“做了幾十年土壤，如今看見曙光了。”3月16日，在“百縣萬頃土壤健康與單產提升示范行動”啟動儀式上，中國農業科學院原副院長、研究員梅旭榮說。
這是一項改變北方旱地土壤微環境的國家重點研發計劃，將于未來兩年時間內，在北方旱作區100個縣建立1萬公頃示范田，用帶有“顛覆性”色彩的新技術，帶動更多中低產田增產增收。
這也是一場藏在地表下的“隱秘戰爭”，科學家們正在嘗試用最直接的途徑、最低的成本，改變土壤耕作層的微生物環境，和土壤退化、微生物群落紊亂、土傳病害肆虐等要打一場大面積的持久戰。
山西壽陽，國家野外科學觀測研究站，科研人員采集土壤。中國農科院環發所供圖
北方旱地，中低產田的困境
我國是全球農田灌溉比例最高的國家，即便如此，也仍然有超過一半的耕地完全依靠自然降水生產，尤其是降水普遍不足的北方旱作區，長期面臨著多種困境。
“土壤退化、連作障礙、化肥農藥依賴等問題制約著糧食產能的持續提升。”中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所副所長姚宗路介紹。
二三十年前，梅旭榮就開始和團隊行走在廣袤的北方旱作區，研發、集成了眾多保障和提升旱地農業產能的技術體系，如集雨、覆蓋、節水、改土、增肥等，這些系列技術，在黃土高原、在塞北大漠、在西部戈壁、在南方丘陵中廣泛應用，一點點改變著旱地農業的生產模式。
在山西壽陽，黃土高原上，幾十年間，玉米的畝產從幾百斤提升到了上千斤，且基本可以保障80%的穩產率，通過時間或空間的互補，可以實現基本穩產、豐產。
良法伴隨著良機、良種，讓北方旱地的農業生產變了模樣，但土壤，這個農業生產的根基，依然等待著更多的技術加以改良。
“常年高強度的利用，化肥農藥的大量使用等，使得土壤中的營養元素在不斷減少，土壤微生物群落形態發生改變，土壤正變得板結、瘠薄。”梅旭榮說。
開創新路，從微生物入手
中低產田的改良，某種程度上，是我國特有的科研任務，我國是人口大國，人均耕地相對較少，這意味著，土地的利用率必然更高。
如美國等農業發達的國家，地多人少，通常通過輪耕、休耕等模式，實現土壤的養護和地力的恢復。但在我國，一些中低產田上，長期進行一年一季甚至兩季的農業生產，土壤面臨的困境，直接關系著14億人的食物保障。
旱地還有一個更特殊的困境，“旱地占全球耕地的81%，它們基本上都處在熱帶、亞熱帶，只有我國擁有大面積的溫帶旱地，面臨的環境更加復雜和嚴峻。”梅旭榮說，“而要在這樣的北方旱地上，實現旱地農業技術的現代化，就要開創新路。”
上世紀八九十年代，我國科學家們開始對旱地進行長期的監測和研究，幾十年來，經過數代科學家的努力，將北方旱地上的傳統農耕模式，變成了現代農業的模樣，但土壤的改良，依然存在重重難關。
“土壤改良不只是肥力的增加，土壤本身的健康程度，也直接關系著旱地農業的生產能力。”梅旭榮說。
2024年，一項新的攻關在黃土高原上開啟。科研團隊成員、中國農科院環發所副研究員毛麗麗介紹，“我們從微生物入手，破解土壤改良與產能發展瓶頸。簡單來說，就是通過特定的菌劑，改良土壤中的微生物群落，讓土壤更健康，更有活力，進而提高產能，同時也強化土壤抵御病蟲害的能力。”
土壤改良，幫助作物增產增收
這場攻堅，從對土壤的全面診斷開始。毛麗麗介紹，針對不同的區域，科研人員首先診斷當地土壤的健康狀況，包括耕作層適合的深度、水土氣的協同、土壤微生物群落的現狀等。
在山西壽陽，厚重的黃土地，使得當地的農業生產并無缺土之虞，但黃土地瘠薄，且容易板結。科研團隊研究后發現，當地適合的耕作層，普遍在30厘米左右，這和當地種植雜糧、玉米等作物也有關系。
之后的第二步是保水。在降水量不足的北方旱地中，節水是農技研發的永恒核心。通過地表覆蓋等不同的技術，科研人員不斷提高降水入滲的比例，并且盡可能降低土壤中水分的蒸發，讓土壤中保存更多的水。隨后，通過使用有機肥、秸稈還田等技術，增加土壤的有機質含量，讓土壤更肥沃。
至為關鍵的一步，是微生物群落的改良。毛麗麗介紹，針對不同地區的土壤結構，科研團隊可以提供合適的菌株，在當地進行培養和擴繁，通過特定的培養基，在田間地頭培養，同步施到田間，實現改善土壤微生物群落的目標。
一年的實驗和研發中，團隊已經形成了一套較為完善的技術體系，且在不同的試驗點取得了良好的成效。毛麗麗介紹，我們通過功能菌株的使用，降低了示范區域內經濟作物的病蟲害發生率，同時實現了土壤改良，減少了化學肥料及農藥的使用量，幫助作物增產增收，實現項目區內作物的單產提升。而下一步，正在計劃將研究的成果繼續推廣，幫助大面積單產的提升。
顛覆傳統，實驗室搬到田間
在農業生產中，改善土壤菌群的研究和成果也有許多，微生物肥料并不是新事物，甚至在市場上，有許多正在銷售的微生物肥料。
“這項研究的顛覆之處，可能在活菌制劑的研發和使用上。”梅旭榮介紹，“過去的微生物制劑，通常在發酵車間中制成，然后再制成微生物肥料，通過銷售網絡，送到農民手中。這個過程可能需要比較長的一段時間，而且還存在資源浪費，肥料有效期等問題。比如發酵車間，一年可能就用幾個月，其他時間閑置。還有，活菌有效的時間有限，但制成肥料商品，銷售期往往會較長，導致肥料效果降低甚至無效。”
而新的技術實現了現場發酵，一套“功能菌株-現場發酵-活菌現用”的應用模式，幾乎省去了所有中間環節，讓微生物制劑發揮最大的作用。“這相當于把實驗室搬到了田間。”梅旭榮說，“過去科研人員在實驗室，做出的成果，未必是農民最需要的，也有可能成果出來后就束之高閣。而現在的模式，從診斷土壤，到選擇菌株，到現場發酵，都在田間，最后直接用到田里。在一線的生產中尋找問題，解決問題，把科研放到大地上。”
新技術體系的探索和研發，不只是實驗的完成，還需要真正應用到田間。2025年中央一號文件提出，主攻單產和品質提升，確保糧食穩產豐產。
“科學家試驗田里的產量，如何變成農民大田的產量，其中還有很大空間，也有很多的工作。”梅旭榮介紹，“到2026年，我們將在全國一百個縣建立1萬公頃示范田，每個縣100公頃，探索一條生態與經濟雙贏的、可復制的農業綠色轉型路徑。”
3月16日，項目課題組和山西壽陽、山東東營簽署合作協議，并同時向全國征集百個縣級示范合作單位，于4月中旬完成評審并確定合作縣。隨后進入執行階段，項目組將提供活菌供應、技術指導、數據跟蹤及經驗總結，協同縣域農技推廣中心構建全面且具有代表性的土壤健康與單產提升示范區，形成可復制、可推廣的綠色防控技術體系。
