编者按：土生五谷，藏粮于地。土地，孕育着生机，滋养着人类和万物生灵。

一片热土养育一方人。黑土肥力高，金黄的大豆、抽穗的高粱在此茁壮生长；红土偏酸，茶叶、甘蔗和橡胶在南方红土地得到滋养；黄土疏松易流失，祖祖辈辈生活在黄土高原上的人们则习惯于种小麦玉米、住窑洞；紫土矿物富集，为我国独有土壤类型……不同气候、地貌会造就土地的哪些特点？不同类型的土地对作物又有哪些影响？助力土地科学保护与合理利用，气象部门发挥了怎样的作用？本期策划，带您一起了解——

专家顾问：

四川省气象台正研级高级工程师 王明田

吉林省气象科学研究所正研级高级工程师 王冬妮

陕西省气候中心正研级高级工程师 王景红

黑龙江省气象科学研究所高级工程师 曲辉辉

内蒙古自治区呼伦贝尔市生态与农业气象中心高级工程师 曲学斌

黑土地：“耕地中的大熊猫"

被誉为"耕地中的大熊猫"的黑土地是地球上珍贵的土壤资源，是一种性状好、肥力高、适宜农耕的优质土地。民间流传的“一两黑土二两油，插根筷子能发芽”，正是对其宝贵的生动写照。根据第二次全国土地调查数据和县域耕地质量调查评价成果，东北典型黑土区耕地面积约2.78亿亩。

吉林省气象科学研究所正研级高级工程师王冬妮介绍，黑土是指温带半湿润气候草原草甸植被条件下形成的黑色或暗黑色腐殖质表土层的土地，其形成与气候有密切关系。成土区四季分明，夏季气候温和湿润，冬季寒冷漫长，因此夏秋季生长茂盛的植物枯叶在土壤中分解较少，从而形成性状较好、适宜农耕的优质土壤，土壤母质具有较好的储水性。黑土的成土过程主要包括腐殖质积累与分解，土体内有机胶体、养分、灰分元素的淋溶与淀积等。

我国东北地区是世界三大黑土区之一。呼伦贝尔市生态与农业气象中心高级工程师曲学斌分析，东北地区主要属于温带大陆性季风气候，夏季雨热同期，促进植物生长，冬季严寒漫长，抑制土壤微生物活动，减缓枯枝落叶分解速率，有利于腐殖质积累。

黑土缘何被称为"耕地中的大熊猫"？其珍贵之处在于“慢工出细活”的成长历程。土壤学家测算发现，形成1厘米厚的黑土层通常需要200至400年的时间；我国东北地区黑土层厚度一般可达30至100厘米，其形成过程需要万年以上。

“黑土腐殖层深厚、有机质含量高，适宜多数作物生长，如玉米、大豆、水稻、春小麦、马铃薯、甜菜等。”黑龙江省气象科学研究所高级工程师曲辉辉说，黑土腐殖质在矿化过程中可缓慢释放氮、磷等大量元素和锌、硼等微量元素，减少肥料使用成本；黑土的团粒结构保水性强，可在短暂干旱时为作物“解渴”；疏松的土壤结构还利于作物扎根，从而提高根系对水分和养分的吸收能力与作物抗倒伏能力。

由于自然因素制约和人类活动影响，东北黑土区水土流失日益严重。从1900年到2000年，黑土地的退化速度十分惊人，相关数据显示，东北黑土地水土流失面积约22万平方公里，占总面积的20.11%。

长期气象观测表明，东北黑土区气候变暖趋势明显，降水时空分配不均衡态势加剧，干旱与洪涝灾害风险在增加。王冬妮表示，气候变暖使微生物活性增强，加之黑土地被过度利用，抵御气候灾变能力降低，多年冻土层融化以及土壤有机碳矿化速率和氮的流失加快，造成地力下降。同时，气候变暖使土壤水分蒸发加剧，导致土壤盐渍化，加剧黑土地的水土失调。尤其在冬末和春季，地表无积雪或植被覆盖度较低时，大风会引发风蚀作用；此外，强降水也会导致土壤侵蚀沟密度增加，从而加剧黑土流失。

为科学开发和合理利用珍稀黑土地，东北地区气象部门积极行动——

吉林气象部门从2015年开始就开展气候变化对黑土地影响的基础研究，针对黑土地保护，利用卫星遥感技术开展黑土地退化监测分析；开展精细化农业气候资源区划与黑土区陆地植被固碳能力变化评估；与高校、科研院所合作，共建研究中心和实验室等，推进黑土地保护气象服务科技创新。

在黑龙江，省气象科学研究所积极开展东北黑土地退化的气候影响机制研究；完成东北黑土区累计23个代表样点的土壤取样及检测工作，为开展黑土退化研究提供了一手资料；开展基于多源信息的黑土区土壤侵蚀估算与演变趋势研究工作，制作发布东北典型黑土区土壤风力、水力侵蚀评估产品。（闫辰宇，张欣彤、张晓卿、李红梅对本文有贡献）

紫色土：撑起天府粮仓的先天沃土

土壤的自然形成极其缓慢，四川盆地的紫色土由侏罗纪、白垩纪的紫色或紫红色砂岩、页岩发育而成，是气候与地质历经千万年共同书写的自然史诗。

紫色砂岩、页岩富含钙、磷、钾、铁等元素，为紫色土壤的形成提供了丰富的物质基础。四川盆地气候温暖湿润，有利于岩石风化和土壤形成；年均降水量丰沛，配合昼夜温差小，形成独特的物理风化模式；在温暖湿润条件下，紫色砂岩发生热胀冷缩的机械崩解，而较小的温差减缓了化学风化的进程，使铁、钙等矿物以胶膜形式包裹在土壤颗粒表面，保留了母岩的紫色基因；盆地四周山脉的阻挡，大大降低了盆地的风速，减少了表层土壤的流失；盆地多夜雨，成为天然保墒系统，夜间水汽凝结释放潜热，既减缓了地温骤降，又通过持续的水分补给避免强降雨对表土的冲刷。此外，四川盆地丘陵广布，河流众多，为紫色土壤广泛分布和冲积平原形成提供有利条件；温暖湿润气候适宜众多动植物和微生物生长，有利于增加有机质和矿物质，进一步促进了紫色土壤的形成。

四川盆地素有“天府之国”的美誉，紫色土是撑起天府粮仓的先天沃土，天然矿质养分丰富，富含钙、磷、钾等营养元素；母岩易风化分解，持续释放矿物质，形成“边流失、边补充”的动态养分循环系统；适耕性强，即使土层浅薄，稍加耕锄即可种植；酸碱环境适宜，光热水资源丰富且匹配良好，是多数作物生长发育的理想土壤。

四川丘区紫色土 图/王明田

在紫色土上种植大豆等豆科作物，可固氮增肥，大豆与玉米、小麦轮作可提升土壤氮素含量；水稻、玉米、小麦等禾本科作物根系发达，适应紫色土丘陵坡地、平坝等环境；柑橘、枇杷等亚热带果树喜钙特性与紫色土高钙环境契合；油桐、桑树等深根系树种可固土防蚀；紫花苜蓿、三叶草等可提高土壤有机质含量，缓解紫色土腐殖质缺失问题。

然而，四川盆地紫色土面临土层总体浅薄、土壤保水保肥力偏差、抗蚀性较弱、有机质含量偏低、极端强降水导致水土流失等问题。

为确保农业高质量发展，应将现代气象、农业科技和耕地保护有机融合，扬长补短，科学应对气候变化，提高农业发展韧性。为此，应加强高标准农田建设气象保障服务，进一步开展农业气候资源和农业气象灾害动态评估和精细区划；着力提升天气气候预测预报能力，为气象灾害精准防控提供支撑；加强生态气象研究和服务，坚持农业发展生态优先，加强水土保持与生态防护，因地制宜推广坡改梯、等高种植、覆盖栽培、间套作、豆科作物与禾本科作物轮作等保护性耕作措施，提高农业生态系统气候韧性；强化农业适应气候变化的技术创新，大力发展气候智慧型农业，在农业主产区和气象灾害易发区建立适应气候变化的技术示范基地。（王明田）

红土地：湿热气候的馈赠与挑战

蓝天、红土、绿树。在我国南方，常可以看到这样色彩鲜明的景象。红土，是湿热气候孕育的结果——高温多雨的湿热环境下，土壤中的矿物质易遭受强烈的风化和淋溶作用，雨水如同不知疲倦的“搬运工”，带走土壤中的大量易溶性物质，余下的铁、铝等氧化物则逐渐富集，造就红土的标志性红色。

红土土质黏重，肥力相对较低，酸性强且富含铁、铝氧化物。这样的土质特点使得喜爱酸性土壤的作物在这片沃土上旺盛生长。茶叶、甘蔗、橡胶等作物都是红土地的“孩子”。茶叶喜好酸性土壤，适宜在红土环境生长。同时，湿热的气候带来充足的热量和水分，使茶叶在生长过程中吸足养分，叶片肥厚且品质优良，由此制成的茶才得以香气馥郁、醇厚回甘。甘蔗和橡胶同样得益于酸性的红土和湿热气候的滋养——充足的光照为它们提供了光合作用的条件，丰沛的降水提供了生长所需的水分。这些作物在红土地的滋养下茁壮成长，为当地带来可观的经济效益。

图为红土地滋养的橡胶树 图/刘蕊

红土地也面临着一些气象灾害风险。红土土壤的酸性源于湿热气候，然而红土酸性不断增强也源于暴雨频繁冲刷。此外，红土土质黏重，雨水下渗慢，暴雨冲刷土壤容易形成地表径流，进而引发严重的水土流失。同样量级的暴雨落在红土地上时，更容易造成山体滑坡和泥石流等灾害。

为应对气象灾害风险，多地采取了有力措施。以湖南省祁阳市为例，当地大力加强水利设施建设以防范暴雨。水库在祁阳境内发挥着重要的防灾减灾作用。例如，文明铺镇的水库集雨面积广阔，库容较大，在雨季能够有效地拦蓄洪水，减轻下游地区的防洪压力。而大村甸镇的水库不仅在防洪方面成效显著，还为周边农田提供了稳定的灌溉水源。

气象部门也在积极开展针对红土地的灾害防御与生态修复工作。在气象监测方面，多个油茶种植基地已安装气象监测站，监测要素包括油茶生长实景、气温、风向、风速、降水、三层土壤温湿度等，并初步建成气象数据与油茶生育期数据共享机制。在气象灾害预警方面，针对油茶产区可能出现的低温雨雪冰冻天气、干旱等自然灾害，气象部门提前发布预警信息，并指导种植户采取应对措施。同时，气象部门组织技术人员深入油茶种植基地，开展实地调研和技术指导，帮助种植户掌握防灾减灾技能。近些年，气象部门深入开展生态修复研究，分析气象条件与土壤变化的关系，提出科学的生态修复方案。

气象技术在南方茶园红土保护方面也发挥重要作用。例如，气象大数据和大模型为茶园选址提供了科学依据——地势较高、排水较好的地区能减轻气象灾害对茶园的影响。寒潮来临前的气象预报和熏烟覆盖等措施的指导，则减轻了低温对茶树的伤害。（刘蕊，蒋雅婷、曾彦彦对本文有贡献）

黄土高原：由黄转绿的高原，半干旱地区生态治理典范

作为我国半干旱地区生态治理的典范，黄土高原，这片曾被视为“地球伤疤”的土地，正通过科技创新与生态修复的深度融合，探索土地保护与农业可持续发展的新路径。

黄土高原土层深厚，颗粒细小，结构疏松多孔，垂直节理发育显著，直立性强，富含钙质结核，遇水易崩解。这种土质在干燥时具有一定承载力，但抗侵蚀能力弱，加之降水集中、植被稀疏，易导致严重的水土流失，由此形成千沟万壑的地貌景观。黄土的肥力较高，为当地农业发展提供了条件，但农业开垦也加剧了生态脆弱性。

陕北黄土高原地处毛乌素沙漠南缘，北部为风沙区，南部是丘陵沟壑区，是我国黄土高原的中心部分，地貌以黄土塬为主体，北部风沙滩地与南部丘陵沟壑区交织。特殊地质结构导致这里年均土壤侵蚀规模数达5000吨/平方公里，相当于每年流失3厘米厚的表土层。

当地在特殊的气候条件下，培育谷子、糜子、马铃薯等特色耐旱作物，形成独具特色的旱作农业体系。其中，延安苹果产业通过矮化密植技术与果园生草模式，实现根系深达3米的抗旱种植，既保水保墒又固碳增汇。目前，陕西黄土高原苹果种植面积超1200万亩，年产值突破千亿元，走出了生态经济双赢的特色路径。

然而，黄土高原长期面临两大气象挑战——干旱与暴雨。陕北地区的暴雨主要集中在5月至9月，尤其在7月和8月最为频繁。长城沿线为暴雨少发区，榆林东部和延安暴雨相对较多。近年来，陕北暴雨频率增加、强度增强。例如，2013年陕北共出现6次区域性暴雨过程。同时，陕北年首次和末次区域性暴雨出现日期也发生了变化，首次区域性暴雨出现日期明显提前，而末次出现日期明显推后，这些变化给区域暴雨灾害应急处置提出新挑战。

面对考验，黄土高原构建起“三位一体”防护体系：在工程措施方面，建成调蓄水库、坝系工程及应急水源井组成的抗旱网络，配套梯田建设、退耕还林等小流域治理工程；在农业措施上，大力推广旱作农业结构和节水灌溉技术，滴灌、喷灌覆盖面积持续扩大，地膜覆盖技术有效减少地表水分蒸发。

在节水农业领域，“精准灌溉+数字管理”模式成效显著。气象部门通过将气象观测数据与卫星遥感实时监测旱情相结合，建立专业模型，发布预警信息，为抗旱决策提供科学支撑；开发结合气象条件、土壤墒情和作物长势的智能灌溉系统，使水资源利用率提升30%以上，其中，滴灌技术以每秒1至2滴的精准控水减少蒸发渗漏，喷灌系统通过模拟自然降水实现均匀渗透，集雨补灌工程则通过“秋雨春用”机制破解季节性缺水难题。

当前，黄土高原正从“单一治理”转向“系统修复”。气象部门将持续深化气候适应性农业研究，推广“气候智慧型”种植模式，为全球半干旱地区提供可复制的生态治理样本。（马楠 赵晓萌 闫婷 陆琦）

（责任编辑：曹锐怡）