科学家勾勒出中国农作物生产蓝图

日前，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。”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%。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。“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。”

京文