丰产有术中国碗里装满中国粮

文/钟大森 张昭 农业农村部科技发展中心

研究人类发展史，不难发现这样一个规律：推动人类文明向前发展的重要因素之一便是粮食。从原始社会、奴隶社会、封建社会、资本主义社会、共产主义社会五个人类发展阶段来看，每一个阶段的更迭均是因为粮食安全。粮安则天下安。在耕地、淡水等资源约束加剧的情况下，实现稳粮增收、提质增效，成为我国经济社会持续发展面临的突出课题。

1949年至1978年我国粮食产量从2263.7亿斤增长到6095.3亿斤。这个时期既取得了显著成就，也留下了深刻教训。新中国成立初期，我国粮食产量快速提高，但大跃进和人民公社化这些违背农业经济规律的大试验，直接导致粮食产量大幅度下降。1962年9月，《农村人民公社工作条例修正草案》出台，明确指出，人民公社的基本核算单位是生产队。从1962年开始，粮食产量恢复上涨，并于1966年首次迈上4000亿斤台阶，达到4280.2亿斤，超过1958年产量。之后，我国粮食产量持续上涨，分别在1973年和1978年迈上5000亿斤、6000亿斤台阶，达到5298.7亿斤和6095.3亿斤。

1985～1987年，在多年粮食大幅度增产的情况下，我国粮食总产量出现了徘徊不前的局面，3年来不仅没有增产，反而累计减产了1000亿斤以上。同时，全国人口净增5000万人，人粮矛盾不断加深。为此，中国科学院的27个研究所投入河北、山东、河南、安徽等4省的农业主战场，启动了以盐碱地治理和中低产田改造为主的农业科技战役。到20世纪90年代初，黄淮海平原粮食低产的状况得到了扭转，“黄淮海战役”取得了阶段性胜利。

2014年中央一号文件明确提出了“以我为主、适度进口、保障产能、科技支撑”粮食安全新战略，这既是对我国农业发展历史经验的高度概括，也是面向未来发展的必然选择。

中国是农业大国、人口大国，农业是国民经济持续发展的基础产业。全面建成小康社会的重要标志是提高人民生活水平和质量。人们不仅要吃饱、还要吃好、更要吃得安全。我国的基本国策就是要在确保18亿亩耕地红线和农业生态环境可持续的底线基础上，实现“谷物基本自给、口粮绝对安全”的目标。

进入21世纪以来，我国人粮矛盾依然存在。我国粮食产量实现多年连增，粮食总产量达到新台阶，但与此同时，粮食进口量也在不断扩大。总体上，我国粮食安全依然处于紧平衡态势，不可轻言粮食过关，随着工业化、城镇化的推进，确保粮食安全的压力依然很大，依靠资源和能源要素驱动的传统粮食生产体系难以为继。国家“十三五”规划建议提出：坚持最严格的耕地保护制度，坚守耕地红线，实施藏粮于地、藏粮于技战略，提高粮食产能，确保谷物基本自给、口粮绝对安全。

此外，粮食与地少水缺矛盾更加突出，必须依靠技术提高单产，走节水节地粮食生产之路；粮食与农民增收矛盾更加突出，必须依靠技术提高效益，走粮食高效产业化之路；粮食与种地劳动力不足矛盾更加突出，必须依靠技术进步提高效率，走粮食适度规模机械化之路。国内粮食市场与国际市场矛盾更加突出，必须依靠技术增强竞争力，发挥两种资源和两种市场的潜力。

面对新需求和新矛盾，长期确保粮食安全和农产品有效供给，根本出路在科技。国家重点研发计划“粮食丰产增效科技创新”重点专项落实“藏粮于地、藏粮于技”战略，紧密围绕保障实现粮食安全和发展现代高效农业目标，突出粮食丰产、增效与环境友好的绿色农业发展新要求，聚焦水稻、小麦、玉米三大粮食作物，突出东北、黄淮海、长江中下游三大平原粮食主产区，强化核心区、示范区与辐射区三大功能区建设，衔接基础理论、共性关键技术、区域集成示范三大层次的科技创新。

增强基础理论研究

围绕着作物与环境的互作关系，基础理论研究揭示了三大粮食作物产量与效率的层次差异及其主控因素，提出了均衡增产的途径；揭示了多熟制资源配置的特点，创新了新型的高产高效模式，实现了资源的高效利用；明确了未来气候条件下气候变化特点，揭示了作物对高温、干旱的响应机制，提出了抗逆栽培的应对途径。

作物产量与效率层次差异及其丰产增效机理研究取得重要进展。通过联合实验、多源遥感及模型模拟，明确了三大作物、四个层次产量与效率的差异特征；通过联合析因试验，解析了区域产量与效率层次差异形成的生理生态与分子机制，建立了群体结构优化、冠根协调及资源高效的缩差增效途径。

粮食作物丰产增效资源配置机理与种植模式优化取得重要进展。完成了水稻、小麦、玉米等生态适宜性评价，以及资源匹配性与限制性因素分析，阐明了粮食主产区作物种植模式与光热水肥资源优化配置机制，构建了农业自然资源数据库系统以及作物遥感监测开放服务平台。

作物生产系统对气候变化适应性研究取得重要进展。采取多模型混合分析，提高了气候变化趋势与影响程度的评价精度；初步揭示了农田生态、群体、个体、器官、细胞、代谢等不同层次的联动机制；提出了未来提高三大作物抗性与环境改良的生产途径。

创新共性关键技术

围绕三大粮食主产区、三大粮食作物进行了良种良法配套、土壤培肥与改良、智能化生产、灾害防控、抗逆丰产、资源优化配置、高产减排七大类关键技术创新，取得了一大批具有自主知识产权的新技术、新产品。

良种良法技术创新。筛选了一批机械粒收玉米、优质专用小麦、绿色优质水稻优良品种，研发或改良了配套栽培技术和产品机具。

土壤培肥与地力提升技术创新。在旱地确立了合理耕层构建的地力提升途径，研发了新型高效肥料和节水产品，提出了稻田丰产和减排的协调途径，研发了秸秆还田与土壤增氧等关键技术与机械产品，有力支撑了作物增产和节水节肥。

智能化生产技术创新。针对三大作物生产，开发了一系列机械化、智能化、信息化、精准化的作物栽培技术，研制了一批智能节能高效农机和信息化高精度监测诊断设备，显著提高了生产效率。

灾害防控技术创新。在气象灾害方面，构建了13 种气象灾害指标体系、数据库、预警模型、防控措施；在病虫草害绿色防控方面，明确了重大病虫草害发生规律和关键预测因子、成灾影响因子；在产后减损技术体系方面，筛选了一批抗逆品种，研发出一批新农业产品，实现了粮食生产抗灾防害、抗逆减损和农药减施。

抗逆丰产技术创新。在东北地区北中南西部进行了玉米、水稻的水热优化配置、改土抗逆、密植抗逆和抗逆培肥关键技术的研究与模式构建，为丰产增收提供了核心技术。

资源优化配置技术创新。在黄淮海北部、东部、南部进行了小麦—玉米周年控水节肥、光温水肥资源优化配置、光热资源高效利用与水肥一体化均衡丰产增效的关键技术研究与模式构建，为资源优化配置提供了核心技术。

高产减排技术创新。在江淮、长江中下游六省分别进行了稻—麦周年省工节本、粮食多元化光热资源高效利用与优化施肥、单双季稻混作区光温高效利用与水肥精确调控、双季稻水肥高效协同与灾害绿色防控丰产、双季稻区生产能力提升与肥药精准施用、水稻多元化种植水肥耦合与肥药精准减量的丰产增效关键技术研究与模式构建，为区域规模化绿色生产提供了核心技术。

加强集成示范

基于关键技术研究与模式构建，以新型农业经营主体为载体，以绿色标准化、轻简高效化、规模机械化、智能精准化为目标，进行了13个主产省（区）的技术集成示范，“三区”示范增产增效明显。

结合各项目区生产特点及产业问题，研发集成了区域共性关键技术模式。如东北地区玉米秸秆全量深翻还田耕种技术模式，黄淮海地区小麦—玉米全程机械化绿色高效生产技术模式，江淮地区稻麦周年肥水与秸秆协同高效利用模式，长江中下游稻作区水稻低碳直播栽培技术模式，为各主产区丰产增效提供了整体解决方案。

三大作物攻关田取得高产目标多区域稳定重演。截至2018年底，各项目在三大平原共建设攻关田11个，其中东北春玉米最高产量达1264.9公斤/亩；华北麦玉两熟最高产量达1680.3公斤/亩；长江中下游稻麦两熟最高产量达1526.1公斤/亩，双季稻最高产量达1286.1公斤/亩。

“三区”示范增产增效明显。“三区”示范总面积1.67亿亩，核心区增产率达15%，辐射区增产率达6%以上，三区增收160多亿元。核心区肥料和水分生产效率均提升20%以上，辐射区肥料生产效率提升16%，水分生产效率提升了11%。

标志性成果显著

水稻高产潜力提升的生理机制研究取得重大突破。首次阐明了作物耐受光抑制、提高光合作用效率的分子机制，可以有效增加水稻穗粒数，产量提高40%～50%。同时阐明了增加细胞膨压，增大体积提高粒重的分子机制，有效增加粒重13%。以上相关结果发表在了PNAS等国际重要学术期刊上。

集成创新了旱地土壤全耕层培肥技术模式。首次提出了适宜旱地的耕作深度35cm、耕作周期3～4年的肥沃耕层构建技术，挖掘出促进耕层转化的沃土微生物种群，研发了旱地土壤培肥新产品。在此基础上，集成创新了可推广的组合耕作模式，有效解决了玉米秸秆一次性全还田影响播种与出苗等问题，以3年为一个周期，该模式下玉米增产9.8%～12.3%。该成果获2017年黑龙江省科技进步一等奖。

水稻绿色轻简丰产增效技术体系效益显著。针对种田成本上升、市场粮价波动、面源污染较严重等问题，研发出以“良种+机直播+精量平衡施肥+湿润节水灌溉+绿色综合防控”为核心的水稻精量穴机直播技术体系。该技术体系在筛选出抗机收碾压品种基础上，将传统的再生稻救灾度荒措施升级成水稻绿色轻简丰产增效技术新模式，平均每亩增产10%左右。大面积示范平均超过1000公斤/亩，比中稻增产300～350公斤/亩、增收600元/亩以上；与双季稻产量相当、增收900元/亩以上。

玉米秸秆全量深翻还田耕种技术模式实现地力快速提升。建立了玉米秸秆全量深翻还田耕种技术模式，创新了以早熟、密植、延衰、抗倒为核心的春玉米抗逆丰产增效技术。筛选出抗旱高产玉米品种 4个、耐冷稳产品种3个，同时建立了以“机收粉碎—喷施腐解剂—深翻整地—平播重镇压”为技术核心的玉米秸秆全量深翻还田耕种技术模式。在土壤耕层相对较厚、有机质退化严重的长期连作农田，实现了不同生态气候条件下秸秆全量还田，解决了寒区玉米秸秆腐解慢，土壤保蓄供能力下降和出苗效果差的问题，实现了土壤地力快速提升。

多熟制地区水稻机插栽培技术被多省列为主推技术。研发出多熟制地区水稻机插栽培技术。该技术针对我国南方多熟制地区普遍存在的“苗小质弱与大田早生快发不协调、个体与群体关系不协调、前中后期生育不协调”等问题，以及产量、品质不高不稳与多熟季节矛盾加剧等突出难题，创建了“三协调”高产优质栽培途径与生育诊断指标，集成了适应不同稻区的毯苗、钵苗机插高产优质栽培技术，被江苏、安徽、湖北、江西等省列为主推技术，其中仅江苏省年应用面积即达1800万亩以上，亩增产5%以上，增效15%以上。