“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略實施中的土壤科學(xué)與技術(shù)問題

沈仁芳 王 超 孫 波

中國科學(xué)院南京土壤研究所 土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室 南京 210008

確保糧食產(chǎn)量和安全是治國安邦的首要任務(wù)，是關(guān)系到我國國民經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定和國家自立的全局性重大戰(zhàn)略問題。近年來，我國糧食連年增產(chǎn)，農(nóng)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。國家統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2017 年全國糧食總產(chǎn)量達 61 791 萬噸。與此同時，國內(nèi)糧食庫存量顯著增加，部分糧食品種供給偏多，倉儲補貼負擔(dān)加重，并且受到國際市場糧食價格走低的嚴重沖擊。反觀糧食增產(chǎn)的代價是耕地的高強度利用、超負荷運行、質(zhì)量退化、地力透支及土壤嚴重污染等負面問題，這嚴重制約了我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在當(dāng)前局勢下，如果糧食生產(chǎn)結(jié)構(gòu)不能及時調(diào)整，我國的糧食產(chǎn)量和安全將面臨越來越大的挑戰(zhàn)和壓力。

在此背景下，黨的十八屆五中全會通過的“十三五”規(guī)劃建議提出：堅持最嚴格的耕地保護制度，堅守耕地紅線，實施“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略，提高糧食產(chǎn)能[1]。實施“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略是保障國家糧食產(chǎn)能和安全的必然選擇，體現(xiàn)了黨中央和國務(wù)院對保障我國糧食安全問題的高度重視，不僅是對我國糧食生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)發(fā)展形勢的準確判斷，也是保障我國糧食安全和農(nóng)業(yè)綠色持續(xù)發(fā)展長效機制的科學(xué)途徑[2]。

“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略的實現(xiàn)，關(guān)鍵是要保障耕地數(shù)量和提升耕地質(zhì)量[1]。耕地是糧食生產(chǎn)和安全的根基和載體，是最重要的生產(chǎn)要素和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心基礎(chǔ)?；A(chǔ)地力是反映耕地生產(chǎn)能力的重要指標，對其提升是實現(xiàn)“藏糧于地”戰(zhàn)略的基礎(chǔ)和保證。

1 “藏糧于地、藏糧于技”的重要戰(zhàn)略意義

“藏糧于地、藏糧于技”是指通過提升耕地質(zhì)量和土地生產(chǎn)力，實現(xiàn)糧食穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，在糧食生產(chǎn)相對充足的情況下，有效地調(diào)整土地產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，將部分土地改作種植經(jīng)濟作物或從事其他經(jīng)營，讓過度消耗的耕地得到休養(yǎng)生息的機會，從而保障和提升耕地地力；當(dāng)出現(xiàn)糧食緊缺的時候，可很快恢復(fù)耕地生產(chǎn)能力，滿足國內(nèi)糧食需求[3]。

實施“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略的短期目標是調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，提升耕地地力，降低國內(nèi)糧食庫存量，以減輕國家倉儲補貼負擔(dān)，促進農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革；長期目標是提高土地綜合生產(chǎn)能力，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，保障國家糧食穩(wěn)定供給和安全。

實施“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略不僅可以保護我國耕地資源，提升耕地產(chǎn)出效益，緩解土地生態(tài)壓力，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，還有利于平衡國內(nèi)糧食供求矛盾，保障國家糧食安全供給，促進農(nóng)民增收，緩解糧食庫存壓力，減輕倉儲財政負擔(dān)[3]，這符合我國目前的基本國情。

2 我國耕地質(zhì)量現(xiàn)狀及面臨的問題

實施“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略根本在于耕地。只有保證了足夠數(shù)量的耕地面積和不斷提升耕地質(zhì)量，確保耕地資源的可持續(xù)利用，才能保障國家糧食產(chǎn)量和糧食安全。然而，不管是從耕地數(shù)量還是質(zhì)量上，我國當(dāng)前耕地資源形勢都非常嚴峻，面臨著耕地資源匱乏、整體質(zhì)量偏低、土壤退化和污染嚴重等問題[4]。

2.1 我國耕地數(shù)量不足而且還不斷減少

基于第二次全國土地調(diào)查結(jié)果，2015 年我國耕地面積為 1.35 億公頃，人均耕地不足 0.11 公頃，僅為世界人均數(shù)量的 45%。隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程加快，生態(tài)和交通建設(shè)不斷推進，耕地數(shù)量還在持續(xù)減少。“十三五”期間，耕地年平均減少面積為 90 萬公頃。根據(jù)《全國土地利用總體規(guī)劃綱要（2006—2020 年）調(diào)整方案》，到 2020 年確保我國基本耕地面積為 1.24 億公頃，農(nóng)田面積穩(wěn)定在 1.03 億公頃以上。

2.2 我國耕地質(zhì)量整體水平偏低，中低產(chǎn)田面積比例較大

我國耕地土壤有機質(zhì)含量不足 1% 的面積達到 26%，整體有機質(zhì)含量低于歐洲同類土壤的一半。目前，我國耕地基礎(chǔ)地力對糧食生產(chǎn)的貢獻僅為 50% 左右，比發(fā)達國家低 20—30個百分點[5]。根據(jù)農(nóng)業(yè)部關(guān)于全國耕地質(zhì)量等級情況的公報統(tǒng)計顯示，全國高、中、低產(chǎn)田的面積分別為 0.31 億公頃、0.43 億公頃和 0.34 億公頃，其中中低產(chǎn)田面積占耕地總面積比例高達 70%，低產(chǎn)田超過 30%[6]。雖然我國通過土地開發(fā)、土地整理和土地復(fù)墾平均每 10 年補充耕地 280萬—490 萬公頃，而這些耕地一般多為劣質(zhì)低產(chǎn)田，很難快速達到優(yōu)質(zhì)耕地的水平[6]。

2.3 耕地土壤退化較為嚴重

我國耕地退化面積較大，占耕地總面積的 40% 以上，而且退化趨勢日趨嚴重。土壤退化突出表現(xiàn)在：耕層變淺、有機質(zhì)含量偏低、土壤養(yǎng)分呈現(xiàn)非均衡化、水土流失以及土壤鹽漬化、沙化、酸化等方面。例如，我國水土流失面積為 356 萬平方公里，年平均增加 1 萬平方公里。目前，東北黑土區(qū)土壤耕層只有 12—15 厘米。近 30 年，我國 21.6% 的耕地出現(xiàn)嚴重酸化，pH 值平均降低了 0.85 個單位，主要集中在湘贛粵等紅壤地區(qū)[7]。

2.4 土壤污染嚴重，障礙因素復(fù)雜多樣

按聯(lián)合國的劃分方法，我國耕地有障礙的面積占 89%，無障礙耕地僅占 11%。根據(jù) 2014 年環(huán)保部和國土資源部發(fā)布的全國土壤污染狀況調(diào)查公報，全國受污染的耕地面積約有 0.1 億公頃，土壤點位超標率高達 19.4%。農(nóng)田土壤重金屬污染率已從 20 世紀 80 年代末期的不足 5%，上升至目前的約 20%[8]，受農(nóng)藥污染的耕地土壤面積達 0.09 億公頃[4]，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全受到嚴重威脅。面源污染加重已成為制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的突出矛盾。

3 耕地資源保護和可持續(xù)利用的科技發(fā)展現(xiàn)狀及需要解決的問題

3.1 國際耕地資源保護和可持續(xù)利用研究進展

國際上自 20 世紀 90 年代提出集約化可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，以提高耕地質(zhì)量和水土資源利用效率，從而促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力的穩(wěn)步提升。21 世紀以來，國外發(fā)展集約化可持續(xù)農(nóng)業(yè)研究在防治土壤污染、消減土壤障礙和提升土壤生物功能 3 個方面取得顯著進展。

（1）土壤污染防治計劃和法規(guī)。歐、美、日等發(fā)達國家從可持續(xù)規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展的角度制定污染土壤修復(fù)計劃，如美國“超級基金”計劃、加拿大“國家污染場地修復(fù)計劃”、荷蘭《土壤保護法》和《土壤質(zhì)量法令》、日本《農(nóng)用地土壤污染防治法》等，防治土壤重金屬污染，建立相關(guān)環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)。

（2）土壤障礙消減技術(shù)和模式。美國農(nóng)業(yè)部鹽土實驗室與澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織系統(tǒng)研究了打破土壤障礙對耕地培肥和提升化肥養(yǎng)分利用效率機制，基于土壤水-鹽-肥運移模型（HYDRUS 3D）提出鹽堿土治理技術(shù)模式；荷蘭瓦赫寧根大學(xué)建立了有效的地力分區(qū)管理策略，加拿大薩斯喀徹溫大學(xué)等建立了基于小麥間歇性免耕和豆科輪作的保護性耕作體系。此外，在水土資源質(zhì)量自動化監(jiān)測、打破土壤障礙和水資源制約的生物化學(xué)原理、障礙土壤改良綜合工程技術(shù)、土壤污染綜合治理技術(shù)、農(nóng)田非常規(guī)水源高效利用技術(shù)、應(yīng)對土壤障礙和氣象災(zāi)害的抗逆品種篩選技術(shù)以及智能化農(nóng)業(yè)體系建設(shè)方面取得重要進展[9]。

（3）土壤生物功能提升計劃。近年來土壤和植物微生物組成為國際研究前沿，美國在 2010 年 8月啟動“地球微生物計劃”（Earth Microbiome Project，EMP），研究全球典型土壤等生態(tài)系統(tǒng)微生物群落的多樣性及其功能，建立基因圖譜（Gene Atlas，GA)；2016 年 5月又啟動了“國家微生物組計劃”（National Microbiome Initiative，NMI），通過政府-大學(xué)-研究所-企業(yè)的聯(lián)合創(chuàng)新深入認知土壤、植物和水體等環(huán)境中微生物組（稱為“微生物群落集合”）的結(jié)構(gòu)和功能，促進微生物在農(nóng)業(yè)和環(huán)境管理中的應(yīng)用。在提升土壤功能方面，美國康奈爾大學(xué)、法國國家農(nóng)業(yè)研究院和瑞士有機農(nóng)業(yè)研究所利用13C標記、高通量測序和熒光顯微成像等現(xiàn)代分析技術(shù)深入揭示了有機農(nóng)業(yè)系統(tǒng)和間作系統(tǒng)中化肥養(yǎng)分高效利用的土壤生物物理機制。

3.2 國內(nèi)耕地資源保護和可持續(xù)利用研究進展

我國自 20 世紀 80 年代以來相繼實施了“中低產(chǎn)田改良”“沃土工程”“高標準農(nóng)田建設(shè)”等計劃，揭示了中低產(chǎn)土壤肥力的長期變化規(guī)律，發(fā)展了地力快速提升理論與技術(shù)。近年來，在土壤結(jié)構(gòu)-養(yǎng)分庫容-生物網(wǎng)絡(luò)功能協(xié)同提升機制、主要糧食產(chǎn)區(qū)農(nóng)田土壤有機質(zhì)演變與提升綜合技術(shù)、黃淮地區(qū)農(nóng)田地力提升與大面積均衡增產(chǎn)技術(shù)及其應(yīng)用、克服土壤生物障礙的微生物有機肥及其新工藝方面取得顯著進展。

針對土壤污染問題，我國在土壤環(huán)境背景值制定、污染土壤物理-化學(xué)-植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)方面取得了顯著進展，近期開展了區(qū)域治理工作。2016 年 5月國務(wù)院印發(fā)了《土壤污染防治行動計劃》（簡稱“土十條”），提出在 2018 年底前查明農(nóng)用地土壤污染的面積、分布及其對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，建立 10 年 1 次的土壤環(huán)境質(zhì)量狀況定期調(diào)查制度；對農(nóng)用地土壤實施分類管理，按照污染程度劃分為優(yōu)先保護類、安全利用類和嚴格管控類；以影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的突出環(huán)境問題為重點，制定土壤污染治理與修復(fù)規(guī)劃，組織開展治理與修復(fù)。

中國科學(xué)院在 2015 年啟動“土壤-微生物系統(tǒng)功能及其調(diào)控”戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項[10]，國家自然科學(xué)基金委 2017 年啟動“水圈微生物驅(qū)動地球元素循環(huán)的機制”重大研究計劃，開展不同生態(tài)系統(tǒng)中微生物對碳、氮、磷等元素循環(huán)驅(qū)動機制和調(diào)控措施的研究。2016 年起，我國相繼啟動國家重點研發(fā)計劃專項，包括“糧食豐產(chǎn)增效科技創(chuàng)新”“化學(xué)肥料和農(nóng)藥減施增效綜合技術(shù)研發(fā)” “農(nóng)業(yè)面源和重金屬污染農(nóng)田綜合防治與修復(fù)技術(shù)研發(fā)”和“智能農(nóng)機裝備水資源高效開發(fā)利用”。2017 年開始立項啟動“京津冀環(huán)境綜合治理”科技重大工程，農(nóng)業(yè)農(nóng)村環(huán)境風(fēng)險管控及綜合治理是其中的一個重要方面。

3.3 國內(nèi)土壤質(zhì)量演變監(jiān)測技術(shù)發(fā)展方向

我國在 20 世紀 50 年代和 80 年代開展了 2 次全國土壤普查，并長期開展了不同農(nóng)區(qū)土壤肥力評價和土壤肥力演變規(guī)律的研究。20 世紀 80 年代中國科學(xué)院建立的中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的土壤肥力與肥料效應(yīng)監(jiān)測網(wǎng)，2005 年起融合建立了國家野外科學(xué)觀測研究站體系，協(xié)同開展農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)和土壤質(zhì)量長期演變規(guī)律的研究，從土壤肥力拓展到土壤環(huán)境質(zhì)量和健康質(zhì)量演變研究；評價了我國農(nóng)田化肥養(yǎng)分平衡和養(yǎng)分利用的時空變化特征；揭示了熱量驅(qū)動的化肥養(yǎng)分投入和有機養(yǎng)分再循環(huán)對產(chǎn)量的增益作用；發(fā)展了典型類型土壤質(zhì)量管理的指標體系、培育理論與技術(shù)體系。在國家尺度上，基于測土配方施肥數(shù)據(jù)和模型分析，建立了全國測土配方施肥數(shù)據(jù)管理平臺和縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)并已應(yīng)用于 2 498 個縣，支撐了全國耕地地力評價和施肥決策。目前，針對我國耕地地力和施肥水平的多樣性和復(fù)雜性，亟須在不同時空尺度上系統(tǒng)開展耕地地力提升與水、肥高效利用之間的關(guān)聯(lián)機制研究，重點在化肥減施高潛力區(qū)開展耕地地力和水、肥資源協(xié)同管理理論、技術(shù)和調(diào)控模式研究。

3.4 土壤改良和培育技術(shù)裝備發(fā)展方向

國內(nèi)針對土壤酸化障礙對氮、磷養(yǎng)分高效利用的制約，研發(fā)了不同有機源生物炭生產(chǎn)和施用技術(shù)，開發(fā)了基于畜禽糞便與堿性粉煤灰或高嶺土（吸附劑）“共堆肥”生產(chǎn)有機肥的方法和配套設(shè)施。針對鹽堿土改良，建立了基于壟作、硫酸鋁改良和生物肥的重度鹽堿土治理技術(shù)，研發(fā)了濱海鹽堿地加速脫鹽、長效培肥、耐鹽品種和輕簡栽培的技術(shù)體系，集成了成熟的滴灌土壤水鹽調(diào)控方法、咸水滴灌土壤水鹽調(diào)控技術(shù)以及“滴灌+壟作+覆膜”改土利用模式。針對東北黑土耕層變薄和華北潮土砂性障礙問題，研發(fā)了以秸稈掩埋激發(fā)式快腐為核心的肥沃耕層構(gòu)建技術(shù)體系。針對南方低丘崗地低產(chǎn)田，圍繞“治水—改土—造林”鏈條，集成侵蝕、酸化和養(yǎng)分貧瘠化阻控技術(shù)和土地生產(chǎn)力快速提升技術(shù)，建立具有區(qū)域特色的“畜—沼—林/果/農(nóng)”生態(tài)模式。但是，在高標準農(nóng)田建設(shè)和土地整治設(shè)備方面，尚缺乏專業(yè)化大型深松破土裝備和暗管鋪設(shè)設(shè)備。

3.5 土壤污染治理與修復(fù)技術(shù)發(fā)展方向

我國近年來在土壤污染調(diào)查與風(fēng)險評估、土壤污染過程與機制、修復(fù)技術(shù)與示范等方面取得了顯著進展。國內(nèi)開發(fā)了污染場地健康與環(huán)境風(fēng)險評估軟件（HERA）；研制了基于生物炭/黏土礦物/納米羥基磷灰石/功能微生物的系列土壤修復(fù)劑；研發(fā)了重金屬和有機污染土壤植物修復(fù)技術(shù)，如砷污染土壤蜈蚣草植物修復(fù)、鎘污染土壤伴礦景天植物修復(fù)、有機污染土壤紫花苜蓿-根瘤菌共生原位生物修復(fù)技術(shù)等；總結(jié)形成了土壤污染治理與修復(fù)的“風(fēng)險管制、分類修復(fù)、分區(qū)試點”工作思路；建立了土壤修復(fù)技術(shù)規(guī)范、工程案例和推廣應(yīng)用模式；在湘、贛、桂、黔、蘇、浙、云、皖、豫、遼等省份建成了土壤重金屬污染修復(fù)示范區(qū)，如2014 年啟動長株潭耕地重金屬污染修復(fù)及農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整國家級試點，開展“VIP+n”，即采用鎘低積累水稻品種（Variety）、合理灌溉（Irrigation）、施用石灰等調(diào)節(jié)土壤酸度（pH 值），3 年實施在萬畝示范片早稻達標率達到 50%。目前發(fā)展趨勢是研發(fā)聯(lián)合的原位修復(fù)技術(shù)、基于環(huán)境功能修復(fù)材料（納米）的修復(fù)技術(shù)、基于設(shè)備化的快速原位修復(fù)技術(shù)、土壤修復(fù)決策支持系統(tǒng)及修復(fù)后評估技術(shù)等。

3.6 中低產(chǎn)土壤培育和養(yǎng)分高效利用機制和模式發(fā)展方向

國內(nèi)利用同步輻射、核磁共振等技術(shù)研究了秸稈還田和保護性耕作等對土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分庫容的協(xié)同影響，發(fā)展了農(nóng)田土壤有機質(zhì)綜合提升技術(shù)，闡明了長期施肥對基礎(chǔ)地力提升的貢獻[11]。在土壤結(jié)構(gòu)體形成和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化供應(yīng)的微生物驅(qū)動機制方面，揭示了土壤大團聚體促進復(fù)雜生物網(wǎng)絡(luò)形成、提升氮磷供應(yīng)能力的機制，以及長期施肥和外源引種下根際土壤微生物種間互營促進有機物降解與養(yǎng)分釋放機制[12]。針對不同區(qū)域的耕層土壤退化，在東北平原黑土區(qū)提出“玉米免耕結(jié)合秸稈深埋的肥沃耕層構(gòu)建技術(shù)”以應(yīng)對耕層變薄問題，在華北平原潮土區(qū)建立“激發(fā)式玉米秸稈行間掩埋技術(shù)”消減土壤砂性障礙，在關(guān)中平原和渭北旱塬塿土和黑壚土區(qū)建立了小麥-玉米的“高茬還田”和“壟溝覆膜栽培”技術(shù)減緩干旱脅迫和提升土壤有機質(zhì)，在長江中游紅壤區(qū)發(fā)展“旱地秸稈（生物炭）-生物有機肥匹配技術(shù)”和“稻田綠肥輕簡化清潔生產(chǎn)技術(shù)”協(xié)同控酸、擴充養(yǎng)分庫容和生物功能，在四川盆地紫色土區(qū)構(gòu)建“聚土壟作免耕-坡式梯田-有機培肥模式”破除耕層淺薄和貧瘠問題，這些中低產(chǎn)田改造技術(shù)的應(yīng)用顯著提高了養(yǎng)分和養(yǎng)分利用效率和作物產(chǎn)量。

目前需要針對地力提升與減肥減藥的雙重目標，根據(jù)不同區(qū)域氣候、作物和土壤特點，加強化肥-有機肥替代的共性技術(shù)研究（秸稈還田、生物炭施用、有機肥安全利用、綠肥輪作間作），建立不同區(qū)域替代率和替代方式的標準（規(guī)程），結(jié)合小流域或區(qū)域“種—養(yǎng)—加”循環(huán)農(nóng)業(yè)體系建設(shè)，完善耕地長效培肥的“有機質(zhì)-養(yǎng)分庫-生物功能”協(xié)同提升理論和技術(shù)模式（圖 1）。

3.7 中低產(chǎn)田抗旱和防御隱形災(zāi)害技術(shù)

國內(nèi)基于作物高效利用雨水和灌溉水的機制，發(fā)展了降水保蓄和灌溉水高效利用的統(tǒng)籌方法，研發(fā)了不同區(qū)域節(jié)水抗旱品種、覆膜集雨保墑和秸稈還田培肥聚墑技術(shù)，形成了“集、蓄、保、提”旱地農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)節(jié)水技術(shù)體系、集雨補灌技術(shù)、分根交替灌溉和調(diào)虧灌溉技術(shù)、水肥耦合技術(shù)、化學(xué)制劑應(yīng)用技術(shù)、水肥一體化微灌節(jié)水技術(shù)；通過集成農(nóng)藝和工程節(jié)水技術(shù)，實現(xiàn)了生物和化學(xué)節(jié)水、以水調(diào)水促肥、提高降水和灌溉水利用效率的目標。在挖掘中低產(chǎn)田弱水資源利用特別是咸水和微咸水利用方面，研發(fā)了基于土壤-水-鹽-作物相互關(guān)系的微咸水補灌制度，基于咸水結(jié)冰凍融咸淡水分離原理建立了冬季咸水結(jié)冰灌溉改良鹽堿地技術(shù)；利用咸水直灌技術(shù)配套“淡化肥沃層”和“兩相耕作抑鹽”等理論技術(shù)，集成了黃淮海中低產(chǎn)區(qū)鹽堿地綜合治理模式。針對不同中低產(chǎn)耕地分布區(qū)的隱形災(zāi)害類型，通過實施土壤培肥以及控溫調(diào)水綜合管理措施，調(diào)整作物品種體系和輪作體系，輔助農(nóng)業(yè)災(zāi)害保險服務(wù)和中低產(chǎn)田改造扶持政策，提升耕地抵御農(nóng)業(yè)隱形災(zāi)害的能力。

圖 1 建立“有機質(zhì)-養(yǎng)分庫-生物功能”協(xié)同提升的肥沃耕層構(gòu)建理論和耕地保育技術(shù)模式

3.8 適生耐逆品種選育和微生物-作物互作

國內(nèi)針對障礙土壤研發(fā)了成熟的特色先鋒作物選育及配套栽培技術(shù)，開發(fā)了耐鹽大麥、燕麥、雜交油葵、地膜棉花、苜蓿、羊草、甜高粱、芒草和柳枝稷等先鋒作物體系，針對海蓬子、鹽地堿蓬、堿蓬、鹽角草和二色補血草等特色經(jīng)濟植物開展了種質(zhì)資源調(diào)查、引種馴化和應(yīng)用。特別是近年發(fā)現(xiàn)“海稻 86”等高耐鹽資源可以在含鹽量達 0.5%—0.6% 的濱海鹽堿地中生長，但需要加強對基因組分析揭示其高耐鹽機理，加強基因克隆和編輯育種技術(shù)的應(yīng)用。同時，國內(nèi)在植物-微生物互作方面的研究也有突破，發(fā)現(xiàn)脂肪酸是植物傳遞給菌根真菌的主要碳源形式，通過降低植物脂肪酸的合成，能夠有效抑制白粉病病原真菌的致病性[13]；通過改進高通量微生物培養(yǎng)技術(shù)，從擬南芥中分離出近 8 000 個細菌，覆蓋了 64% 的根系微生物種類，并建立了人工重組微生物群體（SynCom）的實驗體系[14]。國內(nèi)對植物-微生物共生的研究傳統(tǒng)上主要關(guān)注微生物本身，需要加強對植物宿主-微生物互作分子機制的研究，特別需要研究如何利用這種互作機制增加作物對障礙土壤的耐逆適生性。

目前，針對不同類型耕地的保育和改良，需要完善國家耕地質(zhì)量、土壤環(huán)境基準與標準體系，查明耕地質(zhì)量演變和土壤污染分布，研究地力培育與水肥資源利用的關(guān)聯(lián)機制，闡明土壤障礙和污染對耕地地力提升和作物適應(yīng)性影響，發(fā)展綠色土壤生物修復(fù)技術(shù)體系，提出多水資源綜合利用技術(shù)和抵御隱形災(zāi)害技術(shù)體系，發(fā)掘植物耐逆、抗逆功能基因和適生植物資源優(yōu)勢，建立中低產(chǎn)田產(chǎn)能綜合提升模式，研發(fā)配套機械、改良劑和肥料產(chǎn)品，為實現(xiàn)“藏糧于地、藏糧于技”的目標提供基礎(chǔ)理論和技術(shù)支撐。

4 實施“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略提升我國耕地質(zhì)量的途徑問題

“藏糧于地”核心是“地”，關(guān)鍵是“藏”，需要利用農(nóng)業(yè)技術(shù)措施不斷提升耕地質(zhì)量，這也是“藏糧于技”的基本含義。在我國耕地數(shù)量剛性減少，糧食需求不斷增加的前提下，基礎(chǔ)地力的提升對保證糧食的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，縮減產(chǎn)量差和可持續(xù)生產(chǎn)具有重要的作用，是確?！安丶Z于地、藏糧于技”戰(zhàn)略實施的有效途徑。在開展全國土壤資源普查的基礎(chǔ)上，需要整合現(xiàn)有土地，按照土地平整、集中連片、土壤肥沃、水利設(shè)施、農(nóng)電配套、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、生態(tài)良好、抗災(zāi)能力強的耕地綜合利用目標，與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營方式相適應(yīng)的統(tǒng)一標準，優(yōu)化布局，統(tǒng)籌建設(shè)，初步形成了一套不同區(qū)域和不同耕地質(zhì)量的保護措施與地力提升的技術(shù)模式。

4.1 高產(chǎn)田的穩(wěn)產(chǎn)保育

數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在我國的20億畝耕地中，只有 4 億畝能夠達到高產(chǎn)農(nóng)田生產(chǎn)能力的要求，集中分布在平原以及灌溉水平較高的綠洲區(qū)，此類耕地基礎(chǔ)地力較高，生產(chǎn)穩(wěn)定性好。雖然高產(chǎn)田基本不存在限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的障礙因素，但仍需持續(xù)實行耕地保育措施，強化耕地資源的保護利用。因地制宜地加強建立耕地用途監(jiān)測監(jiān)管平臺，實施耕地質(zhì)量監(jiān)測、測土配方施肥、有機質(zhì)提升技術(shù)（休耕輪作、秸稈還田等），完善農(nóng)田水利建設(shè)工程，提高農(nóng)電配套設(shè)施，實施現(xiàn)代化播種耕作技術(shù)及基本信息數(shù)字化技術(shù)等。實現(xiàn)使用與養(yǎng)護相結(jié)合的方式開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，保證足夠數(shù)量的高產(chǎn)田耕地面積尤其是將優(yōu)質(zhì)耕地永久保護起來，并鞏固提升農(nóng)田的“藏糧”能力。實現(xiàn) 2016 年中央一號文件提出的“到 2020 年確保建成 0.53 億公頃、力爭建成 0.67 億公頃集中連片、旱澇保收、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、生態(tài)友好的高標準農(nóng)田”的目標。

4.2 中低產(chǎn)田的地力提升

中低產(chǎn)田是我國重要的耕地資源，具有很大的增產(chǎn)潛力，占耕地面積的 70% 左右。改良和提升中低產(chǎn)田的土壤地力是“藏糧于地”戰(zhàn)略實施的重要保障，對我國糧食產(chǎn)量和安全及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展起到積極推動作用。2008 年 11月發(fā)布的《國家糧食安全中長期規(guī)劃綱要（2008—2020 年）》中提出要加快中低產(chǎn)田改造，力爭到 2020 年中低產(chǎn)田所占比重降低到 50% 左右。

中低產(chǎn)田改良過程中，需要遵循改良、使用和養(yǎng)護相結(jié)合的方式，依靠土壤地力定向培育理論，構(gòu)建土壤障礙消減和地力提升的核心技術(shù)體系[2]。我國中低產(chǎn)田形成的主要障礙因素包括：耕層變淺、干旱缺水、瘠薄、坡耕地、鹽堿、風(fēng)沙、漬澇、酸化及污染嚴重等?？茖W(xué)認知土壤障礙形成過程及消減原理，對于中低產(chǎn)田改良具有重要的指導(dǎo)意義。通過土壤改良和農(nóng)業(yè)增產(chǎn)相結(jié)合的工程措施與耕作培肥等技術(shù)相配套的綜合措施，加深耕作層、改善土壤結(jié)構(gòu)、提高養(yǎng)分含量和保水保肥能力、促進生物功能等，從而提升土壤地力[15]。

我國中低產(chǎn)田特點是：種類較多，分布廣泛，構(gòu)成復(fù)雜，土壤類型多樣，區(qū)域分布差異較大。因此，進行改造的任務(wù)和重點不同，所需的改良和提升技術(shù)也有所不同（圖 2）[16]。

（1）東北黑土區(qū)。該地區(qū)是我國中低產(chǎn)田分布最集中的地區(qū)之一，由于高強度利用、重用輕養(yǎng)、土壤侵蝕等原因，導(dǎo)致黑土地土層變薄、有機質(zhì)含量下降、土壤退化嚴重。需要加快實施黑土地保護策略規(guī)劃，通過用養(yǎng)結(jié)合，水土流失防治，改良培肥等措施，保護黑土地資源。

（2）華北區(qū)。該地區(qū)中低產(chǎn)田分布較廣，耕層變淺，土壤蓄水保肥能力下降，水利設(shè)施和降水條件成為耕地產(chǎn)能的制約性因素。應(yīng)改善現(xiàn)有農(nóng)田水利設(shè)施，發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)，實現(xiàn)耕地資源的質(zhì)量保護；此外，應(yīng)重點改善耕層結(jié)構(gòu)，提高耕層質(zhì)量。

（3）長江中下游及南方地區(qū)。自然條件優(yōu)越，是我國熱量資源和水資源最豐富的地區(qū)，但也是中產(chǎn)田分布較多的地區(qū)。近年來，我國南方地區(qū)土壤酸化日益加劇，污染嚴重。重點在于治酸控污，制定土壤酸化和污染治理與修復(fù)規(guī)劃，開展治理與修復(fù)工程及示范；土地治理過程中應(yīng)注意改造低產(chǎn)坡耕地或退耕恢復(fù)植被。

（4）西北和黃土高原干旱區(qū)。該地區(qū)氣候變化劇烈，降水稀少以及土地不合理利用，導(dǎo)致干旱缺水，耕地退化和次生鹽漬化嚴重，依靠農(nóng)業(yè)灌溉程度高。注重水資源優(yōu)化調(diào)配，大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)以及退耕還林還草，治理水土流失，防治次生鹽漬化，改善生態(tài)環(huán)境。

（5）青藏高原區(qū)。由于海拔高，年平均氣溫較低，干燥缺水，生態(tài)脆弱，不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。應(yīng)以保護和改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境為主要方向，結(jié)合自然地理和氣候環(huán)境條件采取合理的改良措施，開展高原特色生態(tài)農(nóng)田建設(shè)，恢復(fù)植被，減少水土流失，有效治理土地沙化現(xiàn)象，全面提升其生態(tài)服務(wù)功能。

在中低產(chǎn)田地力改良過程中，一些現(xiàn)實的意義不可忽視。例如，中產(chǎn)田的增產(chǎn)潛力、增產(chǎn)效益均比低產(chǎn)田高，改造費用也相對低廉，因此在中低產(chǎn)田的改良過程中應(yīng)以改造中產(chǎn)田為主攻對象，在條件允許的情況下有計劃地改良低產(chǎn)田。我國西北干旱區(qū)、黃土高原區(qū)、青藏高原區(qū)由于自然條件的限制，生態(tài)環(huán)境脆弱、基礎(chǔ)地力差、耕地退化嚴重，使得這些區(qū)域低產(chǎn)田改良難度較大，需要投入更大的人力、物力和財力。基于我國當(dāng)前的經(jīng)濟實力，很難在這些地區(qū)實施大范圍的中低產(chǎn)田改良。

圖 2 我國不同區(qū)域中低產(chǎn)田質(zhì)量提升的重點任務(wù)

4.3 后備耕地資源的補充

后備耕地資源開發(fā)主要是對未投入使用的土地進行開發(fā)及合理的利用。規(guī)劃后備耕地資源已成為增加耕地面積的一個重要途徑，是實現(xiàn)耕地動態(tài)平衡的現(xiàn)實手段。“十三五”期間，通過土地整理每年新增 23.33 萬公頃耕地面積，5 年共新增 116.67 萬公頃。這些新增的耕地在一定程度上補充了耕地面積的減少。

后備耕地資源開發(fā)主要涉及開發(fā)類耕地和復(fù)墾類耕地。開發(fā)類耕地后備資源主要包括荒草地、沼澤地、葦?shù)?、灘涂及其他未利用的土地；?fù)墾類耕地后備資源主要包括工礦廢棄地、塌陷地及自然災(zāi)害損毀地。開墾前，應(yīng)首先對土地進行評價，分析土地的適宜性、經(jīng)濟效益和對生態(tài)環(huán)境的影響，而后確定是否適合開墾。重點考察評估土地是否具備土地平整、質(zhì)地良好、養(yǎng)分豐富、灌排條件、土地生產(chǎn)力較高及生態(tài)良好等條件，并且充分考慮對生態(tài)環(huán)境的影響，不允許損害周圍土地環(huán)境。對補充耕地要進行更加嚴格的質(zhì)量把關(guān)，確保能獲得較高的經(jīng)濟效益和生態(tài)文明建設(shè)。

盡管如此，新開發(fā)的耕地與已有的耕地地力等級仍相差 2—3 個等級，很難形成一定的生產(chǎn)能力，需要通過采取工程或生物措施，恢復(fù)耕種并達到較好耕地效益。提高易改良因子條件即可在短時間內(nèi)以較小的投入獲得較高的產(chǎn)出，而對難改良因子的土地提高耕作適宜性的難度較大，且投入多、耗時長。

5 實施“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略亟須解決的耕地資源可持續(xù)管理問題

5.1 建立國家尺度耕地土壤和水資源天-空-地一體化監(jiān)測和預(yù)警平臺

在重點區(qū)建立基于互聯(lián)網(wǎng)的智能化監(jiān)測基地，全面開展農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)耕地水土資源多維多尺度高分辨率聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測，啟動主要農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)土壤和作物微生物組聯(lián)網(wǎng)觀測；融合耕地質(zhì)量監(jiān)測、土壤污染調(diào)查、測土配方施肥和相關(guān)社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)庫，基于互聯(lián)網(wǎng)分布式數(shù)據(jù)平臺和同步數(shù)字序列多業(yè)務(wù)傳送平臺，構(gòu)建國家尺度耕地土壤質(zhì)量和水肥資源利用大數(shù)據(jù)平臺；基于超算平臺和云計算技術(shù)，分區(qū)分類提出耕地水肥資源高效配置利用方案，為政府部門、企業(yè)、推廣人員和農(nóng)戶提供咨詢服務(wù)。

5.2 建立土壤-水-肥-耕作綜合管理研究平臺

建立新型高效肥料和新型改良劑研發(fā)平臺，新型改土設(shè)施研發(fā)平臺，土壤污染防控與修復(fù)技術(shù)研發(fā)平臺，開展政-商-產(chǎn)-學(xué)-研協(xié)同研發(fā)，創(chuàng)新農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈一體化發(fā)展模式。

5.3 培育一批區(qū)域級土壤修復(fù)創(chuàng)新型科技企業(yè)

以土壤修復(fù)企業(yè)為推手，實施區(qū)域耕地資源集約利用規(guī)劃和節(jié)地技術(shù)，集成中低產(chǎn)田肥沃耕層構(gòu)建技術(shù)、后備耕地資源土壤快速熟化技術(shù)、污染土壤綠色聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，協(xié)同實施高產(chǎn)田土壤保育技術(shù)，實現(xiàn)穩(wěn)定耕地面積和初步提升耕地總體質(zhì)量的目標。

5.4 建立多水源精準管理體系

實現(xiàn)節(jié)水保墑覆蓋技術(shù)、少免耕和農(nóng)田生物質(zhì)資源綜合利用技術(shù)、水肥一體化高效利用技術(shù)體系的突破和集成；實施應(yīng)對氣候變化的流域水資源綜合管理政策和措施，實現(xiàn)流域水資源的穩(wěn)定供應(yīng)和合理利用。

5.5 研發(fā)耕地保育和清潔生產(chǎn)的系列作物品種和肥料

選育耐逆（鹽堿、干旱、鋁毒和重金屬污染）植物品種以及高效培肥的綠肥品種；研制復(fù)混肥和新型緩（控）釋肥料，大力發(fā)展生物有機肥和多功能肥料，研發(fā)農(nóng)業(yè)耕作施肥和改土治污培肥機械，建立高產(chǎn)高效和環(huán)境安全的種植體系，降低水、肥資源投入水平，節(jié)本增效。

6 結(jié)束語

“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略是黨中央對確保糧食產(chǎn)能的新思路，是國家“十三五”規(guī)劃的新途徑，充分體現(xiàn)了糧食產(chǎn)量和安全是我國“三農(nóng)”工作的重中之重。真正實施“藏糧于地”戰(zhàn)略，才能促進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。這需要科學(xué)合理地利用耕地資源，從根本上提升我國耕地地力水平，加強耕地質(zhì)量保護，加快建設(shè)高標準農(nóng)田。耕地地力提升對我國糧食安全、環(huán)境安全和生態(tài)安全建設(shè)具有現(xiàn)實性和緊迫性的價值意義。

耕地質(zhì)量的不斷提升，必須依靠科技創(chuàng)新，突破資源環(huán)境約束，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，走內(nèi)涵式發(fā)展道路。需要不斷對中低產(chǎn)田改造技術(shù)進行集成創(chuàng)新，深入系統(tǒng)地研究認識土壤障礙形成過程及消減原理，深化土壤地力定向培育理論，構(gòu)建土壤障礙消減和地力提升的核心技術(shù)體系。從而優(yōu)化布局，打造基礎(chǔ)設(shè)施完備、生產(chǎn)能力穩(wěn)定的糧食生產(chǎn)功能區(qū)，使“藏糧于地”戰(zhàn)略真正落到實處。

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