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“十八连丰”背后的科技底气

光明网-《光明日报》 2022-01-13 13:16:45

责编:王丹

  光明日报记者 杨 舒

  13657亿斤!刚刚过去的2021年,中国粮食产量再创新高。

  产量比上年增加267亿斤,至此,我国粮食生产已连续7年保持总量在1.3万亿斤以上,喜获十八连丰。

  大国粮仓稳,开局仓廪足。这一切,离不开好种子、好植保、好农机、好耕地,更离不开其背后高水平农业科技的自立自强。

  农业生物技术育种与作物基因组学研究迈入国际前列,农业领域科学家发表的国外期刊论文量跃居世界第一,农业科技进步贡献率突破60%……回首“十三五”,农业高新技术加快发展,农业科技成果加速产出,创新体系效能在改革中稳步提升,我国农业科技整体实力进入世界前列。

  农业农村部科技发展中心主任杨雄年将这一切形容为“华丽转身”—“农业科技的支撑引领从‘一农’向‘三农’转变,从‘数量型’向‘质量型’转变,从‘资源消耗型’向‘内涵式’转变。”

  中国人的饭碗牢牢端在自己手上,科技是支撑,更是底气。

  把一株野生稻“驯化”为农民手中的粮食,需要多久?答案是约7000到10000年。如何在短时间内培养良种?

  抓住种子这个“要害”

  用占世界9%的耕地养活占世界近20%的人口,如何多产粮,出路在科技,种子是核心。

  把一株野生稻“驯化”为农民手中的粮食,需要多久?答案是可能约7000到10000年。

  2021年3月,中国科学院种子创新研究院/中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队,首次提出了异源四倍体野生稻快速从头驯化的新策略,为大大缩短这一进程提供了可能。这项发表于国际期刊《细胞》上的成果,被视为水稻研究领域的一项重大突破性进展,有望给世界粮食生产带来颠覆性革命。

  一粒种子可改变世界,这只是一个缩影。

  相关报告统计,“十三五”期间,我国农业领域获得国家科技“三大奖”159项,颁发神农奖540项、丰收奖1631项。其中,水稻高产优质性状形成的分子机理及品种设计获得2017年国家自然科学一等奖,水稻遗传资源的创制保护和研究利用获得2020年国家科技进步一等奖,中国农业科学院作物科学研究所小麦种质资源与遗传改良创新团队、袁隆平杂交水稻创新团队分别获得2016年和2017年国家科技进步创新团队一等奖,“这充分展示出我国水稻、小麦科技创新的强大实力和国际先进水平。”杨雄年说。

  不久前发布的《2021全球农业研究热点前沿分析解读》显示,中国在作物、畜牧兽医、农产品质量与加工、农业信息和农业工程学科领域中,领先优势始终明显,热点前沿总体表现力得分均排名第一。2021年9月,国家知识产权局发布的《生物育种产业专利导航研究成果》也指出,全球生物育种产业近十年来专利数量快速增长,我国生物育种专利申请量排名第一。

  每年冬天,地跨海南省三亚、陵水等地的国家南繁科研育种基地里都是一片繁忙。多年来,一代代来自全国各地的育种科学家纷纷在此时“南迁”投身农业育种工作,全国近70%的农作物新品种都曾在这里“成长”,如今,这里堪称“南繁硅谷”,成为中国种业科技的硬核支撑。

  中国粮用中国种。截至目前,我国主要农作物良种基本实现全覆盖,自主选育品种面积占95%以上,水稻、小麦两大口粮作物品种自给率达100%。“这些年,我们粮食单产有较大幅度提升,50%以上归功于品种改良。”农业农村部总农艺师、发展规划司司长曾衍德这样评价。

  传统农业是典型的劳动密集型产业,农业机械的使用极大地解放了生产力,如果再给农机加上“智能”呢?

  农机插上“智慧”翅膀

  2021年10月,在“十三五”科技创新成就展上,我国自主研制的首台340马力智能无级变速拖拉机前人头攒动。这台墨绿色的“钢铁巨人”光轮胎就有两米高。它引入北斗导航系统,可实现无人驾驶作业,还能根据地势的情况,进行智能无级变速,科幻感十足。此外,这台大马力拖拉机通过配置8条轮胎的驱动方式,增加了地面附着面积,增大牵引力,同时还减少了对土壤的破坏,可实现复杂土壤中的高效率作业。

  以上种种核心关键技术的突破,打破了国外高端农业装备的长期技术垄断,代表着中国农机装备水平的新高度。

  事实上,过去几年,大江南北田间地头的“科技味儿”越来越浓,农业生产由此插上了“智慧”的翅膀。

  在新疆,推广应用的北斗导航自动驾驶技术实现了棉花生产的机械化信息化融合发展,示范推广的国产高性能大马力拖拉机配套犁、国产六行打包采棉机等高端装备更提供了强有力的技术支撑;在河南,玉米种植大户可将机收的玉米从田间地头直接送到玉米烘干基地,经过先进农机的玉米棒烘干、脱粒、籽粒烘干“一条龙”作业,实现粮食即收即存储;在江西,从打田到收割,水稻种植可全程机械化,在先进水稻收割机的帮助下,曾经最苦最累的“双抢”不再难熬。在5G技术+北斗高精定位技术支撑下,农机的定位甚至可以精确至厘米级别,有效提升农业资源利用率,节本增效。

  统计显示,“十三五”期间,我国农作物耕种收综合机械化率超过71%,全国农田灌溉水有效利用系数从0.53提高到0.57,我国科学家在研究热点“无人机农业信息获取技术及应用”中同样表现出色,全球排名第一。

  不久前,在中国农学会发布的《2021中国农业农村重大新技术新产品新装备》中,一款航空精准施药雾滴沉积检测系统夺人眼球。这款装备通过智能无人机和传感器的支持,能够实现对农药药滴的精准喷洒监测,可谓“滴滴可控,算无遗漏”,彰显出农用无人机的“中国智慧”。

  据中国农机流通协会市场监测,农业无人机年度销量从2017年的不足千架发展到2020年的1.53万架,四年时间增长了17倍。2020年,我国拥有植保无人驾驶航空器70779架,较上年大幅增长77.52%。

  “我国精准农业航空植保技术与农业智能装备引领了世界农业信息技术发展方向,植保无人飞机的保有量、作业面积处于世界首位。”杨雄年说。

  绿色是农业的底色,但化肥和农药的过多施用,不仅增加了生产成本,也产生了环境污染。高效、绿色与可持续农业如何发展?

  植保擦亮绿色底色

  小麦赤霉病被称为小麦的“癌症”,是威胁粮食安全的重大国际性难题。我国每年小麦赤霉病受害面积6000多万亩,直接经济损失达100亿元。2021年,山东农业大学孔令让团队首次从长穗偃麦草中克隆了主效抗小麦赤霉病基因Fhb7,揭示了其抗病分子机理和遗传机理,为从育种角度解决日益严重的小麦抗赤霉难题提供了宝贵的种质资源,也助力了绿色防控。这一重大植保突破入选2021中国农业科学十大重大进展。

  绿色是农业的底色,从主要依靠拼资源、拼消耗转到可持续发展上来,靠的是绿色兴农的科技支撑。几年来,我国农业科研机构通过加强农业污染防治基础研究和关键技术集成示范应用,组建化肥农药减量增效、畜禽养殖废弃物处理等国家科技创新联盟,深化产学研企协作,合力突破农业污染防治技术瓶颈。

  数据显示,“十三五”时期,中央财政共投入23.29亿元,启动实施“化学肥料和农药减施增效综合技术研发”重点专项,有力支撑了化肥农药零增长行动计划,三大粮食作物的化肥和农药利用率均超过40%,农作物秸秆综合利用率达到86.7%,全面支撑了农业资源可持续利用和绿色发展。

  小小纳米技术听起来“高精尖”,却能在农业生产中派上大用场。

  中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员崔海信介绍,目前,纳米科技与新材料集成创新与应用,在农业领域正孕育着颠覆性技术突破,也为发展高效、绿色与可持续农业提供了前沿科技手段。尤其是利用纳米技术创制高效、安全、低残留“纳米农药”,已成为绿色农药创新发展的主流。

  如今,我国科学家已将纳米材料应用于肥料、农药以及疫苗研制中,在纳米药物设计原理、增效机理、制备技术与工艺集成等方面形成了一批具有完全自主知识产权的成果,同步于该领域国际前沿研究,为世界农业绿色发展提供了技术选择方案,成为“十三五”时期我国农业科技丰硕成果中的一大亮点。

  土地是农业之根,土壤的质量决定了农作物的产量和质量。在确保耕地面积的同时,我们更要思考,如何保证耕地质量?

  向耕地难题进发

  冬闲时节,中国农科院祁阳红壤站里的实验田依然一片绿意。60年多来,这个国家级重点野外观测实验站聚焦土壤这一长期、基础性问题,已拥有6个持续时间超过30年的长期定位试验,积累超过20000份土壤样品,超过5000份植株样品,160万个观测研究数据。这些数据已成为攻克南方红壤酸化难题、提高地力的金钥匙。

  严守18亿亩耕地红线,强化耕地保护,是稳产丰产的关键所在。但据农业农村部“2019年全国耕地质量等级情况公报”显示,全国耕地一到三等耕地仅占31%,中低产田占比高达2/3以上,优质耕地资源十分紧缺。

  有土斯有粮,瞄准耕地这个要害,中国科学家正信心满满,全力进发。2021年12月,国家耕地科学中心正式成立。依托在东北黑土地有机质提升、南方低产水稻土改良、南方红壤酸化防治、粮食作物养分资源高效利用等领域的丰硕成果,科学中心将坚持团队作战,打破小而散的传统研发模式,以成建制的团队为任务攻关单元;坚持协同共享,构建纵向核心产业系统布局和横向关键共性技术集成支撑的创新联合体,服务“藏粮于地”战略,支撑解决“耕地要害问题”。

  而于2020年底成立的国家黑土地保护与利用科技创新联盟,正围绕黑土地的保护与利用,凝聚院校、科研机构、市县农技农机推广部门、龙头企业和农民合作社等单位的力量,带领农民切实把“耕地中的大熊猫”保护好、利用好。

  点滴的科技进步背后是创新体系效能的提升。

  杨雄年介绍,凝聚各方力量,共同解决现代农业发展中的重大技术瓶颈问题,目前,这样的科技创新联盟我国已建成51个,其中,16个标杆联盟进入实体化运行。提升原始创新能力,42个综合性重点实验室、335个专业性重点实验室、269个农业科学观测实验站按规划实施,共同组成了农业学科群体系。江苏南京、山西太谷、四川成都、广东广州、湖北武汉等5个国家现代农业产业科技创新中心,更成为“农业硅谷”和区域经济增长极。

  粮食安全乃国之大者,曾衍德说:“我国粮食生产连年丰收,粮食安全总体有保障。也要看到,未来一个时期需求还将持续增长,抓粮食生产的劲头只能紧不能松。”因此,抓好耕地和种子“两个要害”,推动经营创新和机具创制创新,用现代化的手段来确保粮食安全,将是这个五年我们的首要任务。

  (本文图片均为新华社发)

  《光明日报》( 2022年01月13日 16版)

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