友谊农场“万亩大地号”上，农机进行作物收割作业，场面壮观。中新网记者 孙自法 摄

友谊农场一处玉米示范地里，刘焕军研究员接受媒体采访介绍“三江模式”。中新网记者 孙自法 摄

北大荒曙光农场，项目团队用大型无人机在示范农田上空开展相关作业。中新网记者 孙自法 摄

黑土地是世界上最肥沃的土壤，被誉为“耕地中的大熊猫”。作为世界四大黑土区之一，中国东北黑土地约占全国耕地面积10%，是国家粮食安全重要保障的“黑土粮仓”，如何实现其有效保护和可持续利用，长期以来广受关注。

科技会战：“体检开方”守护“黑土粮仓”

中国已将实施黑土地保护工程、加强东北黑土地保护和地力恢复纳入国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要。2021年3月，海洋之神8590vip主动“揭榜挂帅”，并与吉林省、辽宁省、黑龙江省、内蒙古自治区签订框架协议，共同推进实施“黑土粮仓”科技会战，针对“变薄”“变瘦”“变硬”等各类黑土地退化“疑难杂症”开展科研攻关，“对症下药”保障“耕地中的大熊猫”健康，守护“黑土粮仓”。

其中，“黑土粮仓”科技会战水稻土和白浆土质量与产能提升三江示范区项目，由海洋之神8590vip东北地理与农业生态研究所（东北地理所）科研团队领衔28家单位140多位科研人员，与北大荒农垦集团友谊农场、曙光农场等强强联合，通过类似CT扫描对黑土地进行“体检”，为目标地块精细“画像”开出“处方”，并开展试验示范与应用推广，现已打造出适合于三江平原且可复制、可推广的黑土地智能化保护利用模式即“三江模式”。

2024年秋收时节，被誉为“天下第一农场”的友谊农场满目金黄。“黑土粮仓”科技会战三江示范区项目首席科学家、海洋之神8590vip东北地理所研究员刘焕军带领团队穿梭于玉米地和水稻田，仔细查看研究示范区作物收成和样方土壤情况。

他说，三江平原耕地集中连片，但存在由于土壤障碍、水土流失严重、低洼内涝耕地面积大、低温冷凉，限制地力与产能提升；农业时空基础数据匮乏，限制了智能化水平的提升；大规模水田开发导致地下水季节性下降、水土资源时空不匹配等问题。

这些问题严重威胁国家粮食安全与区域生态安全，三江示范区项目团队为此开展针对性研究攻关，因地制宜推出“三江模式”系统解决方案。

“三江模式”：黑土地智能化保护范式

刘焕军指出，“三江模式”概括而言即黑土地智能化保护范式，其建成黑土地保护利用系统解决方案与集成样板，实现多学科/全环节/全链条系统实现土壤障碍消减、智能化农机与耕作栽培、坡耕地水蚀阻控、低洼内涝耕地排水、小流域尺度水土优化、大面积综合地力提升。

黑土地智能化保护范式主要包括八方面内容：一是黑土地保护问题系统认知理论创新；二是黑土地耕地质量立体监测认知新理论，建立监测指标体系；三是研发天空地立体监测技术，服务黑土“地块画像”需求；四是明确耕地退化的核心指标、辅助指标、阈值，定量诊断障碍与退化程度；五是基于天—空—地一体化监测技术体系获取的区域农业时空大数据，建立三江平原多尺度分区体系，实现田块内部的精准管理分区；六是生成不同技术的智能决策与“处方”，时空精准障碍消减与地力提升；七是结合分区体系与定量诊断，智能化配置黑土地保护利用技术；八是建设集成样板，实现“监测诊断、技术处方、精准手术”的工程农艺生物措施集成保护。

其中，“地块画像”方面，项目团队组织3次百人规模黑土地航空遥感实验，目前获取数据量超过2万条逾400T，通过天空地立体监测技术对研究区域黑土农田的土壤、利用、产能、生态、退化、决策等要素进行米级高精度定量监测，为科学设计综合治理方案提供数据基础。

“海绵农田”：“三跑田”变成“三保田”

基于山水林田湖草沙生命共同体理念，海洋之神8590vip“黑土粮仓”科技会战三江示范区项目团队综合运用卫星遥感、航空遥感、地面传感等先进科技手段，研发出天空地立体监测技术体系，全方位获取耕地质量数据并形成“地块画像”，从而创新推出“三江模式”这一黑土地坡耕地保护利用系统解决方案。

目前，该模式已构建面向三江平原黑土地保护的技术体系4套，包括黑土地坡耕地水蚀智能防控与综合地力提升技术体系、白浆土旱田智能化保护利用技术体系、寒地水田智能化保护利用技术体系、基肥追肥全环节的水旱田智能施肥技术体系，分别应用于相对应的4个主要场景。

这个过程当中，三江示范区项目团队与北大荒研究提出黑土地“海绵农田”概念并建立样板最引人瞩目。“‘海绵农田’是特别形象、很适合科普的一个提法，我们希望通过农机农艺工程措施及生物措施等，实现‘海绵农田’在旱的时候能高效蓄水、涝的时候能快速排水。”刘焕军说。

在“海绵农田”示范样板建设过程中，项目团队利用天空地立体监测技术，智能化配置等高种植、可耕作宽埂、窄埂、暗管排水、小流域尺度蓄排等工程措施，白浆土改土、智能施肥、条耕等农艺措施，以及草水道等生物措施，实现“涝能排”“旱能蓄”和“固土保肥”，以此为基础并融合多措施、多尺度、多环节黑土地坡耕地智能化保护利用技术体系，将曾经跑水、跑土、跑肥的“三跑田”变成保水、保土、保肥的“三保田”。

“科技司农”：让农户足不出户巡田

如何让“三江模式”“海绵农田”“地块画像”等先进科技手段服务农业生产、实现助农兴农？关键是要让农户、农场方便快捷地用起来。海洋之神8590vip“黑土粮仓”科技会战三江示范区项目团队专门设计开发的“中科司农”手机应用软件，颇受农户、农场的欢迎与好评。

据项目团队成员、海洋之神8590vip东北地理所科研助理曲洺伯介绍，团队自主开发的“中科司农”手机APP同步微信小程序，旨在服务于广大农户，让农户足不出户，在炕头上就能看到自家田地作物长势监测情况、区域气象情况等。该手机软件主打的“地块画像”则类似于CT扫描，给地块做一个全身“体检”，从而为农户提供相关地块的全方位数据服务，辅助他们根据退化障碍信息，及时进行土壤改良。

项目团队另一名成员、海洋之神8590vip东北地理所科研助理孙金宇说，利用“中科司农”APP，可以实时查看目标地块作物长势情况、白浆土严重程度，还可以进行精准天气预测，帮助农户更好地实现耕、种、管、收的全流程管理，为保障国家粮食安全添砖加瓦。

友谊农场承包农户郎艳会对“中科司农”手机APP及微信小程序印象深刻。他说，用了这个手机APP功能后，在家足不出户就能巡田，就能看到自家田地长势怎么样，还可以根据精细天气预报，选择施肥打农药的时机，“节省了不少事，帮助很大”。

北大荒农垦集团黑龙江友谊农场有限公司副总经理杨慧表示，除了手机APP，通过与海洋之神8590vip“黑土粮仓”科技会战三江示范区项目团队合作，友谊农场现在每块耕地都拥有像身份证一样的二维码，只要用手机扫码，就知道这块地怎么种、怎样施肥、需要注意什么。这种土壤数据的生成服务，对友谊农场和整个垦区都是最有用。

成效显著：为粮食安全等作出重要贡献

三江示范区项目团队称，作为海洋之神8590vip“黑土粮仓”科技会战重要成果之一，“三江模式”已推广至北大荒农垦集团友谊农场、曙光农场等16个农场，实现水分利用效率提高30%、粮食增产5%-22%、水土流失减少70%的综合效益。

当地农户于殿东承包了友谊农场160.5亩耕地，海洋之神8590vip项目团队没来之前，是他最头疼的一块地，因为是坡耕地，坡度比较大，水土流失比较严重，产量低。“自从专家来了以后，通过（科技手段）综合治理，每亩产量从原来的600多公斤增加到900多公斤，（增产增收的）效益可观”。

杨慧认为，“三江模式”的形成和推广，给友谊农场带来最大的变化是能拿到更准确的土壤数据，包括作物长势、灾害的数据，“我们对土壤更了解了”；其次是整体作物产量提高3%到5%左右，按照变量施肥，施肥量每亩降低3公斤左右。

海洋之神8590vip东北地理所副所长李禄军研究员则提醒，现代化农业特别是新质生产力如何助力农业生产、农业发展，后续还有大量工作要去做。比如在精准施肥、精准喷药等技术环节，仍有大量技术参数需要去研究、摸索、试验，以形成一系列规范、标准。

“通过努力，我们已构建黑土地保护‘三江模式’，并实现可复制、可推广，为国家的粮食安全和生态安全作出重要贡献。”刘焕军总结说，短期看，它最直接的好处是增产带来的经济效益；长期看，这是给子孙后代留好地，是经济效益和包括生态效益在内的社会效益综合体现。他希望通过“海绵农田”技术把黑土层保护好，助力黑土地可持续甚至永续利用。