落实“藏粮于地”战略 提升耕地科技创新水平——以中国农业科学院实施“沃田科技行动”为例.pdf

文章编号：1001-8611(2023)04-0012-04落实“藏粮于地”战略 提升耕地科技创新水平以中国农业科学院实施“沃田科技行动”为例解 沛1 田 帅1 石 磊2 曲积彬3 刘 爽4（1.中国农业科学院科技管理局 北京 100081；2.中国农业科学院作物科学研究所 北京 100081；3.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 北京 100081；4.中国农业科学院都市农业研究所 四川 成都 610000）摘 要：耕地是粮食生产的命根子，是支撑粮食增产潜能发挥的重要载体。国家“十四五”规划中明确指出，要深入实施“藏粮于地”战略，坚持最严格的耕地保护制度，强化耕地保护和质量提升。2023 年中央一号文件提出，要“加强耕地保护”“加强高标准农田建设”，党中央对耕地问题的重视程度达到前所未有的高度。文章通过分析当前我国耕地资源形势、存在的问题，提出了我国耕地利用的科技创新需求，以中国农业科学院推动实施“沃田科技行动”为例，从“七块地”科技提升、耕地科技创新平台建设、耕地基础性长期性工作等方面阐述了耕地科技创新战略任务和实施路径，并提出了加快推动耕地科技创新的建议，以期全面提升我国耕地质量，增强耕地科技自主创新能力。关键词：耕地资源形势；耕地科技创新；“沃田科技行动”；耕地科技创新平台中图分类号：G311；F323.3 文献标识码：A DOI：10.16849/J.CNKI.ISSN1001-8611.2023.04.004收稿日期：2023-03-21作者简介：解 沛（1982-），女，硕士，副研究员，中国农业科学院科技管理局协同创新处处长。主要研究方向：科技管理。刘 爽为本文通讯作者。第 42 卷 第 4 期2023 年 8 月农业科技管理Management of Agricultural Science and Technologyvol.42，No.4Aug，2023解决 14 亿人口的吃饭问题，始终是治国理政的头等大事，是保证社会经济发展的稳定基石1。2020年中央经济工作会议中，首次将解决好耕地问题作为年度经济工作重点任务单独列出。2023 年中央一号文件提出，要“加强耕地保护”“加强高标准农田建设”，党中央对耕地问题的重视程度达到前所未有的高度。在影响粮食安全的各项因素中，耕地资源是最重要的自然资源，是粮食生产的命根子，对粮食有效供给起着最根本的约束作用2。近年来，随着中国经济的不断增长，资源承载力日益趋紧，消费结构不断升级，国内耕地“非农化”“非粮化”现象突出3；耕地撂荒、破碎化与复种指数降低等利用边际化问题凸显4-5；化肥农药过量施用、不合理灌溉及单一种植制度等导致的土壤酸化、盐碱化及黑土地退化等问题日趋严重6-7，国内粮食供应面临巨大挑战，同时因疫情、乌克兰危机给全球粮食供应链带来严重冲击，我国粮食外部供给风险急剧增加8。在我国粮食供给紧平衡状态下，亟须关注耕地资源生产潜力的提升，加快耕地科技创新，转变耕地利用方式，在保证耕地数量的前体下，实现耕地质量的提升，以保持粮食安全上的战略定力。1 我国耕地资源形势分析1.1 我国耕地资源概述1）人均耕地面积少，不足世界平均水平的 40%9。2019 年全国耕地质量等级情况公报显示，我国现有耕地总面积为 1.34 亿 hm2，人均耕地面积 0.1 hm2左右，较 1996 年人均耕地面积下降 0.01 hm2，明显低于同期世界人均耕地水平（0.25 hm2）。2）高质量耕地少，中低产田面积占比近 70%。全国耕地按质量等级由高到低依次划分一至十等，一至三等的耕地总面积为 4 213 万 hm2，属高产田，占耕地总面积的 31%；四至六等的耕地面积为 6 323万 hm2，属中产田，占耕地总面积的 47%；七至十等的耕地面积为 2 960 万 hm2，属低产田，占耕地总面积的 22%，中低产田占到了耕地总面积的 2/3 以上。对比国土资源“二调”与“三调”数据发现，水热和生态环境条件较好的两至三熟制长江中下游区和华南区耕地面积大幅减少，而水热条件差、生态环境脆弱、一年一熟制东北区和内蒙古及长城沿线区的耕地面积增加，导致耕地质量总体呈下降趋势10。3）后备耕地资源数量少，空间分布不均匀。2016年全国耕地后备资源调查评价数据显示，我国后备耕地资源总面积为 535.28 万 hm2，其中，集中连片耕地后备资源仅占 35.3%。后备耕地资源主要分布在中西部边缘地区，经济发展较快的东部地区仅占15.4%，大部分后备耕地资源需要通过引水灌溉和土壤改良等措施才能实现粮食生产。1.2 我国耕地资源存在的问题1）耕地数量接近保护红线，保障粮食安全存在隐性风险。1.2 亿 hm2耕地红线是具有法律效力的约束性指标。当前，我国粮食产能已连续 8 年稳定在6.5 亿 t 以上，预计 2030 年中国人口总量将达到 14.5亿人的高峰，人均粮食需求量约 460 kg/年，意味着我国粮食产能至少要保持住现有水平11。近年来，受国内膳食消费结构转型和城镇化建设等因素影响，“非农化”“非粮化”持续侵占耕地资源，挤占粮食生产空间的现象突出。虽然国家已建立了永久基本农田、占补平衡、轮作休耕等相对完整且严格的耕地保护政策体系12，但在政策实施过程中占多补少、占优补劣、浪费土地资源等问题依然严峻13-14，致使保障粮食安全仍存在隐性风险。2）耕地总体质量下降，影响粮食综合产能提升。长期以来，我国耕地重用轻养，区域性连作或单一种植制度叠加化肥农药过量施用，导致土壤养分失衡，肥料利用率降低；土壤风蚀、浅旋耕作、地下水超采利用等导致土壤板结、产生犁底层、耕层变薄、土壤次生盐碱化和重茬障碍严重，这些已成为限制农业产能的重要因素，影响了粮食综合产能的提升10。3）耕地利用科技创新应用不足，基础地力贡献率偏低。东北黑土地保护性耕作技术与高产轮作制度的融合有待强化；北方旱地培肥与改良的综合配套模式不足；南方低产水稻土的障碍因素不明，南方土壤酸化的过程机理及阻控措施研究不足；盐碱地节水型快速改造治理技术等难点亟须突破；后备耕地资源功能不明，耕地障碍因子的消除技术创新不足。耕地质量提升相关的科技创新投入不足，致使我国耕地基础地力提升不显著，基础地力贡献率仅为 50%，比发达国家低 20%30%，难以支撑粮食增产潜能的发挥。1.3 耕地科技创新需求1）加强耕地科学基础理论研究。破解耕地贫瘠化、酸化、盐碱化等耕地障碍的过程与机理，形成耕地保护与利用理论体系；明确我国主要耕地资源特征与区域规划，构建基于天空地一体化的立体调查和现代分析方法；完善耕地监测评价与管理体系，构建含耕地健康、利用潜力、生态经济效益等指标在内的指标体系和合理的耕作制度体系；加强耕地战略理论研究，探索耕地保护利用的宏观路径。2）突破耕地利用与保护的关键技术。针对耕地贫瘠化、酸化、盐碱化等关键障碍，构建绿色高效的保护性耕作轮作技术模式与耕地改良关键技术体系；强化耕地定向培育技术攻关，集成水、肥、秸秆、畜禽粪污等各类资源高效利用的技术体系，研发农机农艺技术融合的耕作模式；针对不同区域、不同耕地类型，创建成套的、可规模化实施的技术示范推广模式，提出区域综合解决方案。3）加快耕地改良与资源利用重大产品的创制。研发快速增碳的有机无机产品、秸秆腐熟菌剂、精制有机肥、作物专用肥等新产品与肥沃耕层构建的农机装备；研发障碍性土壤专用改良剂、土壤障碍克服专用肥料等；研发新型微生物生防菌剂（肥）、土壤重金属污染修复和旱坡地水土保持等新型调理产品等。4）持续开展耕地科技长期性基础性工作。优化完善耕地质量联网观测、国家土壤肥力与肥料效益监测、数字土壤与智能监测等，构建全国高效协同的观测监测体系，开展长期固定观测监测和多学科定位试验，查清不同生态类型耕地质量及其要素的演变过程与规律，为耕地基础研究、技术研发、产品研制与模式构建等提供客观真实的基础数据支撑。2 中国农业科学院推动实施“沃田科技行动”战略目标及重点任务2.1 战略目标 中国农业科学院深入贯彻落实“藏粮于地、藏粮于技”战略，聚焦国家重大需求，强化国家农业科技战略力量作用，以保障粮食安全为宗旨，以耕地质量保护与利用为主线，深入推进东北黑土地、北方旱地、南方水田、南方旱地、盐碱地、设施农地及后备耕地“七块地”科技行动，加快国家耕地科学中心等重大科学工程谋划建设，优化完善耕地质量联网观测、国家土壤肥力与肥料效益监测、数字土壤与智能监测等，集中力量开展耕地保护与利用基础理论创新、核心关键技术研发以及区域综合集成解决方案应用示范，构建现代耕地科技创新体系，加强平台、基地和人才队伍建设，全面提升耕地科技创新水平，保障国家粮食安全和农产品有效供给。明晰我国现代农业生产条件下耕地退化机制和有效防控技术途径，构建我国耕地质量提升的理论与技术（产品与装备）体系，建设具有典型示范意义的耕地质量提升与保育技术产业化样板区，辐射带动全国，13解 沛等：落实“藏粮于地”战略 提升耕地科技创新水平第 4 期以科技的力量遏制耕地质量的退化，保证中低产田地力提升和作物产量提高，切实提高耕地粮食产能，为保障我国粮食安全和农业绿色发展提供坚实的技术支撑15。2.2 重点任务1）“七块地”科技提升。第一，东北黑土地耕地质量提升。针对黑土地地表水土流失严重、深层土壤压实、土壤有机质下降和生物多样性丧失等多重障碍问题，开展多学科联合攻关，创建健康黑土地定向培育技术、构建绿色高效保护性土地利用模式、推出规模化黑土地保育示范途径并形成理论体系。第二，北方旱地耕地质量提升。针对北方旱地耕层变浅、有机质含量降低、水肥保蓄能力差、沿淮地区粘板涝渍等多因子障碍问题，开展北方旱地贫瘠化的机理研究、北方耕地障碍消减与地力定向培育技术研发、沙性或粘板涝渍土壤快速培肥的产品与装备研制及北方旱地耕地质量提升技术模式集成示范。第三，南方水田耕地质量提升。针对南方稻区中高产田土壤质量整体下降、地力衰竭、过量施肥、生物多样性降低等问题，开展南方水田耕地资源特征与增产潜力研究、典型低产田改良关键技术与产品研制、南方中高产水田绿色发展与综合利用技术体系集成。第四，南方旱地耕地质量提升。针对土壤酸化加剧等耕地质量退化的突出问题，开展南方典型旱地土壤酸化过程与机理研究、土壤酸化改良产品研发和南方旱地或水改旱后土壤酸化绿色防控途经与关键技术创建。明确驱动南方旱地土壤质量退化的主要因子，提出耕地质量综合提升关键技术体系，实现化肥用量显著降低，综合效益显著提高。第五，盐碱地质量提升。针对我国盐碱地灌排不配套、土壤盐碱重、地力水平低等突出问题，开展盐碱地农业利用潜力评估与可持续利用管理技术体系研究、盐碱地改良与农业高效利用关键技术研发、盐碱地改良优化技术模式研究与示范。第六，设施农地质量提升。针对设施环境中集约化栽培和高强度连作引起的土壤障碍问题，开展设施土壤健康监测指标体系构建、基于微生物组的设施土壤生物防治与修复关键技术研发、基于设施土壤理化特性改善的农业栽培关键技术研发等。第七，后备耕地质量提升。针对我国后备耕地资源分区与功能定位不清、土壤障碍因子形成机制与消减机理不明、土地综合利用理论与技术体系不完善等问题，开展后备耕地资源区域规划、后备耕地资源水肥协同利用与障碍调控技术创建、后备耕地资源熟化与保育生物调控技术创新和产品研发及代表性后备耕地资源综合开发利用模式研究与示范。2）耕地科技创新平台建设。第一，建设耕地科学中心。聚焦耕地保护与科学利用，开展耕地监测与管理、耕地改良与培肥、耕地节水与灌排、耕地污染与修复、耕地机械与装备以及耕地区划与布局等方面研究，以引领全球耕地保护促进科技合作为使命，进行耕地科技大平台布局。第二，建设耕地保护工程研究中心。聚焦耕地保护与可持续利用研发核心，整合土壤学、植物营养学、微生物学、作物栽培与耕作学、农业环境保护、农业遥感、智慧农业等多学科力量，按照“耕地监测土壤改良地力提升”的总体思路，建设耕地监测技术、耕地改良技术和耕地培肥技术三大研发平台。第三，建设农业资源利用重点实验室。聚焦土壤、肥料、微生物和土地等农业资源，围绕土壤资源保护利用、养分资源创新利用、微生物资源挖掘利用、土地资源智慧利用四大科学问题，开展农业资源利用的基础和应用技术研究，鼓励学科间、团队间的合作研究和协同攻关，促进学科深度交叉融合。充分发挥重点实验室条件平台和技术平台的引领作用，组织全国农业资源利用科技大协作，解决我国农业资源利用中的核心科技问题。3）耕地基础性长期性工作。第一，耕地质量联网观测。基于国家农业科学观测实验站，开展土壤有机质来源、形成与转化过程及积累规律研究；开展土壤酸化改良技术与产品研发；研究不同利用与管理模式下土壤生物多样性演变规律及其与土壤质量演变的耦联机理；研究化学投入品在土壤中的环境行为、健康评估方法与消减技术途径；优化耕地质量综合评价指标体系与评价方法，实时预测预警不同情景下耕地质量的演变态势，制定耕地质量提升与健康保育的技术方案，集成耕地质量提升、粮食安全生产和生态环境保护协调发展的可持续集约化技术模式。第二，国家土壤肥力监测网。聚焦土壤资源保护和高效利用，以全面提升我国农业科技创新能力和粮食安全保障能力为目标，进行长期定位观测和数据积累，持续开展野外观测研究，制定系统化土壤质量观测技术规范，建立野外观测标准数据库，形成一批土壤质量诊断、评价和提升技术。第三，数字土壤与智能监测。围绕现代农业对耕地质量信息精准化和智慧化管理战略需求，构建覆盖全国的高精度土壤理化性质空间数据库，强化数字土壤理论研究，创新多源土壤质量时空数据融合技术，完善我国“高精度数字土壤”体系，创建我国精细的土壤资源第 42 卷农业科技管理14和土壤质量大数据服务平台，实现优质农田、障碍农田等土壤资源空间分布数量和质量数据的快速分析与获取。建设全国一体化、智能化、数据互联互通的农田建设综合监管系统，提高农田建设管理工作质量和效率，实现农田建设管理科学化、精细化。3 加快推动耕地科技创新的建议3.1 加强立法，建立全国耕地建设和保护长效机制 制定全国耕地建设和保护法，健全耕地综合约束机制，将耕地数量、质量与生态红线纳入相关法律。严守耕地 1.2 亿 hm2数量红线；严控耕地“非农化”“非粮化”倾向，坚守“耕地姓农”；继续实施“占优补优、占多少补多少”的耕地补偿制度；建立“用养结合”的轮作和耕作制度。3.2 改进管理制度，落实最严格耕地保护措施 建立耕地数量和质量红线地方党委和首长负责制，明确区域耕地数量保护目标与方式；改革现行耕地资源管理体制，成立权责统一的耕地资源综合管理机构，强化农业资源综合开发和国家宏观调控；完善耕地利用和保护、补偿和激励等政策。3.3 完善耕地资源监管体系，启动开展全国耕地普查 利用卫星遥感、物联网、云计算等前沿数字技术，建设全国农田建设综合监测监管系统，创新耕地数据管理模式，通过科技手段，加快实现全国高标准农田建设成果“一张图”、新增农田建设项目统计“一张表”、农田建设全过程监测评价“一张网”；立足全面摸清耕地资源数量和质量家底，开展新一轮全国耕地土壤普查。3.4 加快耕地科技创新，支撑耕地质量保护与提升 加快谋划耕地质量科技创新国家科技重大专项，聚焦耕层浅化退化硬化、土壤酸化、次生盐碱化、土传连作障碍、土壤重金属污染等耕地质量提升关键核心问题，融合土壤、育种、栽培、耕作、合成生物学、数字化、智能化和农机化理论与技术，加快以生物和工程技术为主的耕地和土壤质量改良、修复和定向培育技术研发。4 参考文献1 宋小青，欧阳竹.19992007 年中国粮食安全的关键影响因素J.地理学报，2012，67（6）：793-8032 朱红波.论粮食安全与耕地资源安全J.农业现代化研究，2006（3）：161-1643 赵爱栋，许实，曾薇，等.不稳定耕地利用困境：基于粮食安全、农民收入和生态安全间的权衡以甘肃省景泰县为例J.资源科学，2016，38（10）：1883-18924 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