第07版:科技时代

新兴技术引领旱作农业生产飞跃

本报记者 高志民

《 人民政协报 》 ( 2023年11月02日   第 07 版)

在全球,依靠自然降水生产的旱作耕地,占全部耕地的81%,通过40年的不断技术进步,我国旱作农业技术已经取得领先地位。

在全球,依靠自然降水生产的旱作耕地,占全部耕地的81%,随着气候变化加剧、自然资源枯竭、农业生态系统退化等问题,旱地农业正面临着前所未有的困境。全球广袤的旱地,生产着全球60%的谷物和50%的畜产品,旱地仍然是人类食物最重要的来源,也是粮食安全的稳压器。日前,来自全球各国的农业科学家来到北京参加首届旱地农业国际研讨会,共论旱地农业的未来。

论坛上,中国农科院副院长梅旭荣表示,旱地农业和可持续发展目标有紧密的联系,必须积极应对旱地农业面临的挑战,采取有效措施,生产更多的粮食,让人类得以存活。

全球近半人口生活在旱地区域

以自然降水进行生产的农业,被称为旱作农业,而旱作农业中,处在干旱、半干旱和半湿润偏旱气候区,自然降水不足的农业生产,被称为旱地农业。

中国农业科学院院长、中国工程院院士吴孔明介绍,这些地区约占世界陆地总面积的41.2%,覆盖了100多个国家,据估计,全球约21亿人口生活在旱地农业区,并主要依靠旱地农业为生。“全球旱作耕地面积约占全球耕地总面积的81%,生产了全球60%的谷物和50%的牲畜。这凸显了旱地农业在确保全球粮食安全方面的基础性作用。”

“81%的旱作区域中,并非所有地方都缺水。”梅旭荣介绍,“一部分旱作区域,是在湿润气候条件下进行旱作的。研究表明,在全球80%以上的粮食种植中,水的来源都是降雨,这说明,雨水和土地,是生产粮食中同样重要的因素。”

国际干旱地区农业研究中心土壤水和农林团队的首席科学家维奈·南吉亚(Vinay Nangia)介绍,“在过去75年中,世界人口翻了一番,全球粮食需求增加了2倍。同时,人类不断加快对自然资源的开采,土地和地球的再生能力受到影响,加剧了地球和生态环境恢复的难度。事实上,从1980年开始,人类的需求就超过了地球的再生能力,超过了土地的再生能力,到1999年,人类需求已经超过了地球再生能力的20%。”

我国旱作农业技术取得领先

水资源匮乏,降水利用率不高,是全球共同面临的问题。在全球部分地区,水资源的利用效率更低,世界银行发布的数据显示,在中东和北非地区,有82%的水并没有得到高效的利用。在全球,目前的耕地灌溉比例为19%,我国是全球灌溉比例最高的,目前是49.7%,是全球平均水平的2.5倍,即便如此,旱地仍然占据了半壁江山。

“从传统的刀耕火种,到科学种田的现代农业,雨水,是人类食物生产中不变的基础要素之一,如何利用好雨水,关系到全球81%的耕地上,是否可以生产出足够人类生存的粮食。”梅旭荣介绍,如今我们通过运用多种技术,尽可能将雨水保存下来,减少蒸发、渗漏的部分,已经把降水利用率提升到70%以上,这是近20年来的成果,是颠覆性的改变。

传统的旱作模式,本身就是一种有机生产的模式,古代农民通过秸秆还田、粪肥还田等,培肥土壤,保持墒情,实现循环生产,在今天,通过种种科学技术,实现旱地的可持续生产。近40年来,中国农业科学家研发了一系列旱农技术模式,也打造了寿阳模式、武川模式等多种适应不同区域的模式,我国旱农技术已经处在世界前列,降水利用率和利用效率等技术指标,都是全球领先。

梅旭荣还谈到了种子的创新,通过有目的、有方向的现代育种技术,科学家们选育出了许多耐旱且丰产的品种,这是过去做不到的。事实上,最大的改变就是现代科技进入农业之中,科学技术的支撑,对旱作农业的发展至关重要,如果不是技术进步,粮食不会出现这些年的连续增产丰收。梅旭荣解释说,在西北,通过技术,已经基本解决了粮食产量剧烈波动的情况,如果不是遇到极端天气,即便再干旱的年份,也可以获得基本的收成。

仍有广阔发展空间

“有机旱作农业主要指生产布局生态化,过程绿色化,产品优质化,按照因地制宜的模式,结合传统经验和现代科技,实现绿色高质高效的发展,而不是一味地拒绝现代技术和产品,比如化肥,有机旱作尽可能使用有机肥,但不拒绝化肥,而是在现代科技的支撑下,将化肥对环境、土壤的影响降到最低,一方面需要技术进一步发展,另一方面也需要汲取传统旱作的优秀经验,两相结合,找到未来旱作绿色高质量发展的途径。”

面向未来,梅旭荣认为,未来旱作农业的发展趋势是和现代科技融合,首先是信息技术的发展,其次是合成生物学的进步。

“信息技术的发展可能会极大地促进旱农技术,比如智能设备实现水分养分变量的管理,以前只能依靠人去观察,每一天都不能错过,长时间试验才能弄清楚其中的变化,然后针对性地去研发技术。现在,一个田间的监测设备,就可以全天候监测数据的变化,并通过人工智能进行分析、模拟,以最快的速度找出合适的解决路径。当然,信息技术尽管发展很快,但距离全面应用到农业生产中,还有一定的距离,未来是可以期待的。”

“同时合成生物学的进步,在解决作物抗旱问题上空间巨大。这些年来,科学家们培育出了许多高产作物,但很多新品种是在水肥充足的条件下实现高产的,而在旱地中,往往降水不足、土壤贫瘠,合成生物学或将使在旱地的情况下获得高产变为可能。”梅旭荣认为。

助力全球农业发展

“在发展旱地农业技术的同时,中国也在不断和世界交流,助力全球旱地农业的发展和粮食安全的保障。”国际农业研究磋商小组代表陈志钢介绍,早在1987年,中国就已经和国际干旱地区农业研究中心、国际半干旱热带作物研究所和国际水管理研究所等机构建立了合作关系,中国农业科学院还和国际农业研究磋商组织(CGIAR)进行了粮食、旱地系统研究等多方面的合作。梅旭荣介绍,我国很多旱作技术也已经被引进到中亚地区和美国中西部地区,帮助当地的旱农生产。

联合国粮农组织和中国农业科学院有丰富的交流,如建立在非洲地区长期抗旱能力等问题上,正在尝试共同解决这些问题,在该地区建立抗旱的韧性。“希望未来,能进一步加强全球各国之间科学研究创新的协作,以此提高旱地农业效率,提高人们的福祉。”国际盐碱研究中心所长塔瑞法介绍说。

“开展旱地农业科技协同创新,需要国际社会加强合作交流,共同行动应对挑战。目前,中国农科院已经牵头成立了国家旱地农业科技创新联盟、国家灌溉农业科技发展联盟等一系列交流平台,中国愿与联合国粮农组织、国际农业研究磋商组织和各国伙伴一起,进一步加强旱地农业科技技术创新与合作交流,提升旱地农业对世界粮食安全的贡献度,助力于消除贫困、减少饥饿、推动旱地农业可持续发展,为加快落实联合国2030年可持续发展议程贡献力量。”吴孔明表示。

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