豐產有術中國碗里裝滿中國糧

文/鐘大森 張昭 農業農村部科技發展中心

研究人類發展史，不難發現這樣一個規律：推動人類文明向前發展的重要因素之一便是糧食。從原始社會、奴隸社會、封建社會、資本主義社會、共產主義社會五個人類發展階段來看，每一個階段的更迭均是因為糧食安全。糧安則天下安。在耕地、淡水等資源約束加劇的情況下，實現穩糧增收、提質增效，成為我國經濟社會持續發展面臨的突出課題。

1949年至1978年我國糧食產量從2263.7億斤增長到6095.3億斤。這個時期既取得了顯著成就，也留下了深刻教訓。新中國成立初期，我國糧食產量快速提高，但大躍進和人民公社化這些違背農業經濟規律的大試驗，直接導致糧食產量大幅度下降。1962年9月，《農村人民公社工作條例修正草案》出臺，明確指出，人民公社的基本核算單位是生產隊。從1962年開始，糧食產量恢復上漲，并于1966年首次邁上4000億斤臺階，達到4280.2億斤，超過1958年產量。之后，我國糧食產量持續上漲，分別在1973年和1978年邁上5000億斤、6000億斤臺階，達到5298.7億斤和6095.3億斤。

1985～1987年，在多年糧食大幅度增產的情況下，我國糧食總產量出現了徘徊不前的局面，3年來不僅沒有增產，反而累計減產了1000億斤以上。同時，全國人口凈增5000萬人，人糧矛盾不斷加深。為此，中國科學院的27個研究所投入河北、山東、河南、安徽等4省的農業主戰場，啟動了以鹽堿地治理和中低產田改造為主的農業科技戰役。到20世紀90年代初，黃淮海平原糧食低產的狀況得到了扭轉，“黃淮海戰役”取得了階段性勝利。

2014年中央一號文件明確提出了“以我為主、適度進口、保障產能、科技支撐”糧食安全新戰略，這既是對我國農業發展歷史經驗的高度概括，也是面向未來發展的必然選擇。

中國是農業大國、人口大國，農業是國民經濟持續發展的基礎產業。全面建成小康社會的重要標志是提高人民生活水平和質量。人們不僅要吃飽、還要吃好、更要吃得安全。我國的基本國策就是要在確保18億畝耕地紅線和農業生態環境可持續的底線基礎上，實現“谷物基本自給、口糧絕對安全”的目標。

進入21世紀以來，我國人糧矛盾依然存在。我國糧食產量實現多年連增，糧食總產量達到新臺階，但與此同時，糧食進口量也在不斷擴大。總體上，我國糧食安全依然處于緊平衡態勢，不可輕言糧食過關，隨著工業化、城鎮化的推進，確保糧食安全的壓力依然很大，依靠資源和能源要素驅動的傳統糧食生產體系難以為繼。國家“十三五”規劃建議提出：堅持最嚴格的耕地保護制度，堅守耕地紅線，實施藏糧于地、藏糧于技戰略，提高糧食產能，確保谷物基本自給、口糧絕對安全。

此外，糧食與地少水缺矛盾更加突出，必須依靠技術提高單產，走節水節地糧食生產之路；糧食與農民增收矛盾更加突出，必須依靠技術提高效益，走糧食高效產業化之路；糧食與種地勞動力不足矛盾更加突出，必須依靠技術進步提高效率，走糧食適度規模機械化之路。國內糧食市場與國際市場矛盾更加突出，必須依靠技術增強競爭力，發揮兩種資源和兩種市場的潛力。

面對新需求和新矛盾，長期確保糧食安全和農產品有效供給，根本出路在科技。國家重點研發計劃“糧食豐產增效科技創新”重點專項落實“藏糧于地、藏糧于技”戰略，緊密圍繞保障實現糧食安全和發展現代高效農業目標，突出糧食豐產、增效與環境友好的綠色農業發展新要求，聚焦水稻、小麥、玉米三大糧食作物，突出東北、黃淮海、長江中下游三大平原糧食主產區，強化核心區、示范區與輻射區三大功能區建設，銜接基礎理論、共性關鍵技術、區域集成示范三大層次的科技創新。

增強基礎理論研究

圍繞著作物與環境的互作關系，基礎理論研究揭示了三大糧食作物產量與效率的層次差異及其主控因素，提出了均衡增產的途徑；揭示了多熟制資源配置的特點，創新了新型的高產高效模式，實現了資源的高效利用；明確了未來氣候條件下氣候變化特點，揭示了作物對高溫、干旱的響應機制，提出了抗逆栽培的應對途徑。

作物產量與效率層次差異及其豐產增效機理研究取得重要進展。通過聯合實驗、多源遙感及模型模擬，明確了三大作物、四個層次產量與效率的差異特征；通過聯合析因試驗，解析了區域產量與效率層次差異形成的生理生態與分子機制，建立了群體結構優化、冠根協調及資源高效的縮差增效途徑。

糧食作物豐產增效資源配置機理與種植模式優化取得重要進展。完成了水稻、小麥、玉米等生態適宜性評價，以及資源匹配性與限制性因素分析，闡明了糧食主產區作物種植模式與光熱水肥資源優化配置機制，構建了農業自然資源數據庫系統以及作物遙感監測開放服務平臺。

作物生產系統對氣候變化適應性研究取得重要進展。采取多模型混合分析，提高了氣候變化趨勢與影響程度的評價精度；初步揭示了農田生態、群體、個體、器官、細胞、代謝等不同層次的聯動機制；提出了未來提高三大作物抗性與環境改良的生產途徑。

創新共性關鍵技術

圍繞三大糧食主產區、三大糧食作物進行了良種良法配套、土壤培肥與改良、智能化生產、災害防控、抗逆豐產、資源優化配置、高產減排七大類關鍵技術創新，取得了一大批具有自主知識產權的新技術、新產品。

良種良法技術創新。篩選了一批機械粒收玉米、優質專用小麥、綠色優質水稻優良品種，研發或改良了配套栽培技術和產品機具。

土壤培肥與地力提升技術創新。在旱地確立了合理耕層構建的地力提升途徑，研發了新型高效肥料和節水產品，提出了稻田豐產和減排的協調途徑，研發了秸稈還田與土壤增氧等關鍵技術與機械產品，有力支撐了作物增產和節水節肥。

智能化生產技術創新。針對三大作物生產，開發了一系列機械化、智能化、信息化、精準化的作物栽培技術，研制了一批智能節能高效農機和信息化高精度監測診斷設備，顯著提高了生產效率。

災害防控技術創新。在氣象災害方面，構建了13 種氣象災害指標體系、數據庫、預警模型、防控措施；在病蟲草害綠色防控方面，明確了重大病蟲草害發生規律和關鍵預測因子、成災影響因子；在產后減損技術體系方面，篩選了一批抗逆品種，研發出一批新農業產品，實現了糧食生產抗災防害、抗逆減損和農藥減施。

抗逆豐產技術創新。在東北地區北中南西部進行了玉米、水稻的水熱優化配置、改土抗逆、密植抗逆和抗逆培肥關鍵技術的研究與模式構建，為豐產增收提供了核心技術。

資源優化配置技術創新。在黃淮海北部、東部、南部進行了小麥—玉米周年控水節肥、光溫水肥資源優化配置、光熱資源高效利用與水肥一體化均衡豐產增效的關鍵技術研究與模式構建，為資源優化配置提供了核心技術。

高產減排技術創新。在江淮、長江中下游六省分別進行了稻—麥周年省工節本、糧食多元化光熱資源高效利用與優化施肥、單雙季稻混作區光溫高效利用與水肥精確調控、雙季稻水肥高效協同與災害綠色防控豐產、雙季稻區生產能力提升與肥藥精準施用、水稻多元化種植水肥耦合與肥藥精準減量的豐產增效關鍵技術研究與模式構建，為區域規模化綠色生產提供了核心技術。

加強集成示范

基于關鍵技術研究與模式構建，以新型農業經營主體為載體，以綠色標準化、輕簡高效化、規模機械化、智能精準化為目標，進行了13個主產省（區）的技術集成示范，“三區”示范增產增效明顯。

結合各項目區生產特點及產業問題，研發集成了區域共性關鍵技術模式。如東北地區玉米秸稈全量深翻還田耕種技術模式，黃淮海地區小麥—玉米全程機械化綠色高效生產技術模式，江淮地區稻麥周年肥水與秸稈協同高效利用模式，長江中下游稻作區水稻低碳直播栽培技術模式，為各主產區豐產增效提供了整體解決方案。

三大作物攻關田取得高產目標多區域穩定重演。截至2018年底，各項目在三大平原共建設攻關田11個，其中東北春玉米最高產量達1264.9公斤/畝；華北麥玉兩熟最高產量達1680.3公斤/畝；長江中下游稻麥兩熟最高產量達1526.1公斤/畝，雙季稻最高產量達1286.1公斤/畝。

“三區”示范增產增效明顯。“三區”示范總面積1.67億畝，核心區增產率達15%，輻射區增產率達6%以上，三區增收160多億元。核心區肥料和水分生產效率均提升20%以上，輻射區肥料生產效率提升16%，水分生產效率提升了11%。

標志性成果顯著

水稻高產潛力提升的生理機制研究取得重大突破。首次闡明了作物耐受光抑制、提高光合作用效率的分子機制，可以有效增加水稻穗粒數，產量提高40%～50%。同時闡明了增加細胞膨壓，增大體積提高粒重的分子機制，有效增加粒重13%。以上相關結果發表在了PNAS等國際重要學術期刊上。

集成創新了旱地土壤全耕層培肥技術模式。首次提出了適宜旱地的耕作深度35cm、耕作周期3～4年的肥沃耕層構建技術，挖掘出促進耕層轉化的沃土微生物種群，研發了旱地土壤培肥新產品。在此基礎上，集成創新了可推廣的組合耕作模式，有效解決了玉米秸稈一次性全還田影響播種與出苗等問題，以3年為一個周期，該模式下玉米增產9.8%～12.3%。該成果獲2017年黑龍江省科技進步一等獎。

水稻綠色輕簡豐產增效技術體系效益顯著。針對種田成本上升、市場糧價波動、面源污染較嚴重等問題，研發出以“良種+機直播+精量平衡施肥+濕潤節水灌溉+綠色綜合防控”為核心的水稻精量穴機直播技術體系。該技術體系在篩選出抗機收碾壓品種基礎上，將傳統的再生稻救災度荒措施升級成水稻綠色輕簡豐產增效技術新模式，平均每畝增產10%左右。大面積示范平均超過1000公斤/畝，比中稻增產300～350公斤/畝、增收600元/畝以上；與雙季稻產量相當、增收900元/畝以上。

玉米秸稈全量深翻還田耕種技術模式實現地力快速提升。建立了玉米秸稈全量深翻還田耕種技術模式，創新了以早熟、密植、延衰、抗倒為核心的春玉米抗逆豐產增效技術。篩選出抗旱高產玉米品種 4個、耐冷穩產品種3個，同時建立了以“機收粉碎—噴施腐解劑—深翻整地—平播重鎮壓”為技術核心的玉米秸稈全量深翻還田耕種技術模式。在土壤耕層相對較厚、有機質退化嚴重的長期連作農田，實現了不同生態氣候條件下秸稈全量還田，解決了寒區玉米秸稈腐解慢，土壤保蓄供能力下降和出苗效果差的問題，實現了土壤地力快速提升。

多熟制地區水稻機插栽培技術被多省列為主推技術。研發出多熟制地區水稻機插栽培技術。該技術針對我國南方多熟制地區普遍存在的“苗小質弱與大田早生快發不協調、個體與群體關系不協調、前中后期生育不協調”等問題，以及產量、品質不高不穩與多熟季節矛盾加劇等突出難題，創建了“三協調”高產優質栽培途徑與生育診斷指標，集成了適應不同稻區的毯苗、缽苗機插高產優質栽培技術，被江蘇、安徽、湖北、江西等省列為主推技術，其中僅江蘇省年應用面積即達1800萬畝以上，畝增產5%以上，增效15%以上。