王秋菊是黑龙江省农业科学院黑土保护利用研究院研究员,博士,土壤改良团队负责人,土壤改良团队是我院一支传承与创新并重,40多年一直奋斗在我省黑土地上的团队,团队在王秋菊同志的带领下入选黑龙江省专业技术领军人才创新梯队土壤学科梯队。做为土壤学科梯队带头人,多年来致力于我省黑土地保护与利用中存在的生产问题,进行理论创新、关键技术突破。
聚焦黑龙江典型低产障碍土壤(白浆土、盐碱土、连作障碍土等),精准破解“土层薄、障碍层硬、肥力低、抗逆差”核心痛点。注重理论-技术-模式一体化,从土壤演变规律研究到关键技术研发,再从单项突破走向综合集成模式推广,形成“基础研究-技术创制-产业应用”完整链条。实施农机农艺深度融合路径,坚持“技术创思路+机械做载体”,破解“有方法、缺手段”的卡脖子问题,实现改良技术规模化转化及落地应用,推动新质生产力发展。突出表现主要有以下几方面:
(一)白浆土改良成为标杆性技术引领行业。团队在白浆土改良历经40余年,三代人薪火接力,功克了白浆土障碍消减难题,明确了“白浆层为核心障碍层”,揭示了“白浆层与淀积层土体构型重构”是根本改良路径,填补了白浆土改良理论的空白,提出的白浆土白浆层与淀积层混拌的心土混层技术是白浆土改良的里程碑成果、可以全面消除白浆层障碍,硬度降低50%,持续5年产量提升,提升幅度平均达到10%以上;心土培肥技术从白浆层理化性质双向消障改良,是白浆土改良技术的提质升级,构建“农机农艺融合+养分精准调控+后效长效化”综合模式,支撑耕地质量提升1个等级,5年平均增产15%以上。“十四五”主持国家重点研发计划“三江平原区白浆土障碍消减与产能提升技术与示范”项目,确立领域“领头羊”地位。
(二)障碍土壤消减实现多场景技术突破。针对残留除草剂污染和大豆连作障碍,摸清污染物在土体中的空间分布特征,明确上下土层与作物的生长关系,研发土层置换技术,一次实施全面根除污染障碍,绝产耕地可以成为正常耕地,技术达国际先进水平,获省政府科技进步二等奖。攻克盐碱地改良难题,根据盐碱地水盐动态运行规律,提出了在土壤中“构建有机隔离层、增加土壤稳定大孔隙”有机隔层的改土新思路,研发出稻壳机械深施改良盐渍土技术,创制出与技术适配的改土机械,大面积示范作物平均增产25%~30%,一次改土有效期8年以上;国际先进,获黑龙江省科技进步二等奖。解决低洼地内涝困境,在低洼内涝土壤上,创新了简易暗渠构建蓄水排涝技术、稻壳机械深埋技术等,以“蓄排结合、降渍增效、土水共治”为核心,集“土壤工程+机械改土”一体化实施,有效治理低洼农田滞水、表涝以及水田潜育化障碍,一次实施,后效持久。
(三)水田土壤改良支撑黑土区全域地力提升。首次揭示了黑土区不同类型稻田土壤70年时间尺度的土壤有机碳演变规律、物质迁移规律以及土壤物理性质变化特征,明确了不同类型土壤肥力与水稻产量关系和稻田底层土壤对水稻产量的影响,构建了四年一周期的水田土壤改良培肥技术模式;在明确秸秆氮素释放特征基础上,提出了白浆土水田秸秆还田氮素循环调控技术,2021年被农业农村部列为固碳减排十大技术;创建了三江平原低湿地水田暗管+稻壳深松技术模式,并研制出专用的水田深松犁和稻壳深施机具。获黑龙江省科学技术进步二等奖。
(四)农机创新破解规模化土壤改良瓶颈。突破改土机械研发瓶颈,研制的心土混层犁、新型心土培肥犁、心土深耕犁等专用装备,实现“翻耕-破碎-施肥”一体化作业,为白浆土障碍消技术提供实施载体,实现技术全面推广应用。
研发的土层置换机械是针对大豆连作障碍、除草剂残留污染土壤的专用改良装备,采用分层切割、异位置换结构,可将表层10~15 cm受污染/连作障碍土层与底层健康土层原位转换,实现精准土体重构的作业。研发秸秆粉碎集条深埋机械,可以将将秸秆集中埋入深层土壤,避免深翻秸秆混入表层影响作物出苗问题,连续还田3年可增厚耕层10 cm,降低土壤容重,提升总孔隙率。
研发的简易暗渠构建机瞄准土壤内涝问题,设备设计精巧,作业效率高,50亩/h,成本低,通过将破碎障碍土层与构建地下暗渠相结合,构建三维贯通的立体排水网络,调控土壤水分。机械装备适配高标准农田建设需求,获地方政府和企业广泛认可,推动技术规模化落地。
(五)技术转化与成果产出见实效。技术推广规模不断增加,研发的各类土壤改良技术推广面积超过1000万亩,涵盖白浆土、盐碱土、连作障碍土壤、瘠薄黑土等多个类型,为我省粮食单产提升贡献了科技支撑。注重以项目带团队、培养科技创新人才,近5年主持国家、省部级项目5项,“十四五”主持国家重点研发计划“三江平原区白浆土障碍消减与产能提升关键技术与示范”项目。实时凝练成果,获省部级科技奖10项,获省部级奖励8项。形成了一批具有含金量的知识产权:获授权发明专利35项,发布地方标准10项,主笔发表SCI、EI、核心论文109篇,出版专著3部。研发技术得到权威部门认证,“秸秆还田固碳技术”“瘠薄黑土心土改良培肥技术”入选农业农村部减排固碳十大技术模式及农业主推技术。“秸秆还田氮素循环调控技术”“白浆土障碍消减技术”“低洼农田蓄水排涝技术”等入选省农业主推技术。
成果转化创佳绩,实现土壤改良技术千万级转化,是黑龙江省黑土地保护方面技术首次转化,刷新了黑龙江省技术转化超千万的纪录,研发机械装备大量销售,目前累计销售260台套,累计转化销售3000万元,以农业带动了工业、化工等产业发展。
王秋菊同志是黑龙江省B类高层次人才、农业农村部科技发展中心项目管理专业机构学术委员会委员、中国土壤学会土壤工程委员会主任,在土壤领域里带领团队开辟了一条农机农艺融合的机械改土新路,拓展了我省科研领域新方向。