翁伯琦，趙雅靜，鄭祥洲，王義祥，葉 菁

(1．福建省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，福州350000;2．福建省農(nóng)業(yè)科學院水稻研究所，福州350018;3．福建省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所，福州350003)

0 引言

土地是人類生存的基礎(chǔ)，是農(nóng)業(yè)安全、社會安定和人民生活的基礎(chǔ)資源。土地對生產(chǎn)、生活、生態(tài)的重要性是不言而喻的，土地資源的實質(zhì)就是生命所需的物質(zhì)基礎(chǔ)，保障生命的延續(xù)與發(fā)展。 “水、土、氣、生”是一個綜合的整體，它們有序的運作與健康管理，不僅維系農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，而且事關(guān)生命系統(tǒng)之安全［1］。保育耕地質(zhì)量與合理施用肥料是一個相互聯(lián)系的整體，肥料在保障糧食安全中起著重要支撐作用，同時化肥養(yǎng)分利用率低又產(chǎn)生了對環(huán)境的不良影響。當前，全球面臨的資源緊張、能源短缺、環(huán)境污染和氣候變化等重大挑戰(zhàn)［2］，合理用好肥料資源、提高肥料利用效率是關(guān)系到糧食安全和環(huán)境質(zhì)量的重大科技問題，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)為人類可持續(xù)發(fā)展做貢獻的重要任務(wù)。毫無疑問，及時總結(jié)和深入研究最佳養(yǎng)分管理技術(shù)，對促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和保證糧食安全具有重要意義。

1 耕地資源保護與土壤質(zhì)量提升

土地資源指可供農(nóng)、林、牧業(yè)或其他可利用的土地，是人類生存的基本資料和勞動對象。據(jù)統(tǒng)計資料顯示，中國耕地面積12 339.22萬hm2，林地面積23 396.76萬hm2，草地面積26 311.18萬hm2，園地面積1 108.16萬hm2，其他農(nóng)用地2 550.83萬hm2，難以利用的土地及廢棄地占土地總面積的18%［3］。而耕地資源作為整個土地資源的核心，一方面，中國的耕地污染問題仍在不斷惡化，另一方面，中國農(nóng)產(chǎn)品需求的增長和經(jīng)濟的高速發(fā)展，將對土壤資源保護工作提出嚴峻的挑戰(zhàn)［4］。因此，高度重視保護耕地土壤與種田養(yǎng)地有機結(jié)合，保護土壤質(zhì)量對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。

中國人多地少，中國人均耕地面積由10多年前的1 053.4 m2減少到920.0 m2，僅為世界平均水平的40%［5］。為保障中國的糧食安全問題，必須通過各種手段不斷提高單位面積產(chǎn)量以保證糧食和其他農(nóng)產(chǎn)品的充足供應(yīng)。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織估計，發(fā)展中國家糧食增產(chǎn)55%來自化肥的作用，化肥對中國糧食單產(chǎn)增長的貢獻率高達40%～50%，因此很有必要通過合理增施肥料為作物提供足夠的養(yǎng)分。然而近年來因肥料濫施造成的環(huán)境污染問題又屢屢見諸于報端，2011年中國化肥施用量達到6 027.0萬t，化肥的平均施用量是發(fā)達國家化肥安全施用量上限的2倍，化肥的施用過量給環(huán)境帶來很大壓力［6］。因此，中國必須走出一條既能保證作物持續(xù)增產(chǎn)、農(nóng)田地力不斷提升，又能保持良好生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展之路。要實現(xiàn)這一目標，必須切實把握好以下3個環(huán)節(jié):一是有效節(jié)約資源。關(guān)鍵是明確供需規(guī)律，突出優(yōu)化搭配，合理利用有機和無機養(yǎng)分資源;二是提高利用效率。面對人多地少、耕地質(zhì)量差和農(nóng)田生態(tài)環(huán)境脆弱的基本實際，中國土壤肥料科學領(lǐng)域面臨著開辟新肥料來源與提高利用效率的雙重挑戰(zhàn)。這就要求人們因地制宜地建立科學合理施肥技術(shù)模式，廣泛深入開展施肥技術(shù)研究，為求實現(xiàn)培肥地力與提升質(zhì)量的目標，為糧食安全與食品安全提供土肥科技支撐;三是種田養(yǎng)地結(jié)合。要摒棄片面追求施大肥保增產(chǎn)的傳統(tǒng)落后方式，將合理施肥與養(yǎng)地措施以及秸稈還田等內(nèi)容統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，綜合納入農(nóng)田耕作體系之中，實施優(yōu)化組合，發(fā)揮各自優(yōu)勢，有效保障增產(chǎn)提質(zhì)。

人們必須充分認識到，糧食是“穩(wěn)民心，安天下”的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是關(guān)系國計民生的重要戰(zhàn)略物資，具有作為特殊產(chǎn)品和特殊商品的雙重屬性，糧食安全始終是關(guān)系中國國民經(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［7］。糧食是人類賴以生存但又難以長期貯存的必需品，無論糧價如何變動人們都必須去買購買，農(nóng)民都必須去生產(chǎn)。糧食生產(chǎn)的意義就在于不僅事關(guān)居民生活，而且維系國家穩(wěn)定與安全。農(nóng)民從事糧食生產(chǎn)的積極性一方面要靠政策予以保護，另一方面要以經(jīng)濟杠桿作用來調(diào)動。改革開放以來，政府出臺了一系列農(nóng)業(yè)政策，推廣農(nóng)業(yè)科學技術(shù)，使中國在耕地資源沒有增加甚至有所減少、農(nóng)業(yè)災(zāi)率較高的情況下，作物單產(chǎn)呈緩慢上升趨勢，這充分呈現(xiàn)優(yōu)良品種與包括合理施肥在內(nèi)的農(nóng)藝措施配套到位的綜合作用。

高質(zhì)量的耕地資源是所有影響糧食安全因子中最重要、最基礎(chǔ)的因素，對確保糧食有效供給能力具有最根本的保障和制約作用［8］。對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與持續(xù)發(fā)展而言，土地資源的有效性取決于數(shù)量與質(zhì)量的內(nèi)在統(tǒng)一，對數(shù)量有限的中國耕地而言，要提高土地資源的數(shù)量是十分困難的，當務(wù)之急是要著力改善與提升現(xiàn)有耕地的質(zhì)量，而耕地質(zhì)量是土壤肥力的整體反映，耕地質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的好壞［9］。耕地資源的保護必然涉及到土壤質(zhì)量保育與動態(tài)變化，不合理的施肥技術(shù)制約了無機肥或有機肥的增產(chǎn)效應(yīng)。目前，中國的肥料利用率數(shù)據(jù)表明，20世紀80年代、90年代、21世紀投入1 kg化肥 (純養(yǎng)分)生產(chǎn)的糧食分別為100 kg、34 kg、19 kg［10］，呈逐年下降的趨勢。

施肥技術(shù)主要包括肥料產(chǎn)品，施肥用量，施肥時期，施肥位置和綜合管理等［11］。調(diào)查表明僅有17.5%農(nóng)戶的考慮施肥中氮磷鉀養(yǎng)分配比，69.3%的農(nóng)戶采用撒施，過分看重苗期長勢，施氮重心前移，導致作物前期徒長和后期脫肥的現(xiàn)象時有發(fā)生，農(nóng)民盲目選擇肥料品種現(xiàn)象普遍［12］。

同時，面對人多地少的現(xiàn)狀，為保障糧食安全，長期以來人們一直采用高復種指數(shù)的耕作方式，以提高耕地利用效率［13］。在高復種指數(shù)下，為維持土壤地力不下降，在農(nóng)田中可以適當補充化肥養(yǎng)分，但不宜過量。數(shù)據(jù)顯示，1977年至2005年期間，中國糧食的年產(chǎn)量已經(jīng)從2.83億t，增加到4.84億t，增長了71%，農(nóng)作物的單位面積產(chǎn)量也從2 348 kg/hm2增長到4 642 kg/hm2，增長了98%，同時氮肥的用量則從707萬t增加到2 621萬t，增長了271%，遠遠超過前兩者的增幅［14］。伴隨化肥的過量施用，環(huán)境污染問題日趨突出。

大量的研究結(jié)果表明，糧食作物施氮量不應(yīng)超過250 kg/hm2，而中國農(nóng)戶約1/3超過這一上限［15］。目前中國已成為世界氮肥生產(chǎn)和消費的第一大國，在占世界7%的耕地上消耗了全球35%的氮肥［16］。Kummar和Goh總結(jié)大量氮素示蹤試驗結(jié)果表明［17］，氮素的當季回收率為20% ～87%，土壤殘留率為10%～35%，通過淋溶、反硝化和氨揮發(fā)損失的比例為1%～35%。氨揮發(fā)進入大氣中后會以干濕沉降返回地表，成為N2O和NO的二次源。此外，大量的硝酸鹽經(jīng)由淋洗和徑流損失進入環(huán)境，造成了嚴重的面源污染和地下水硝酸鹽污染問題。張維理等對中國北方14個縣69個地點的地下水硝酸鹽含量調(diào)查結(jié)果顯示，50%以上地點的飲用水硝酸鹽含量超過最大允許量 (50 mg/L)，其中最高達300 mg/L［18］。

2 養(yǎng)分優(yōu)化管理與合理調(diào)控技術(shù)

養(yǎng)分是土壤肥力的重要來源，而土壤肥力的高低在一定程度上取決于土壤肥料的施用。數(shù)十年來，中國在人口劇增和食物供求多樣化的雙重壓力下，一直以滿足食物需求為目標進行養(yǎng)分管理，全力依賴化肥規(guī)?；脑霎a(chǎn)效應(yīng)和集約化的動物生產(chǎn)，而農(nóng)田農(nóng)牧廢棄物質(zhì)返田與養(yǎng)分循環(huán)的利用則常常被忽視，直接造成肥料資源的嚴重浪費和生態(tài)環(huán)境的污染問題［19］。要全面實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的又好又快發(fā)展，科學施肥與防控污染是重要環(huán)節(jié)所在。如何做到農(nóng)業(yè)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，怎么樣避免生態(tài)環(huán)境污染，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的循環(huán)利用，這是新時代賦予土肥科技工作者一個重要命題。

孫麗敏［20］等分析了長期施鉀肥和秸稈還田對作物產(chǎn)量、土壤含鉀量以及鉀素平衡的影響，結(jié)果表明:在施氮磷肥時，配施鉀肥或者秸稈還田不僅能夠持續(xù)提高小麥、玉米的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)能力，而且對保持農(nóng)田土壤鉀素平衡、有效改善耕層土壤鉀素狀況、提高土壤肥力有重要的作用。佀國涵［21］等利用3年定位測定磷脂脂肪酸 (PLFAs)的含量，研究發(fā)現(xiàn):施肥和翻壓綠肥明顯提高了土壤中 PLFAs的種類和總量，土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀和土壤微生物生物碳的含量均呈增加趨勢，且不同綠肥與化肥配施比例對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化有明顯影響。馬世軍［22］等采用田間試驗，研究了功能性肥料對制種玉米田物理性質(zhì)、微生物數(shù)量的影響及最佳施肥量，結(jié)果表明:功能性肥料最佳因素配比為:抗重茬劑30 kg/hm2，CO(NH2)2600 kg/hm2，(NH4)2HPO4350 kg/hm2，聚乙烯醇30 kg/hm2，該組合比例為0.03∶0.60∶0.34∶0.03。功能性肥料經(jīng)濟效益最佳施肥量為1 350.01 kg/hm2，玉米理論產(chǎn)量為6 700.99 kg/hm2。楊濱娟［23］等在研究秸稈還田配施不同比例化肥對土壤溫度、土壤根標微生物和酶活性的影響時發(fā)現(xiàn)，秸稈還田配施化肥能夠合理調(diào)節(jié)土壤溫度，顯著提高土壤微生物的數(shù)量與活性，有助于土壤生態(tài)環(huán)境的改善。孫寧科［24］等通過連續(xù)24年田間定位試驗和養(yǎng)分差減法研究了河西農(nóng)田磷鉀養(yǎng)分投入產(chǎn)出平衡及肥料利用率，結(jié)果表明:磷素養(yǎng)分投入始終大于產(chǎn)出，化學磷肥連施平均盈余率為43.3%～97.0%，有機肥與化學磷肥配施平均盈余率為211.3%～277.9%，在有機肥基礎(chǔ)上增施化學鉀肥是現(xiàn)代農(nóng)作物生產(chǎn)的必需措施。黃紅英［25］等通過連續(xù)2年不同沼液替代化肥比例及沼液基追比的等氮田間試驗，結(jié)果表明:麥配施50%～75% 的沼液且分3次施用，可獲得與純化肥處理相當?shù)漠a(chǎn)量，且在一定程度上提高稻麥氮素利用率。余喜初［26］等在研究不同施肥措施下土壤有機碳的演變規(guī)律及其作物產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性時發(fā)現(xiàn)，有機無機肥配施可以持續(xù)快速提高紅壤性水稻土的有機碳含量，同時在有機無機肥配施過程中應(yīng)適當增施鉀肥，從而促進土壤肥力平衡和維持作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)性。譚炳昌［27］等研究化肥對土壤有機碳的影響結(jié)果表明:長期施用化肥處理的表層水稻土土壤有機碳含量較不施肥處理顯著提高1.00±0.23 g·kg－1，是不施肥處理的±1.01倍。這就說明，較高的根系生物量導致較高的碳輸入水平，另外相對充足的養(yǎng)分供應(yīng)提高土壤固碳效率，這是施肥處理下土壤具有較高有機碳含量的原因。

新近研究提出的食物鏈養(yǎng)分管理無疑是一項有效的措施［28-34］。食物鏈養(yǎng)分管理是一種系統(tǒng)的綜合策略，它包含肥料生產(chǎn)、農(nóng)田、畜牧、農(nóng)戶等多因素環(huán)節(jié)的農(nóng)田生產(chǎn)養(yǎng)分統(tǒng)籌管理的措施。食物鏈養(yǎng)分管理技術(shù)措施不但涉及到土地資源、工商管理業(yè)、環(huán)境保護、農(nóng)林復合業(yè)、營養(yǎng)調(diào)控等眾多的專業(yè)與學科，而且在空間上還涉及到區(qū)域甚至國家層次的政策及統(tǒng)籌。這些措施的執(zhí)行效果會直接影響到社會、經(jīng)濟、生產(chǎn)、資源和生態(tài)環(huán)境等一系列可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)。食物鏈養(yǎng)分管理并非只需要強調(diào)技術(shù)的創(chuàng)新，更要重視政策的改進與引導。食物鏈的養(yǎng)分行為密切關(guān)系著社會的發(fā)展目標，為此，政府部門應(yīng)該適時積極地制訂相關(guān)的政策便于管理。目的是改變例如化肥企業(yè)從業(yè)者、廣大農(nóng)民以及城鄉(xiāng)居民等相關(guān)人員的養(yǎng)分管理決策行為，廣泛普及并發(fā)揚正確的思路與理想的方式。就養(yǎng)分管理政策來說，食物鏈養(yǎng)分管理包括約束性的法規(guī)和刺激性的經(jīng)濟手段或技術(shù)措施。就技術(shù)而論，食物鏈養(yǎng)分管理總體上可分為3類:一是直接調(diào)控，人們可因地制宜，對養(yǎng)分物質(zhì)的輸入和生產(chǎn)數(shù)量進行直接調(diào)控，這類技術(shù)直接作用于養(yǎng)分物質(zhì)，效果比較明顯，而且廣大農(nóng)民也相對容易接受。二是間接調(diào)控，是對養(yǎng)分流動過程采取間接調(diào)節(jié)。這類技術(shù)通常不直接作用于養(yǎng)分物質(zhì)，而且常常屬于相應(yīng)的專業(yè)領(lǐng)域。三是綜合調(diào)控，養(yǎng)分資源綜合管理就是通過直接與間接的技術(shù)的優(yōu)化組合與合理搭配來養(yǎng)分流動，使之滿足供求并有的放矢的管好養(yǎng)分。

培育與提高土地質(zhì)量，必須要通過培育土壤的綜合地力、有效肥力以及生產(chǎn)力水平來實現(xiàn)，按慣例多采用“水、肥、氣、熱”相平衡相協(xié)調(diào)的綜合方法來實施［35］，即運用合理投入外源養(yǎng)分與優(yōu)化培育土壤生態(tài)的方法進行。具體來說，就是要因地制宜的針對不同區(qū)域的具體特點進行全面治理，利用現(xiàn)代化的高新技術(shù)與社會化的多元投入來共同維持并推動。中國是幅員遼闊、氣候復雜、地理差異明顯、生產(chǎn)狀況不同、水資源緊缺。顯而易見，優(yōu)化養(yǎng)分管理，不僅僅在于合理施用單一性，而且其還受多因素制約，包括灌溉設(shè)施、品種特性、土地改良，機械應(yīng)用與耕作制度等多方面。要充分發(fā)揮施肥效應(yīng)，除了現(xiàn)有肥料類型之外，還要講求有機與無機肥料交互，以及種田養(yǎng)地的有機統(tǒng)一。因此，要立足國情，創(chuàng)新理念，研究符合中國國情的推薦施肥技術(shù)體系。

3 土肥科技創(chuàng)新與集成推廣應(yīng)用

一直以來，中國土壤肥料科技工作者致力于提高肥料利用效率并開展了深入的研究，取得了一系列的科研成果并加以推廣應(yīng)用。但近些年來中國化肥的總施用量仍然呈現(xiàn)著有增無減的大趨勢。究其緣由，主要有以下5個方面的原因。首先是作物產(chǎn)量短期增產(chǎn)需求。從2005到2010年5年時間，中國糧食產(chǎn)量增加0.8億t，蔬菜產(chǎn)量增加1億t，這些主要作物的大幅度增產(chǎn)需要相應(yīng)的氮、磷、鉀純養(yǎng)分就達580萬t;而短期增產(chǎn)絕大部分靠增施用化肥來實現(xiàn)，其化肥需求量估算達1 940萬t［36］。其次是中國農(nóng)地的基礎(chǔ)地力偏低。以目前生產(chǎn)格局來看，農(nóng)業(yè)以土而生，但中國耕地土壤的有機質(zhì)含量普遍不高，而且還存在著酸化嚴重的現(xiàn)象，有數(shù)據(jù)顯示從上世紀80年代早期至今，幾乎在中國發(fā)現(xiàn)的所有土壤類型的pH值都下降了0.13到0.80個單位［37］。還有城鎮(zhèn)化過程中出現(xiàn)的耕地占優(yōu)補劣現(xiàn)象也導致地力下降。其三是農(nóng)田有機肥投入嚴重不足。中國糧食生產(chǎn)中，化肥養(yǎng)分的投入占總肥料投入的90%左右，有機肥養(yǎng)分投入只占10%左右，低于歐美國家。中國有機肥資源約為7 700萬t，而實際還田循環(huán)利用的不足2 000萬t，其中糞便養(yǎng)分還田率為50%左右，秸稈養(yǎng)分直接還田率為35%左右。大量研究表明長期合理使用有機肥料能夠增加土壤松結(jié)態(tài)、穩(wěn)結(jié)態(tài)、緊結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)的總量，提高松緊比值［38］，提高土壤肥力。很多學者的研究都指出有機培肥措施還能夠有效增加土壤氮、磷、鉀養(yǎng)分有效性［39-40］，特別是對于表層土壤 (0～20 cm)有效養(yǎng)分的增加尤為顯著［41］。其四是綠肥作物種植減少。從2002到2010年，全國豆類作物減少了約152.3萬hm2，豆科作物提供的氮素比例不足5%，遠低于歐美國家［42］。南方農(nóng)作區(qū)綠肥與化肥長期配合施用可以減少化肥的使用量，提高化肥氮、磷、鉀養(yǎng)分的農(nóng)學效率，增加土壤有機質(zhì)，改善土壤物理結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，是增產(chǎn)和培肥地力的有效途徑［43-45］。其五則是施肥方式落后，導致養(yǎng)分損失嚴重。目前，中國施用化肥仍以人工為主。調(diào)研結(jié)果表明，2009年小麥、玉米、水稻等大田作物基肥的手工撒施比例達80%，導致了肥料用量的不準不勻，施用深度不夠，降低肥料利用率，增大損失。大量的研究結(jié)果和生產(chǎn)實踐都證實，適當減少基肥用量、將氮肥追肥重心后移、肥料深施以及適宜的施肥位置等手段都能夠提高作物的產(chǎn)量、品質(zhì)和肥料利用率，減少肥料的固定和損失［36-48］。此外，通過改變肥料性質(zhì)，制造緩 (控)釋肥料以適應(yīng)作物的營養(yǎng)特性，來提高化肥利用率，減少因施用化肥而造成的環(huán)境污染，也已經(jīng)成為了解決這一難題的重要技術(shù)手段［49］。

縱觀發(fā)展，不難發(fā)現(xiàn)土地資源尤其是耕地資源的保護與建設(shè)是一項特別復雜的系統(tǒng)工程，除對當前出現(xiàn)的上述各類問題進行實際解決以外，還需圍繞中國土地資源的特點開展基礎(chǔ)與應(yīng)用方面的戰(zhàn)略性深入研究。重點要關(guān)注8個主要方向:一是關(guān)注土地承載力，研究生態(tài)退化區(qū)域土地生產(chǎn)力與承載力，為農(nóng)業(yè)區(qū)劃與經(jīng)濟發(fā)展提供科學依據(jù);二是關(guān)注時空變化，研究耕地資源的時空變化及其對耕地數(shù)量和質(zhì)量變化的具體影響，為政府科學決策提供依據(jù);三是關(guān)注交互作用，研究土地資源與環(huán)境的交互作用及其對土地可持續(xù)利用的影響，闡明科學規(guī)律;四是關(guān)注生態(tài)過程，科學評價城市和城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)土壤資源的功能性演變趨勢及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，指導城鄉(xiāng)一體化建設(shè);五是關(guān)注技術(shù)模式，研究土地資源利用與不同區(qū)域土地可持續(xù)利用發(fā)展模式，服務(wù)產(chǎn)業(yè)提升;六是關(guān)注有效監(jiān)測，開展以數(shù)量和質(zhì)量為主的數(shù)字化土地調(diào)查與監(jiān)測;七是關(guān)注利用方式，開展土地利用與覆被變化過程及效應(yīng)評價的綜合性集成研究;八是關(guān)注氣候變化，開展土地資源利用對減緩氣候變化的潛力預(yù)估。

中國農(nóng)業(yè)科研的質(zhì)量、規(guī)模和布局，以及對解決糧食安全問題與環(huán)境保護問題挑戰(zhàn)的強烈意愿和需求。通過實施覆蓋全國所有農(nóng)業(yè)主產(chǎn)縣的測土配方施肥項目，為農(nóng)民提供測土服務(wù)和配方施肥技術(shù)指導。農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新與集成應(yīng)用的目標就是應(yīng)對氣候變化、持續(xù)提高產(chǎn)量，同時節(jié)約資源和減少對環(huán)境的破壞。與此同時，科技工作者確立了農(nóng)業(yè)科技“三步走”戰(zhàn)略支撐高產(chǎn)高效現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的思路:第一步，在高度集約化、過量肥料等資源投入地區(qū)，如華北平原“小麥－玉米輪作體系”和太湖流域水稻生產(chǎn)中，通過養(yǎng)分管理技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用首先實現(xiàn)節(jié)肥增效的目標;第二步，在現(xiàn)有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下，通過作物栽培學、植物營養(yǎng)學、土壤學等多學科合作，采取綜合管理技術(shù)實現(xiàn)作物產(chǎn)量和資源效率同時增長10%～20%的目標，滿足中國農(nóng)業(yè)發(fā)展當前技術(shù)需求;第三步，通過對土壤－作物系統(tǒng)的綜合創(chuàng)新研究，實現(xiàn)作物產(chǎn)量和資源效率同時增長30%～50%的目標，滿足中國農(nóng)業(yè)和資源環(huán)境未來發(fā)展需求。不可否認，全世界農(nóng)業(yè)發(fā)展都面臨著糧食安全、資源環(huán)境安全雙重挑戰(zhàn)。中國土地資源有限、水資源短缺、肥料施用不合理、環(huán)境污染問題日趨嚴重，農(nóng)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)尤其突出。只有持續(xù)增產(chǎn)并同時降低農(nóng)業(yè)的環(huán)境效應(yīng)，走高產(chǎn)高效的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展道路才能真正轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，才能實現(xiàn)作物高產(chǎn)與環(huán)境保護的協(xié)調(diào)。

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