2021-12-10 15:52:12
“農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)性長期性科技工作是提升農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新能力的基本要求，我們科研人員扎根祁陽，長期定位監(jiān)測，積累了大量寶貴的原始數(shù)據(jù)，攻克南方水稻坐秋、紅壤酸化防治等重大難題。”國家土壤質(zhì)量祁陽觀測實驗站常務(wù)副站長張會民說。我國地域遼闊，生態(tài)環(huán)境類型多樣，農(nóng)業(yè)區(qū)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(nóng)區(qū)，這決定了我國很難直接借鑒國際先進國家已有的科學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)創(chuàng)新成果來解決我們自己的農(nóng)業(yè)問題。
科研人員正在進行大豆光合作用測定。資料圖
如何讓農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)性、長期性科技工作落地生根，扭轉(zhuǎn)我國農(nóng)業(yè)定位觀測缺位、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)嚴(yán)重不足、長期檔案不成體系的局面？2017年3月農(nóng)業(yè)農(nóng)村部正式啟動農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)性長期性科技工作，圍繞土壤質(zhì)量、農(nóng)業(yè)環(huán)境、植物保護等10個領(lǐng)域，在456個試運行實驗站開展77項觀測任務(wù)。2018年、2019年，分兩批正式確定命名了100個國家農(nóng)業(yè)科學(xué)觀測實驗站，形成了以11個數(shù)據(jù)中心為“塔尖”、100個觀測實驗站為“中堅”、4萬個國控監(jiān)測點為“塔基”的“金字塔”式工作架構(gòu)。
構(gòu)建觀測監(jiān)測體系
積累大量基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)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(chǎn)，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(qū)域的腹地，地質(zhì)運動和風(fēng)水侵蝕造就的特殊地形，讓這里成為觀測中國旱地生產(chǎn)的典型區(qū)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(dān)著不同的試驗任務(wù)，如“旱地農(nóng)田水分平衡研究”“旱地農(nóng)田生物多樣性與提升機制研究”“可控生物降解地膜研發(fā)”等，有些試驗已經(jīng)持續(xù)多年。
“旱地農(nóng)業(yè)，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(shù)據(jù)是56％。”國家農(nóng)業(yè)環(huán)境壽陽觀測實驗常務(wù)副站長孫東寶說，通過30多年來的觀測研究，壽陽站已經(jīng)探索出了一整套旱地農(nóng)業(yè)技術(shù)，水資源利用率最高可以達到70％。“十二五”以來，累計應(yīng)用面積5043萬畝，新增糧食22.1億千克，新增產(chǎn)值91.7億元。
近年來，依據(jù)全國農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染普查結(jié)果，綜合考慮當(dāng)?shù)剞r(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤環(huán)境狀況、種植農(nóng)作物類型等情況，在全國31個?。▍^(qū)、市）科學(xué)布設(shè)了4萬多個農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤環(huán)境國控監(jiān)測點，涵蓋全部產(chǎn)糧大縣和主要土壤類型，開展產(chǎn)地環(huán)境、氮磷流失、農(nóng)膜殘留等監(jiān)測，提升了監(jiān)測預(yù)警的能力和水平。針對不同區(qū)域土壤氣候條件和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)特點，建立了1個數(shù)據(jù)總中心和土壤質(zhì)量、農(nóng)業(yè)環(huán)境、種質(zhì)資源、植物保護等10個數(shù)據(jù)中心，形成了國家農(nóng)業(yè)科學(xué)觀測數(shù)據(jù)傳輸匯交、分析研判、共享共用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。已積累了海量（1000TB）的數(shù)據(jù)、文字、圖片、視頻等各類基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)和材料，為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論研究和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)提供了有效的數(shù)據(jù)支撐。
探索農(nóng)業(yè)科學(xué)規(guī)律
推進農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)理論創(chuàng)新和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)
“重大的科技創(chuàng)新，都是遵循‘實踐—理論—再實踐’或‘觀測發(fā)現(xiàn)—理論解釋—科學(xué)驗證’的多次反復(fù)，從螺旋式上升的認(rèn)知過程中總結(jié)提煉出來的，并應(yīng)用到指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐活動中。”國家植物保護觀測數(shù)據(jù)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(chǎn)構(gòu)成重大威脅。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)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(shù)手段于一體的野外監(jiān)測點，實現(xiàn)了對中緬邊境線500公里的昆蟲跨境遷飛多維度實時監(jiān)控。2018年12月11日，瀾滄監(jiān)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(jiān)測到定殖種群。通過田間調(diào)查，結(jié)合高空測報燈、性誘劑誘捕和雷達監(jiān)測等數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確判斷了從緬甸不斷侵入我國的草地貪夜蛾的種群數(shù)量；通過長時間序列的氣象資料分析和軌跡模擬結(jié)果，科學(xué)預(yù)測了緬甸地區(qū)草地貪夜蛾進入中國的遷飛路徑和關(guān)鍵的入侵時間，并及時地發(fā)布了草地貪夜蛾的預(yù)警信息，為開展草地貪夜蛾的實時監(jiān)測和科學(xué)防控提供了重要的指導(dǎo)依據(jù)。
“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(jīng)濟損失高達40至50億美元，在我國造成的經(jīng)濟損失已達到7.7億美元。”國家農(nóng)業(yè)科學(xué)觀測數(shù)據(jù)中心常務(wù)副主任馬春森說，基于5年12個地點的小菜蛾田間越冬數(shù)據(jù)以及40年1806條小菜蛾抗藥性監(jiān)測數(shù)據(jù)，研究團隊分離出制約小菜蛾越冬的關(guān)鍵氣候因子，并構(gòu)建出越冬存活模型和高抗分布模型。氣候變化將導(dǎo)致過渡地帶的越冬存活率和抗藥性的增加，我國河南地區(qū)是小菜蛾越冬的“邊緣”地區(qū)。在常年越冬區(qū)，提倡使用綠色防控技術(shù)，并交替使用作用機理不同的農(nóng)藥來治理，而在非越冬區(qū)盡可能使用與越冬區(qū)作用機理不一樣的農(nóng)藥，以便減緩抗藥性的發(fā)展。
取得重要科技成果
支撐國家和區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展
草原是我國的生態(tài)屏障和后備戰(zhàn)略資源，更是農(nóng)牧民賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，但科研監(jiān)測卻起步很晚。1997年，內(nèi)蒙古呼倫貝爾草原生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站的創(chuàng)建，填補了我國草甸草原生態(tài)系統(tǒng)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(shù)據(jù)，創(chuàng)建了國際先進的數(shù)字牧場技術(shù)體系，打造數(shù)字牧場，草原監(jiān)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?xí)云秸f，監(jiān)測不僅用上了衛(wèi)星、激光雷達等高科技手段，還自主設(shè)計研制了無人機、地面草地生產(chǎn)力無損傷測量設(shè)備、草地生產(chǎn)數(shù)據(jù)移動采集和實時處理系統(tǒng)等，創(chuàng)建了以衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)為主體信息來源、近地航拍為重點區(qū)域信息插補、地基感測網(wǎng)和協(xié)同觀測為支撐的“天—空—地”一體化牧場信息獲取技術(shù)體系，實現(xiàn)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(guī)?？焖賶嚎s，從2007年到2019年面積下降幅度達80％。通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所經(jīng)濟作物蟲害監(jiān)測與控制創(chuàng)新團隊基于新鄉(xiāng)監(jiān)測點研究發(fā)現(xiàn)，隨著Bt棉花種植面積大幅減少，Bt棉花對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中棉鈴蟲種群發(fā)生的控制能力明顯減弱，導(dǎo)致棉鈴蟲區(qū)域性種群數(shù)量不斷增加，2019年棉鈴蟲成蟲上燈數(shù)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(fā)現(xiàn)是國際上首例Bt作物減少種植對靶標(biāo)害蟲區(qū)域種群發(fā)生調(diào)控作用的系統(tǒng)評價。這為今后Bt作物的科學(xué)布局及其在害蟲防控中的應(yīng)用以及基于農(nóng)田景觀格局的害蟲區(qū)域防控策略的創(chuàng)新提供了科學(xué)借鑒與理論依據(jù)。
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