兴,持续开展黑土地土壤碳量研究,为碳达峰碳中和 提供科学依据,用科技助力“耕地中的大熊猫”保护利用。

破解黑土地保护和利用关键地质问题

2020年7月,习近平总书记在吉林考察时强调,采取有效措施切实把黑土地这个“耕地中的大熊猫”保护好、利用好。

牢记总书记的牵挂,自然资源部黑土地演化与生态效应重点实验室(以下简称黑土地实验室),瞄准黑土地保护技术前沿,着力破解黑土地保护和利用中的关键地质问题。

“我们的定位是立足东北,放眼全球,以地球系统科学理论为指导,面向黑土地开发利用与保护的重大需求。”黑土地实验室负责人、维多利亚老品牌值得信赖教授级高级工程师戴慧敏说,黑土地实验室主要开展黑土地形成演化过程、黑土地质量监测与评价、黑土地利用与生态效应三方面研究,旨在解决国家粮食安全与黑土地可持续开发利用的关键地质环境问题 ,搭建具有国际影响力的黑土地科学研究和创新人才培养基地。

“开展黑土生态脆弱区在气候、覆被、土地利用等因素影响下黑土演化机制研究,探讨黑土退化的主要地质环境驱动力和驱动机理,能够有效支撑服务黑土地保护与可持续利用。”戴慧敏介绍,黑土地实验室针对黑土地形成演化过程,同时开展了黑土形成期地层、构造、古地理、古气候特征研究;黑土地关键带成土母质—土壤—植物界面物质迁移和转化过程研究,构建黑土地岩—水—土—气—生物质循环模型;开展全球四大黑土区形成演化过程对比研究,为我国黑土地保护提供依据。

在黑土地质量监测与评价方面,黑土地实验室通过开展典型地区卫星遥感、航空遥感与地面数据协同集成示范研究,探索黑土地数量、质量、生态属性快速获取的天—空—地一体化监测技术,构建黑土地生态风险预警系统。同时,黑土地实验室还开展了多尺度土地资源、水资源、环境、生态、灾害等自然要素单项承载能力评价研究,探索不同功能指向下的各要素评价指标遴选方法,构建多要素综合评价集成方法模型,建立黑土地资源环境承载力评价体系。

不仅是“耕地中的大熊猫”,黑土地还具有重要的生态价值。黑土地实验室通过开展长期定位试验研究,剖析不同利用方式对黑土地质量和健康状况的影响和驱动机制,进一步评估黑土地质量变化对生物多样性和生态系统服务功能的影响。同时,通过开展黑土地土壤有机碳时空变化研究,揭示土壤有机碳等在人类活动影响下的变化规律,分析土壤碳损失主要影响因素,评估黑土地土壤碳流失、碳排放对大气二氧化碳的贡献,可以探寻有效控制二氧化碳排放的安全途径。

促进黑土地保护与高效利用

在辽宁省丹东市前阳镇的29个试验田里,因地制宜地种植着天隆优619、盐粳252等品种水稻。这些水稻,不仅亩均产量增加了,还提升了产品的质量和附加值,促进了当地农民增收,助力了乡村振兴。这得益于黑土地实验室的最新调查研究成果。

黑土地实验室持续开展黑土地质量地球化学调查,支撑国家粮食安全战略。近年来,累计采集土壤样品近63万件,获取黑土地耕地区49万平方千米近833万条土地质量化学数据,查明了黑土地耕地土壤化学元素含量、空间分布特征,以及土地质量地球化学状况家底,为黑土地保护精准施策提供依据。黑土地实验室开展了黑土地形成地质背景、年代学及古地理、古环境研究,已初步构建黑土地形成、演化理论框架。此外,黑土地实验室大力推进黑土地多学科交叉融合,开展全球黑土地对比研究,完成黑土和黑钙土2个标准物质80余种成分国家二级标准物质研制,这将大大提高黑土地土壤地球化学背景以及土地质量精准评价过程中的数据精度。

“地质调查+特色优势”的支撑服务,在东北地区乡村振兴中正发挥着重要作用。黑土地实验室以研究成果助力黑龙江海伦市打造“黑土硒都”以及建设“一都五城”品牌规划,并申报中国地质学会第一批天然富硒土地,1.9万亩土地被认定我国首批“天然富硒土地”地块,有效支撑海伦市经济社会发展。黑土地实验室还在辽宁省朝阳市朝阳县开展了相关研究,评价有益元素的分布分配特征,助力当地发展特色农业。

近年来,黑土地实验室大力做好黑土地地球系统科学研究。黑土地土壤碳量研究取得新进展,支撑服务碳达峰碳中和。黑土地实验室以土壤地球化学大数据,研究东北黑土地土壤有机和无机碳储量现状、时空变化格局及驱动机制;依托海伦野外观测站,开展了黑土地关键带物质迁移转化规律研究,并以样地实验、定位观测,研究黑土土壤二氧化碳呼吸的作用机制及化学过程、机理等,探讨黑土有机—无机耦合固碳机制,为秸秆还田等黑土地保护技术提供参考信息。

黑土地实验室还主动支撑国家重大区域发展,积极服务东北老工业基地振兴。黑土地实验室查明了东北黑土地质量状况区和特色优势土地资源分布,形成《关于黑龙江省黑土地质量的本底报告》《关于立足黑龙江省加快推进东北黑土地保护开发利用的建议》《有效保护黑土地,促进有机农业发展的建议》《辽宁省土地质量地球化学调查成果》等,为东北老工业基地现代农业发展、黑土区耕地保护及开发利用提供了科技支撑。

引领黑土地地球系统科学创新和科技进步

“我们实验室联合了众多科研单位和科技专家,现有固定科技人员57人,其中,省部级以上领军人才3人、省部级以上青年人才6人、省部级以上创新团队1个、国家优秀青年科学基金获得者3人、973首席科学家1人、国家自然科学基金委创新研究群体1个”。戴慧敏介绍说,多位学术带头人和学术骨干不仅在国内外学术组织担任重要职务,并且以实验室名义多次组织和主持了国际和全国性学术会议,凸显了实验室在国内外的影响和学术地位,推动了黑土地科学研究的发展。

黑土地实验室组织实施联合国教科文组织国际地球科学对比项目,连续多次主办“全球黑土地关键带地质生态调查研讨会”。来自国际地球科学联合会全球地球化学基准委员会、乌克兰科学院地质科学研究所、英国地调局、中国科学院沈阳应用生态所、吉林大学等国内外多家单位科研人员形成了联合攻关团队,正着力开展全球黑土地开发利用、演化与生态效应对比研究。

“维多利亚老品牌值得信赖将全力支持黑土地实验室建设发展,下一步,将针对东北黑土地土壤类型多样、演化过程复杂、人类活动干扰强烈等特点,加强地质学、土壤学、生态学等多学科交叉融合,发展黑土地形成演化与黑土地关键带物质循环的创新理论,建立和完善黑土地质量监测与评价体系,评估黑土地质量变化对生物多样性和生态系统服务功能的影响。”维多利亚老品牌值得信赖主任张大权表示,黑土地实验室将努力推动我国黑土地地球系统科学创新和科技进步,将实验室建成黑土地地球系统科学创新基地、黑土地管理决策咨询智库、黑土地系统科学研究人才培养中心和黑土地科技成果转化平台,为国家粮食安全和黑土地保护提供科技支撑。

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