我国耕作制度研究进展与展望

1我国农作制度研究进展与发展展望2•耕作制度是作物种植制度与养地制度的综合技术体系，既包括熟制、作物布局、种植结构与方式、轮连作等，也包括土壤耕作、地力培育、农田保护等。•农作制研究（FSR）是20世纪70年代国际兴起的面向农业生产综合管理的一个新领域，主要是针对单项技术推广应用因缺乏相适应的资源环境及社会经济条件支撑，技术效果难以体现，技术改良与农民参与和农村发展联系不密切等问题开展的。•我国农作制度是借鉴FSR对传统耕作制度延伸和拓展。3一、我国农作制度发展面临的突出问题•随着我国农业生产系统整体性不断加强、产业链条不断延伸、技术集成及其经济效果重要性日趋突出，迫切要求强化制度性技术进步。•农作制度既涉及农业生产的资源环境、生产力水平、市场效益及科技问题，也涉及到社会经济体制与机制、政策环境等，随着现代农业化进程加速，农作制度改革发展面临的难题会越来越多。41、协调国家、地方、农民需求的难度越来越大，自下而上及农民参与的农作制研究与推广模式（FarmingsystemResearch&Extension)没有形成。•粮食安全作为国家战略与地方经济及农民增收的矛盾突出；•高产与高效同步的难度越来越大，基于高投入的常规高产技术越来越不受农民欢迎；•比较优势和效益已经成为农业结构调整与技术应用的决定因素。•国家要再增产1000亿斤粮食，各地如何通过调整改革耕作制度发挥显著作用？5-150.0-50.050.0150.0250.0350.0450.0550.0播种面积灌溉面积化肥增量农机总动力农用电增量农业投资增量1979-19831990-19962003-20051979-2005年粮食总产从3.32亿吨到2005年的4.84亿吨，分别跨越三个500亿kg的台阶。每上升一个台阶平均每年所需要的播种面积、灌溉面积、农机总动力、农村用电量和支农支出费用均在上升，2003-2005年趋势更明显。6河南温县小麦-玉米两熟农田的化肥投入调查年份小麦施肥量(kg/亩)玉米施肥量(kg/亩)高产示范田一般农田高产示范田一般农田1990年42.52626132000年6556113632005年113.178149.574•近15年农田化肥施用量在持续加大;•高产农田比一般农田施肥量高30%-40%72、农作制度改革发展越来越需要新技术、新品种、新材料、新机具的导入来支撑，传统耕作制度领域过多注重系统设计和技术组装，核心技术突破缺乏。•国际农作制度协会（AFSRE）：以农户生产及其生存改善为基础，提出适宜的技术，适应、验证和发展这些技术，满足农户食物营养及生存质量提高需求。•从我国现阶段农业发展召开看，没有新技术、新品种、新材料介入，推动一个地方耕作制度改革的可能性越来越小。8菜-稻-菜新模式•“菜-稻-菜”模式实现了华南地区传统耕作制度改革创新，实现了夏季光温资源高效利用、农田土壤性状改良、粮菜协调增产增效的有机结合，也为我国广大蔬菜产区“夏闲田”开发利用提供了新思路。成功筛选出耐夏季高温的高产稳产晚稻新品种是该模式的核心夏季休闲蔬菜蔬菜早稻93、传统耕作制度对新的农业生产结构及新型农业模式适应能力不足，对农业产业链条不断延伸、拓展的引领能力缺乏，在农业生产管理决策支持能力下降。•我国蔬菜（瓜果）种植面积从1980年的0.47亿亩扩大到2008年的2.67亿亩，其中常年种植蔬菜的耕地面积近2亿亩；但“菜田农作制”或“设施农作制”等研究很少。•“种-养-加”一体化的农作制度研究明显很弱，对产业链、技术链的设计及优化缺乏；•针对园区农业、都市农业、休闲观光农业的农作制度研究也很少。10•都市型现代农业：以高端、高效农业为主要标志，与城市功能相匹配，一、二、三产业深度融合，集生产、生态、生活、文化教育功能于一体。11园区农业：发挥其技术密集、资金密集、产业聚集优势，发展高效农业、培育新型产业，从生产、管理、营销等各个环节引导区域农业走现代化和产业化之路。12观光休闲农业：农业与旅游业交叉产业，将生产功生产性功能与观光、休闲、度假等生活性功能结合，打通了“一产”（种养业）与“二产”（加工制造）、“三产”（服务业）的界限，是农村服务城市及城乡融合互动的新型模式。134、农机农艺紧密结合是现代农业及耕作制度的核心内容，但长期以来耕作制度领域的农艺、农机合作较少，直接制约耕作制度改革创新。西南旱地“麦/玉/豆”新三熟模式机播技术145、气候变化及灾害加剧背景下对耕作制度调整需求迫切，但由于缺乏长期试验研究和观测积累，目前能够回答的问题很有限。15温室气体排放构成CH4排放清单及构成16农业活动在减排中的作用秸秆还田少(免)耕间歇灌溉均衡施肥国际研究结果：少免耕和秸秆还田可减少农业碳排放总量的4%～7%。17（一）农作制发展优先序■从社会需求、科技、政策、物质投入等方面系统分析了中国农作制演变驱动力与发展趋势，提出了我国现代农作制战略目标、建设思路、发展重点、技术需求和优先发展模式等。■对全国各地农作制特点与主体模式、主要问题、发展目标与任务、发展对策及优先序进行了具体研究。■对国际农作制研究与推广（FSR&D）方法的中国化应用，以及对农作技术补贴理论与方法进行了探讨.■向国务院提出我国农作制主要问题与对策建议，报告得到国务院领导批示和农业部种植业司、农机化司、科技教育司高度重视。二、研究进展情况18■完成气候变暖对我国两熟制、三熟制的种植北界的影响程度，并重点对气候变化背景下东北和华北地区农业气候资源空间分布规律和年际演变特征，不同熟型（早熟、中熟、晚熟）作物品种布局及产量变化可能影响等进行系统分析，明确了全球气候变化对我国种植制度的影响趋势。■成果研究为我国农作物区域布局和结构调整、品种选择及栽培耕作技术优化等提供了重要的科学依据。（二）气候变化对我国种植制度影响19时段一（1950s~1980）和时段二（1981~2007）种植制度二级区界限变化20未来气候变暖对全国种植制度界限的可能影响（中国农业科学，2011）一年两熟种植北界陕西省：向北移动130km、160km；辽宁省：时段Ⅱ移动到绥中、锦州、营口、熊岳、瓦房店一线；时段Ⅲ移动到沈阳、本溪、鞍山、岫岩、丹东一线。一年三熟种植北界云南、贵州：两个时段分别向北移动40km、70km；湖北省：两个时段分别向北移动200km、300km；浙江、江苏、安徽：两个时段分别向北移动200km、330km。21未来气候变暖对冬小麦种植北界的影响辽宁省：时段Ⅱ北移至黑山-鞍山-岫岩-丹东一线；时段Ⅲ在东部北移200km，在西部地区北移110km。河北省：时段Ⅲ北移100km；山西省：时段Ⅲ，东部地区北移160km，西部地区北移210km；陕西省：时段Ⅲ北移330km；甘肃、宁夏：时段Ⅱ由乌鞘岭-松山-景泰-同心一带北移到内蒙古北部地区；时段Ⅲ北移500km。青海省：时段Ⅱ和时段Ⅲ分别西扩80km、100km。22未来气候变暖对双季稻种植北界的影响浙江省：北移100km、270km；安徽省：北移200km、330km；河南省：时段Ⅲ南部的南阳-驻马店-西华以南地区也将满足双季稻的热量需求；湖北省：•时段Ⅱ中东部地区可种植双季稻；•时段Ⅲ湖北省几乎全省所有区域均可种植双季稻，北移270km；湖南省：时段Ⅲ北移100km；贵州省：时段Ⅲ北移70km。23早熟中熟晚熟不同熟型春玉米安全种植北界的变化（1961-2007年不同年代比较）24华南一季中晚稻配套”菜-稻-菜”轮作高效耕作制改革模式图1/121/11/41/31/21/61/51/81/71/101/91/111/121/11/21/31/41/121/11/41/31/21/61/51/81/71/101/91/111/121/11/21/31/4晚稻日期（日/月）日期（日/月）早稻双季稻模式冬闲三熟制模式长年蔬菜模式一季中晚稻晚稻蔬菜蔬菜123种植模式蔬菜蔬菜早稻（改革形成为后两种模式为主）（三）“菜-稻-菜”模式及技术不仅实现了华南地区水稻和蔬菜传统耕作制度改革创新，也为我国广大蔬菜产区“夏闲田”开发利用提供了新途径。25“蔬菜－中晚稻－马铃薯”“蔬菜－中晚稻－甜玉米”“蔬菜－中晚稻－蔬菜”26（四）西南丘陵旱地新三熟“小麦/玉米/大豆”模式及技术，成功替代了传统“小麦/玉米/甘薯”模式，在实现增产增收同时，推进了丘陵旱地可持续发展。•与传统“麦/玉/薯”模式的比较，“麦/玉/豆”模式省工省力节约工费100多元，适应西南丘陵地区农村劳动力缺乏的需求，对提升南方大豆生产能力也有积极贡献。2008-2010年累计推广面积达436万亩，获综合经济效益5.36亿元，新增大豆49.27万吨。27西南冬水田高效利用模式和技术探索水稻优化定抛与常规栽插方式相比具有成熟期早、产量效益高等优点水稻优化定抛技术+泽泻高产栽培技术，走企业带动路子，每亩冬水田可增效800元以上28（五）长江中下游双季稻区的“冬作物（油菜、马铃薯、黑麦草、紫云英）+双季超级杂交稻”模式与技术，不仅对提高稻田生产力效果明显，对稳定我国双季稻面积贡献突出。•探索了油稻稻全程机械化的配套技术，解决双季稻用工多、生产效率低的问题。2008－2010年，在湖南南县、华容两县累计推广应用27.87万亩，油菜籽平均产量达115kg/亩，两季水稻产量为1095kg/亩，增加总产值23810.3万元。29湖南双季稻新型农作制度定位试验示范田30（六）稻麦全程机械化农机农艺配套高产模式及技术，实现了稻麦两熟制农田周年全程机械化，对长江下游经济发达区粮食综合生产能力进一步提高意义重大。2008-2010年该集成技术在江苏省如皋、常熟累计示范推广52万亩，周年稻麦平均亩产超1000公斤，增产10%以上，新增粮食产量50092吨，新增纯收益7930万元。水稻秸秆还田后小麦机条播小麦旋耕机小麦机械开沟小麦机收水稻机插秧水稻机收31常规移栽宽窄行移栽水稻—油菜高产优质种植模式雪里蕻水芹马铃薯水稻—蔬菜种植模式32（七）通过稻麦轮作秸秆沟埋还田、农田有毒物质阻控和消减、基于生态补偿环保型农作技术推广等，探索了长江下游水网农业区（太湖流域）环境友好型农作制模式及技术。在确保高产高效要求的前提下，减少了农田污染，保护了水体生态环境。2008--2010年累计示范推广10500亩。通过示范推广，示范区稻麦产量平均增产5.2%，每亩农业成本平均降低250-300元，农田化学农药投入水平降低15%，氮、磷流失率降低10%，稻麦重金属含量符合国家安全标准。。秸秆集中沟埋还田技术综合效应33（八）黄淮海麦玉两熟区小麦-玉米两熟超高产农艺与农机配套、一体化资源高效利用模式与技术，为协调粮食主产区高产与节本增效矛盾提供了新途径。■超高产农艺与农机配套技术2008-2010年累计示范面积40万亩，单产增加6-10%，节本增效80-100元/亩，肥水效率提高12%。■周年一体化资源高效利用技术2008-2010年累计推广135万多亩。集成了双晚栽培及品种优化、麦玉一体化氮素调控和全程机械化、生态有机肥使用等关键技术，实现了秸秆全量还田和肥水效率明显提高。成果获2010年河南省科技进步二等奖。34菜地“夏闲田”利用与新型菜田农作制模式•新型菜田农作制模式重点围绕有机质提高、污染减轻，蔬菜品质显著改善，以及提高休闲季节资源利用率，2008-2010年在山东省莱阳市累计示范推广8万多亩，增加了蔬菜企业的出口创汇能力和增加就业能力。青刀豆套种夏玉米并秸秆还田模式西葫芦套种夏玉米并秸秆还田模式菜田增种玉米并秸秆还田35（九）东北地力保育、机械化节本增效、“秸秆还田+交替休闲耕作”等模式与技术，为东北平原粮食持续增产提供了技术支撑。•2008-2010年在东北平原中部地区玉米田进行了大面积示范推广，其中改垄耕作技术与传统耕作相比有机质3年提高了2.46g/kg，产量提高了10.2%-13.8%，节约成本17-30元/亩；换垄留茬播种技术与传统耕作相比3年产量提高了5%以上，生产成本降低10%。改垄