“湖廣熟，天下足?！弊溆诒本?0度附近的江漢平原和洞庭湖平原，光熱水資源豐富，是我國重要的商品糧基地。
“在當(dāng)前國際糧食危機(jī)加劇的形勢下，應(yīng)重新審視‘湖廣熟，天下足’，強(qiáng)化南方糧食安全保障能力。”近日，在北京舉行的第796次香山科學(xué)會議上，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員陳洪松表示，亞熱帶地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨嚴(yán)峻資源環(huán)境挑戰(zhàn)，亟須發(fā)展綠色低碳和智慧農(nóng)業(yè)，構(gòu)建我國食物安全的南方防線。
糧食安全面臨隱患
我國亞熱帶地區(qū)主要指秦嶺-淮河一線到兩廣一帶，面積約占全國國土面積的1/4，人口約占全國總?cè)丝诘囊话耄隉嵬?、水熱充沛，是我國傳統(tǒng)優(yōu)勢的農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)。
“然而，從20世紀(jì)90年代開始，我國南方省份糧食生產(chǎn)地位逐步下降，進(jìn)入‘北糧南調(diào)’時(shí)代?！标惡樗烧f，1999年至2024年，亞熱帶地區(qū)糧食總產(chǎn)量的全國比重從51.23%下降到45.58%，雙季稻區(qū)復(fù)種指數(shù)目前僅有1.3左右，耕地棄耕撂荒現(xiàn)象普遍，糧食安全隱患大。
同時(shí)，亞熱帶地區(qū)的農(nóng)業(yè)面源污染情況依然嚴(yán)峻，區(qū)域化肥用量約占全國68%、養(yǎng)殖廢棄物排放占全國75%，農(nóng)田重金屬污染面積超過1億畝。
“作為我國水稻主產(chǎn)區(qū)，在當(dāng)前‘碳達(dá)峰’和‘碳中和’背景下，農(nóng)業(yè)固碳減排面臨巨大壓力。”陳洪松指出，農(nóng)業(yè)比較效益低、農(nóng)業(yè)資源利用率低、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化程度低，已經(jīng)成為制約亞熱帶地區(qū)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的三大問題。
這些問題共同指向農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵要素之一 ——土壤。
“土壤是生命之源、農(nóng)業(yè)之本。”中國工程院院士、中國科學(xué)院南京土壤研究所研究員張佳寶指出，要實(shí)現(xiàn)“萬物土中生”，必須有一個(gè)完整的、可自我恢復(fù)的健康土壤。
然而，中國工程院院士、山西農(nóng)業(yè)大學(xué)教授徐明崗發(fā)現(xiàn)，近年來紅壤農(nóng)田酸化問題日益突出。“目前，我國酸性農(nóng)田（pH值小于等于6.5）大部分分布在南方紅黃壤地區(qū)。”徐明崗指出，由于亞熱帶地區(qū)氣候濕潤、降水充沛且地形地貌復(fù)雜多樣，土壤酸化問題更加突出，“長期大量使用氮肥是南方耕地酸化的主要驅(qū)動(dòng)因素，對酸化貢獻(xiàn)率達(dá)65%以上”。
對此，徐明崗建議設(shè)立“酸化耕地治理”跨學(xué)科國家科技專項(xiàng)，重點(diǎn)支持智能化、新材料、新技術(shù)研究，同時(shí)搭建“天-空-地”一體化國家級長期酸化監(jiān)測平臺，將酸化耕地治理與高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、酸化耕地治理重點(diǎn)縣建設(shè)等項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合，梯次推進(jìn)酸化耕地治理。
除了治理土壤酸化，還要提升土壤內(nèi)在生產(chǎn)力。土壤生產(chǎn)力來自自然賦能和生物賦能，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行人工賦能。張佳寶介紹：“內(nèi)穩(wěn)性地力是促進(jìn)土壤生產(chǎn)力提升的靶標(biāo)。土壤有機(jī)質(zhì)積累，即增碳沃土，則是推動(dòng)地力提升的核心。其中，挖掘土壤生物賦能增碳沃土潛力巨大，對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義深遠(yuǎn)?！?/p>
筑牢水資源“防線”
“我國糧食呈‘北糧南調(diào)’格局，導(dǎo)致虛擬水‘北水南運(yùn)’量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出‘南水北調(diào)’工程調(diào)水量?！标惡樗蓢?yán)肅指出。
水資源作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的另一關(guān)鍵要素，同樣影響著亞熱帶地區(qū)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
“農(nóng)業(yè)是最主要的水資源消耗部門，在全球總用水中占比約70%?！敝袊こ淘涸菏?、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授康紹忠說，隨著人口增長，為實(shí)現(xiàn)到2050年糧食增產(chǎn)50%的目標(biāo)，農(nóng)業(yè)用水量還將增長35%。
然而，水資源短缺已經(jīng)成為制約糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品有效供給的短板?！拔覈司Y源偏少，‘水缺’比‘地少’更加嚴(yán)峻。”康紹忠介紹，我國的水資源僅占全球6%，卻有9%的耕地和18%的人口，“人均水資源不足世界平均水平的1/3，單位耕地面積水資源量不足世界水平的一半”。
此外，亞熱帶地區(qū)還廣泛分布著喀斯特地貌，土層較薄、土壤肥力較低，疊加該地區(qū)降雨集中、強(qiáng)度大，以及地表破碎、植被覆蓋率低等因素，存在嚴(yán)重的水土流失問題。
“水土流失是推動(dòng)喀斯特石漠化加劇的關(guān)鍵因素?！敝袊茖W(xué)院地球化學(xué)研究所生態(tài)環(huán)境與資源利用研究中心主任白曉永表示。針對該問題，白曉永團(tuán)隊(duì)突破傳統(tǒng)研究尺度限制，建立元尺度碳酸鹽巖風(fēng)化成土速率定量模型，構(gòu)建全球喀斯特成土速率動(dòng)態(tài)圖譜，并通過長期定點(diǎn)監(jiān)測，建立成土速率與水土流失的耦合關(guān)系，為保障喀斯特農(nóng)業(yè)生態(tài)安全奠定了基礎(chǔ)。
而針對水環(huán)境面源污染問題，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員吳金水指出，由于農(nóng)業(yè)農(nóng)村污染治理滯后，其對河湖流域污染負(fù)荷的貢獻(xiàn)率最高已上升到80%。通過10余年的小流域連續(xù)監(jiān)測，構(gòu)建丘陵區(qū)源流匯分布式治理、水網(wǎng)區(qū)生物消納往復(fù)進(jìn)化、湖垸區(qū)溝渠-回流節(jié)點(diǎn)生態(tài)治理等分區(qū)模式，能夠?qū)崿F(xiàn)水污染治理生態(tài)化，提高水資源利用率。
康紹忠認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水不僅需要發(fā)掘抗旱基因、培育抗旱節(jié)水型新品種，改進(jìn)灌溉技術(shù)，設(shè)計(jì)科學(xué)灌溉制度和作物水肥一體化，還要合理配置水資源，提高效能、減少無效損失。通過技術(shù)和制度創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)水效率的全鏈條調(diào)控、多過程耦合和多要素協(xié)同提升。
全球農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級已開啟
“智慧農(nóng)業(yè)是一種數(shù)字化管理、智能化決策、自動(dòng)化作業(yè)、精準(zhǔn)化投入和網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)的全新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營方式?！敝袊こ淘涸菏?、北京市農(nóng)林科學(xué)院研究員趙春江說。
“智慧農(nóng)業(yè)中的感知是基礎(chǔ)，認(rèn)知是核心，實(shí)施是體現(xiàn)?！壁w春江指出，感知的重點(diǎn)是多模態(tài)數(shù)據(jù)信息的融合對齊，利用生物感知機(jī)制全面、準(zhǔn)確地獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境和作物信息；認(rèn)知?jiǎng)t是通過建立小模型和大模型，將海量、多源、異構(gòu)的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可操作的知識和決策，實(shí)現(xiàn)從“看清”到“看懂”的跨越。
然而，亞熱帶地區(qū)存在農(nóng)業(yè)種植難度大、統(tǒng)籌管理弱和市場韌性差等系統(tǒng)性困境。中山大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院教授石茜介紹，其團(tuán)隊(duì)通過研發(fā)空天地一體化智能檢測體系，實(shí)現(xiàn)地塊級溫度-水分-物候的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，可以及時(shí)定位農(nóng)作物的早期干旱、營養(yǎng)缺乏和生長異常等問題。
“全球農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級已正式開啟?！睍?，中國工程院院士、中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員印遇龍指出，應(yīng)在遵循生態(tài)農(nóng)業(yè)原理的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代信息技術(shù)對生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程進(jìn)行精細(xì)化感知、智能化決策、精準(zhǔn)化作業(yè)、智慧化管理，提升生態(tài)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)力、資源利用效率、環(huán)境效益、產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭力。
同時(shí)，印遇龍表示，“生態(tài)”“綠色”“有機(jī)”等概念在全國范圍內(nèi)仍存在較大模糊性，建議構(gòu)建生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)機(jī)制，建立并完善農(nóng)業(yè)生態(tài)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與團(tuán)體認(rèn)證體系建設(shè)機(jī)制等。
“未來我國應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)國際合作與本土創(chuàng)新的深度融合，推動(dòng)功能產(chǎn)品開發(fā)、智能技術(shù)普及與市場整合體系完善，形成具有中國特色的生態(tài)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展道路。”印遇龍呼吁。