科技創(chuàng)新引領(lǐng)耕地保護(hù)與利用

文|辛心榕

（作者單位：中國(guó)科學(xué)報(bào)）

耕地是糧食安全的基石。早在1954 年，毛澤東主席首次提出“農(nóng)業(yè)八字憲法”，即“土、肥、水、種、密、保、管、工”，“土、肥”首當(dāng)其沖，可見(jiàn)耕地在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有極為重要的地位。

時(shí)隔60 多年，習(xí)近平總書(shū)記再次強(qiáng)調(diào)“中國(guó)人的飯碗任何時(shí)候都要牢牢端在自己手上，我們的飯碗應(yīng)該主要裝中國(guó)糧”，“耕地是糧食生產(chǎn)的命根子”。2020 年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議把“解決好種子和耕地問(wèn)題”作為重點(diǎn)任務(wù)單獨(dú)列出，明確要求牢牢守住18 億畝耕地紅線，采取長(zhǎng)牙齒的硬措施，落實(shí)最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，真正實(shí)現(xiàn)旱澇保收、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

當(dāng)前我國(guó)耕地基本情況

“我國(guó)用占世界9%的耕地養(yǎng)活了世界近20%的人口，得益于土地釋放的生產(chǎn)潛力。”中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃研究所研究員楊鵬說(shuō)。

據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公報(bào)顯示，按照《耕地質(zhì)量等級(jí)》（GB/T33469-2016）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，全國(guó)耕地按質(zhì)量等級(jí)由高到低依次劃分一至十等，評(píng)價(jià)為一至三等的耕地面積為6.32 億畝，屬高產(chǎn)田，占耕地面積的31.24%。評(píng)價(jià)為四至六等的耕地面積為9.47 億畝，屬中產(chǎn)田，占耕地面積的46.81%，是今后糧食增產(chǎn)的重點(diǎn)區(qū)域和重要突破口。評(píng)價(jià)為七至十等的耕地面積為4.44 億畝，屬低產(chǎn)田，占耕地面積的21.95%，這部分耕地基礎(chǔ)地力相對(duì)較差，生產(chǎn)障礙因素突出，是耕地內(nèi)在質(zhì)量提升的瓶頸和難點(diǎn)。

我國(guó)用占世界9%的耕地養(yǎng)活了世界近20%的人口，得益于土地釋放的生產(chǎn)潛力。（資料圖）

總體來(lái)看，我國(guó)耕地保護(hù)與利用工作依然面臨諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。耕地質(zhì)量平均等級(jí)不高，中低等級(jí)占2/3 以上。長(zhǎng)期以來(lái)農(nóng)業(yè)粗放經(jīng)營(yíng)，耕地退化加劇，如東北黑土有機(jī)質(zhì)下降，南方紅黃壤酸化，水稻土低產(chǎn)障礙，北方土壤干旱鹽漬化，障礙退化耕地面積占比高達(dá)40%。

人多地少的國(guó)情使我國(guó)一直采用高投入、高產(chǎn)出模式，平均化肥用量是歐美國(guó)家的2-3 倍，由此導(dǎo)致肥料利用率低，加劇了土壤酸化和農(nóng)業(yè)面源污染。

2020 年我國(guó)水稻、小麥、玉米三大糧食作物化肥利用率為40.2%。如果將耕地地力提高1 個(gè)等級(jí)，則可以新增糧食1200 億公斤；如果將化肥利用率提高10%，則可減少氮磷排放50%。因此，充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)科技對(duì)耕地保護(hù)利用與地力提升的支撐作用，是保障國(guó)家糧食安全和生態(tài)安全的迫切需要。

1200

2020 年我國(guó)水稻、小麥、玉米三大糧食作物化肥利用率為40.2%。如果將耕地地力提高1 個(gè)等級(jí)，則可以新增糧食1200 億公斤；如果將化肥利用率提高10%，則可減少氮磷排放50%。

地力提升與保護(hù)技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新

中國(guó)農(nóng)科院資劃所研究員周衛(wèi)介紹，近年來(lái)，資劃所在三種主要土壤的地力提升和保護(hù)利用技術(shù)方面持續(xù)創(chuàng)新，取得了顯著成效。

東北黑土地地力提升與可持續(xù)利用技術(shù)。東北是我國(guó)重要的商品糧基地，糧食產(chǎn)量占全國(guó)的1/4。針對(duì)東北黑土區(qū)耕層厚度減少，有機(jī)質(zhì)含量下降等問(wèn)題，中國(guó)農(nóng)科院牽頭全國(guó)優(yōu)勢(shì)單位聯(lián)合攻關(guān)，明確了東北黑土地過(guò)去30 年的有機(jī)質(zhì)時(shí)空演變特征，定量評(píng)估高強(qiáng)度種植對(duì)黑土地保護(hù)利用的影響，探明了有機(jī)物料長(zhǎng)期利用效率平均為16.3%，實(shí)現(xiàn)了土壤有機(jī)質(zhì)定向培育目標(biāo)的定量化。

通過(guò)研究推廣適合東北典型生態(tài)區(qū)的黑土地地力提升、水肥資源高效利用及種植制度優(yōu)化等技術(shù)與規(guī)范，使東北黑土地有機(jī)質(zhì)提高12%-16%，玉米平均增產(chǎn)5%。

南方低產(chǎn)水稻土改良與地力提升關(guān)鍵技術(shù)。我國(guó)南方低產(chǎn)水稻土占1/3，水稻產(chǎn)量?jī)H為高產(chǎn)田的一半。針對(duì)南方低產(chǎn)水稻土障礙因素不明、改良技術(shù)缺乏等問(wèn)題，中國(guó)農(nóng)科院集中優(yōu)勢(shì)科研力量持續(xù)攻關(guān)，闡明了我國(guó)南方低產(chǎn)水稻土資源狀況及養(yǎng)分特征，創(chuàng)建了黃泥田有機(jī)熟化、白土厚沃耕層、潛育化稻田排水氧化、反酸田/酸性田酸性消減、冷泥田廂壟除障等分類(lèi)改良關(guān)鍵技術(shù)，集成了低產(chǎn)水稻土改良與地力提升技術(shù)模式。

經(jīng)過(guò)多年改良，解決了南方低產(chǎn)水稻土“瘦、板、爛、酸、冷”等問(wèn)題：黃泥田有機(jī)碳平均增加18%，白土表層粘粒含量增加7%，反酸田/ 酸性田pH 提高1.0-1.7 個(gè)單位，農(nóng)田地力提升1個(gè)等級(jí)，水稻平均增產(chǎn)超過(guò)100公斤/畝。

典型紅壤區(qū)農(nóng)田酸化特征及防治關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)建與應(yīng)用。針對(duì)南方農(nóng)田酸化特征不明和酸化防治技術(shù)不足等突出問(wèn)題，中國(guó)農(nóng)科院通過(guò)祁陽(yáng)站近30 年的長(zhǎng)期試驗(yàn)與監(jiān)測(cè)及實(shí)踐驗(yàn)證，首次闡明了我國(guó)紅壤農(nóng)田土壤酸化的時(shí)空演變規(guī)律，創(chuàng)建了防控與修復(fù)土壤酸化的關(guān)鍵技術(shù)，集成了區(qū)域農(nóng)田酸化綜合改良技術(shù)模式。

經(jīng)南方6 省多點(diǎn)大面積示范，土壤pH 提高0.2-1.0 個(gè)單位，農(nóng)作物增產(chǎn)12%-27%。研究成果促進(jìn)了我國(guó)紅壤區(qū)農(nóng)田土壤酸度改良和肥力提升協(xié)調(diào)發(fā)展。

為實(shí)現(xiàn)兩減目標(biāo)提供技術(shù)支撐

周衛(wèi)介紹，圍繞化肥減量增效國(guó)家重大需求，針對(duì)我國(guó)化肥過(guò)量施用，肥料利用率低，危害生態(tài)環(huán)境安全等問(wèn)題，經(jīng)過(guò)十余年攻關(guān)，資劃所相關(guān)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了主要糧食作物養(yǎng)分資源高效利用關(guān)鍵技術(shù)。

基于產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率的水稻、小麥和玉米推薦施肥新方法，他們創(chuàng)新了有機(jī)肥、秸稈等養(yǎng)分資源高效利用新技術(shù)，集成了主要糧食作物化肥減施增效新模式。

在糧食主產(chǎn)區(qū)玉米、小麥和水稻上近三年共推廣應(yīng)用7990 萬(wàn)畝，平均增產(chǎn)5%-10%，減施化學(xué)氮肥10%-30%、化學(xué)磷肥10%-20%，氮肥利用率提高10%-15%，增收節(jié)支122 億元。研究成果大幅度提高了養(yǎng)分資源利用效率、作物產(chǎn)量和綜合效益。

同時(shí)，針對(duì)我國(guó)農(nóng)田肥料大量投入，氮、磷流失引起農(nóng)業(yè)面源污染日益突出，經(jīng)過(guò)18 年攻堅(jiān)克難，資劃所創(chuàng)建了全國(guó)農(nóng)田面源污染監(jiān)測(cè)技術(shù)體系。

相關(guān)團(tuán)隊(duì)突破了定量難、變異大等農(nóng)田面源污染監(jiān)測(cè)技術(shù)瓶頸，首創(chuàng)了全國(guó)農(nóng)田面源污染監(jiān)測(cè)平臺(tái)，揭示了農(nóng)田氮磷面源污染的激發(fā)效應(yīng)和本底效應(yīng)，摸清了全國(guó)農(nóng)田氮磷面源污染的底數(shù)和重點(diǎn)區(qū)域，集成了農(nóng)田面源污染減排技術(shù)模式并在全國(guó)得到大規(guī)模應(yīng)用。

僅據(jù)湖北、山東等9省統(tǒng)計(jì)，2015-2017 年應(yīng)用1.99億畝，節(jié)約氮磷化肥（折純）87.0萬(wàn)噸，減排氮磷6.41萬(wàn)噸，經(jīng)濟(jì)效益68.3億元。

此外，針對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)對(duì)高精度土壤科學(xué)數(shù)據(jù)的迫切需求，歷經(jīng)21 年，資劃所相關(guān)團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)覆蓋我國(guó)全域高精度數(shù)字土壤，是我國(guó)迄今最完整和最精細(xì)的土壤資源和土壤質(zhì)量數(shù)據(jù)。

該團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)建了土壤大數(shù)據(jù)分析與表達(dá)關(guān)鍵技術(shù)，使我國(guó)成為首個(gè)建成全域高精度數(shù)字土壤的大國(guó)。該成果已在我國(guó)60 余家專(zhuān)業(yè)科研機(jī)構(gòu)應(yīng)用，提升了我國(guó)科學(xué)研究基礎(chǔ)數(shù)據(jù)條件。

同時(shí)，提供給國(guó)家和31 個(gè)省級(jí)農(nóng)業(yè)、環(huán)境、自然資源等行政管理部門(mén)，在土地整治、耕地地力調(diào)查、基本農(nóng)田建設(shè)、面源污染防控等國(guó)家工程中應(yīng)用，取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。研究成果整體水平達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先。

楊鵬強(qiáng)調(diào)，中國(guó)農(nóng)科院將重點(diǎn)建設(shè)一個(gè)重大科技平臺(tái)“國(guó)家耕地質(zhì)量科學(xué)研究中心”，支撐服務(wù)一個(gè)業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)“全國(guó)農(nóng)田建設(shè)綜合監(jiān)測(cè)監(jiān)管系統(tǒng)”，圍繞東北黑土、南方紅黃壤、北方旱地“三塊地”深入開(kāi)展三大科技攻關(guān)，努力打造耕地保護(hù)國(guó)家戰(zhàn)略科技力量，支撐國(guó)家糧食安全和農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。通過(guò)“一平臺(tái)”、“一系統(tǒng)”和“三塊地”的科技攻關(guān)，鑄造國(guó)之重器，強(qiáng)化國(guó)家戰(zhàn)略科技力量，為國(guó)家耕地保護(hù)提供強(qiáng)大科技支撐。