耕地機(jī)駛過(guò)水田，開(kāi)著野花的雜草被翻到泥濘下，紅褐色的泥土在水中翻滾，水田里的水變得渾濁，又慢慢澄清……
2021年4月2日，湖南祁陽(yáng)，廣袤的紅土地上，人們正在準(zhǔn)備春耕，這里是中國(guó)水稻主產(chǎn)地之一，從“湖廣熟、天下足”的時(shí)代開(kāi)始，這里的人們，世世代代在這片貧瘠的紅土地上，與泥水為伴，種植水稻、玉米、大豆……
紅壤
貧瘠的紅土地
清明前后，湖南許多地方相繼開(kāi)始備耕，山坡旱地里，人們正在平整土地，不久之后，將種上玉米、大豆、花生等，水田里的人們則正在翻地、整地、育秧，再過(guò)幾天，就要開(kāi)始插秧了。
湖南是中國(guó)紅壤面積最大的兩個(gè)省份之一，另外一個(gè)是江西。在湖南，絕大部分地方的土地，都是含有鐵、鋁等金屬的巖石歷經(jīng)數(shù)十萬(wàn)年的風(fēng)化、氧化之后，形成的紅色土壤。人們通常稱(chēng)它為紅土地，它的學(xué)名，叫做紅壤。
2021年4月2日，湖南祁陽(yáng)紅壤實(shí)驗(yàn)站中矗立的石碑，石碑是十年前，祁陽(yáng)站建站50周年時(shí)，當(dāng)?shù)貫樗麄冐Q立的。新京報(bào)記者 周懷宗 攝
紅壤是中國(guó)土壤中面積最大的部分，約有218萬(wàn)平方公里，占全國(guó)土地總面積的21.8%。其中，紅壤區(qū)的耕地面積，約占全國(guó)總耕地面積的28%。生活在紅壤區(qū)的人口，約占全國(guó)人口的40%。
從1000多年前的南方大開(kāi)發(fā)開(kāi)始，南方紅土地日漸繁榮，這里的農(nóng)業(yè)，也逐漸替代了河套地區(qū)、蘇常地區(qū)，成為新的天下糧倉(cāng)，“湖廣熟，天下足”成為當(dāng)時(shí)的共識(shí)。
然而，紅壤區(qū)并非富饒的土地，在湖南，紅壤區(qū)域中低產(chǎn)耕地占比2/3以上，不合理施肥和耕作利用，更是加劇了紅壤的退化。
這片試驗(yàn)田，是紅壤站的一處“明星”試驗(yàn)田，圖為中國(guó)農(nóng)科院副研究員蔡澤江為記者講解試驗(yàn)田的故事。新京報(bào)記者 周懷宗 攝
中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所副研究員蔡澤江告訴記者，紅壤是一種脫硅富鋁過(guò)程和生物富集相互作用形成的土壤，鐵、鋁等化學(xué)元素變成氧化物和氫氧化物相對(duì)累積起來(lái)，使土壤呈紅色。紅壤的主要特征有三個(gè)，酸、黏、瘦，酸是指它的pH值普遍較低，同時(shí)還很容易繼續(xù)降低，黏是指它的形態(tài)，通常粘成一團(tuán)，不夠松散，不容易透氣透水，瘦主要指它的肥力低下，有機(jī)質(zhì)含量不高，這些都是不利于農(nóng)作物生長(zhǎng)的條件?！按蠹s三分之二的紅壤，都是中低產(chǎn)田”。蔡澤江說(shuō)。
改良
六十年前開(kāi)始
湖南祁陽(yáng)市官山坪村，這個(gè)普通南方小山村，周邊被連綿的水田圍繞，遠(yuǎn)處則是環(huán)繞四圍的丘陵，遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去，一片水鄉(xiāng)景色。
但它又和普通的山村不同，就在官山坪村的旁邊，有一座建立了60多年的土壤實(shí)驗(yàn)站——中國(guó)農(nóng)科院祁陽(yáng)紅壤實(shí)驗(yàn)站，它是中國(guó)第一個(gè)紅壤實(shí)驗(yàn)站，建于1960年。
祁陽(yáng)紅壤站全貌。新蓋的樓還沒(méi)有完全投入使用，在此之前，他們已經(jīng)在這里扎根60年。新京報(bào)記者 周懷宗 攝
祁陽(yáng)站建在一座低矮的丘陵前，身后的丘陵，被劃分成一個(gè)個(gè)扇形區(qū)域，大部分種上了作物，一片青翠，只有一小塊還在整地，裸露出鮮紅的土壤。
紅壤并不都是鮮紅的，按照顏色分，有磚紅壤、赤紅壤、紅壤、黃紅壤、棕紅壤等，按照成土母質(zhì)類(lèi)型，有第四紀(jì)紅色黏土、紅砂巖、花崗巖、玄武巖、石灰?guī)r、千枚巖等發(fā)育紅壤。
“祁陽(yáng)這里，是典型的第四紀(jì)紅色黏土發(fā)育的紅壤，”蔡澤江抓起一把紅土，黏成塊狀的紅土上，可以看到很多不同顏色的斑點(diǎn)或條紋，“這些都表明土壤中的各種金屬元素礦物類(lèi)型和含量存在明顯差異，從這些顏色可以看出，這塊地里的土壤確實(shí)很貧瘠”。
2021年4月3日，祁陽(yáng)紅壤站一塊尚未播種的試驗(yàn)田中，蔡澤江抓起一把紅土，告訴記者，這里的土壤確實(shí)很貧瘠。新京報(bào)記者 周懷宗 攝
和北方的土地相比，南方具有更好的水、熱優(yōu)勢(shì)，這原本是高產(chǎn)的重要基礎(chǔ)，“按照水熱的情況看，南方紅土地上的產(chǎn)量，應(yīng)該達(dá)到其他土地的兩到三倍，但實(shí)際上，因?yàn)樗呢汃ぃ沟盟臐撃苓h(yuǎn)沒(méi)有發(fā)揮出來(lái)”。
數(shù)據(jù)顯示，新中國(guó)成立之初，祁陽(yáng)的水稻單產(chǎn)只有280斤。1960年，中國(guó)第一個(gè)紅壤改良試驗(yàn)站在祁陽(yáng)官山坪村建立，最初名為“低產(chǎn)田改良聯(lián)合工作組”，第一任站長(zhǎng)是劉更另院士。
“大約在1964年，劉更另院士創(chuàng)造的水稻坐秋施磷、輔以綠肥的技術(shù)，就使得水稻單產(chǎn)從280斤增加到680斤，當(dāng)時(shí)僅在湖南的推廣面積就有400多萬(wàn)畝，增產(chǎn)稻谷1.8億公斤”，祁陽(yáng)紅壤實(shí)驗(yàn)站副站長(zhǎng)李冬初告訴記者。
60年多年來(lái)，祁陽(yáng)站里的科技人員，已經(jīng)換了很多次，紅壤改良的技術(shù)，也從添加磷肥，到石灰中和、綠肥還田、綜合治理等，更新了很多次。其中，最近的研究，是關(guān)于酸化治理的。
酸化
紅壤天生之?dāng)?/strong>
紅壤是強(qiáng)風(fēng)化土壤，容易酸化，也就是土壤pH值降低，進(jìn)而使土壤情況進(jìn)一步惡化。
“大部分農(nóng)作物適宜生長(zhǎng)的pH值，在5.5-6.0之間，如果低于5.0，農(nóng)作物生長(zhǎng)就會(huì)受到比較大的影響，低于4.5，就很難再種了，”蔡澤江解釋?zhuān)艾F(xiàn)在很多地方，紅壤的pH值都降到5.0以下了”。
在祁陽(yáng)站的旁邊，有一塊著名的試驗(yàn)田，名叫“紅壤肥力和肥料效益監(jiān)測(cè)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)”，這是一塊長(zhǎng)方形的旱地，被分割成一個(gè)個(gè)小塊，每個(gè)小塊中都種著冬小麥。李冬初告訴記者，這里的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)持續(xù)了31年，從1990年開(kāi)始，一直沒(méi)有間斷過(guò)。
2021年4月3日，祁陽(yáng)紅壤實(shí)驗(yàn)站的長(zhǎng)期試驗(yàn)田中，可以明顯看出，采用不同管理方式的土地，小麥長(zhǎng)勢(shì)完全不同。新京報(bào)記者 周懷宗 攝
時(shí)值四月，冬小麥已經(jīng)到了抽穗的時(shí)節(jié)，記者注意到，不同小塊中，小麥的長(zhǎng)勢(shì)差異很大，有些植株茂密，麥穗飽滿(mǎn)，有些則矮小干枯，植株甚至遮不住地面，露出紅色的土壤，“這些不同的地塊，我們采用不同的施肥處理，有些完全不施肥，讓它自然變化，有些使用石灰緩解酸化情況，還有些使用氮磷鉀、有機(jī)肥等?！辈虧山榻B。
記者注意到，有一小塊長(zhǎng)勢(shì)最差的小麥，和長(zhǎng)勢(shì)最好的相比，植株只有一半左右的高度，而且莖葉發(fā)黃，麥穗也非常小，“這塊地是單純使用氮肥的，氮肥可以提供小麥生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)元素，但也很容易導(dǎo)致土壤酸化，這塊地就是酸化最嚴(yán)重的，這里的小麥，在生物意義上還活著，但在經(jīng)濟(jì)意義上，已經(jīng)算是絕收了”。
酸化是紅壤最大的敵人，蔡澤江告訴記者，在自然條件下，紅壤的pH值下降1個(gè)單位，大約需要數(shù)十萬(wàn)上百萬(wàn)年的時(shí)間，但人類(lèi)開(kāi)墾和高強(qiáng)度種植的活動(dòng)，極大地加速了這一進(jìn)程，“僅僅這幾十年，由于不合理的種植方式，使得全國(guó)范圍內(nèi)紅壤的pH值，下降了0.3-0.5個(gè)單位，最嚴(yán)重的，甚至下降了1個(gè)點(diǎn)”。蔡澤江說(shuō)。
導(dǎo)致土壤酸化的主要原因，是不合理的使用化肥，尤其是氮肥，蔡澤江解釋?zhuān)凹t壤中缺少氮、磷等元素，不利于農(nóng)作物生長(zhǎng)，施用氮肥可以快速增產(chǎn)，但同時(shí)，紅壤的氮肥利用率并不高，過(guò)度施用氮肥，容易導(dǎo)致硝酸鹽淋溶，氫離子累積在土壤中，導(dǎo)致土壤急劇酸化，最終使得農(nóng)作物無(wú)法生長(zhǎng)”。
化肥
愛(ài)恨交織之間
對(duì)于貧瘠的紅壤來(lái)說(shuō)，不使用化肥，很難獲得更高的產(chǎn)量，使用化肥，又要面臨酸化加快的風(fēng)險(xiǎn)。
“最初改良紅壤酸化的問(wèn)題，主要是用石灰進(jìn)行中和，”蔡澤江告訴記者，“石灰效果很好，但也存在自身的問(wèn)題，首先，起效時(shí)間短，每隔一兩年就要撒一次，投入多，成本就高。其次，石灰只能解決酸的問(wèn)題，不能解決瘦的問(wèn)題，不能增加土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素”。
化肥無(wú)疑是增加紅壤所缺乏的營(yíng)養(yǎng)元素最快的方式，但化肥卻會(huì)加劇酸化?？茖W(xué)家們必須找到新的改良途徑，從上世紀(jì)70年代開(kāi)始，祁陽(yáng)實(shí)驗(yàn)站的科學(xué)家們，就開(kāi)始了尋找新方法的探索。
在祁陽(yáng)站的一塊試驗(yàn)田中，記者看到，田里種滿(mǎn)了一種開(kāi)著紫色小花的草，這種草叫做紫云英，是科研人員尋找到的優(yōu)質(zhì)綠肥，“紫云英是很好的綠肥，水稻插秧之前的一個(gè)月左右，直接將種植的紫云英翻耕到地里，就是不錯(cuò)的有機(jī)肥，可以為土壤提供多種元素，”負(fù)責(zé)這些試驗(yàn)田的中國(guó)農(nóng)科院高級(jí)農(nóng)藝師高菊生告訴記者，“同時(shí)，紫云英還是豆科植物，其根系有固氮作用，能有效緩解土壤板結(jié)，延緩?fù)寥赖乃峄?，這樣的實(shí)驗(yàn)我們已經(jīng)做了幾十年了，目前探索出的最好方式是稻-稻-紫云英輪作”。
2021年4月3日，祁陽(yáng)紅壤站的試驗(yàn)田中，工人正在將綠肥翻入泥土，準(zhǔn)備春耕。新京報(bào)記者 周懷宗 攝
上世紀(jì)80年代，祁陽(yáng)站開(kāi)始推廣稻-稻-紫云英輪作的方式，配合石灰、適量化肥等方式，改變了當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)的方式，“最多的時(shí)候，僅在湖南的推廣面積就達(dá)到3000萬(wàn)畝”，高菊生說(shuō)。
不過(guò)，水稻和紫云英輪作，必然會(huì)增加一定的勞動(dòng)用工和種子成本，影響水稻種植的收益，因此，紫云英種植一度萎縮，“這幾年，隨著生態(tài)種植觀念的普及，又有了一定的恢復(fù)，目前采用這種輪作方式的稻田，在湖南大約有1000萬(wàn)畝”。高菊生說(shuō)。
困境
仍需更多重視
土壤改良的實(shí)驗(yàn)，大多數(shù)需要長(zhǎng)時(shí)間的研究和嘗試，在祁陽(yáng)站，記者見(jiàn)到了許多持續(xù)數(shù)十年的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，最長(zhǎng)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)連續(xù)做了40年。
這些實(shí)驗(yàn)留給科學(xué)家們的，不僅是大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，還有許多珍貴的材料。在祁陽(yáng)站工作的助理研究員劉立生告訴記者，祁陽(yáng)站儲(chǔ)存著3萬(wàn)多份紅壤樣品，最早的已經(jīng)40年了。
在祁陽(yáng)站的土壤儲(chǔ)存庫(kù)中，記者看到，成排的架子上，擺滿(mǎn)了裝在玻璃瓶中的土壤樣品，劉立生介紹，最早的樣品，是1982年收集的，目前只剩小半瓶，“我們的土壤樣品，都是不同地方、不同實(shí)驗(yàn)中，定點(diǎn)采取的，因?yàn)橥寥揽偸窃谧兓?，一旦過(guò)了時(shí)間點(diǎn)，就不可能再獲得以前的樣品了，所以這些樣品非常珍貴，尤其是最早的這些，1克土比1克黃金還貴”。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，這些樣品也變得更加珍貴，“很多以前檢測(cè)不了的指標(biāo)，現(xiàn)在有技術(shù)檢測(cè)了，通過(guò)以前的土壤樣品，我們可以獲得更多的數(shù)據(jù)，去探索土壤更多的變化”。劉立生說(shuō)。
類(lèi)似的工作，在這個(gè)小小的祁陽(yáng)站里還有不少，但更多的研究，仍存在重重困難。
祁陽(yáng)附近的紅壤，多是丘陵地貌，改良不易。圖為蔡澤江檢查試驗(yàn)田備耕情況。新京報(bào)記者 周懷宗 攝
在祁陽(yáng)站附近的一處丘陵上，記者見(jiàn)到，丘陵上的樹(shù)林中，有一些陳舊的實(shí)驗(yàn)儀器，劉立生告訴記者，那是以前的一位科研人員做的林地土壤實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，后來(lái)因?yàn)槿耸秩狈?，?shí)驗(yàn)沒(méi)有繼續(xù)下去。
“祁陽(yáng)站基地現(xiàn)在有13個(gè)人，其中只有9位從事科研工作，此外每年這里還有一些研究生在學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)”，李冬初告訴記者，這些年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)耕地保護(hù)的重視，祁陽(yáng)站的條件也改善了很多，但相對(duì)于紅壤改良面臨的科研工作，仍舊遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
“我們?nèi)狈Ω嗟娜瞬?，很多?xiàng)目因?yàn)槿耸植蛔愣M(jìn)展緩慢，同時(shí)，已有的成果，也需要相關(guān)的人才，轉(zhuǎn)化成便于推廣和利用的產(chǎn)品、方案等?！辈虧山f(shuō)。
未來(lái)
期待技術(shù)突破
4月2日，祁東縣田頭村附近的一處水田中，農(nóng)戶(hù)們正在準(zhǔn)備育秧，平整的水田中，挖出一行行排水的淺溝，紅色的泥露出水面，成為育秧的壟，四五個(gè)農(nóng)民分工合作，有人在壟上撒上稻谷，有人在后面搭起小小的塑料棚。
一米寬，二三十米長(zhǎng)的壟，每一壟大約可以育成1畝稻田需要的秧苗，農(nóng)戶(hù)告訴記者，他們不太會(huì)選擇輪作，更愿意每季都種水稻，這樣的可以保證家庭的收入。
在科研力量之外，觀念和利益，也是影響紅壤改良的重要因素。農(nóng)戶(hù)們更愿意選擇當(dāng)前利潤(rùn)最高的方式，尤其是南方丘陵地帶，小農(nóng)戶(hù)仍占據(jù)主流的情況下，更是如此。同時(shí)，為了保障糧食生產(chǎn)，許多地方的農(nóng)業(yè)部門(mén)，其實(shí)也并不熱衷于改良土壤，很多地方，缺乏用地與養(yǎng)地的結(jié)合。
“在試驗(yàn)田中，我們已經(jīng)總結(jié)出許多有效的經(jīng)驗(yàn)，”蔡澤江說(shuō)，“比如紫云英和水稻輪作，比如石灰、有機(jī)肥、綠肥、化肥綜合施用等，但目前這些方法推廣起來(lái)比較難，很多方法投入比較高，而且要持續(xù)投入。但小農(nóng)戶(hù)的收益本就不高，不太愿意投入更多的財(cái)力物力?！?/p>
對(duì)于紅壤酸化的研究，也仍然存在瓶頸，“我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了土壤酸化的機(jī)制，但微觀機(jī)制方面，仍缺乏更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，”蔡澤江說(shuō)，“比如氮肥的施用，硝化釋放的氫離子與鋁離子轉(zhuǎn)化的點(diǎn)位和過(guò)程到目前為止還沒(méi)有闡釋清楚，還需要更多的研究，如果能夠找到發(fā)生的點(diǎn)位，就可以讓我們用最合適的改良劑施用量，來(lái)達(dá)到最好的效果，既減少了投入，也降低了酸化的風(fēng)險(xiǎn)”。
此外，現(xiàn)有的改良投入，不論是有機(jī)肥，還是綠肥，都需要更高成本的投入，“我們未來(lái)的目標(biāo)，還希望研發(fā)出更高效且廉價(jià)的產(chǎn)品，比如某種特定的試劑、特殊的肥料，可以用比較低的投入，一次性獲得更長(zhǎng)時(shí)間的效果，比如可以在5年內(nèi)延緩酸化，石灰只能管兩三年甚至更短的時(shí)間”。
