豐產(chǎn)有術(shù)中國碗里裝滿中國糧

文/鐘大森 張昭 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技發(fā)展中心

研究人類發(fā)展史，不難發(fā)現(xiàn)這樣一個規(guī)律：推動人類文明向前發(fā)展的重要因素之一便是糧食。從原始社會、奴隸社會、封建社會、資本主義社會、共產(chǎn)主義社會五個人類發(fā)展階段來看，每一個階段的更迭均是因為糧食安全。糧安則天下安。在耕地、淡水等資源約束加劇的情況下，實現(xiàn)穩(wěn)糧增收、提質(zhì)增效，成為我國經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展面臨的突出課題。

1949年至1978年我國糧食產(chǎn)量從2263.7億斤增長到6095.3億斤。這個時期既取得了顯著成就，也留下了深刻教訓(xùn)。新中國成立初期，我國糧食產(chǎn)量快速提高，但大躍進和人民公社化這些違背農(nóng)業(yè)經(jīng)濟規(guī)律的大試驗，直接導(dǎo)致糧食產(chǎn)量大幅度下降。1962年9月，《農(nóng)村人民公社工作條例修正草案》出臺，明確指出，人民公社的基本核算單位是生產(chǎn)隊。從1962年開始，糧食產(chǎn)量恢復(fù)上漲，并于1966年首次邁上4000億斤臺階，達到4280.2億斤，超過1958年產(chǎn)量。之后，我國糧食產(chǎn)量持續(xù)上漲，分別在1973年和1978年邁上5000億斤、6000億斤臺階，達到5298.7億斤和6095.3億斤。

1985～1987年，在多年糧食大幅度增產(chǎn)的情況下，我國糧食總產(chǎn)量出現(xiàn)了徘徊不前的局面，3年來不僅沒有增產(chǎn)，反而累計減產(chǎn)了1000億斤以上。同時，全國人口凈增5000萬人，人糧矛盾不斷加深。為此，中國科學(xué)院的27個研究所投入河北、山東、河南、安徽等4省的農(nóng)業(yè)主戰(zhàn)場，啟動了以鹽堿地治理和中低產(chǎn)田改造為主的農(nóng)業(yè)科技戰(zhàn)役。到20世紀(jì)90年代初，黃淮海平原糧食低產(chǎn)的狀況得到了扭轉(zhuǎn)，“黃淮海戰(zhàn)役”取得了階段性勝利。

2014年中央一號文件明確提出了“以我為主、適度進口、保障產(chǎn)能、科技支撐”糧食安全新戰(zhàn)略，這既是對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史經(jīng)驗的高度概括，也是面向未來發(fā)展的必然選擇。

中國是農(nóng)業(yè)大國、人口大國，農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。全面建成小康社會的重要標(biāo)志是提高人民生活水平和質(zhì)量。人們不僅要吃飽、還要吃好、更要吃得安全。我國的基本國策就是要在確保18億畝耕地紅線和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)的底線基礎(chǔ)上，實現(xiàn)“谷物基本自給、口糧絕對安全”的目標(biāo)。

進入21世紀(jì)以來，我國人糧矛盾依然存在。我國糧食產(chǎn)量實現(xiàn)多年連增，糧食總產(chǎn)量達到新臺階，但與此同時，糧食進口量也在不斷擴大。總體上，我國糧食安全依然處于緊平衡態(tài)勢，不可輕言糧食過關(guān)，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的推進，確保糧食安全的壓力依然很大，依靠資源和能源要素驅(qū)動的傳統(tǒng)糧食生產(chǎn)體系難以為繼。國家“十三五”規(guī)劃建議提出：堅持最嚴(yán)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，確保谷物基本自給、口糧絕對安全。

此外，糧食與地少水缺矛盾更加突出，必須依靠技術(shù)提高單產(chǎn)，走節(jié)水節(jié)地糧食生產(chǎn)之路；糧食與農(nóng)民增收矛盾更加突出，必須依靠技術(shù)提高效益，走糧食高效產(chǎn)業(yè)化之路；糧食與種地勞動力不足矛盾更加突出，必須依靠技術(shù)進步提高效率，走糧食適度規(guī)模機械化之路。國內(nèi)糧食市場與國際市場矛盾更加突出，必須依靠技術(shù)增強競爭力，發(fā)揮兩種資源和兩種市場的潛力。

面對新需求和新矛盾，長期確保糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品有效供給，根本出路在科技。國家重點研發(fā)計劃“糧食豐產(chǎn)增效科技創(chuàng)新”重點專項落實“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略，緊密圍繞保障實現(xiàn)糧食安全和發(fā)展現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)目標(biāo)，突出糧食豐產(chǎn)、增效與環(huán)境友好的綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展新要求，聚焦水稻、小麥、玉米三大糧食作物，突出東北、黃淮海、長江中下游三大平原糧食主產(chǎn)區(qū)，強化核心區(qū)、示范區(qū)與輻射區(qū)三大功能區(qū)建設(shè)，銜接基礎(chǔ)理論、共性關(guān)鍵技術(shù)、區(qū)域集成示范三大層次的科技創(chuàng)新。

增強基礎(chǔ)理論研究

圍繞著作物與環(huán)境的互作關(guān)系，基礎(chǔ)理論研究揭示了三大糧食作物產(chǎn)量與效率的層次差異及其主控因素，提出了均衡增產(chǎn)的途徑；揭示了多熟制資源配置的特點，創(chuàng)新了新型的高產(chǎn)高效模式，實現(xiàn)了資源的高效利用；明確了未來氣候條件下氣候變化特點，揭示了作物對高溫、干旱的響應(yīng)機制，提出了抗逆栽培的應(yīng)對途徑。

作物產(chǎn)量與效率層次差異及其豐產(chǎn)增效機理研究取得重要進展。通過聯(lián)合實驗、多源遙感及模型模擬，明確了三大作物、四個層次產(chǎn)量與效率的差異特征；通過聯(lián)合析因試驗，解析了區(qū)域產(chǎn)量與效率層次差異形成的生理生態(tài)與分子機制，建立了群體結(jié)構(gòu)優(yōu)化、冠根協(xié)調(diào)及資源高效的縮差增效途徑。

糧食作物豐產(chǎn)增效資源配置機理與種植模式優(yōu)化取得重要進展。完成了水稻、小麥、玉米等生態(tài)適宜性評價，以及資源匹配性與限制性因素分析，闡明了糧食主產(chǎn)區(qū)作物種植模式與光熱水肥資源優(yōu)化配置機制，構(gòu)建了農(nóng)業(yè)自然資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以及作物遙感監(jiān)測開放服務(wù)平臺。

作物生產(chǎn)系統(tǒng)對氣候變化適應(yīng)性研究取得重要進展。采取多模型混合分析，提高了氣候變化趨勢與影響程度的評價精度；初步揭示了農(nóng)田生態(tài)、群體、個體、器官、細胞、代謝等不同層次的聯(lián)動機制；提出了未來提高三大作物抗性與環(huán)境改良的生產(chǎn)途徑。

創(chuàng)新共性關(guān)鍵技術(shù)

圍繞三大糧食主產(chǎn)區(qū)、三大糧食作物進行了良種良法配套、土壤培肥與改良、智能化生產(chǎn)、災(zāi)害防控、抗逆豐產(chǎn)、資源優(yōu)化配置、高產(chǎn)減排七大類關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，取得了一大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)、新產(chǎn)品。

良種良法技術(shù)創(chuàng)新。篩選了一批機械粒收玉米、優(yōu)質(zhì)專用小麥、綠色優(yōu)質(zhì)水稻優(yōu)良品種，研發(fā)或改良了配套栽培技術(shù)和產(chǎn)品機具。

土壤培肥與地力提升技術(shù)創(chuàng)新。在旱地確立了合理耕層構(gòu)建的地力提升途徑，研發(fā)了新型高效肥料和節(jié)水產(chǎn)品，提出了稻田豐產(chǎn)和減排的協(xié)調(diào)途徑，研發(fā)了秸稈還田與土壤增氧等關(guān)鍵技術(shù)與機械產(chǎn)品，有力支撐了作物增產(chǎn)和節(jié)水節(jié)肥。

智能化生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新。針對三大作物生產(chǎn)，開發(fā)了一系列機械化、智能化、信息化、精準(zhǔn)化的作物栽培技術(shù)，研制了一批智能節(jié)能高效農(nóng)機和信息化高精度監(jiān)測診斷設(shè)備，顯著提高了生產(chǎn)效率。

災(zāi)害防控技術(shù)創(chuàng)新。在氣象災(zāi)害方面，構(gòu)建了13 種氣象災(zāi)害指標(biāo)體系、數(shù)據(jù)庫、預(yù)警模型、防控措施；在病蟲草害綠色防控方面，明確了重大病蟲草害發(fā)生規(guī)律和關(guān)鍵預(yù)測因子、成災(zāi)影響因子；在產(chǎn)后減損技術(shù)體系方面，篩選了一批抗逆品種，研發(fā)出一批新農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，實現(xiàn)了糧食生產(chǎn)抗災(zāi)防害、抗逆減損和農(nóng)藥減施。

抗逆豐產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新。在東北地區(qū)北中南西部進行了玉米、水稻的水熱優(yōu)化配置、改土抗逆、密植抗逆和抗逆培肥關(guān)鍵技術(shù)的研究與模式構(gòu)建，為豐產(chǎn)增收提供了核心技術(shù)。

資源優(yōu)化配置技術(shù)創(chuàng)新。在黃淮海北部、東部、南部進行了小麥—玉米周年控水節(jié)肥、光溫水肥資源優(yōu)化配置、光熱資源高效利用與水肥一體化均衡豐產(chǎn)增效的關(guān)鍵技術(shù)研究與模式構(gòu)建，為資源優(yōu)化配置提供了核心技術(shù)。

高產(chǎn)減排技術(shù)創(chuàng)新。在江淮、長江中下游六省分別進行了稻—麥周年省工節(jié)本、糧食多元化光熱資源高效利用與優(yōu)化施肥、單雙季稻混作區(qū)光溫高效利用與水肥精確調(diào)控、雙季稻水肥高效協(xié)同與災(zāi)害綠色防控豐產(chǎn)、雙季稻區(qū)生產(chǎn)能力提升與肥藥精準(zhǔn)施用、水稻多元化種植水肥耦合與肥藥精準(zhǔn)減量的豐產(chǎn)增效關(guān)鍵技術(shù)研究與模式構(gòu)建，為區(qū)域規(guī)?；G色生產(chǎn)提供了核心技術(shù)。

加強集成示范

基于關(guān)鍵技術(shù)研究與模式構(gòu)建，以新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體為載體，以綠色標(biāo)準(zhǔn)化、輕簡高效化、規(guī)模機械化、智能精準(zhǔn)化為目標(biāo)，進行了13個主產(chǎn)?。▍^(qū)）的技術(shù)集成示范，“三區(qū)”示范增產(chǎn)增效明顯。

結(jié)合各項目區(qū)生產(chǎn)特點及產(chǎn)業(yè)問題，研發(fā)集成了區(qū)域共性關(guān)鍵技術(shù)模式。如東北地區(qū)玉米秸稈全量深翻還田耕種技術(shù)模式，黃淮海地區(qū)小麥—玉米全程機械化綠色高效生產(chǎn)技術(shù)模式，江淮地區(qū)稻麥周年肥水與秸稈協(xié)同高效利用模式，長江中下游稻作區(qū)水稻低碳直播栽培技術(shù)模式，為各主產(chǎn)區(qū)豐產(chǎn)增效提供了整體解決方案。

三大作物攻關(guān)田取得高產(chǎn)目標(biāo)多區(qū)域穩(wěn)定重演。截至2018年底，各項目在三大平原共建設(shè)攻關(guān)田11個，其中東北春玉米最高產(chǎn)量達1264.9公斤/畝；華北麥玉兩熟最高產(chǎn)量達1680.3公斤/畝；長江中下游稻麥兩熟最高產(chǎn)量達1526.1公斤/畝，雙季稻最高產(chǎn)量達1286.1公斤/畝。

“三區(qū)”示范增產(chǎn)增效明顯?！叭齾^(qū)”示范總面積1.67億畝，核心區(qū)增產(chǎn)率達15%，輻射區(qū)增產(chǎn)率達6%以上，三區(qū)增收160多億元。核心區(qū)肥料和水分生產(chǎn)效率均提升20%以上，輻射區(qū)肥料生產(chǎn)效率提升16%，水分生產(chǎn)效率提升了11%。

標(biāo)志性成果顯著

水稻高產(chǎn)潛力提升的生理機制研究取得重大突破。首次闡明了作物耐受光抑制、提高光合作用效率的分子機制，可以有效增加水稻穗粒數(shù)，產(chǎn)量提高40%～50%。同時闡明了增加細胞膨壓，增大體積提高粒重的分子機制，有效增加粒重13%。以上相關(guān)結(jié)果發(fā)表在了PNAS等國際重要學(xué)術(shù)期刊上。

集成創(chuàng)新了旱地土壤全耕層培肥技術(shù)模式。首次提出了適宜旱地的耕作深度35cm、耕作周期3～4年的肥沃耕層構(gòu)建技術(shù)，挖掘出促進耕層轉(zhuǎn)化的沃土微生物種群，研發(fā)了旱地土壤培肥新產(chǎn)品。在此基礎(chǔ)上，集成創(chuàng)新了可推廣的組合耕作模式，有效解決了玉米秸稈一次性全還田影響播種與出苗等問題，以3年為一個周期，該模式下玉米增產(chǎn)9.8%～12.3%。該成果獲2017年黑龍江省科技進步一等獎。

水稻綠色輕簡豐產(chǎn)增效技術(shù)體系效益顯著。針對種田成本上升、市場糧價波動、面源污染較嚴(yán)重等問題，研發(fā)出以“良種+機直播+精量平衡施肥+濕潤節(jié)水灌溉+綠色綜合防控”為核心的水稻精量穴機直播技術(shù)體系。該技術(shù)體系在篩選出抗機收碾壓品種基礎(chǔ)上，將傳統(tǒng)的再生稻救災(zāi)度荒措施升級成水稻綠色輕簡豐產(chǎn)增效技術(shù)新模式，平均每畝增產(chǎn)10%左右。大面積示范平均超過1000公斤/畝，比中稻增產(chǎn)300～350公斤/畝、增收600元/畝以上；與雙季稻產(chǎn)量相當(dāng)、增收900元/畝以上。

玉米秸稈全量深翻還田耕種技術(shù)模式實現(xiàn)地力快速提升。建立了玉米秸稈全量深翻還田耕種技術(shù)模式，創(chuàng)新了以早熟、密植、延衰、抗倒為核心的春玉米抗逆豐產(chǎn)增效技術(shù)。篩選出抗旱高產(chǎn)玉米品種 4個、耐冷穩(wěn)產(chǎn)品種3個，同時建立了以“機收粉碎—噴施腐解劑—深翻整地—平播重鎮(zhèn)壓”為技術(shù)核心的玉米秸稈全量深翻還田耕種技術(shù)模式。在土壤耕層相對較厚、有機質(zhì)退化嚴(yán)重的長期連作農(nóng)田，實現(xiàn)了不同生態(tài)氣候條件下秸稈全量還田，解決了寒區(qū)玉米秸稈腐解慢，土壤保蓄供能力下降和出苗效果差的問題，實現(xiàn)了土壤地力快速提升。

多熟制地區(qū)水稻機插栽培技術(shù)被多省列為主推技術(shù)。研發(fā)出多熟制地區(qū)水稻機插栽培技術(shù)。該技術(shù)針對我國南方多熟制地區(qū)普遍存在的“苗小質(zhì)弱與大田早生快發(fā)不協(xié)調(diào)、個體與群體關(guān)系不協(xié)調(diào)、前中后期生育不協(xié)調(diào)”等問題，以及產(chǎn)量、品質(zhì)不高不穩(wěn)與多熟季節(jié)矛盾加劇等突出難題，創(chuàng)建了“三協(xié)調(diào)”高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培途徑與生育診斷指標(biāo)，集成了適應(yīng)不同稻區(qū)的毯苗、缽苗機插高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)，被江蘇、安徽、湖北、江西等省列為主推技術(shù)，其中僅江蘇省年應(yīng)用面積即達1800萬畝以上，畝增產(chǎn)5%以上，增效15%以上。