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      打牢基礎 下好農業科技進步“先手棋” ——農業基礎性長期性科技工作進展提速

      發布時間:2021-12-09

      “農業基礎性長期性科技工作是提升農業科技創新能力的基本要求,我們科研人員扎根祁陽,長期定位監測,積累了大量寶貴的原始數據,攻克南方水稻坐秋、紅壤酸化防治等重大難題。”國家土壤質量祁陽觀測實驗站常務副站長張會民說。我國地域遼闊,生態環境類型多樣,農業區域性強、差異大,既有獨一無二的青藏高原,又有廣袤的中緯度溫帶干旱農區,這決定了我國很難直接借鑒國際先進國家已有的科學基礎數據和技術創新成果來解決我們自己的農業問題。

      如何讓農業基礎性、長期性科技工作落地生根,扭轉我國農業定位觀測缺位、基礎數據嚴重不足、長期檔案不成體系的局面?2017年3月農業農村部正式啟動農業基礎性長期性科技工作,圍繞土壤質量、農業環境、植物保護等10個領域,在456個試運行實驗站開展77項觀測任務。2018年、2019年,分兩批正式確定命名了100個國家農業科學觀測實驗站,形成了以11個數據中心為“塔尖”、100個觀測實驗站為“中堅”、4萬個國控監測點為“塔基”的“金字塔”式工作架構。

      構建觀測監測體系

      積累大量基礎科學數據和材料

      全球81%的耕地,中國49%的耕地缺乏灌溉條件,依靠降水生產,降水卻總是入不敷出,這些耕地名為旱地。山西壽陽位于黃土高原上,也是我國旱地區域的腹地,地質運動和風水侵蝕造就的特殊地形,讓這里成為觀測中國旱地生產的典型區域。

      在壽陽景尚站,一塊280多畝的新試驗田,被分割成小塊,種植著玉米、高粱、大豆、蠶豆等旱地作物,這些小地塊承擔著不同的試驗任務,如“旱地農田水分平衡研究”“旱地農田生物多樣性與提升機制研究”“可控生物降解地膜研發”等,有些試驗已經持續多年。

      “旱地農業,主要依靠降水,能否更有效地利用降水,是我們研究的重點之一。2000年前,這一數據是56%。”國家農業環境壽陽觀測實驗常務副站長孫東寶說,通過30多年來的觀測研究,壽陽站已經探索出了一整套旱地農業技術,水資源利用率最高可以達到70%。“十二五”以來,累計應用面積5043萬畝,新增糧食22.1億千克,新增產值91.7億元。

      近年來,依據全國農產品產地土壤重金屬污染普查結果,綜合考慮當地農產品產地土壤環境狀況、種植農作物類型等情況,在全國31個省(區、市)科學布設了4萬多個農產品產地土壤環境國控監測點,涵蓋全部產糧大縣和主要土壤類型,開展產地環境、氮磷流失、農膜殘留等監測,提升了監測預警的能力和水平。針對不同區域土壤氣候條件和農業產業特點,建立了1個數據總中心和土壤質量、農業環境、種質資源、植物保護等10個數據中心,形成了國家農業科學觀測數據傳輸匯交、分析研判、共享共用的網絡系統。已積累了海量(1000TB)的數據、文字、圖片、視頻等各類基礎性數據和材料,為農業領域的基礎理論研究和關鍵技術研發提供了有效的數據支撐。  

      探索農業科學規律

      推進農業基礎理論創新和關鍵技術研發

      “重大的科技創新,都是遵循‘實踐—理論—再實踐’或‘觀測發現—理論解釋—科學驗證’的多次反復,從螺旋式上升的認知過程中總結提煉出來的,并應用到指導農業生產實踐活動中。”國家植物保護觀測數據中心主任周雪平說。

      近幾年,草地貪夜蛾等侵入我國,對玉米、小麥等糧食作物生產構成重大威脅。中國農業科學院吳孔明院士團隊在云南省江城縣、瀾滄縣及瑞麗建立了集高空測報燈、昆蟲雷達、性誘劑、田間普查等技術手段于一體的野外監測點,實現了對中緬邊境線500公里的昆蟲跨境遷飛多維度實時監控。2018年12月11日,瀾滄監測站高空測報燈成功誘捕到跨境入侵我國的第一頭草地貪夜蛾成蟲;2019年1月11日江城站首次證實草地貪夜蛾為害玉米,并監測到定殖種群。通過田間調查,結合高空測報燈、性誘劑誘捕和雷達監測等數據,準確判斷了從緬甸不斷侵入我國的草地貪夜蛾的種群數量;通過長時間序列的氣象資料分析和軌跡模擬結果,科學預測了緬甸地區草地貪夜蛾進入中國的遷飛路徑和關鍵的入侵時間,并及時地發布了草地貪夜蛾的預警信息,為開展草地貪夜蛾的實時監測和科學防控提供了重要的指導依據。

       “小菜蛾是一種十字花科蔬菜作物的重大害蟲,每年在全球造成的經濟損失高達40至50億美元,在我國造成的經濟損失已達到7.7億美元。”國家農業科學觀測數據中心常務副主任馬春森說,基于5年12個地點的小菜蛾田間越冬數據以及40年1806條小菜蛾抗藥性監測數據,研究團隊分離出制約小菜蛾越冬的關鍵氣候因子,并構建出越冬存活模型和高抗分布模型。氣候變化將導致過渡地帶的越冬存活率和抗藥性的增加,我國河南地區是小菜蛾越冬的“邊緣”地區。在常年越冬區,提倡使用綠色防控技術,并交替使用作用機理不同的農藥來治理,而在非越冬區盡可能使用與越冬區作用機理不一樣的農藥,以便減緩抗藥性的發展。  

      取得重要科技成果

      支撐國家和區域農業可持續發展

      草原是我國的生態屏障和后備戰略資源,更是農牧民賴以生存的物質基礎,但科研監測卻起步很晚。1997年,內蒙古呼倫貝爾草原生態系統國家野外科學觀測研究站的創建,填補了我國草甸草原生態系統觀測研究的空白。

      “通過觀測,我們搜集到了8000多個草原樣地數據,創建了國際先進的數字牧場技術體系,打造數字牧場,草原監測精度提高至90%,草原管理更加精細化了。”呼倫貝爾站站長辛曉平說,監測不僅用上了衛星、激光雷達等高科技手段,還自主設計研制了無人機、地面草地生產力無損傷測量設備、草地生產數據移動采集和實時處理系統等,創建了以衛星遙感數據為主體信息來源、近地航拍為重點區域信息插補、地基感測網和協同觀測為支撐的“天—空—地”一體化牧場信息獲取技術體系,實現了信息的空間全覆蓋。

      近些年,因勞動力成本上升、棉花價格下降等原因,黃河流域棉花(全部是Bt棉花)種植規模快速壓縮,從2007年到2019年面積下降幅度達80%。通過基礎數據收集,中國農業科學院植物保護研究所經濟作物蟲害監測與控制創新團隊基于新鄉監測點研究發現,隨著Bt棉花種植面積大幅減少,Bt棉花對農田生態系統中棉鈴蟲種群發生的控制能力明顯減弱,導致棉鈴蟲區域性種群數量不斷增加,2019年棉鈴蟲成蟲上燈數量上升至2007年的1.9倍。Bt棉花對棉鈴蟲幼蟲依然高效控制,因此Bt棉田棉鈴蟲幼蟲危害一直很輕。這個發現是國際上首例Bt作物減少種植對靶標害蟲區域種群發生調控作用的系統評價。這為今后Bt作物的科學布局及其在害蟲防控中的應用以及基于農田景觀格局的害蟲區域防控策略的創新提供了科學借鑒與理論依據。

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