黨的二十大報告指出：“全方位夯實糧食安全根基”“牢牢守住十八億畝耕地紅線，逐步把永久基本農(nóng)田全部建成高標準農(nóng)田”,。這既有耕地數(shù)量問題,，又有耕地質(zhì)量問題。我國人地矛盾日益尖銳,，耕地科技創(chuàng)新勢在必行,，主要體現(xiàn)在：我國用占世界9%的耕地，養(yǎng)活全球20% 的人口,，耕地資源十分緊缺,；我國耕地基礎地力對糧食產(chǎn)量的貢獻率僅為50%，遠低于歐美國家的70%～80%,；人均耕地數(shù)量下降與糧食需求剛性增長之間的矛盾日益尖銳,。

（一）我國耕地資源現(xiàn)狀

我國耕地資源現(xiàn)狀不容樂觀——呈現(xiàn)“三少”“兩降”現(xiàn)象。“三少”主要是指：人均耕地面積少,，從1996年人均1.59畝減少至目前的1.36畝,；高質(zhì)量耕地數(shù)量少，中低產(chǎn)田占2/3,；可挖潛耕地資源少,，逼近18億畝耕地紅線?！皟山怠敝饕侵福核疅豳Y源質(zhì)量下降,，水熱條件好的長江中下游地區(qū)和華南地區(qū)耕地大幅減少，而水熱條件差,、只能一熟的東北,、內(nèi)蒙古及長城沿線地區(qū)耕地大幅增加；耕地健康質(zhì)量下降,，土壤污染等問題突出,。

（二）主要耕地質(zhì)量問題

我國耕地質(zhì)量面臨的主要問題包括以下六個方面：一是東北黑土地退化，黑土層變薄,，近50年由100cm下降到40cm,，有機質(zhì)由10%下降到3%；二是北方旱地干旱變淺,，由于水資源短缺,，地下水嚴重超采，由于機械壓實,，耕層淺化（小于12cm）,；三是南方旱地酸化貧瘠化，14.5%的耕地嚴重酸化,，由此造成減產(chǎn)20%；四是南方水田低產(chǎn)障礙,，土壤呈現(xiàn)瘦,、板、爛,、酸,、冷等特性；五是鹽堿地面積擴大,，現(xiàn)有鹽堿耕地1.14億畝,，較上世紀80年代面積增加了30%；六是農(nóng)田污染加劇,，污染源包括重金屬,、農(nóng)業(yè)面源、抗生素、農(nóng)藥,、農(nóng)膜,、微塑料等。

（三）國際耕地科技發(fā)展趨勢

國際耕地科技發(fā)展趨勢具體表現(xiàn)為以下五個方面,。一是耕地監(jiān)測向長期定位聯(lián)網(wǎng)及智慧化監(jiān)測發(fā)展,。長期試驗已從單一試驗走向整合和網(wǎng)絡研究，長期土壤生態(tài)系統(tǒng)研究已經(jīng)納入美國科學基金會關(guān)鍵帶探測網(wǎng)絡,。二是耕地退化與改良一直是重要研究任務,。土壤生產(chǎn)力及其可持續(xù)提升機理和途徑一直是耕地科技的中心任務，以土壤肥力為中心的養(yǎng)分與元素轉(zhuǎn)化是研究重點,。三是耕地培肥向綠色生態(tài),、精準智能與可持續(xù)發(fā)展。秸稈還田已列入國際持續(xù)農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一,。歐盟,、英國、德國,、丹麥等通過肥料立法,，頒布養(yǎng)分限量標準。美國倡導4R施肥技術(shù),，各州均建有計算機推薦施肥專家系統(tǒng),。美國、歐洲和日本等肥料向復混化發(fā)展,，并致力于養(yǎng)分釋放與作物需求同步的緩控釋肥料研發(fā),。四是耕地利用由單一生產(chǎn)功能向生產(chǎn)、環(huán)境,、生態(tài)服務多功能拓展,。社會與公眾需求已成為耕地科技發(fā)展的內(nèi)在牽引力，聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標涉及耕地質(zhì)量,、環(huán)境污染,、土壤健康等方面，應對氣候變化挑戰(zhàn)催生了土壤碳循環(huán)研究的興起,。五是多學科交叉,、新技術(shù)應用為耕地科技創(chuàng)新注入了重要推動力。土壤微生物組已被列為農(nóng)業(yè)領域亟待突破的五大研究方向之一,，穩(wěn)定性同位素示蹤技術(shù)已用于元素循環(huán)和轉(zhuǎn)化過程研究,，模型模擬在養(yǎng)分運移、碳氮循環(huán),、全球變化等研究方面發(fā)揮了重要作用,。

（四）我國耕地科技的差距與挑戰(zhàn)

與發(fā)達國家相比,，我國耕地科技整體上處于跟蹤國際前沿水平。耕地監(jiān)測方面,，長期試驗聯(lián)網(wǎng)與關(guān)鍵帶研究有待整合,，智慧監(jiān)測有待發(fā)展；耕地改良方面,，土壤退化,、酸化、鹽堿化機理與阻控關(guān)鍵技術(shù)研究不足,；耕地培肥方面,，秸稈高效還田、智能化推薦施肥技術(shù)與高效培肥產(chǎn)品缺乏,；耕地利用方面,，土壤健康、污染防控,、固碳減排等關(guān)鍵技術(shù)亟需突破,。

由此，我國耕地科技創(chuàng)新的發(fā)展思路在于：以耕地保護與利用為核心,，以“發(fā)現(xiàn)問題,、消減障礙、提升地力,、生態(tài)服務”為總體思路,，開展耕地監(jiān)測、耕地改良,、耕地培肥,、耕地利用創(chuàng)新研究。這是保障國家糧食安全,、生態(tài)安全和農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略需求?，F(xiàn)階段我國耕地科技關(guān)鍵問題主要包括四個方面：耕地資源時空演變與驅(qū)動機制、耕地質(zhì)量退化過程與阻控機理,、耕地地力提升機理與關(guān)鍵技術(shù),、耕地生態(tài)服務功能與調(diào)控途徑。

（一）科技創(chuàng)新進展

中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所（簡稱“資源所”）在耕地監(jiān)測,、耕地改良、耕地培肥,、耕地利用等耕地科技創(chuàng)新方面取得重要進展,。耕地監(jiān)測方面，牽頭構(gòu)建耕地質(zhì)量與土壤肥力監(jiān)測網(wǎng),，建成高精度數(shù)字土壤,、天空地一體化耕地智慧監(jiān)測網(wǎng)和旱澇災害遙感監(jiān)測系統(tǒng),；耕地改良方面，紅壤酸化和低產(chǎn)水稻土得到改良,，土壤有機質(zhì)提升,；耕地培肥方面，在養(yǎng)分生理,、高效施肥和肥料創(chuàng)制方面科技有突破性進展,；耕地利用方面，綜合利用土地資源,，提升土壤固碳與生態(tài)服務功能,，促進農(nóng)田污染防控。

（二）南方低產(chǎn)水稻土改良研究

我國南方低產(chǎn)水稻土約1億畝,，產(chǎn)量不及高產(chǎn)田的一半,，突出問題在于專性改良技術(shù)缺乏。據(jù)此,，資源所創(chuàng)建了涵蓋生物肥力的稻田質(zhì)量評價體系,，為不同類型水稻土肥力評價提供關(guān)鍵參數(shù)；闡明了我國南方低產(chǎn)水稻土養(yǎng)分特征,，西南稻區(qū)缺有效磷,，東南稻區(qū)缺速效鉀和有效硅，土壤酸化明顯,；揭示了五大典型低產(chǎn)稻田的障礙機理,，研創(chuàng)了低產(chǎn)水稻土改良關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品。

（三）養(yǎng)分資源高效利用研究

我國化肥過量施用,，肥料利用率低,，有機資源未充分利用。技術(shù)突破的關(guān)鍵在于創(chuàng)新養(yǎng)分推薦方法,，發(fā)展有機替代技術(shù),。據(jù)此，資源所創(chuàng)建了基于產(chǎn)量反應和農(nóng)學效率推薦施肥新方法,，研發(fā)出水稻,、小麥和玉米養(yǎng)分專家系統(tǒng)（NE），創(chuàng)新了有機資源高效利用理論與技術(shù),，并研發(fā)了基于氮素調(diào)控的秸稈高效還田技術(shù),。

（一）理論創(chuàng)新

我國耕地科技理論創(chuàng)新的方向主要包括六個方面：一是地球關(guān)鍵帶過程與耕地質(zhì)量演變；二是耕地退化機理與肥力培育,；三是土壤微生物學過程與功能,；四是養(yǎng)分高效利用機理與精準管理；五是土壤侵蝕與耕地保護,；六是耕地生態(tài)服務與土壤健康,。

（二）技術(shù)攻關(guān)（低產(chǎn)田改造）

技術(shù)攻關(guān)（低產(chǎn)田改造）的方向在于結(jié)合區(qū)域特征,，根據(jù)造成低產(chǎn)的原因，適用相應的低產(chǎn)田改造技術(shù),。

1. 東北區(qū)

低產(chǎn)區(qū)域主要位于松嫩平原西部,，三江、遼河平原低洼處,，小興安嶺,、長白山、陰山南北麓丘陵坡地,，以草甸土,、黑鈣土、風沙土,、栗鈣土,、鹽堿土為主。以上地區(qū)低產(chǎn)的主要原因是鹽堿,、瘠薄,、潛育化、障礙層次,、酸化,、風蝕、水蝕,。相應的改造技術(shù)主要有免耕覆蓋,、秸稈還田、輪作,、施有機肥,、鹽堿土改良劑和退耕還林。

2. 黃淮海區(qū)

低產(chǎn)區(qū)域主要位于丘陵上部,，平原局部高地,，濱海低地，以粗骨土,、棕壤為主,。以上地區(qū)低產(chǎn)的主要原因是土層淺薄、土壤鹽漬化,、膠東土壤酸化,、干旱、沿淮地區(qū)粘板澇漬,。相應的改造技術(shù)主要有秸稈還田,、適水種植、完善排灌降鹽降漬,、調(diào)理劑或有機肥降酸,。

3. 長江中下游區(qū)

低產(chǎn)區(qū)域主要位于丘陵、山地中上部及沿海區(qū)域,，以黃棕壤,、棕壤、紅壤,、褐土為主,。以上地區(qū)低產(chǎn)的主要原因是山地地形起伏、酸化,、養(yǎng)分瘠薄,、灌溉條件差，沿海灘涂鹽漬化,。相應的改造技術(shù)主要有施用調(diào)理劑/堿性肥料,、增施有機肥和完善排灌改良鹽堿地。

4. 華南區(qū)

低產(chǎn)區(qū)域主要位于普洱和保山市山區(qū),，右江流域石灰?guī)r地區(qū),、雷州半島、海南西北沿海,，以及酸化土壤,，以磚紅壤、紫色土,、石灰?guī)r土為主,。以上地區(qū)低產(chǎn)的主要原因是山地土壤瘠薄酸化、沿海土壤鹽漬化,、反酸田,、冷浸田及潛育化田。相應的改造技術(shù)主要有旱地施調(diào)理劑和有機肥,、潛育化田工程排水和反酸田引淡洗酸,。

5. 西南區(qū)

低產(chǎn)區(qū)域主要位于烏蒙山區(qū)，武陵山區(qū)及隴南山地,，以黃棕壤,、石灰?guī)r土為主。以上地區(qū)低產(chǎn)的主要原因是土層淺薄,、礫石多,，瘠薄、酸化,、潛育化,、障礙層次等。相應的改造技術(shù)主要有聚土耕作或橫坡耕作減少水土流失,，增施有機肥料培肥地力,。

6. 西北區(qū)

低產(chǎn)區(qū)域主要位于黃土高原溝壑區(qū),，準噶爾盆地、塔里木盆地西北,、祁連山山地,、環(huán)青海湖區(qū)，以灰鈣土,、風沙土,、棕鈣土、灰漠土,、栗鈣土為主,。以上地區(qū)低產(chǎn)的主要原因是土層薄、干旱,、瘠薄,、侵蝕嚴重、甘新區(qū)鹽漬化,、沙化,、荒漠化。相應的改造技術(shù)主要有恢復坡地植被,，修筑梯田地?。唤斩捀采w還田,、增施有機肥和綠肥,；修筑植物籬或防護林網(wǎng)；完善排灌,，改良鹽堿地,；發(fā)展節(jié)水灌溉，水肥一體化,。

（本文根據(jù)作者在“清華三農(nóng)論壇2023”上的演講整理,，經(jīng)本人確認并授權(quán)。）

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