科学家勾勒中国农作物生产蓝图

9月4日，中国农业大学资源与环境学院陈新平、崔振岭、张福锁等学者的研究论文《以更低的环境代价获得更高的作物产量》在英国《自然》杂志发表。该成果通过大量田间试验数据，探索了如何在持续增加作物产量的同时保障生态环境。
 

据了解，至2050年，全球人口将达90亿，届时全球粮食需求将翻一番。然而，自上世纪90年代开始，全球粮食增产速率已经明显变缓，且增产的资源环境代价也越来越高。全球农业正面临保障粮食安全和减少环境代价的双重挑战。具体到我国，2003~2013年，我国粮食生产已经实现了十连增，但与未来粮食需求相比，依然有较大差距。当前全国粮食生产的资源环境代价有多大？未来粮食增产的潜力如何？未来粮食增产能否以更低的资源环境代价来实现？对这些问题的回答将为未来农业发展提供理论、技术和政策上的支撑。
 

正是基于对以上问题的考虑，5年前，张福锁领导的团队在“973”项目“主要粮食作物高产栽培与资源高效利用的基础研究”和农业部公益性行业科研专项“农作物最佳养分管理技术研究与应用”等的支持下，与中国农科院、中国科学院以及西北农大、南京农大等单位合作，建立了全国协作网，共同破解高产高效的理论与技术问题。
 

“我们的课题组基于作物生态生理学、植物营养学和土壤生物地球化学原理，建立了一套土壤—作物系统综合管理的理论与技术。”采访中，张福锁表示，该技术依据区域生态条件设计最优作物群体，通过对作物品种、播期、播量和根层养分、水分的管理，挖掘出作物产量潜力并最小化环境代价。
 

该研究团队在全国三大粮食作物主产区实施了共计153个点/年的田间试验，通过大样本的田间实证研究发现，土壤—作物系统综合管理可以使水稻、小麦、玉米单产平均分别达到8.5、8.9、14.2吨/公顷，该数值基本上可以达到理论最高产量的97%～99%，其产量水平与国际当前生产水平最高的区域相当。
 

“我们通过综合管理技术实现的产量，已经超过了过去国内外模型预测中国小麦、玉米和水稻的极限。这表明我国的这三种农作物至少还有30%~50%的增产潜力。”陈新平说。
 

值得一提的是，与当前生产体系相比，土壤—作物系统综合管理在大幅度增产的同时，并不需要增加氮肥的投入，从而大幅度提高了氮肥的效率。
 

“该项成果的意义在于证明我们在持续增加作物产量、保障粮食安全的同时，能减少环境压力。”张福锁表示，目前国际上关于可持续农业的研究大多为理论研究，缺乏实践，但该研究153个田间试验得出了最完整的实践数据。
 

课题组进一步的情景分析表明，到2030年，我国农业只要实现这一产量水平的80%，同时保持2012年的种植面积，便可以保证直接的口粮消费以及不断增长的饲料粮需求；同时，减少活性氮损失30%、减少温室气体排放11%。
 

对于此项研究，自然出版集团中国区总监、《自然》杂志执行主编尼克•坎贝尔博士表示：“这篇研究论文代表着令人激动的、开拓性的农业科学研究，我们相信这项研究会吸引全球性的关注，在中国也不例外。”他同时认为，该项研究的众多中国研究者来自全国18所科研院校，“非常好地展示了中国的农业科学研究团体如何取得了具有全球意义的成就”。
 

采访中，张福锁表示，该项研究事实上勾画了一幅2030年~2050年中国农作物生产蓝图。这幅蓝图需要千千万万个农民一步步实现。“如果能够实现，相信我们的农业研究在国际农业领域将走向前列。”