楊帆：用“超級高壓鍋”做出黑土“營養餐”

5月的黑龍江省建三江墾區，黑土地在拖拉機的轟鳴中蘇醒。田壟旁的監測屏跳動著令人振奮的數據：土壤有機質含量提升10%、水稻平均增產5%。

這片曾因過度開發而“面容憔悴”的黑土地，因東北農業大學水利學院教授楊帆團隊的科技創新煥發新生——他們用“超級高壓鍋”“點草成金”，讓秸稈在3至8小時內變身守護黑土地的精靈。

日前，楊帆被授予2025年度中國青年五四獎章。

2019年深秋，一場產學研對接會成為楊帆科研生涯的重要轉折點。當建三江墾區負責人談及黑土地退化問題時，焦慮之情溢于言表。這讓楊帆瞬間想起導師一年前的詰問：“為何不用農業廢棄物制造有機質？”

東北黑土地曾以肥沃聞名于世，被稱作“耕地大熊貓”。然而，由于長期高強度開發，這片珍貴的土地逐漸陷入“亞健康”狀態。

彼時，黑龍江省1.56億畝黑土耕地亟待修復，而省內農業固廢年產量高達1.3億噸，且當時農業固廢綜合利用率不足60%，存在巨大的提升空間。楊帆團隊敏銳捕捉到這一關鍵信息，決定以固廢資源化利用為突破口，解決黑土地退化難題。在眾多技術方向中，他們選擇了水熱腐殖化技術。

“這項技術的核心是模仿森林深處腐爛落葉在雨水浸泡、地熱烘烤下的自然發酵過程，通過人為創造類似條件，將農業廢棄物快速轉化為高效腐殖質。”楊帆說。在她看來，研究水熱腐殖化技術，就像在黑土地里“尋寶”，每個數據都是找尋寶藏的線索。

然而，“尋寶”之路并非一帆風順。研究初期，楊帆和團隊成員為秸稈還田腐解緩慢問題絞盡腦汁。為解決這一難題，團隊成員日夜奮戰在實驗室和田間地頭，分析每個可能影響秸稈腐解的因素。

在佳木斯的試驗田里，楊帆和團隊成員按照既定方案對秸稈進行處理，可結果卻令人大失所望：秸稈腐解速度比預期慢了近一半。經過反復檢測，他們發現當地黑土中富含的礦物質與秸稈中的某類物質發生了反應，干擾了腐殖質的形成。

“那段時間，我們就像在黑暗中不斷尋找出路，每一步都充滿了未知。”楊帆回憶道。

此后3年，楊帆幾乎將所有時間都投入到研究中。實驗室的燈光常常亮到深夜，她的筆記本上密密麻麻地記錄著各種數據。“我們經歷了無數次失敗，但并未因此退縮，反而堅定了研究的決心。”她說。

轉機出現在一次文獻查閱中，地質學研究顯示，地殼深處的高溫高壓環境，能讓物質在短時間內完成在常溫常壓環境下需億萬年的轉化過程。這個發現讓她靈感迸發。“自然界中極端環境能夠加速物質變化，那我們為什么不能在實驗室里復刻這種環境，讓秸稈快速轉化為腐殖質？”楊帆說。

為驗證這個大膽的想法，楊帆和團隊成員迅速投入到新的實驗中。他們設計了一套全新的實驗裝置。它就像一個“超級高壓鍋”，能夠模擬出地殼深處的高溫高壓環境。在這個裝置中，秸稈發生了變化：其中的纖維素、木質素等成分快速裂解成小分子物質，然后在特定條件下重新聚合，形成與天然腐殖酸結構相似的產物。

當實驗成功時，整個實驗室都沸騰了，團隊成員激動得熱淚盈眶。“那一刻，所有的付出和努力都得到了回報，我們終于尋得‘寶藏’，找到了修復黑土、實現農業固廢資源化利用的‘金鑰匙’。”楊帆說。

“技術研發只是萬里長征第一步，應用之戰更難打。”楊帆回憶道，“從實驗室到田間地頭的距離，遠比想象中遙遠。”

深夜11點，實驗室的白熾燈在試劑瓶上折射出冷光。楊帆將試管中的黑色產物置于天平上，顯示屏上跳動的數字讓她心頭一緊——人工腐殖酸產率依然停留在2%。這個數字意味著，每處理100公斤秸稈，最終只能得到2公斤高效腐殖質，轉化率遠達不到產業化應用的標準。

“這樣的成本，農戶怎么用得起？科技成果不能‘躺’在實驗室。”楊帆望著窗外飄雪的哈爾濱街頭，想起此前在綏化調研時，農民用開裂的手掌捧起板結的黑土對她說：“楊老師，這地越來越硬，撒多少肥都不見長莊稼。”農戶眼神里的期盼，此刻化作壓在肩上的責任。

為了解決人工腐殖酸產率低難題，楊帆“擰”緊了發條。她把行軍床搬進實驗室，在零下20攝氏度的低溫車間里反復調試反應釜參數。

“第217次實驗！”當顯示屏上人工腐殖酸產率躍升至21%，整個實驗室陷入短暫的寂靜。大家都不敢相信眼前的數字，因為21%不僅意味著反應時間從12小時縮至2小時，更讓生產成本直降90%。“我們終于做出農戶用得起的黑土‘營養餐’。”楊帆說。

利用楊帆團隊技術成果研制的首批改良劑運往建三江墾區那天，楊帆全程跟車。“多年的努力，就是為這一天。”她說。

今年5月，建三江的千畝稻田里，新一批改良劑正在播撒。監測數據顯示，播撒該改良劑3年來，土壤有機質含量逐年提升。

“楊老師，以前板結的土塊現在捏起來像面包。”墾區農戶對楊帆說。聽著農戶們分享土壤改良的喜訊，楊帆知道，技術終于“種”進了黑土地。不過，她并未就此止步，而將目光投向遠方。

在東北農業大學—德國馬普學會智能土壤國際聯合實驗室里，恒溫箱發出輕微嗡鳴聲，實驗室主任楊帆正俯身指導年輕博士生調試水熱反應裝置。“注意控制升溫速率，0.5攝氏度的溫度變化都可能影響腐殖質結構。”楊帆說。這樣的場景，幾乎每天都在這座承載著中德科研智慧的實驗室里上演。

2019年，為更好地保護國家黑土地資源，東北農業大學與德國馬普學會共建該實驗室。作為中方負責人，楊帆深知，這里不僅要產出科研成果，而且要培養能肩負黑土地保護重任的創新人才。

為此，楊帆充分發揮聯合實驗室的跨國優勢，推行“雙導師制”——德國馬普學會的頂尖學者通過視頻會議開設前沿課程，中方研究員則帶領學生深入田間調研。實驗室還開設“科研試煉場”，鼓勵年輕人從廢渣處理、數據建模等實際問題中尋找研究方向。

為拓寬學生的國際視野，楊帆積極推動人才交換計劃。“走出去讓思維突破邊界，在多元碰撞中點燃創新靈感。”楊帆說。在她的努力下，截至目前已有12名青年科研人員赴德交流學習。如今，楊帆帶領的這支以“90后”為主的團隊，已經在國際期刊發表150余篇高水平論文。