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张福锁院士:农业绿色发展的“121”行动
12月23日,在贵阳举行的第三届现代农业发展论坛上,中国工程院院士、中国农业大学教授、国家农业绿色发展研究院院长张福锁作了题为《创新科技,推动农业绿色发展》的报告。本报特将报告内容整理成文,以飨读者。
中国工程院院士、中国农业大学教授、国家农业绿色发展研究院院长 张福锁
当前,我国农业绿色发展面临三大挑战。一是产量不高、品质不优,资源投入却很高;二是不能满足人们日益增长的营养健康需求;三是资源环境代价高,绿色程度低,不可持续。农业绿色转型,便是由高投入、高污染向高产出、高效率、少污染转型。基于此,我们提出面向未来农业绿色发展的“121”行动,即“1”套理论——根际生命共同体理论;“2”个突破——绿色智能肥料产品创新与绿色高产高效技术创新;“1”大变革——绿色高产高效区域实现。
“植物—根系—根际—菌丝际—土体及其微生物”构成了一个独特的能量流动、信号交换和养分循环一体化的互作体系,是一个以“根际互作”为枢纽、多界面互作耦联、逐级放大的生命共同体。随着对根际生命共同体研究的深入,“植物—丛枝菌根真菌—细菌”三界互作连续体的概念等被提出,根际生命共同体理论体系构建越来越完善。
新理论引发产业创新,体现在两个突破上。绿色智能肥料首先要绿色低碳,做到源头端资源全量循环利用、加工过程绿色无污染、农业应用端智能精准。绿色智能肥料还要智能高效,对土壤环境、作物生长,以及现代技术做到智能响应。生物感知、根肥互馈,环境应答、精准释放,动态匹配、供需协同,低耗低排、全量利用,精准配伍、工业实现,是绿色智能肥料产品创新的五大内涵。其中,生物感知、根肥互馈是绿色智能肥料中的重要理念。作物根系或土壤微生物可以强烈感知养分的供应,作物根系、根际效应与肥料能产生互馈增效作用,并通过根际生命共同体的级联放大效应最大化肥料的功能。
绿色高产高效技术创新,是基于根际生命共同体理论的另一大突破。在新理论的指导下,定向调控根层养分形态与供应强度,最大化根系和根际生物学潜力,建立起以“土壤—作物”系统综合管理为核心的技术体系。当前,绿色高产高效技术体系集成了根层调控、地上地下匹配、绿色减排等三项关键技术,并在全国六大区域建立了绿色高产高效技术试验示范区。10年间,该集成技术在全国累计应用面积达到8.8亿亩,三大粮食作物平均增产11%、增效33%、减排26%,效果显著。
同时,科技小院模式还将这些技术应用到生产实践,在全国粮食主产区试验示范推广了5.66亿亩,辐射2000万农民,平均增产11.2%、增效30%、减肥15.6%、减排30%。这便是“1”大变革——绿色高产高效区域实现。在全国各地农业主产区落地实现绿色农业变革,相应的理论、技术与产品才能真正为国家所用,为老百姓所用。科技小院是对“政产学研用”一体化技术应用模式的创新。以科技小院为抓手,研究生等青年学子长期驻扎在农村和农业产业等生产一线,在实战场景中开展研究,解决实际问题、推动产业发展,助力区域绿色转型、实现绿色发展。
未来,农业绿色高质量发展是实现育种潜力提升、土壤生产力提升、生产管理提升的“三位一体”,致力于使作物品种的遗传潜力再增加50%以上,土壤的生产力再增加1.5吨/公顷,叠加好的养分管理,使作物增产30%~50%、增效50%、减排50%。
一方面,农业全产业链涉及育种、栽培、养殖、加工等多个环节,单一技术难以解决全产业链绿色发展难题。因此,未来农业绿色发展必须工农结合、多学科交叉、多主体融合,必然要求创新性的系统解决方案和落地实现。
另一方面,BT(生物技术)+IT(信息技术)+智能装备3.0时代的技术革命,为大幅提高农业生产效率、实现我国农业现代化提供了新机遇,必将深刻影响和全方位改变农业生产方式,不断催生农业绿色发展新模式、新业态,引领我国农业现代化发展。因此,未来我们要抢占新技术革命的先机。
此外,未来农业绿色发展还要学习科技小院经验,推进教育科技人才一体化建设。科技小院“解民生、治学问、育英才”的三大功能全面诠释了大学的功能。作为教育、科技与人才深度融合的创新载体,其独特价值在于巧妙地将解民生之困、治学问之深、育英才之广深度融合,并且通过相互驱动与良性循环,实现协同共进与迭代升级。