現代農業科技在耕地資源和設施園藝方面的研究現狀及發展方向

李曉航+魏芳

摘要 現代農業要實現由傳統粗放型向現代集約型轉變關鍵要依靠農業科技創新的理論和實踐支持，科技創新對農業經濟提升的作用越來越突出。我國農業及社會可持續發展的基礎就是耕地，國家糧食安全以耕地資源可持續利用為前提，設施園藝促進了農業產業結構調整升級，2個研究領域不斷進行科技創新，對于和諧社會具有重要的現實意義和推動作用。

關鍵詞 農業科技；耕地資源；設施園藝

中圖分類號 F303.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）02-0153-02

Research Status and Development Direction of Modern Agricultural Technology About Cultivated Land Resources and Facility Horticulture

LI Xiao-hang 1，2 WEI Fang 1

（1 Xinxiang Academy of Agricultural Sciences in Henan Province，Xinxiang Henan 453000； 2 Farmland Irrigation Research Institute，

Chinese Academy of Agricultural Sciences）

Abstract In order to realize the transformation of modern agriculture from extensive pattern to intensive pattern，the key point is to relay on the innovation of the theory and practice of agriculture science and technology.The scientific and technological innovation can better promote the agr-icultural economy and it is becoming increasingly outstanding.Cultivated land is the base for the sustainable development of our agriculture and society.Sustainable utilization of cultivated land resources is the premise of the safeguard of the security of national grain reserve.The facility horticulture can greatly accelerate agricultural structure adjustment and promotion，continuous science and technology innovation in both fields has practical significance and driving effect on the building of harmonious society.

Key words agricultural science and technology；cultivated land resource；facility horticulture

中國是一個農業大國。改革開放20多年來，我國農業取得了舉世矚目的成就，農產品實現了從長期短缺到供求基本平衡、豐年有余的歷史性轉變，全國農村總體上進入由溫飽向小康邁進的階段，農村社會主義市場經濟體制基本建立。我國農業和農村經濟的發展已進入新階段，調整農業結構、提高農業效益、增加農民收入、改善農村生態環境、實現農業和農村經濟的持續穩定發展，必然要推進新的農業科技革命。農業科技，主要就是用于農業生產方面的科學技術以及專門針對農村生活方面和一些簡單的農產品加工技術，包括種植、養殖、化肥農藥的用法、各種生產資料的鑒別、高效農業生產模式等方面。鄧小平同志說過：“科學技術是第一生產力”，我們賴以生存的基礎是農業，從狩獵到養殖，從采摘野果到種植工作者，離不開勞動人民在生產中的探索和研究。今天，我們生活在物質豐富的年代，對農業的要求也不僅僅停留在吃飽飯的目標上，千千萬萬的農民從事農業生產活動，這就對現代農業的發展提出更高的要求——轉變傳統農業發展理念，適應時代需求，參與全球農業貿易。農業仍然需要發展，需要科學，需要創新。轉變農業發展方式、提高市場競爭、緩解與資源環境之間的矛盾、實現農業可持續發展的關鍵因素和主要動力就是科技創新[1-2]，實現農業科研成果的轉化，由傳統農業大國實現農業強國的轉變。

1 耕地資源是發展現代農業的基石

1.1 全面落實科學發展觀，積極打造有特色的現代農業

科技創新要以需求為前提，以解決問題為導向，以促進農民增收為出發點；通過不斷進行理論研究創新，提出符合時代需求的現代農業技術體系和以其支撐的現代農業生產方式。科技為農業轉型注入創新驅動力。我國正處在農業結構轉型的關鍵時期，一系列迫切棘手的問題嚴重阻礙農業產業的發展，主要農產品需求剛性增長的壓力將持續存在，農業發展面臨的資源和環境約束更加嚴峻，我國農業將全面深度融入全球化進程，國際農產品貿易競爭日益激烈，對我國農業持續發展的影響日益深刻。主動適應經濟發展新常態，依靠創新驅動加速農業轉方式、調結構的歷史進程將成為農業與農村領域科技創新最為緊迫而艱巨的任務。發展現代農業，是全面落實科學發展觀的客觀要求。我國農業正處在由傳統向現代轉變的關鍵時期，受到資源與環境的雙重制約，面臨國際和國內市場經濟的雙重挑戰，必須著力轉變農業增長方式，優化結構和布局，集約節約使用自然資源和生產要素，減少水污染，保護生態環境，加快農業生產手段、生產方式和生產理念的現代化，把農業和農村的發展真正納入科學發展的軌道[3-4]。我國農業人口眾多，耕地不足，淡水匱乏，生態脆弱，開辟農業發展的廣闊前景，關鍵是加快農業科技創新，促進農業科技成果轉化應用，提高科技對農業增長的貢獻率，同時發揮我國農村的人力資源優勢，全面提高農村勞動者素質，培養有文化、懂技術、會經營的新型農民，造就建設現代農業的人才隊伍。要打破部門、區域、學科界限，有效整合科技資源，將其他領域的大數據、計算機、生物技術充分應用于育種、環境保護、節水節肥、機械化操作等農業生產過程中的各個環節。

1.2 耕地資源的可持續利用是實現小康社會的基礎

國民經濟是以農業為基礎建立發展起來的，農業的源頭又都起源于耕地。人類社會的生存與發展都離不開耕地資源所提供的物質資源，土地是財富之母，是最基本的生產資料，我國的基本國策就是“十分珍惜和合理利用每寸土地，切實保護耕地”，實現耕地的可持續利用對促進我國全面脫貧實現小康社會具有重要的現實意義。糧食生產是以耕地為載體，是最重要的自然資源，是保障糧食安全的堅實基礎。耕地面積的大小和耕地質量的好壞直接制約著糧食安全能否實現[5-7]。我國人口眾多，耕地資源相對貧乏，人口和耕地的矛盾仍舊十分突出。人均耕地占有量遠遠低于世界平均水平。我國耕地分布不合理，質量差，生產水平低。在全國范圍來講，我國優質耕地少，抗自然災害能力差。隨著經濟的不斷發展，耕地資源方面的突出問題也日益嚴峻，耕地生態環境背景質量下降，城市的擴展和建設用地的迅猛增加，造成東部優質耕地迅速減少，而與此同時，東北和西北的大量荒地、草地、濕地被開發成為耕地，耕地的后備資源開發加劇。

1.3 有的放矢，針對耕地質量問題，運用科學理論指導生產實踐

全國土壤環境狀況總體不容樂觀，部分地區土壤污染較重，耕地土壤環境質量堪憂，工礦業廢棄地土壤環境問題突出。耕地質量問題凸顯，土壤酸化、耕地肥力下降且極不均衡、耕地土壤環境污染問題突出、水土流失嚴重、耕地鹽堿化、荒漠化現象嚴重。這些問題破壞和加劇生態環境惡化，影響人民群眾的生活和生產質量。此外，抗風蝕能力減弱，土壤中的養分流失嚴重，保墑蓄水能力下降。工業“三廢”造成的土壤污染更為嚴重，尤其是重金屬在土壤中逐年富集且難以分解，隨著經濟產物食物鏈在動物及人體內積累，誘發多種疾病，危害人類身體健康[8-9]。農產品的高產量依賴于大量外界物質的投入尤其是化肥、農藥，不但造成資源浪費，而且給耕地造成較大危害，不利于耕地資源的可持續利用。針對目前遇到這一農業發展的瓶頸因素，通過耕地質量調查、長期耕地定位試驗、耕地質量提升技術、東北黑土地的保護利用、耕地質量保護和提升規劃、節水減肥減藥增效等措施，解決農業生產中最重要的物質生產資料存在的難題。實際生產需求是農業科技創新研究的動力，解決生產過程中客觀存在的問題是農業科技的目標。耕地質量等問題已上升為田間尺度阻礙產量提高的主要原因。隨著分子技術的不斷進步，其已被廣泛應用在育種領域，新品種產量潛力不斷擴展，但農田實際產量增長速率卻相對增長緩慢。這樣問題就出在耕地質量上，耕地質量差，限制了高產品種的增產潛力，作物產量變動大。提高耕地質量是發揮我國高產品種增產潛力、保證作物高產穩產的根本途徑之一。

耕地質量的核心是耕地生產力，基礎是土壤肥力。土壤肥力是土壤質量的重要特征，是作物高產穩產的保證，也是可持續生產的基礎。試驗表明，培肥土壤肥力的一項重要措施就是增加農田有機物投入，可以增大土壤的固碳潛力和碳庫，在日常生產過程中一般采取增施有機肥料、實施秸稈還田等方式。根據不同地域環境特點和耕作習慣，北方地區多采取秸稈覆蓋還田、翻壓還田、堆漚還田、過腹還田等秸稈還田方式。在以一年兩熟的水澆地冬小麥—夏玉米種植區的華北地區，機械化程度較高，地勢平坦，玉米收獲后多采用秸稈粉碎還田、整稈半耕半覆蓋還田、整稈溝埋還田，通過加施腐熟劑提高秸稈還田養分效率。而在一些冬季光照、溫度不適宜種植作物的冬季休耕地區則通過種植紫云英、苕子、箭舌豌豆、蠶豆、田菁、秣食豆、紫花苜蓿、綠豆、豇豆等豆科綠肥植物，既可以增加土壤肥力，又可以額外收獲植物性飼料。根據我國耕地的特點，結合多年科學研究總結出的一系列相關技術措施，以農藝措施為主，以“提、增、改、防、節”為技術途徑，即：提高水肥資源利用率，增加土壤有機質，改良土壤障礙因子，防止土壤退化與污染，節約肥料、灌溉水用量，提高水肥利用效率。全國耕地資源依據水熱條件差異、地理位置將耕地區劃為不同耕地特征區域，在東北平原區主要采取保護性耕作與深松耕、秸稈還田、增施有機肥料、水肥一體化、地膜覆蓋、測土配方施肥、大豆接種根瘤菌等技術為主，華北平原區則以保護性耕作與秸稈還田、水肥一體化、測土配方施肥技術為主。優化種植模式，在無法滿足灌溉條件的西北黃土高原區積極推廣地膜覆蓋、鹽堿土壤改良、綠肥種植、測土配方施肥等技術；位于河網不豐富的內陸干旱半干旱區應加大引導秸稈還田、鹽堿土壤改良、水肥一體化、測土配方施肥，以及薄膜無法有效回收所引起的環境污染的防治；南方平原河網區利用秸稈還田、種植綠肥提升地力，采用改良已酸化土壤、測土配方施肥等技術；南方山地丘陵區應推廣增施有機肥料、酸化土壤改良、集雨補灌、測土配方施肥等技術；西南高原山地丘陵區，推廣秸稈還田、增施有機肥料、種植綠肥、地膜覆蓋、集雨補灌、測土配方施肥等技術。多年的試驗結果驗證了一整套相關措施的有效性和實用性，為土地這一農業生產最重要的物質生產資料的可持續性利用奠定了科學理論基礎，為農業增產增效、農民增收提供了技術支撐。

2 “不走尋常路，農業需創新”——前進中的設施園藝

目前，我國農業生產多依賴自然條件來安排實施，也就是“靠天吃飯”，農作物的生長依賴于太陽能，經光合作用將能量固定轉化積累。據科學家測定，露天種植利用太陽光合能量只有太陽輻照地球總能量的0.7%～1.2%。設施園藝，又稱設施栽培，是指在露地不適于園藝作物生長的季節（寒冷或炎熱）或地區，利用特定的設施（連棟溫室、日光溫室、塑料大棚、小拱棚和養殖棚），人為創造適于作物生長的環境，以生產優質、高產、穩產的蔬菜、花卉、水果等園藝產品的一種環境可控制農業[10]。它利用工程技術手段和工業化生產方式，為園藝作物提供適宜的生長環境，使其在最經濟的生長空間內獲得最高的產量、品質和經濟效益。這種新型農業生產模式是未來適應時代需求、解放勞動力、提高農產品品質的發展新方向和新領域。這種農業生產模式具有環境相對可控，可進行反季節、周年連續生產；單位面積產出率高，如設施蔬菜栽培，單位產量可達露地的2～10倍，植物工廠達40倍以上；現代技術高度集成與應用，綜合運用了材料工程、環境控制、機械工程、機器人、微電子與互聯網等高新技術，具有高投入、高產出、高效益等特點。設施園藝是唯一能夠同時利用太陽光合能量和光熱轉換的設施，好的設施覆蓋材料能夠實現四季如春的種植條件，太陽能光熱轉換利用率能夠達到80%，光合利用率能夠達到5%左右，能夠將產量提升至露天種植的5倍左右。對于人均土地面積僅有世界人均40%的中國，其意義是巨大的。設施園藝相對封閉的環境能夠保持空氣中水分不流失，用極少量的水就能夠滿足生長需要，可以解決我國嚴重缺水問題。園藝栽培在沙漠地帶發展也很快，如高寒冷涼地區、干旱缺水地區，設施園藝更凸顯優勢。發展設施農業，利用覆蓋塑料薄膜或建造玻璃溫室，人工調節陽光、溫度和水分，創造適宜農作物生長的環境，徹底將“春種秋收，夏管冬藏”變為“四季常青，全年收獲”的農事程序。

設施園藝的高效生產特征，使其成為當今世界各國現代農業發展的重要標志，是農業發展中最具有活力的新興產業之一，由于設施園藝生產能大幅度地提高單產、增加總產，并能從根本上提高農產品質量，目前已經成為周年向人們提供大量綠色農產品最為理想的生產方式。經過多年的科學創新研制出適應我國南北不同氣候生態區的現代連棟溫室及其環境自動控制系統，突出了適應、節能和低成本，適合“三北”地區的新型高效節能日光溫室及其環境控制配套設備[11-12]。但是目前仍存在一些問題，比如勞動生產效率低、經濟效益下降、產品質量不高、產量低等缺陷。以后發展方向以節約農業資源與降低成本、高產優質無害化生產、提高勞動生產效率、保護環境、滿足特種需求為主，發展適合我國國情及不同地區氣候特點的設施園藝。

3 結語

耕地資源是農業發展的源泉，合理高效利用每一寸土地，充分認識到農村耕地資源可持續利用的重要性，是實現全面建設小康社會的基礎。作為現代農業的重要標志之一就是設施園藝，它綜合利用各領域技術和設備的集成改革傳統農業種植模式，不同生產元素優化調整使得資源得以充分利用，提升農業發展的質量和效益 [13-14]。進一步加大設施園藝的發展步伐，成為我國農業發展新的經濟增長點。推動我國農業產業結構的優化調整，增加農民收入，實現現代農業產業的快速發展。

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