我國耕作制度研究進(jìn)展與展望

柴強(qiáng) 胡發(fā)龍

摘要：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在滿足人民對糧食基本需求和美好生活需要的同時(shí)，正面臨耕地資源銳減、環(huán)境健康受損和土壤退化加劇等歷史性挑戰(zhàn)，與此相關(guān)的耕作制度再一次受到人們關(guān)注，并被賦予新的歷史使命，給當(dāng)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題的解決從耕作制度視角提供歷史經(jīng)驗(yàn)和參考。從耕作制度演變及內(nèi)涵變遷、耕作制度研究的作用與貢獻(xiàn)以及耕作制度發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力和現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)三個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)綜述，同時(shí)針對耕作制度改革、智能化發(fā)展等提出了未來研究重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：耕作制度；糧食安全；農(nóng)業(yè)區(qū)劃；利用效率；可持續(xù)

中圖分類號(hào)：S344? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2097-2172（2022）01-0019-07

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2022.01.004

Research Progress and Prospect of Farming System in China

CHAI Qiang 1， 2， HU Falong 1， 2

（1. State Key Laboratory of Arid Land Crop Science， Lanzhou Gansu 730070， China; 2. College of Agronomy， Gansu Agricultural University， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： Agricultural production providing essential foods and needs for peoples' demand and good life. However， it facing with historical challenges on farmland resources reduction， environmental health damage， and soil degradation aggravation. Farming system has once again attracted people's attention， and been excepted with new historical missions， therefore， providing the historical experience and reference to address agricultural production issues. The current study detailly reviewed the historical evolution and connotation evolvement， the research meaning and contribution and the driving force of development and realistic challenges of farming system. Besides， the study also proposed future key research directions regarding reform and intelligent development of farming system.

Key words： Farming system; Food security; Agricultural division; Utilization efficiency; Sustainability

農(nóng)業(yè)的發(fā)展歷程是人類文明史和進(jìn)步史的直接映射，展現(xiàn)了人類認(rèn)識(shí)自然、改造自然的非凡成就，體現(xiàn)了人類和自然和諧共處的偉大智慧。在任何一個(gè)歷史階段，農(nóng)業(yè)始終承載著提供人類物質(zhì)需求和滿足人們生活需要的多重功能。耕作制度作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)綱領(lǐng)，被賦予解決好糧食安全和推動(dòng)農(nóng)業(yè)健康發(fā)展的重大責(zé)任［1 ］?？v觀我國耕作制度的演變歷程，以復(fù)種、輪作、間混套作為特色的多熟種植在保障糧食安全方面做出了巨大貢獻(xiàn)［2 - 3 ］，是種植制度的核心；以農(nóng)田培肥、種養(yǎng)結(jié)合、保護(hù)性耕作為主的養(yǎng)地策略實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)［4 ］，是養(yǎng)地制度的核心。隨著近年來我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和種植業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，耕作制度在優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)、提高耕地健康和可持續(xù)生產(chǎn)水平方面的潛力亟需進(jìn)一步挖掘。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，生態(tài)和環(huán)境問題突出，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正面臨著耕地資源銳減［5 - 6 ］、土壤退化和污染加?。? - 8 ］、資源格局發(fā)生根本性改變、自然災(zāi)害頻發(fā)等多重壓力。同時(shí)，品種更新加速、土地流轉(zhuǎn)加快、機(jī)械化普及、信息和人工智能迅速發(fā)展，如何在多重變化環(huán)境條件下解決好糧食安全問題及可持續(xù)發(fā)展問題是時(shí)代賦予耕作制度的又一次重大考驗(yàn)。我們綜述了我國耕作制度的演變及內(nèi)涵變遷，分析了耕作制度研究的主要作用和貢獻(xiàn)，解析了耕作制度發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力及現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)，同時(shí)結(jié)合新時(shí)代農(nóng)業(yè)發(fā)展需求和特征，提出了我國耕作制度改革和發(fā)展的研究重點(diǎn)，以期為我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)提供理論參考。

1? ?耕作制度的演變及內(nèi)涵變遷

自有目的的獲取穩(wěn)定食物開始，圍繞如何種好作物和養(yǎng)好土地，人類邁入了認(rèn)識(shí)自然、改造自然的歷史進(jìn)程，而不同歷史階段針對提高土地利用率所進(jìn)行的創(chuàng)新，推動(dòng)了耕作制度從撂荒耕作制向休閑耕作制、輪種耕作制和集約耕作制的更迭（表1），成為現(xiàn)代耕作制體系建立不可或缺的重要?dú)v史積淀和組成部分。進(jìn)入工業(yè)社會(huì)以來，機(jī)械設(shè)備、化肥農(nóng)藥被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，單位面積產(chǎn)量大幅提高［9 ］。然而，高強(qiáng)度、掠奪式的生產(chǎn)方式使土壤遭受破壞［10 ］，導(dǎo)致耕地資源面臨可持續(xù)生產(chǎn)的重大挑戰(zhàn)，這迫使現(xiàn)代集約耕作制不得不審視內(nèi)在問題。以史為鑒，是尋找解決途徑的關(guān)鍵?？v觀耕作制度更迭的歷史經(jīng)緯，遵循自然規(guī)律、順應(yīng)自然法則、強(qiáng)化土地用養(yǎng)結(jié)合是其建立和發(fā)展的根本。為此，以資源稟賦和氣候特征為約束、以種植—養(yǎng)地—防護(hù)（—經(jīng)營）制度為核心、以智能機(jī)械和信息裝備為輔助、以資源高效利用和可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)建立氣候智慧型耕作制度［3 ］，將是解決當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題，保障農(nóng)業(yè)健康和持續(xù)發(fā)展的重點(diǎn)。

我國農(nóng)耕歷史悠久，但對耕作制度研究始于近代，其內(nèi)涵也幾經(jīng)變遷（表2）。1936年，中華書局編印《農(nóng)作學(xué)》一書，標(biāo)志著我國耕作制度在學(xué)科尺度上的研究正式拉開帷幕［12 ］。到1994年的《耕作學(xué)》問世，耕作制度內(nèi)涵從作物生產(chǎn)和土壤耕作技術(shù)措施向土地用養(yǎng)綜合技術(shù)體系轉(zhuǎn)變，成為耕作制度內(nèi)涵變遷的一個(gè)里程碑，由此確立了種植制度（中心）和養(yǎng)地制度（基礎(chǔ)）兩個(gè)重要組成部分［13 ］。然而，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)涉及土壤、水分、作物、牲畜、勞動(dòng)力、市場及其他資源和要素，以種植系統(tǒng)為主體研究耕作制度具有明顯的局限性［14 ］，同時(shí)“耕作制度”一詞在向縱深綜合方向發(fā)展過程中也存在諸多限制。

2002年，中國耕作制度研究會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)召開，會(huì)議倡導(dǎo)以農(nóng)作制度與農(nóng)作學(xué)替代耕作制度與耕作學(xué)。2005年，劉巽浩等［15 ］編制出版《農(nóng)作學(xué)》，并對農(nóng)作制度給出確切的定義（表2），使耕作制度研究以種植業(yè)為邊界拓展到與其相關(guān)的養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)等領(lǐng)域，也標(biāo)志著“耕作制度”被“農(nóng)作制度”包含和代替。2016年，李軍［4 ］編制出版《農(nóng)作學(xué)》（第2版），將農(nóng)作制度基本組成歸納梳理為農(nóng)田種植制度、農(nóng)田養(yǎng)地制度、農(nóng)田防護(hù)制度和農(nóng)作經(jīng)營制度等4個(gè)方面，使農(nóng)作制度研究內(nèi)容更趨系統(tǒng)和完善。將自然和社會(huì)資源，種—養(yǎng)—加—運(yùn)—銷全產(chǎn)業(yè)鏈，農(nóng)業(yè)法律、法規(guī)和規(guī)章等納入現(xiàn)代農(nóng)作制研究已成為作物栽培學(xué)與耕作學(xué)科發(fā)展的必要趨勢。

2? ?耕作制度研究的作用與貢獻(xiàn)

2.1? ?建立農(nóng)業(yè)綜合區(qū)劃，提高資源利用效率

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有強(qiáng)烈的地域性，與之相適應(yīng)的資源種類、數(shù)量和性質(zhì)也千差萬別，因地制宜是首要原則［17 ］。針對我國復(fù)雜的地形地貌和氣候環(huán)境特征，前人根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況（社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件）和自然資源特點(diǎn)編制了我國第1部《中國綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃》［18 ］，為耕作制度區(qū)劃的制定奠定了理論基礎(chǔ)。1984年出版的《中國種植業(yè)區(qū)劃》［19 ］，以作物種植結(jié)構(gòu)和布局為依據(jù)，突顯了農(nóng)業(yè)區(qū)劃中種植制度的重要性。之后的《中國耕作制度區(qū)劃》和《中國農(nóng)作制》中區(qū)劃的制定均以耕作制為單元進(jìn)行（表3），確立了耕作制度在農(nóng)業(yè)區(qū)劃制定中的主導(dǎo)地位。同時(shí)也使農(nóng)業(yè)區(qū)劃更趨生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)，對區(qū)域種植結(jié)構(gòu)安排和資源高效利用具有重要的指導(dǎo)意義。

當(dāng)前，氣候變暖、自然災(zāi)害增多，以傳統(tǒng)耕作制確立的農(nóng)業(yè)區(qū)劃在熟制界定、防災(zāi)減災(zāi)等方面表現(xiàn)出一定不足。因此，陳阜等基于氣候變化、技術(shù)進(jìn)步及資源環(huán)境保護(hù)綜合因素，運(yùn)用遙感、地理信息系統(tǒng)，通過模型模擬將全國分為3個(gè)熟制帶，11個(gè)一級(jí)區(qū)和41個(gè)二級(jí)區(qū)［3 ］，為“國家糧食安全產(chǎn)業(yè)帶”建設(shè)提供了科學(xué)參考。然而，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正面臨著資源限制加劇、生產(chǎn)成本劇增、環(huán)境足跡加重等突出問題，同時(shí)面臨作物品種更新、土地流轉(zhuǎn)加速、智能機(jī)械普及的生產(chǎn)變革，現(xiàn)有農(nóng)業(yè)區(qū)劃應(yīng)根據(jù)現(xiàn)代農(nóng)作制的基本內(nèi)涵和國家戰(zhàn)略需求，加快形成以產(chǎn)業(yè)帶為基礎(chǔ)的功能性區(qū)劃體系，以此針對性布局糧、經(jīng)、飼等主要作物，調(diào)整性完成輪作休耕戰(zhàn)略任務(wù)，使各產(chǎn)業(yè)帶內(nèi)光、熱、水、土資源得到合理和充分利用。

2.2? ?促進(jìn)作物持續(xù)高效生產(chǎn)， 保障我國糧食安全

耕地銳減、土壤退化、資源短缺已成為全球性問題［22 ］，嚴(yán)重威脅著我國乃至全球的糧食安? ? 全［23 ］。同時(shí)，人口不斷增長導(dǎo)致糧食需求進(jìn)一步加大［24 ］，持續(xù)高效生產(chǎn)糧食是不同國家應(yīng)對當(dāng)前問題的唯一途徑?？v觀我國耕作制度的演變和發(fā)展歷程，以輪作復(fù)種、間套作等為代表的多熟種植［25 - 26 ］，在不同歷史階段承擔(dān)了持續(xù)產(chǎn)出糧食的重要使命［27 ］。但進(jìn)入21世紀(jì)以來，機(jī)械化使間套作種植受到嚴(yán)重沖擊，應(yīng)用面積大幅縮減［26 ］；同時(shí)，資源性限制（勞力、水資源）使傳統(tǒng)的間套作、復(fù)種難以為繼，造成了種植模式單一且嚴(yán)重依賴化肥的不可持續(xù)生產(chǎn)現(xiàn)狀。

以耕作制度為依循，在辨識(shí)不同區(qū)域特定農(nóng)業(yè)資源條件下合理構(gòu)建作物多樣化種植，可實(shí)現(xiàn)作物穩(wěn)定增產(chǎn)、持續(xù)高效和綠色環(huán)保目標(biāo)［23， 28 ］。近年來，北方的冬小麥—夏玉米輪作、春小麥—春玉米輪作，以及南方的水稻—小麥輪作、水稻—油菜輪作等以多熟種植為主的多樣化種植模式已形成完整的技術(shù)體系，基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化，有效保障了糧食產(chǎn)出。然而，玉米/花生、玉米/豌豆等間作模式，盡管在資源互補(bǔ)利用、增加產(chǎn)量、減少溫室氣體排放等方面有諸多優(yōu)? 勢［29 - 30 ］，但由于配套機(jī)械缺乏，生產(chǎn)中大面積應(yīng)用的困難日益加劇。近年來，以楊文鈺教授為首的四川農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米大豆帶狀復(fù)合種植團(tuán)隊(duì)，在該模式的機(jī)械化播種、施肥、噴藥和收獲等領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展［31 ］，有望為帶狀間作現(xiàn)代化提供重要理論和實(shí)踐支持。通過間作機(jī)械化全面普及，可緩解我國糧食自給壓力，消除國際封鎖對我國制造的不利影響。

2.3? ?增強(qiáng)土地用養(yǎng)結(jié)合，提高農(nóng)田土壤肥力

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高質(zhì)量發(fā)展離不開健康的土壤，提高土壤保肥、保水、供肥、供水能力需要構(gòu)建用養(yǎng)并重的綜合技術(shù)體系［32 - 33 ］。早在休閑耕作制時(shí)期，有機(jī)肥就被用來培肥土壤；到輪種耕作制時(shí)期，豆科、綠肥被納入輪作系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了土地用養(yǎng)的緊密結(jié)合。進(jìn)入21世紀(jì)以后，化肥成為大多數(shù)種植業(yè)系統(tǒng)唯一養(yǎng)分來源，輔助以農(nóng)藥施用，使糧食產(chǎn)量獲得了大幅提升，但同時(shí)面源污染、土壤退化也隨之加重［7 ］，探索綠色、可持續(xù)生產(chǎn)方式成為時(shí)代的緊迫需要。近年來，國家綠肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、有機(jī)類肥料和微生物肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟相繼成立，為新時(shí)代土地用養(yǎng)結(jié)合創(chuàng)新發(fā)展建立了一流平臺(tái)，為“農(nóng)田必須是良田”的期望和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供了有力支撐。

耕作措施方面，以少免耕、秸稈覆蓋免耕等為主導(dǎo)的保護(hù)性耕作措施得到快速發(fā)展，緩解了土壤結(jié)構(gòu)的損害和破壞，達(dá)到養(yǎng)地、保地目的［34 - 35 ］。2005年，中央一號(hào)文件提出“改革傳統(tǒng)耕作方法、發(fā)展保護(hù)性耕作”，倡導(dǎo)土壤耕作技術(shù)改革；2025年，保護(hù)性耕作實(shí)施面積將達(dá)933萬hm2，可有效減輕土壤風(fēng)蝕水蝕、增加土壤肥力和保墑抗旱能力。同時(shí)，輪作休耕制度、黑土地保護(hù)與利用科技創(chuàng)新、北方干旱半干旱與南方紅黃壤等中低產(chǎn)田能力提升科技創(chuàng)新重點(diǎn)專項(xiàng)相繼實(shí)施，為養(yǎng)地制度的科技創(chuàng)新和發(fā)展提供了智力和技術(shù)保障。耕地用養(yǎng)已迎來理論、技術(shù)和制度全面發(fā)展的最佳歷史機(jī)遇，使“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略實(shí)施得以穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)。以化肥減施替代和保護(hù)性耕作為實(shí)現(xiàn)路徑的耕作制度改革，已成為我國農(nóng)田土壤保育和健康發(fā)展的重點(diǎn)突破方向。

2.4? ?保護(hù)生態(tài)環(huán)境， 推進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展

自1993年我國成為世界上化肥消費(fèi)第一大國以來［32 ］，化肥施用量持續(xù)增高，但糧食產(chǎn)量增加緩慢［36 ］，養(yǎng)分資源浪費(fèi)嚴(yán)重［37 ］，大量未被作物利用的養(yǎng)分進(jìn)入土壤、大氣和水體生態(tài)系統(tǒng)中，導(dǎo)致氮素沉降、酸雨以及溫室氣體排放等生態(tài)環(huán)境問題［38 - 39 ］。研究表明，免耕、秸稈還田、配方施肥優(yōu)化等措施能降低農(nóng)田溫室氣體排放，減少土壤氮素殘留［40 - 43 ］；同時(shí)，將保護(hù)性耕作、施氮制度等養(yǎng)地技術(shù)措施與間套作種植模式結(jié)合可提高水、氮利用效率，同步減排農(nóng)田溫室氣體［44 - 45 ］。因此，將種植制度與養(yǎng)地制度有效銜接，建立資源節(jié)約型、生產(chǎn)經(jīng)營集約型和環(huán)?？沙掷m(xù)型耕作制度，是未來農(nóng)業(yè)健康、穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

施用肥料是養(yǎng)地制度的核心，合理施肥是減少農(nóng)田溫室氣體的關(guān)鍵［46 - 47 ］，將有機(jī)與無機(jī)肥料配合施用，可提高肥料利用率、降低凈溫室效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)“減排”和“固碳”目標(biāo)［48 - 49 ］。近年來，圍繞化學(xué)肥料減施增效，以新型緩/控釋肥料與穩(wěn)定肥料研制、新型復(fù)混肥料及水溶肥料研制、功能水溶肥料研制與產(chǎn)業(yè)化、新型綠肥產(chǎn)品創(chuàng)制與產(chǎn)業(yè)化等為代表的一大批國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目相繼啟動(dòng)，為養(yǎng)地制度的不斷完善提供了創(chuàng)新動(dòng)力，為土壤質(zhì)量修復(fù)提升以及綠色可持續(xù)發(fā)展提供了有力保障。改進(jìn)和優(yōu)化耕作措施、創(chuàng)新種植模式、優(yōu)化肥料配置方式等已成為我國耕作制度改革的重點(diǎn)方向，在土壤有機(jī)碳貯量穩(wěn)步提升、農(nóng)田溫室氣體持續(xù)減排等方面將發(fā)揮重要作用。

3? ?耕作制度發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力及現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)

從耕作制度的發(fā)展史中能清晰看到人口增長（糧食需求）壓力下人類在適應(yīng)自然、改造自然過程中做出的一系列突破和創(chuàng)新，而不同時(shí)期的科學(xué)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)決定了人們所做突破的方向以及所做創(chuàng)新的價(jià)值。當(dāng)然，所有的嘗試都離不開資源稟賦的限制。因此，在耕作制度發(fā)展過程中，社會(huì)需求是基本動(dòng)力、資源稟賦是決定因素、科技進(jìn)步是技術(shù)保證［4 ］。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，無論社會(huì)需求、資源稟賦還是科學(xué)技術(shù)都發(fā)生了根本改變，也使耕作制度面臨變革需要。明確當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)，對耕作制度改革具有重要指導(dǎo)意義。

伴隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和生活質(zhì)量不斷提升，我國居民對肉、蛋、奶產(chǎn)品的需求不斷增加［50 ］。然而，我國種養(yǎng)業(yè)發(fā)展的協(xié)調(diào)度不足，大量農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)后形成農(nóng)業(yè)廢棄物，秸稈、畜禽糞污循環(huán)受阻，普遍采用焚燒和集中堆放的方式處理［51 ］，在造成資源浪費(fèi)的同時(shí)加重了環(huán)境危害，因此構(gòu)建區(qū)域內(nèi)、跨區(qū)、甚至產(chǎn)業(yè)帶間的種養(yǎng)結(jié)合農(nóng)作制度成為迫切需要。在農(nóng)產(chǎn)品種類和數(shù)量的要求之外，人們對食品安全的意識(shí)逐漸增強(qiáng)，綠色、無公害農(nóng)產(chǎn)品需求不斷增大。但傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程缺乏農(nóng)作制度統(tǒng)籌管理，種植業(yè)嚴(yán)重依賴化肥和農(nóng)藥，農(nóng)產(chǎn)品環(huán)境足跡普遍較高。通過種養(yǎng)結(jié)合、資源合理配置和生態(tài)區(qū)位聯(lián)通構(gòu)建生態(tài)環(huán)保型農(nóng)作制，將是未來高品質(zhì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)模式。

受氣候變暖影響，作物種植北界持續(xù)擴(kuò)展，伴隨其右的是降水格局發(fā)生轉(zhuǎn)變，我國降水已多年呈現(xiàn)“北多南少”的倒置現(xiàn)象，南方夏伏旱嚴(yán)重，北方秋季極端性強(qiáng)降水頻發(fā)，同時(shí)風(fēng)雹、低溫冷凍等極端災(zāi)害事件時(shí)有發(fā)生。除水、熱資源特征發(fā)生變化外，耕地資源面臨著退化和貧瘠化的風(fēng)險(xiǎn)，且隨著生產(chǎn)性變革，土地流轉(zhuǎn)加速進(jìn)行［52 ］，但部分土地流轉(zhuǎn)后被掠奪式利用，引起嚴(yán)重的板結(jié)和污染問題。社會(huì)資源方面，勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員年齡普遍偏高，勞動(dòng)生產(chǎn)率較低，而種子、化肥、地膜等生產(chǎn)資料成本劇增，極大削弱了生產(chǎn)部門在土地養(yǎng)護(hù)方面的投入。積極應(yīng)對自然及社會(huì)資源新變化，需要從種植模式、耕作方式、施肥制度等多個(gè)環(huán)節(jié)對耕作制度做出優(yōu)化和調(diào)整。

工業(yè)的快速發(fā)展推動(dòng)了我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化和智能化步伐，一大批復(fù)式作業(yè)和聯(lián)合作機(jī)械被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，且部分機(jī)械具備操控智能化、自動(dòng)化功能，大幅提高了工作效率［53 ］。與大型智能機(jī)械的普及相反，適用于多樣化種植模式的機(jī)械研發(fā)卻嚴(yán)重滯后，特別是針對間套作種植的微小型機(jī)械十分短缺，造成相關(guān)種植模式在生產(chǎn)中的應(yīng)用受限嚴(yán)重。與農(nóng)業(yè)機(jī)械的現(xiàn)狀相似，隨著育種手段的科技水平不斷提高［54 ］，適宜規(guī)?；N植的作物品種類型較為豐富，但針對多樣化種植，耐陰、耐密的品種嚴(yán)重缺乏。此外，眾多研究人員瞄準(zhǔn)種植模式、耕作方式、灌水施肥等進(jìn)行科技創(chuàng)新，獲得了大量研究成果，但科技轉(zhuǎn)化率較低。以耕作制度改革的現(xiàn)實(shí)需求為出發(fā)點(diǎn)，針對種植、養(yǎng)地、防護(hù)及經(jīng)營制度中不足的進(jìn)行專項(xiàng)研發(fā)，是提高科技進(jìn)步對農(nóng)業(yè)貢獻(xiàn)率的關(guān)鍵。

4? ?耕作制度未來研究重點(diǎn)

以精耕細(xì)作為特征的中國耕作制度在中華? ? ? 五千年發(fā)展歷程中扮演著重要角色，使我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平一度領(lǐng)先于世界［55 ］，在近代，更是創(chuàng)造了用世界7%的土地養(yǎng)活世界21%人口的偉大奇? ? ?跡［56 ］。中國耕作制度向來具有包容性和發(fā)展性，在21世紀(jì)，將向著信息化、智能化和可持續(xù)的方向發(fā)展，所涉及的內(nèi)容在秉承糧食自給和可持續(xù)原則基礎(chǔ)上將逐步深入到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的各個(gè)方面。

4.1? ?耕作制度未來改革方向始終以可持續(xù)為原則

我國農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨著耕地不斷減少、水資源短缺和自然災(zāi)害頻發(fā)等突出問題［24， 55 ］，不適宜的生產(chǎn)方式造成了嚴(yán)重的土壤退化和生態(tài)問題［8 ］，耕作制度的改革應(yīng)尋求資源節(jié)約、生態(tài)平衡、生產(chǎn)效率提高、農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、人民生活水平提高的可持續(xù)發(fā)展路徑［56 ］?，F(xiàn)代耕作制度的改革還應(yīng)充分了解生物與生物、生物與環(huán)境的關(guān)系，依靠先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)來提高資源利用率，形成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與資源環(huán)境承載力相匹配、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出與市場需求相匹配的高效生產(chǎn)模式。

4.2? ?耕作制度改革需要大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的宏觀決策作為支撐

農(nóng)業(yè)是一個(gè)非均勻的、具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的非平衡開放系統(tǒng)，該系統(tǒng)中，有人口、資源、環(huán)境、生態(tài)等諸多因素，也有生產(chǎn)、流通、分配、消費(fèi)等諸多過程［57 ］。因而，耕作制度改革必須及時(shí)、有效和準(zhǔn)確地掌握這些因素與過程之間的聯(lián)結(jié)特征，必須通過農(nóng)業(yè)信息的收集、處理和反饋來促進(jìn)各因素和不同過程的相互協(xié)調(diào)。加強(qiáng)我國農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)，以信息作為耕作制度改革的決策依據(jù)，可科學(xué)優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，不斷完善農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)體系［58 ］，從而提高農(nóng)產(chǎn)品科技含量，推進(jìn)我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程。

4.3? ?耕作制度智能化發(fā)展需要智慧農(nóng)業(yè)作為依托

智慧農(nóng)業(yè)是提供全程智能服務(wù)的綜合性策略，它利用3S技術(shù)對農(nóng)業(yè)信息進(jìn)行全面感知、采集和分析，通過云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警、智能決策和智能分析，同時(shí)結(jié)合專家在線指導(dǎo)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供精準(zhǔn)化調(diào)控策略［59 ］。在未來，耕作制度所涉及的生產(chǎn)、加工、經(jīng)營等各個(gè)環(huán)節(jié)必將越來越依靠自動(dòng)化智能服務(wù)系統(tǒng)，以此實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化種植、可視化管理、互聯(lián)網(wǎng)銷售和智能化決策［60 ］，使農(nóng)業(yè)系統(tǒng)更加有效、智慧地運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 蔣春姬，于海秋，趙姝麗，等.? 中國耕作制度歷史演變與未來發(fā)展趨勢［J］.? 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，22（3）：335-341.

［2］ 劉巽浩，陳? ?阜.? 中國農(nóng)作制［M］.? 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2005.

［3］ 陳? ?阜，姜雨林，尹小剛.? 中國耕作制度發(fā)展及區(qū)劃方案調(diào)整［J］.? 中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2021，42（3）：1-6.

［4］ 李? ?軍.? 農(nóng)作學(xué)［M］.? 2版. 北京：科學(xué)出版社，2016.

［5］ TILMAN D，BALZER C， HILL J， et al.? Global food demand and the sustainable intensification of agriculture ［J］.? PNAS， 2022， 108： 20260-20264.

［6］ HU F，GAN Y， CHAI Q， et al.? Boosting system productivity through the improved coordination of interspecific competition in maize/pea strip intercropping［J］. Field Crops Research， 2016， 198： 50-60.

［7］ ZHOU P， WEN A， ZHANG X， et al.? Soil conservation and sustainable eco-environment in the Loess Plateau of China［J］.? Environmental Earth Sciences， 2013， 68：? 633-639.

［8］ CHEN X， CUI Z， FAN M， et al.? Producing more grain with lower environmental costs［J］.? Nature， 2014， 514（7523）： 486-489.

［9］ 王立祥.? 耕作學(xué)［M］.? 重慶： 重慶出版社，2001.

［10］ 張衛(wèi)信，申智鋒，邵元虎，等.? 土壤生物與可持續(xù)農(nóng)業(yè)研究進(jìn)展［J］.? 生態(tài)學(xué)報(bào)，2020，40（10）：3183-3206.

［11］ 劉巽浩，牟正國.? 中國耕作制度［M］.? 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1993.

［12］ 陸費(fèi)執(zhí)，劉崇佑.? 農(nóng)作學(xué)［M］.? 上海：中華書局，1936.

［13］ 劉巽浩.? 耕作學(xué)［M］.? 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1994.

［14］ 王世魁.? 面向21世紀(jì)的中國農(nóng)作制度［M］.? 石家莊：河北科學(xué)技術(shù)出版社，1988.

［15］ 劉巽浩，高旺盛，陳? ?阜，等.? 農(nóng)作學(xué)［M］.? 北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2005.

［16］ 北京農(nóng)業(yè)大學(xué).? 耕作學(xué)［M］.? 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1981.

［17］ ARULBALACHANDRAN D， MULLAINATHAN L，LATHA S. Food security and sustainable agriculture. Dhanarajan， A.（ed.）， Sustainable Agriculture towards Food Security［M］.? Springer Nature Singapore Pte Ltd. 2017.

［18］ 全國農(nóng)業(yè)區(qū)劃委員會(huì).? 中國綜合農(nóng)業(yè)區(qū)劃［M］.? 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1981.

［19］ 中國科學(xué)院《中國種植業(yè)區(qū)劃》編寫組.? 中國種植業(yè)區(qū)劃［M］.? 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1984.

［20］ 劉巽浩，韓湘玲.? 中國耕作制度區(qū)劃［M］.? 北京：北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1987.

［21］ 劉巽浩，陳? ?阜.? 中國農(nóng)作制［M］.? 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2005.

［22］ PELLEGRINIA P， FERN？魣NDEZA R J. Crop intensification， land use， and on-farm energy-use efficiency during the worldwide spread of the green revolution［J］.? PNAS， 2017， 115： 2335-2340.

［23］ CHAI Q， NEMECEK T， LIANG C， et al. Integrated farming with intercropping increases food production while reducing environmental footprint［J］.? PNAS， 2021， 118（38）：e2106382118.

［24］ CUI Z， ZHANG H， CHEN X， et al.? Pursuing sustainable productivity with millions of smallholder farmers ［J］.? Nature， 2018， 555（7696）：363-366.

［25］ 韓茂莉.? 中國古代農(nóng)作物種植制度略論［J］.? 中國農(nóng)業(yè)通史，2000，19（3）：91-99.

［26］ 李? ?隆.? 間套作強(qiáng)化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究進(jìn)展與應(yīng)用展望［J］.? 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，24（4）：403-415.

［27］ 王建林.? 高級(jí)耕作學(xué)［M］.? 北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2013.

［28］ LI X， WANG Z， BAO X， et al.? Long-term increased grain yield and soil fertility from intercropping［J］.? Nature Sustainability， 2021， 4： 943-950.

［29］ FENG CHEN， SUN Z， ZHANG L， et al.? Maize/peanut intercropping increases land productivity： A meta-analysis［J］.? Field Crops Research， 2021， 270： 108208.

［30］ HU F， TAN Y， YU A， et al.? Optimizing the split of N fertilizer application over time increases grain yield of maize-pea intercropping in arid areas［J］.? European Journal of Agronomy， 2020， 119： 126117.

［31］ 張? ?園.? 徐州市大豆玉米帶狀復(fù)合種植全程機(jī)械化技術(shù)［J］.? 農(nóng)業(yè)機(jī)械，2022，9：80-82.

［32］ 李奕贊，張江周，賈吉玉，等.? 農(nóng)田土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能性研究進(jìn)展［J］.? 土壤學(xué)報(bào)：1-15. https： //kns.cnki.net/kcms/detail/32.1119.P.20220121.0822.002.html.

［33］ FUREY G N， TILMAN D. Plant biodiversity and the regeneration of soil fertility［J］.? PNAS， 2021， 118（49）： e2111321118.

［34］ 高云超，朱文珊，陳文新.? 秸稈覆蓋免耕土壤微生物生物量與養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的研究［J］.? 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1994，27（6）：41-49.

［35］ 姜? ?勇，梁文舉，聞大中.? 免耕對農(nóng)田土壤生物學(xué)特性的影響［J］.? 土壤通報(bào)，2004，35（3）：347-351.

［36］ 張福鎖，王激清，張衛(wèi)峰，等.? 中國主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑［J］.? 土壤學(xué)報(bào)，2008，45（5）：915-924.

［37］ 李新旺，門明新，王樹濤，等.? 長期施肥對華北平原潮土作物產(chǎn)量及農(nóng)田養(yǎng)分平衡的影響［J］.? 草業(yè)學(xué)報(bào)，2009，18（1）：9-16.

［38］ 商慶銀.? 長期不同施肥制度下雙季稻田土壤肥力與溫室氣體排放規(guī)律的研究［D］.? 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

［39］ ZHANG W， DOU Z， HE P， et al.? Improvements in manufacture and agricultural use of nitrogen fertilizer in China offer scope for significant reductions in greenhouse gas emissions［J］.? PNAS， 2013， 110： 8375-8380.

［40］ SAINJU U M， STEVENS W B， CAESAR-TON THAT T， et al. Net global warming potential and greenhouse gas intensity influenced by irrigation， tillage， crop rotation， and nitrogen fertilization［J］.? ?Journal of Environmental Quality， 2014， 43： 777-788.

［41］ HU F， CHAI Q， YU A， et al.? Less carbon emissions of wheat-maize intercropping under reduced tillage in arid areas［J］.? Agronomy for Sustainable Development， 2015，?35： 701-711.

［42］ JIN V L， BAKER J M， JOHNSON J M F， et al.? Soil greenhouse gas emission in response to corn stover removal and tillage management across the US Corn Belt ［J］.? Bioenergy Research， 2014， 7： 517-527.

［43］ HUANG T， GAO B， CHRISTIE P， et al.? Net global warming potential and greenhouse gas intensity in a double-cropping cereal rotation as affected by nitrogen and straw management［J］. Biogeosiences， 2013， 10： 7897-7911.

［44］ HU F， FENG F， ZHAO C， et al. Integration of wheat-maize intercropping with conservation practices reduces CO2 emissions and enhances water use in dry areas［J］.? Soil & Tillage Research， 2017， 169： 44-53.

［45］ CHAI Q， QIN A， GAN Y， et al.? Higher yield and lower carbon emission by intercropping maize with rape， pea， and wheat in arid irrigation areas［J］.? Agronomy for Sustainable Development， 2014， 34： 535-543.

［46］ 朱小紅，馬友華，楊書運(yùn)，等.? 施肥對農(nóng)田溫室氣體排放的影響研究［J］.? 農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2011，28（5）：42-46.

［47］ 張光亞，方柏山，閔? ?航，等.? 設(shè)施栽培土壤氧化亞氮排放及其影響因子的研究［J］.? 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2004，23（1）：144-147.

［48］ 劉運(yùn)通，李玉娥，萬運(yùn)帆，等.? 不同氮磷肥施用對春玉米農(nóng)田N2O排放的影響［J］.? 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30（7）：1468-1475.

［49］ 翟? ?振，王立剛，李? ?虎，等.? 有機(jī)無機(jī)肥料配施對春玉米農(nóng)田N2O排放及凈溫室效應(yīng)的影響［J］.? 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2013， 32（12）：2502-2510.

［50］ 李德發(fā)，宋國隆，趙麗丹.? 飼料工業(yè)對玉米的數(shù)量需求和質(zhì)量要求［J］.? 玉米科學(xué)，2003（S2）：83-87.

［51］ 王希全，楊亞東，張? ?凱.? 農(nóng)牧結(jié)合的意義、發(fā)展歷程及前景［J］.? 農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2020，10（1）：27-31.

［52］ 李亞琴.? 鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略下農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)困境及應(yīng)對策略［J］.? 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2022，42（12）：90-91.

［53］ 羅錫文，廖? ?娟，胡? ?煉，等.? 提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展［J］.? 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32（1）：1-11.

［54］ XIAO J， LIU B， YAO Y， et al. Wheat genomic study for genetic improvement of traits in China［J］.? Science China Life Sciences， 2022， 65（9）： 1718-1775.

［55］ 王宏廣.? 中國耕作制度70年［M］.? 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2005.

［56］ 鄭宏艷，米長虹，鄭宏杰，等.? 農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的來源、內(nèi)涵與理論基礎(chǔ)淺析［J］.? 科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019，27（23）：11-12.

［57］ 孫良超.? 建立信息化農(nóng)業(yè)體系推進(jìn)農(nóng)業(yè)宏觀決策科學(xué)化［J］.? 農(nóng)業(yè)圖書情報(bào)學(xué)刊，1997（S1）：116-118.

［58］ 鄒振宇.? 我國農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展存在的問題及對策［J］.? ?現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2019（19）：260-262.

［59］ SCHERR S， SHAMES S， FRIEDMAN R. From climate-smart agriculture to climate-smart landscapes［J］.? Agriculture & Food Security， 2012， 12： 1-15.

［60］ 周國民.? 淺議智慧農(nóng)業(yè)［J］.? 農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2009（10）：5-7.

收稿日期：2022 - 09 - 15

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFD1700204-05）；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-22-G-12）。

作者簡介：柴? ?強(qiáng)（1972 — ），男，甘肅武威人，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事多熟種植、旱地綠肥栽培、節(jié)水及循環(huán)農(nóng)業(yè)研究工作。Email： chaiq@gsau.edu.cn。