1927年，為了證明瀝青不是固體，澳大利亞科學(xué)家托馬斯·帕內爾設計了著(zhù)名的瀝青滴漏試驗。過(guò)去的近百年中，共有9滴瀝青從漏斗滴落至燒杯中。
農業(yè)科研領(lǐng)域也有這樣的“世紀長(cháng)跑”。
在閩侯縣白沙鎮林柄村，有一處農業(yè)野外科學(xué)觀(guān)測站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“臺站”）。省農科院資源環(huán)境與土壤肥料研究所在這里布設了多項野外長(cháng)期定位試驗。其中，15年以上的試驗有8個(gè)，最長(cháng)的一個(gè)已持續進(jìn)行了40年。
漫長(cháng)歲月里，一代代科研工作者巨細靡遺地記錄著(zhù)試驗田的細微變化。這些海量而連續的數據，在坐標軸上串成了不同走向的曲線(xiàn)。從中，我們可以讀懂土壤質(zhì)量演變規律，重新思考人與土地的關(guān)系，為更好保護和利用土地、推進(jìn)農業(yè)可持續發(fā)展提供科學(xué)依據。
技術(shù)人員進(jìn)行水稻光合速率監測。張輝 攝
跨世紀研究
10月中旬，在稻谷成熟的季節，記者走進(jìn)白沙臺站。這是一片約1畝大小的水稻田，被劃分成了12個(gè)小區，每4個(gè)為一組，對應4種施肥方式——不施肥、單施化肥、化肥＋牛糞、化肥＋稻草還田。
61歲的農民劉慎斌已在此服務(wù)了40年，見(jiàn)證了這片試驗田的變遷。2005年之前，這里和福州大部分地區一樣，種的是雙季稻，早稻收割后連作晚稻，冬田閑置。后來(lái)，在“雙改單”浪潮中，改為只種一季中稻。
劉慎斌不僅要負責試驗田水肥和植保管理，還要記錄田間數據。什么時(shí)候插秧，什么時(shí)候施肥用藥，什么時(shí)候灌溉烤田，什么時(shí)候返青、分蘗、抽穗揚花、灌漿結實(shí)，分蘗數多少，穗粒數多少，千粒重多少，空殼率多少……必須原原本本體現在試驗日志上。科研人員則定期采集土壤與植株樣本，在實(shí)驗室測定土壤pH值、有機質(zhì)含量、不同營(yíng)養元素含量等數據。
目的很明確：通過(guò)長(cháng)期連續對照試驗，用第一手數據探索不同施肥方式對農作物產(chǎn)量、品質(zhì)以及土壤質(zhì)量的影響，為土壤保育與科學(xué)施肥提供依據。
“農業(yè)生態(tài)系統進(jìn)展緩慢，短期試驗不足以揭示其長(cháng)期變化規律。”省農科院資源環(huán)境與土壤肥料研究所所長(cháng)王飛介紹說(shuō)，即便在實(shí)驗室條件下，也無(wú)法人工模擬所有環(huán)境因子。而野外長(cháng)期定位試驗可以從累積的大量數據中總結科學(xué)規律，因此成為農業(yè)領(lǐng)域不可替代的研究手段，也是國際上研究土壤質(zhì)量演變機理及其調控對策的通用做法。
王飛（左）與劉慎斌在長(cháng)期定位試驗點(diǎn)查看水稻分蘗數。張輝 攝
最負盛名的，當屬誕生于1843年的英國洛桑試驗站。該站的小麥施肥試驗，至今已持續整整180年。洛桑試驗站因此被譽(yù)為“現代農業(yè)科學(xué)的發(fā)源地”。
上世紀70年代末，化肥工業(yè)興起，改變了千百年來(lái)我國以有機肥源為主的用肥結構，也讓糧食產(chǎn)量實(shí)現了倍數增長(cháng)。但長(cháng)期施用化肥，會(huì )不會(huì )引發(fā)土壤肥力退化？有機肥真的無(wú)用武之地了嗎？有機、無(wú)機肥配施是否能達到量質(zhì)齊升？
要回答這些問(wèn)題，必須用長(cháng)期累積的數據說(shuō)話(huà)。
1979年，中國農業(yè)科學(xué)院依托全國化肥網(wǎng)項目，開(kāi)始在全國布置長(cháng)期定位試驗，研究不同氣候、土壤、耕作制度類(lèi)型下，不同施肥方式對農作物生長(cháng)與土壤肥力的影響。之后的10年里，全國化肥網(wǎng)在福建布置了9個(gè)試驗點(diǎn)，涉及烏泥田、冷浸田、灰泥田、黃泥田、埭田等福建水稻土中的典型土種。
這些長(cháng)期定位試驗點(diǎn)，還有2個(gè)保留至今，均位于白沙臺站內，所代表的土種為黃泥土。其中一個(gè)便是記者探訪(fǎng)的試驗點(diǎn)，始建于1983年。
數據的力量
白沙臺站保留了這個(gè)定位試驗40年間的所有土壤樣品，以及1995年以后的所有植株樣本，積累了數以萬(wàn)計的試驗數據。如果把這些孤立的數據放到坐標軸上，串點(diǎn)成線(xiàn)，40年間與土壤有關(guān)的奧秘便一覽無(wú)遺——
與單施化肥相比，“化肥＋牛糞”平均增產(chǎn)13．5％，“化肥＋稻草還田”平均增產(chǎn)10．9％；有機肥無(wú)機肥配施模式下，農田固碳速率是單施化肥的1．3到1．6倍；每年每公頃輸入5．29噸外源有機碳，約可增加1噸土壤有機碳；每千克土壤有機碳含量每增加1克，可實(shí)現每公頃土地增產(chǎn)198千克……
這些看似抽象的數據結論，最終服務(wù)于具象的農業(yè)生產(chǎn)。
據介紹，福建水稻土多為紅壤發(fā)育而成，而紅壤是在高溫高濕自然條件下自然風(fēng)化形成的，最大特點(diǎn)是酸、黏、瘦。體現在農業(yè)生產(chǎn)上，最直觀(guān)的結果就是產(chǎn)量低。據統計，20世紀80年代初，全省共有低產(chǎn)水稻土402．34萬(wàn)畝，占水稻土總面積的25．06％。這些低產(chǎn)水稻土可歸為冷浸田、淺瘦田、砂漏田、鹽潰田、毒質(zhì)田等5類(lèi)。其中又以淺瘦田占比最大，占低產(chǎn)田總面積的42．44％。淺瘦田中，黃泥田占比超80％。
“這類(lèi)土壤由于生產(chǎn)條件較差，經(jīng)營(yíng)集約化程度低，土壤熟化度不高，性狀不良，水稻單產(chǎn)長(cháng)期在低位徘徊。”省農科院資源環(huán)境與土壤肥料研究所副研究員李清華說(shuō)，當時(shí)福建黃泥田單季稻平均畝產(chǎn)低于300公斤，雙季稻平均畝產(chǎn)低于500公斤，“且受氣候、水源等因素影響，產(chǎn)量極不穩定”。
李清華在實(shí)驗室分析樣品。（資料圖片）
上世紀80年代，我省開(kāi)展中低產(chǎn)田改良攻關(guān)。基于白沙臺站長(cháng)期定位試驗積累的數據，省農科院科研團隊構建了黃泥田改良利用技術(shù)，填補了當時(shí)全省黃泥田研究的空白。從上世紀80年代到90年代，該團隊累計向全省65個(gè)縣（市、區）推廣以黃泥田為主的優(yōu)化施肥技術(shù)1670．4萬(wàn)畝，推動(dòng)平均畝增產(chǎn)稻谷22．9公斤，累計增產(chǎn)3．8億公斤，增收2．6億元。
而土壤施肥試驗，僅僅是白沙臺站眾多長(cháng)期定位試驗中的一個(gè)。
以全國化肥網(wǎng)布設的化肥試驗為起點(diǎn)，白沙臺站之后又相繼開(kāi)展了多項長(cháng)期定位試驗，涉及農田土壤改良、優(yōu)化施肥、綠肥利用、農業(yè)面源污染監測、生物多樣性監測等領(lǐng)域，涵蓋水稻、蔬菜、花生、甘薯、茶葉等作物類(lèi)型。
“臺站經(jīng)過(guò)長(cháng)期持續的試驗研究，積累了大量系統、連續和規范的試驗資料，并開(kāi)放共享。”王飛說(shuō)，通過(guò)這些數據，科研人員在化肥減量、耕地地力提升、土壤酸化治理等領(lǐng)域獲得了一批原創(chuàng )性科學(xué)成果，為農業(yè)可持續發(fā)展提供了決策依據。
異地重生后
其實(shí)，白沙臺站最初的站址不在林柄村。2021年，它經(jīng)歷了一次“搬家”，從約8公里之外的白沙鎮溪頭村喬遷至此。
當時(shí)，白沙臺站所在地被當地劃為建設用地，包括1983年化肥試驗在內的一眾長(cháng)期定位試驗，面臨中斷危機。這是農業(yè)野外長(cháng)期定位試驗的普遍困境。由于經(jīng)費短缺、用地緊張、為城市建設讓路等原因，全國不少定位試驗點(diǎn)都曾中途夭折。
擺在白沙臺站面前的有兩條路：中斷試驗，另起爐灶；易地搬遷，再續生命。考慮到長(cháng)期定位試驗的不可替代性，科研人員選擇了后者。但為土壤“搬家”，絕不是把一坨土從一個(gè)地方運到另一個(gè)地方那么簡(jiǎn)單。
“經(jīng)過(guò)長(cháng)期演化與耕作，土壤已形成了穩定的層次與理化性質(zhì)。”李清華說(shuō)，若用常規分層方式轉移土壤，必將引發(fā)巨大擾動(dòng)，異地轉移后的土壤，就不再是原來(lái)那片土壤，長(cháng)期定位試驗的連續性便被打破，試驗數據失去了參考價(jià)值。
解決方案是原狀土搬遷——將試驗田切割成若干土方，壓入模具，起吊運輸至新址，原封不動(dòng)地按順序拼接成最初的樣子。
這是個(gè)巨大的工程。劉慎斌還記得，2021年的夏天，大型切割機與起吊機進(jìn)駐白沙臺站，開(kāi)始了一個(gè)在福建歷史上沒(méi)有先例的搬遷。
經(jīng)過(guò)前期充分論證，科研人員確定了土壤切塊尺寸——1米長(cháng)、1米寬、1．1米深，為此專(zhuān)門(mén)定制了相應尺寸的鐵框模具。每個(gè)鐵框自重700公斤，承載的土方重1430公斤。
由于土質(zhì)黏重，必須用大型全自動(dòng)切割機精準切割。其間，難免遇到地下石塊，這時(shí)就要更換專(zhuān)用鋸片將其鋸開(kāi)。之后，這些土方被一塊塊運輸至林柄村提前挖好的基墾中，像拼積木一樣一塊塊拼接。新址是多番考察后的最優(yōu)選。為了盡量減少環(huán)境變量，新舊址在氣候類(lèi)型、成土母質(zhì)、土壤類(lèi)型、地下水位等方面必須盡量接近。
就這樣，溪頭村的8個(gè)長(cháng)期定位試驗點(diǎn)，艱難地遷入新址。2021年8月，劉慎斌重新為1983年試驗田插上了秧苗。盡管因搬遷稍微耽誤了農時(shí)，但這個(gè)伴隨他從青年步入老年的試驗，幸運地實(shí)現了異地重生。
“洛桑試驗站”
今年，白沙臺站迎來(lái)了40歲生日。9月底，來(lái)自全國各地的土肥專(zhuān)家相聚白沙，參與建站40周年活動(dòng)。在研討中，他們集思廣益，為農業(yè)野外長(cháng)期定位試驗出謀劃策。
全國土肥專(zhuān)家受邀參加白沙臺站40周年活動(dòng)。李清華 攝
農業(yè)農村部耕地質(zhì)量建設專(zhuān)家組組長(cháng)徐明崗研究員認為，臺站應在數據挖掘上下更大功夫，為土壤酸化治理等當前農業(yè)熱點(diǎn)問(wèn)題提供更多解題思路；華南農業(yè)大學(xué)研究員李永濤建議引入智慧監測手段，實(shí)時(shí)采集土壤指標的細微變化，并通過(guò)大數據、人工智能等技術(shù)，深度解析數據背后的更多價(jià)值……
經(jīng)過(guò)40年發(fā)展，白沙臺站已成為集監測、研究、示范、科普等功能于一體的綜合性試驗站。王飛希望能夠把白沙臺站打造成中國的“洛桑試驗站”，同時(shí)構建一站多點(diǎn)的野外監測研究分布格局，輻射閩北、閩東、閩南等區域，針對區域發(fā)展問(wèn)題，因地制宜布設更多長(cháng)期定位試驗，為全省耕地質(zhì)量提升、農業(yè)資源高效利用與生態(tài)環(huán)境建設提供有力支撐。
來(lái)源：福建日報
