新时期种植业保障我国食物安全战略研究

种植业产品是保障我国食物安全的关键,种植业的发展支撑了我国由“吃得饱”到“吃得好”的历史性转变,促进了居民膳食质量的逐步提升;新时期我国种植业发展面临资源环境压力、极端气候冲击以及国际地缘政治格局不稳等内外部风险因素的挑战,亟需探讨可行性发展战略以确保食物安全。通过对2035年、2050年种植业食物供需形势预测后得出,未来我国粮食净进口主要集中在大豆和玉米,油菜籽和糖的自给水平将继续下降,花生和水果的自给水平将先降后升,蔬菜始终保持自给有余的态势。基于此,本文梳理了新时期保障我国食物安全面临的挑战,提出了新时期种植业保障我国食物安全的战略构想,主要包括采取种植业产品生产能力提升和结构优化、资源高效利用与低碳生产推进、消费结构引导与健康观念培育、农业科技创新与装备支撑、新型经营主体创新等战略举措,实施种植业科技创新、种植业产品质量提升、种植业生态保护、蛋白替代等重大工程。研究建议,坚持“口粮绝对安全、谷物基本自给”总体战略,分区域制定产业发展优先序,加快补齐农业基础设施与科技短板,健全重大危机应对战略体系,以此增强种植业发展水平,切实保障我国食物安全。

基于全产业链视角的粮食安全风险识别与管控策略

精准识别并有效防控粮食安全风险事关国家安全大局。本文从全产业链视角出发,构建了包含九大类风险来源的粮食安全风险体系,研判了新阶段我国粮食安全面临育种技术相对滞后、资源供需矛盾突出、灾害多发高发、种粮意愿下降明显、市场贸易不可控性加大、政策的规范性和稳定性亟待提升、突发事件冲击频繁等主要风险。提出了将“早期识别‒常态监测‒应急预警”相结合,建立“全链条识别‒全过程管理‒多层级联动”的粮食安全风险管控体系的战略构想,推进粮食安全立法、启动“国家粮食安全风险管控体系建设”重点科技专项、建立健全基础设施和防御体系、借助市场化手段和管理工具化解粮食安全重大风险等对策建议。相关成果可为推动我国粮食安全治理体系和治理能力现代化研究提供参考。

“双循环”背景下国家粮食安全战略研究

粮食事关国计民生,粮食安全是国家安全的重要基础。在“双循环”新发展格局下,厘清粮食安全的现状及挑战、提出科学有效的粮食发展战略路径是支撑国家粮食安全并实现稳定发展的重要内容。本文基于国家宏观统计数据,分析了“双循环”背景下我国粮食安全的基本形势,辨识了粮食安全面临的挑战和风险;在开展“双循环”背景下国家粮食安全宏观研判的基础上,系统提出了国家粮食安全的思路与目标、战略路径、重大工程建议及对策建议。研究发现,当前我国粮食存在供需缺口大、对外依存度高、饲用蛋白进口量大等现象,同时面临国内饲用蛋白替代难、水土资源环境硬约束紧、农民种粮积极性不高、粮食安全体系抗风险能力不足等多项挑战。可通过加快部署粮食产能提升示范、新型蛋白资源替代、绿色低碳种养循环、国际粮食资源开发与利用、未来食物研发示范等系列重大工程,辅以建立粮食安全保障体系、适度扩大耕地面积、持续提高大豆油料产量、稳步恢复南方多熟制、持续推进北方轮作制等发展策略,助力国家粮食安全。

区域粮食产量因灾损失评估之北方五省灾情-产量模型再检验

利用1961-2020年粮食作物种植面积、产量和农业灾情统计数据,对比分析了全国和冀鲁豫晋陕粮食产量与灾情的变化特征;采用已构建的河北、山东、河南灾情-产量评估模型,输入2008-2020年灾情数据,估算粮食产量及其因灾损失,检验已建灾情-产量评估模型的敏感性和稳定性;同时,基于该统计建模方法构建了山西和陕西两省粮食作物灾情-产量评估模型,评价构建模型方法的通用性。结果表明:(1)1961-2020年,北方五省粮食作物种植面积和总产量分别占全国的28%和25%,夏收粮食和秋收粮食种植面积分别以3.39hm^(2)·a^(-1)和106.3hm^(2)·a^(-1)的速率极显著下降(P<0.01),总产量分别以137.3×10^(4)t·a^(-1)和119.9×10^(4)t·a^(-1)的速率极显著增加(P<0.01)。2008-2020年北方五省粮食种植面积和产量分别以209.42hm^(2)·a^(-1)和258.06×10^(4)t·a^(-1)的速率极显著增加(P<0.01)。(2)1961-2020年,北方五省受灾、成灾和绝收面积分别占全国平均灾情的28%、28%和23%,北方五省与全国灾情均呈显著先增强后减轻变化趋势;全国农作物受灾、成灾和绝收面积分别在2008年、2000年和2000年达到历史高值后逐年下降;北方五省相应灾情分别在1990年、1989年和2004年出现下降拐点。全国粮食作物灾情主要来自干旱和洪涝,旱涝受灾、成灾和绝收面积占全国灾害统计面积的76%;北方五省灾情主要来自干旱,干旱受灾、成灾和绝收面积分别占北方五省灾情统计的66%、61%和58%。2008-2020年山东干旱受灾面积最大;河北、山西干旱成灾面积相对较高;河北洪涝和风雹绝收面积最高。(3)基于构建模型的数据序列延长至2020年,冀鲁豫粮食产量模拟值与实际值呈极显著相关关系(R2>0.95,P<0.01),构建的北方五省灾情-粮食作物产量评估模型模拟准确率较高;60a间,冀鲁豫晋陕五省的粮食因灾损失率分别为8.99%、18.02%、9.79%、12.84%和20.04%,近12a受灾情面积减少和农业科技进步的影响,因灾损失率分别为4.4%、17.4%、9.65%、8.14%和17.9%,均有所下降。经模型的验证和构建,该建模统计方法对于评估气象灾害对粮食产量造成的损失表现较好,具有预测粮食产量的性能,具备业务化应用的可行性。鉴于北方五省粮食产量占全国粮食产量比例较高,新时期防范区域农业气象灾害风险对保障国家粮食安全至关重要。

区域粮食产量因灾损失评估之长江流域灾情-产量模型再检验

利用1949-2020年长江流域(江苏、安徽、浙江、江西、湖北、湖南、上海和四川)耕地面积、粮食种植面积、产量和农业灾情统计数据,分析区域粮食生产与灾情的变化特征;采用已构建的长江流域7省份(江苏、安徽、浙江、江西、湖北、湖南和上海)灾情-产量评估模型,估算各省(市)1949-2020年粮食因灾损失及产量,并构建四川省1949-2020年粮食作物的灾情-产量模型;明确了影响区域粮食产量的主要灾种,构建了主要灾种-产量评估模型,进一步检验了模型构建方法的通用性。结果表明:(1)过去72a,全国、长江流域粮食作物种植面积平均分别为11.60×10^(7)hm^(2)和2.70×10^(7)hm^(2),均呈显著上升趋势(P<0.05),其中沪苏浙川粮食作物种植面积呈显著下降趋势(P<0.05);全流域玉米、小麦、其他作物和稻谷种植面积分别占全区粮食作物种植面积的5.9%、14.9%、34.6%和44.6%,稻谷种植面积增加趋势显著(P<0.05)。(2)1949-2020年,全国、全流域粮食作物产量平均分别为3.67×10^(8)t和1.38×10^(8)t,呈显著增加趋势(P<0.05);全流域玉米、小麦、其他作物和稻谷产量分别占全区粮食作物种植产量的的6.0%、12.0%、11.9%和70.1%,其中稻谷产量显著上升(P<0.05)。同期,全流域和全国粮食作物复种指数分别为138%和214%,均呈下降趋势,尤其浙江省复种指数从1980s的250%降至2010s的100%,降幅较大。(3)研究期内长江流域作物受灾面积、成灾面积和绝收面积平均分别为1.08×10^(7)hm^(2)、0.48×10^(7)hm^(2)和0.08×10^(7)hm^(2),分别占全国的30.8%、29.2%和28.8%,变异率分别为51.5%、64.4%和115.5%。干旱和洪涝总灾情占比较高,分别占全国粮食作物干旱和洪涝受灾面积、成灾面积和绝收面积74.3%、74.0%、66.9%,低温、风雹和台风引起的总灾情分别占全国的36.6%、32.4%和25.5%。(4)基于已构建的1949-2014年长江流域灾情-产量评估模型,将数据扩展至2020年,对模型进行再检验,结果表明,1949-2020年苏皖浙赣湘粮食产量的模拟值与实际值呈极显著线性相关,决定系数(R^(2))均高于0.97,沪鄂决定系数(R2)略偏低(分别为0.78和0.80,P<0.01)。72a间,四川省新建模型模拟结果精度高,决定系数为0.99。8省(市)中以上海和浙江粮食因灾减产率相对较高(27.4%和33.4%),苏皖赣鄂湘川粮食因灾减产率分别为13.0%、15.5%、9.0%、10.3%、6.47%和0.14%,明确区域重点防御灾种后,构建新的主要灾种-粮食产量回归模型,仍可以解释粮食减产量95%以上。进一步区域评估表明,构建的模型能很好地模拟气象灾害对粮食产量造成的损失,具有预测粮食产量的性能,具备全国业务化应用的可行性。

新形势下国家食物安全战略研究

我国食物安全保障面临国际供应链不稳定、食物系统转型升级、碳减排压力增大等新形势,未来食物供需情况不容乐观,因而深化国家食物安全战略研究需求迫切。基于中国农业产业模型进行了预测分析,我国粮食供求缺口将在2030年达到峰值(1.66×108 t),粮食自给率将持续下滑,2035—2050年的粮食供需缺口将有所减少;2020—2050年的畜产品、水产品、油菜籽和糖的总需求量将继续增长,净进口量将同步保持增长。面向我国食物安全在耕地、供应链、营养结构、系统风险、科技创新等方面存在的突出问题,建议确立新型大食物安全观,在坚持“以我为主、立足国内、确保产能、适度进口、科技支撑”的基础上,实施“谷物基本自给、口粮绝对安全、主要农产品自主可控、确保国家食物主控权”的食物安全总体战略。坚守口粮自给率97%、谷物自给率90%、粮食自给率80%的战略底线,围绕“振兴种业、提升地力、防灾减灾、高效低碳”目标,部署现代种业提升、高标准粮田建设、区域食物安全保障、农业绿色低碳、饲料蛋白质替代等重大工程。同步实施强化食物消费需求管理、拓展食物供应链、加强风险管控等举措,充分保障国家食物数量、质量和营养安全。

协同提升黄淮海平原作物生产力与农田水分利用效率途径

黄淮海平原是中国重要的粮食生产基地,也是水资源严重短缺地区。提高农田水分利用效率,在维持高产的前提下大幅度减少农业用水量,对缓解地区水资源危机、保障国家粮食安全具有重要意义。本文针对黄淮海平原现状,结合相关领域的国内外研究进展,分析提出了实现地区农田节水增产增效的对策及当前需要重点突破的理论与技术难点,主要包括4个方面:控制作物群体奢侈蒸腾耗水量的理论基础与方法;降低农田非生产性耗水的理论与途径;缓解地区淡水资源危机的非常规水安全持续利用机理与途径;基于区域水资源供需平衡的水分生产力均衡提升的机理与途径。最后提出黄淮海平原农田高效用水基础研究的主要挑战并展望了未来可能取得重大突破的领域。

水分亏缺冬小麦近等基因系冠气温差与群体总耗水量的关系

研究品种之间群体耗水特性的差异及其关键影响因素,为品种耗水特性评价与低耗水品种鉴选方法提供依据。选用水分亏缺条件下产量差异不显著,但耗水量差异极显著的冬小麦品种晋麦47和京411及其15个近等基因系为实验材料。利用防雨池和防雨棚开展实验,模拟水分亏缺条件。监测全生育期土壤水分含量,计算总耗水量,收获后测定籽粒产量,计算水分利用效率(WUE)。同时,分别在拔节-孕穗期、抽穗-开花期和灌浆期3个不同生育期监测冠层-大气温度差值(CTD)、叶片蒸腾速率和气孔导度。结果表明,3个不同生育期,15个近等基因系及其亲本之间,CTD均达到显著差异。CTD的方差分析表明,基因型和年份均对不同生育期的CTD有显著影响,但是二者之间仅在抽穗-开花期存在互作(P=0.0002)。15个近等基因系及其亲本之间耗水量存在显著差异,产量没有显著差异。源于耗水量的差异,部分品种/系之间WUE达显著差异。3个不同生育期,15个近等基因系及其亲本之间,CTD与总耗水量均呈极显著负相关关系。抽穗-开花期最高,2012—2013年度和2016—2017年度分别达到0.7042和0.6095。叶片蒸腾速率和气孔导度与群体总耗水量之间相关性很弱,3个生育期均未达到显著水平。对该组近等基因系材料,影响群体总耗水量的关键因素不是叶片蒸腾生理特性,而是群体冠层生长特性。表明构建合理的群体冠层结构不仅是获得高产的途经,而且是调控群体总耗水量,提高品种水分利用效率的重要途径。

探讨品种间差异改良作物水分利用效率(英文)

提高水分利用效率是缓解水资源危机实现作物可持续生产的重要策略。本文对叶片尺度的瞬时 WUE 和单株尺度WUE的品种间差异, 瞬时WUE到田间尺度WUE的尺度转换, 以及瞬时WUE与产量之间的关系进行了讨论。瞬时 WUE 具有较大的遗传变异性, 在亏水条件下品种间差异更显著。在禾谷类作物上, 气孔导度与瞬时 WUE 密切相关。单株尺度 WUE 在亏水条件下品种间差异显著, 足水条件下差异相对较小。气孔导度是影响单株尺度 WUE 的重要性状, 品种之间气孔对水分亏缺的敏感性差异较大。瞬时 WUE 向田间尺度 WUE 的尺度转换不仅受到冠层阻力和边界层阻力的制约, 还受土壤蒸发与作物蒸腾比率以及同化物分配模式的影响。瞬时 WUE 与产量的关系决定于环境的水分条件, 在作物生长发育主要依靠土壤中储存水分的干旱条件下, 瞬时 WUE 高对获得高产有利。相反, 在水分条件较适宜的地区, 高瞬时 WUE 性状不利于高产。

论我国西部地区生态农业的发展战略

农业是西部地区的基础产业，也是导致西部生态环境日 趋恶化的根源之一，农业生态环境问题已经演变为社会与经济发展的重大瓶颈。本文系统分 析了西部农业与生态环境之间的相互作用关系，阐述了西部生态农业建设的若干战略重点， 提出了加速西部生态农业建设的重点技术领域，并论述了相关的政策措施。

屯留试验区旱地农田水分供需特征及秸秆覆盖的效果分析

屯留试验区旱地农田水分的基本特征是:自然降水时间分布不均和强度不匀,季节性干旱严重;可能蒸散及无效蒸发量大,深厚土层蕴藏的水库容量大。主要作物冬小麦生育期水分亏缺严重,玉米前期生长水分供应不足。因此,提高降水利用率、抑制无效蒸发和增强土壤供蓄水能力是该区水分调控的实质。两年的秸秆覆盖对比试验结果表明:秸秆覆盖有效地提高了自然降水入渗速率和土壤供蓄水能力,同对照相比,作物全生育期耗水量差异不大,而蒸腾在耗水中占的比重提高10～15%,有效地抑制了蒸发,并具有明显的小区、示范推广增产效果,和改良土壤结构、培肥地力的后效,不失为该区旱地农业的一项有效的水分调控措施。

屯留试验区旱地冬小麦农田水分动态规律

根据对屯留试验区旱地冬小麦农田水分的系统观测和分析研究,得出农田水分动态的时间变化和垂直分布的基本规律和特征值。其农田水分具有周年恢复、明显的干湿变化和季节性干旱、活动层次深厚、土壤水分库容量大等特点,从土壤—植物—大气系统水分亏缺的年变化和分布规律分析,生育期水分供需的极不协调,特别是生育关键时期的天气干旱和土壤水分的亏缺,则是影响冬小麦生长发育的主要限制因素。

加入世界贸易组织给中国农业带来的机遇和挑战——对未来农业技术进步问题的思考

中国加入世界贸易组织给农业带来空前的挑战 ,然而挑战又与机遇并存。目前中国的农产品尚缺少国际市场竞争力 ,原因在农业生产过程、流通领域以及为农业服务的所有行业等都存在诸多问题 ,解决这些问题的关键是进一步深化改革 ,在农业种植业技术上采用适合我国国情的农业技术 ,比如平衡栽培体系 ,发展自己的农业产前、产中、产后配套的技术服务体系 ,同时各级政府要将其职能转变为农业服务的政府 。

农业气象学发展现状及展望

农业气象学是研究气象条件与农业相互关系及其规律的一门学科,既是基础农学的学科之一,也是一门交叉边缘学科。回顾世界农业气象研究历史,中国现代农业气象学六十多年的研究发展轨迹表明:农业气象研究坚持需求和问题导向,在解决农业生产重大需求和科学问题中得到不断发展;坚持跟踪国际学科发展前沿,不断完善研究理论和方法,实现了从解释科学到试验科学的质的飞跃;坚持吸收最新科学技术发展成果,不断派生出新兴交叉和边缘学科分支。全国农业气候区划、农业气候资源开发利用、农业气象产量预报与遥感估产、气候变化农业影响、温室气体排放测定与国家清单、旱作农业关键技术与区域治理、农业气象灾害防御技术、都市型设施园艺等重大技术成果在保障国家粮食安全、促进现代农业发展中发挥着基础性、关键性的科技支撑作用。未来农业气象学将在农业气候与农业布局优化、生物气象与农业绿色发展、农业气象灾害与风险管理、农业小气候与工厂化农业、农业气象信息与智慧农业等重点领域发挥越来越重要的作用。

宁夏现代循环农业评价体系构建与运用

循环农业技术体系是实现农业可持续发展的重要支撑,建立循环农业技术体系评价指标体系是循环农业研究的重要内容。本文通过文献调研、实地调研和专家咨询相结合的方法,分析了宁夏循环农业技术体系评价指标体系的设计原则和构建思路,对宁夏循环农业评价指标体系的结构及主要内容进行了探讨。基于该评价指标体系的应用,找出了影响宁夏现代循环农业发展的关键问题,并针对问题提出了进一步促进宁夏现代循环农业发展的若干具体建议。

不同施肥处理对土壤水稳定性团聚体及有机碳分布的影响

以国家褐潮土16 a的长期肥料试验为平台(北京昌平),研究长期不同施肥对耕层土壤水稳定性团聚体及其有机碳的影响。主要研究结果:与耕种农田土壤相比,长期撂荒(CK0)可以提高水稳定性大团聚体的含量及其有机碳含量和储量。而农田耕作后,破坏了水稳性大团聚体,相应地增加水稳性微团聚体的含量。与长期不施肥种植作物(CK)相比,长期施氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾配施有机肥(NPKM)和氮磷钾秸秆还田(NPKS)处理对水稳性团聚体数量分布和平均重量直径(MWD)有显著影响,其中对>2mm和0.25 2mm水稳性大团聚体的促进作用最明显,说明施肥处理增加的新碳主要向0.25 2mm和>2mm团聚体富集。在不同水平水稳性团聚体中,>2mm和0.25 2mm两个级别的水稳性大团聚体有机碳的含量显著高于0.0530.25mm和<0.053mm水稳性微团聚体。化肥与有机肥配施(NPKM)处理可提高水稳性大团聚体含量,改善土壤团聚体的结构。长期小麦-玉米→小麦-大豆复种轮作并施氮磷钾化肥的处理(NPKF)各级团聚体中有机碳的含量高于长期小麦-玉米轮作并施氮磷钾化肥的处理(NPK)。

面向21世纪农业气象工程

1 提高气候资源利用率科技工程 随着人口的增加,耕地、生物、水等资源的日益减少,气候资源(光温等)将成为21世纪农业增产中最活跃的因素之一。实施提高气候资源利用率的科技工程可使我国粮食生产潜力提高30％～40％,经济和社会效益巨大。其中提高复种指数和光能利用率是新的农业科技革命的关键技术。

近30年黄淮海平原干旱对冬小麦产量的潜在影响模拟

为了探明黄淮海平原冬小麦需水关键生育阶段干旱对产量的潜在影响,该文基于黄淮海平原6个农业亚区典型站点的1981—2009年气象数据及田间观测资料,使用作物模型DSSAT模拟探讨了近30 a冬小麦关键生育阶段潜在干旱对产量的影响,并分析了各典型站点干旱减产的概率分布以及典型丰水和缺水年土壤水分的变化规律与产量的关系。研究结果表明:DSSAT模型的区域模拟误差在可接受的范围内(模拟的冬小麦开花期、成熟期和产量的相对均方根误差分别为2.0%、2.5%和12.4%),调试的区域品种3H能够代表黄淮海平原冬小麦品种进行区域模拟。黄淮海平原冬小麦需水关键生育阶段潜在干旱减产率在1980s均呈现出明显减轻的趋势。冬小麦拔节—抽穗期的潜在干旱减产率由南向北逐渐加重,黄淮海农作区天津(Ⅰ区)、石家庄(Ⅱ区)和莘县(Ⅲ区)的减产率超过了40%,临沂(Ⅳ区)、商丘(Ⅴ区)与寿县(Ⅵ区)分别为38%、27%和13%,干旱减产的区域差异主要是由各地气候因素的差异所导致。另外,黄淮海平原冬小麦同一水平的干旱减产率,在拔节—抽穗期发生的概率要远大于灌浆期的概率,北部地区冬小麦在拔节—抽穗期同一水平的潜在干旱减产率要明显高于南部地区,而在灌浆期的概率差别不明显。该研究可为黄淮海平原冬小麦实际生产过程中的抗旱管理与合理灌溉提供理论依据。