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【锚定2035·院士谈科学报国】农业绿色发展大有可为

来源:光明网-科普中国2024-11-19 09:36

  编者按:习近平总书记指出,“科学普及是实现创新发展的重要基础性工作。”为助力高水平科技自立自强,中国科协科普部联合光明网推出“院士高端科普”栏目,邀请各领域院士就我国当下热点科技问题给予权威解答,服务引导更多科技工作者提升科研科普能力,促进全民科学素质提升,为科技强国建设贡献科普力量。#千万IP创科普

  许多人认为农业天然等同于绿色,其实不然。

  近年来,我国农业发展不断迈上新台阶,粮食连年丰收的同时却也付出了一定代价。为满足人类需求,农业生产活动大幅改变了地球的自然状态,比如砍伐森林种植作物、大规模饲养畜禽等,这些活动虽然提供了丰富的食物和能源,但也产生了大量废弃物。另一方面,农业系统并不是一个封闭系统,生产过程中会不可避免地会出现“漏气、漏水、漏肥”的问题,使得农业生态环境亮起了“红灯”。

【锚定2035·院士谈科学报国】农业绿色发展大有可为

  这些问题如果处理不当,将对地球生态系统造成不可逆转的损害,农业不仅肩负着生产粮食和能源原料的重任,更需承担起保护地球环境的使命。这也进一步表明,农业必须向绿色发展转型。

  但目前,我国农业面临着投入高、产量不够高、环境代价大的挑战。以肥料为例,自1985年左右开始大面积施用,最高时化学氮肥的用量是作物实际需求量的1.5倍,过量的盈余造成了污染风险。因此,农业绿色发展的目标,就是要在现有的基础上,增产30%以上、增效50%以上、减排50%以上,品质要大幅度提升,农民收入要大幅度增加,生态系统的服务功能大大提升。只有这些目标达到,才能真正实现农业绿色发展。

  为实现这一目标,我们提出“三步走”策略:第一步,减肥增效,即不增加投入的同时保证产量不减或小幅度增产,节肥20%以上;第二步,绿色增产增效,实现增产10%-20%,增效30%;第三步,绿色高产高效,增产30%,减排增效50%。如果能够实现,我国将成为全球农业绿色发展的典范。

【锚定2035·院士谈科学报国】农业绿色发展大有可为

  就作物生产而言,第一步策略我们从本世纪初便开始探索。在测土配方施肥行动中,我与朱兆良先生在华北和太湖流域等地一起进行了小麦和玉米、小麦和水稻的轮作试验,发现可以减少30%的氮肥投入,但产量不减,效率还能提升30%-50%,环境减排(包括大气、水和土壤残留等)也可以成倍下降。

  第二步策略中,我们首先在玉米上取得了突破。通过在华北和东北的实践,发现在实现第一步的基础上,建立以土壤-作物系统综合管理为核心的绿色增产增效技术体系,实现了作物高产与资源高效。后来,我们将这项技术应用到了全国三大主要粮食作物产区,平均增产30%,减排50%,相关成果于2014年发表在《Nature》上。

  第三步实现起来难度相对更大。原因是我国的耕地质量无法达到要求。在不施肥的情况下,需要供应50%的水分和养分才能满足作物生长需求,而欧美只需要20%~30%便可以满足。为提高耕地质量,需要进行优化耕层管理,将植物群体调控到与光热匹配的最佳状态,实现群体最大幅度地将光温资源转化为干物质,集成沃土-根层调控-群体优化的绿色高产高效技术模式。除此之外,还需要实现机械化和信息化等。

  以河北曲周为例,1973年,以石元春和辛德惠为代表的老一辈中国农业大学师生扎根于此,开展“改土治碱”科技大会战,成果迅速推广到全国,涉及3.8亿人口、4.7亿低产耕地的治理,“黄淮海地区农业综合开发研究”也获得国家科技进步特等奖。2009年,我们团队师生在曲周建立全国第一个科技小院,与农民一起开展作物高产高效、绿色增产增效技术创新与应用推广,到2024年,曲周绿色增粮“千亩示范方”周年亩产达到1522kg,实现了“绿色吨半粮”的重大突破。51年来,河北曲周经历了从改土治碱到高产高效,再到绿色高质高效的转变,昔日的盐碱滩变成了米粮川。如今,科技小院作为技术创新与应用的前沿阵地,已遍布全国1800多个地点,惠及5.7亿亩土地和2000万农民,证明了科技在推动农业绿色发展中的巨大潜力。

  但也要看到,虽然农业绿色发展已在全国范围内广泛开展,可公众的参与度和行动力尚显不足,亟需从理念层面深化对绿色发展必要性的认识,从政策上引导全民关注绿色发展,不能把保护环境的责任全部推给农民。对于农产品消费者来说,他们也有责任推广应用绿色发展理念,特别是城市的消费者,他们有知识有能力推动绿色健康消费,他们要一起来保护地球,发展绿色农业,建设绿色家园。

  展望未来,我深知技术进步永无止境。从传统的水肥管理、栽培技术,到现代的良种选育、绿色投入品开发,再到良法与智能装备的一体化应用,每一步进展都为实现农业绿色转型提供了可能。我坚信,通过不断挖掘土壤与生态环境的潜力,结合智能技术的力量,农业绿色发展不仅大有可为,更将成为推动国家可持续发展战略的重要力量。

  (作者:张福锁 中国工程院院士、中国农业大学教授,光明网记者蔡琳、李欣哲整理)

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