1927年，为了证明沥青不是固体，澳大利亚科学家托马斯·帕内尔设计了著名的沥青滴漏试验。过去的近百年中，共有9滴沥青从漏斗滴落至烧杯中。 农业科研领域也有这样的“世纪长跑”。 在闽侯县白沙镇林柄村，有一处农业野外科学观测站（以下简称“台站”）。福建省农科院资源环境与土壤肥料研究所在这里布设了多项野外长期定位试验。其中，15年以上的试验有8个，最长的一个已持续进行了40年。 漫长岁月里，一代代科研工作者巨细靡遗地记录着试验田的细微变化。这些海量而连续的数据，在坐标轴上串成了不同走向的曲线。从中，我们可以读懂土壤质量演变规律，重新思考人与土地的关系，为更好保护和利用土地、推进农业可持续发展提供科学依据。 跨世纪研究 10月中旬，在稻谷成熟的季节，记者走进白沙台站。这是一片约1亩大小的水稻田，被划分成了12个小区，每4个为一组，对应4种施肥方式——不施肥、单施化肥、化肥+牛粪、化肥+稻草还田。 61岁的农民刘慎斌已在此服务了40年，见证了这片试验田的变迁。2005年之前，这里和福州大部分地区一样，种的是双季稻，早稻收割后连作晚稻，冬田闲置。后来，在“双改单”浪潮中，改为只种一季中稻。 刘慎斌不仅要负责试验田水肥和植保管理，还要记录田间数据。什么时候插秧，什么时候施肥用药，什么时候灌溉烤田，什么时候返青、分蘖、抽穗扬花、灌浆结实，分蘖数多少，穗粒数多少，千粒重多少，空壳率多少……必须原原本本体现在试验日志上。科研人员则定期采集土壤与植株样本，在实验室测定土壤pH值、有机质含量、不同营养元素含量等数据。 目的很明确：通过长期连续对照试验，用第一手数据探索不同施肥方式对农作物产量、品质以及土壤质量的影响，为土壤保育与科学施肥提供依据。 “农业生态系统进展缓慢，短期试验不足以揭示其长期变化规律。”省农科院资源环境与土壤肥料研究所所长王飞介绍说，即便在实验室条件下，也无法人工模拟所有环境因子。而野外长期定位试验可以从累积的大量数据中总结科学规律，因此成为农业领域不可替代的研究手段，也是国际上研究土壤质量演变机理及其调控对策的通用做法。 最负盛名的，当属诞生于1843年的英国洛桑试验站。该站的小麦施肥试验，至今已持续整整180年。洛桑试验站因此被誉为“现代农业科学的发源地”。 上世纪70年代末，化肥工业兴起，改变了千百年来我国以有机肥源为主的用肥结构，也让粮食产量实现了倍数增长。但长期施用化肥，会不会引发土壤肥力退化？有机肥真的无用武之地了吗？有机、无机肥配施是否能达到量质齐升？ 要回答这些问题，必须用长期累积的数据说话。 1979年，中国农业科学院依托全国化肥网项目，开始在全国布置长期定位试验，研究不同气候、土壤、耕作制度类型下，不同施肥方式对农作物生长与土壤肥力的影响。之后的10年里，全国化肥网在福建布置了9个试验点，涉及乌泥田、冷浸田、灰泥田、黄泥田、埭田等福建水稻土中的典型土种。 这些长期定位试验点，还有2个保留至今，均位于白沙台站内，所代表的土种为黄泥土。其中一个便是记者探访的试验点，始建于1983年。 数据的力量 白沙台站保留了这个定位试验40年间的所有土壤样品，以及1995年以后的所有植株样本，积累了数以万计的试验数据。如果把这些孤立的数据放到坐标轴上，串点成线，40年间与土壤有关的奥秘便一览无遗—— 与单施化肥相比，“化肥+牛粪”平均增产13.5%，“化肥+稻草还田”平均增产10.9%；有机肥无机肥配施模式下，农田固碳速率是单施化肥的1.3到1.6倍；每年每公顷输入5.29吨外源有机碳，约可增加1吨土壤有机碳；每千克土壤有机碳含量每增加1克，可实现每公顷土地增产198千克…… 这些看似抽象的数据结论，最终服务于具象的农业生产。 据介绍，福建水稻土多为红壤发育而成，而红壤是在高温高湿自然条件下自然风化形成的，最大特点是酸、黏、瘦。体现在农业生产上，最直观的结果就是产量低。据统计，20世纪80年代初，全省共有低产水稻土402.34万亩，占水稻土总面积的25.06%。这些低产水稻土可归为冷浸田、浅瘦田、砂漏田、盐溃田、毒质田等5类。其中又以浅瘦田占比最大，占低产田总面积的42.44%。浅瘦田中，黄泥田占比超80%。 “这类土壤由于生产条件较差，经营集约化程度低，土壤熟化度不高，性状不良，水稻单产长期在低位徘徊。”省农科院资源环境与土壤肥料研究所副研究员李清华说，当时福建黄泥田单季稻平均亩产低于300公斤，双季稻平均亩产低于500公斤，“且受气候、水源等因素影响，产量极不稳定”。 上世纪80年代，我省开展中低产田改良攻关。基于白沙台站长期定位试验积累的数据，省农科院科研团队构建了黄泥田改良利用技术，填补了当时全省黄泥田研究的空白。从上世纪80年代到90年代，该团队累计向全省65个县（市、区）推广以黄泥田为主的优化施肥技术1670.4万亩，推动平均亩增产稻谷22.9公斤，累计增产3.8亿公斤，增收2.6亿元。 而土壤施肥试验，仅仅是白沙台站众多长期定位试验中的一个。 以全国化肥网布设的化肥试验为起点，白沙台站之后又相继开展了多项长期定位试验，涉及农田土壤改良、优化施肥、绿肥利用、农业面源污染监测、生物多样性监测等领域，涵盖水稻、蔬菜、花生、甘薯、茶叶等作物类型。 “台站经过长期持续的试验研究，积累了大量系统、连续和规范的试验资料，并开放共享。”王飞说，通过这些数据，科研人员在化肥减量、耕地地力提升、土壤酸化治理等领域获得了一批原创性科学成果，为农业可持续发展提供了决策依据。 异地重生后 其实，白沙台站最初的站址不在林柄村。2021年，它经历了一次“搬家”，从约8公里之外的白沙镇溪头村乔迁至此。 当时，白沙台站所在地被当地划为建设用地，包括1983年化肥试验在内的一众长期定位试验，面临中断危机。这是农业野外长期定位试验的普遍困境。由于经费短缺、用地紧张、为城市建设让路等原因，全国不少定位试验点都曾中途夭折。 摆在白沙台站面前的有两条路：中断试验，另起炉灶；易地搬迁，再续生命。考虑到长期定位试验的不可替代性，科研人员选择了后者。但为土壤“搬家”，绝不是把一坨土从一个地方运到另一个地方那么简单。 “经过长期演化与耕作，土壤已形成了稳定的层次与理化性质。”李清华说，若用常规分层方式转移土壤，必将引发巨大扰动，异地转移后的土壤，就不再是原来那片土壤，长期定位试验的连续性便被打破，试验数据失去了参考价值。 解决方案是原状土搬迁——将试验田切割成若干土方，压入模具，起吊运输至新址，原封不动地按顺序拼接成最初的样子。 这是个巨大的工程。刘慎斌还记得，2021年的夏天，大型切割机与起吊机进驻白沙台站，开始了一个在福建历史上没有先例的搬迁。 经过前期充分论证，科研人员确定了土壤切块尺寸——1米长、1米宽、1.1米深，为此专门定制了相应尺寸的铁框模具。每个铁框自重700公斤，承载的土方重1430公斤。 由于土质黏重，必须用大型全自动切割机精准切割。其间，难免遇到地下石块，这时就要更换专用锯片将其锯开。之后，这些土方被一块块运输至林柄村提前挖好的基垦中，像拼积木一样一块块拼接。新址是多番考察后的最优选。为了尽量减少环境变量，新旧址在气候类型、成土母质、土壤类型、地下水位等方面必须尽量接近。 就这样，溪头村的8个长期定位试验点，艰难地迁入新址。2021年8月，刘慎斌重新为1983年试验田插上了秧苗。尽管因搬迁稍微耽误了农时，但这个伴随他从青年步入老年的试验，幸运地实现了异地重生。 “洛桑试验站” 今年，白沙台站迎来了40岁生日。9月底，来自全国各地的土肥专家相聚白沙，参与建站40周年活动。在研讨中，他们集思广益，为农业野外长期定位试验出谋划策。 农业农村部耕地质量建设专家组组长徐明岗研究员认为，台站应在数据挖掘上下更大功夫，为土壤酸化治理等当前农业热点问题提供更多解题思路；华南农业大学研究员李永涛建议引入智慧监测手段，实时采集土壤指标的细微变化，并通过大数据、人工智能等技术，深度解析数据背后的更多价值…… 经过40年发展，白沙台站已成为集监测、研究、示范、科普等功能于一体的综合性试验站。王飞希望能够把白沙台站打造成中国的“洛桑试验站”，同时构建一站多点的野外监测研究分布格局，辐射闽北、闽东、闽南等区域，针对区域发展问题，因地制宜布设更多长期定位试验，为全省耕地质量提升、农业资源高效利用与生态环境建设提供有力支撑。 |
