複種是未來糧食增產的突破口

眾所周知，推進農業供給側結構性改革成為當前和今後一個時期農業農村工作的主線，而建設更高水平、更高質量的糧食供給體系是其重要目標之一。

一般來說，糧食總產與作物單產、收穫面積密切相關，而後者主要取決於耕地面積和複種指數。對此，中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所智慧農業創新團隊將影響糧食總產的因素分解為作物單產、耕地面積和複種指數。「在前兩個因素提升空間有限或難度加大的情況下，科學提升複種、挖掘農業土地集約化利用潛力，可成為未來糧食增產的重要途徑之一。」團隊首席科學家吳文斌研究員告訴《中國科學報》記者。

據悉，該團隊率先提出「複種差」的科學概念，並在不同的時空尺度上進行了實證研究，相關研究成果先後發表在Land Use Policy、Environmental Research Letters、Agricultural Systems等國內外知名學術期刊上。

率先測算複種差

和收穫面積

農業供給側結構性改革的目標是解決供求結構失衡、要素配置不合理、資源環境壓力大、農民持續增收乏力等問題。「絕不是要降低糧食產能，而是要建設更高水平、更高質量的糧食供給能力，實現更有效率、更可持續的糧食安全保障。」吳文斌告訴記者。

該團隊從農業土地系統科學視角出發，將影響糧食總產的因素分解成作物單產、耕地面積、複種指數三個方面。

團隊核心成員余強毅博士向《中國科學報》記者分析，近年來作物單產增加對我國糧食總產的貢獻顯著。但「研究表明，我國的作物單產已經接近『天花板』，提升空間已經非常有限」。

在耕地面積方面，在快速城市化背景下，我國耕地面積總體呈下降趨勢，對糧食總產產生負面影響。因此，在嚴守耕地數量和質量紅線、努力提高作物單產的同時，還應該注重提高耕地資源集約利用程度。

「複種」是反映耕地資源集約利用程度的重要指標，具體指一塊地上一年內種收一季以上作物的種植方式；「複種潛力」是指在考慮地塊所處的自然環境特徵的基礎上，理論上一年內的最大種收次數。在已有耕地基礎上增加複種以縮小複種與複種潛力之間的差值（即複種差），成為能否繼續提高耕地資源集約利用程度的關鍵。為此，該團隊率先在全球尺度、國家尺度測算了「複種差」及其引起的「收穫面積差」。

在全球尺度，全球平均複種指數可以提高0.17～0.48。這意味著，在耕地面積不變的情況下，全球收穫面積可以增加40億至110億畝，相當於當前耕地面積的14%～37%。

在我國，一年一熟及一年多熟種植區能提供約35億畝潛在收穫面積；如果不考慮其他限制，在充分利用熱量資源的情況下提高複種，收穫面積差高達13億畝，如果進一步考慮水資源限制，在不同水資源分配情景下，可獲得收穫面積差約為2億～5.4億畝，約相當於總耕地面積的11%～30%。

此外，與1981年相比，我國目前收穫面積雖然呈穩步上升趨勢，但收穫面積差卻經歷了先減少再增加的過程。受氣候變化的影響，我國的耕地集約利用潛力進一步擴大，且相當一部分潛力還沒有被有效利用。

存在1.17億噸的增產潛力

事實上，複種差研究與收穫面積差研究具有重要科學意義。在國家尺度，「複種差」與「飢餓指數」緊密相關，表明糧食安全狀況越差的地區，耕地集約化利用的空間越大。

據了解，聯合國將「零飢餓」與「可持續生產」列為全球最為重要的可持續發展目標之一，複種差較高的地區應該通過提高複種等手段提升土地集約利用程度。余強毅介紹，一方面可以有效增加糧食產量、消除飢餓，另一方面可以緩解耕地面積擴張帶來的環境壓力。

「在我國，不同水資源分配方案對收穫面積差的空間分布影響很大，且收穫面積差及其增產潛力在不同農業區之間的差異明顯。」余強毅表示，在水資源、作物類型、灌溉措施三方面最實際情況下，我國存在1.17億噸的增產潛力，相對於現實產量5.97億噸，約增加19.6%。

據介紹，我國的收穫面積差及其增產潛力在不同農業區之間的差異明顯，其中長江中下游同時擁有好的水熱條件與相對優良的灌溉設施，而「該地區較大的收穫面積差與增產潛力說明其水土資源利用還有較高的調整優化空間，應該成為保護優化糧食產能、推進農業供給側結構性改革的重點關注區域。」余強毅告訴記者。

據悉，複種差概念引起了未來地球等國際地學科學組織的關注。全球土地計劃對團隊研究成果的創新性與引領性給予了高度認可。

雖然複種差這一科學概念已經逐漸得到認可，但「複種差估算僅是『萬里長征的第一步』，複種潛力的實際提升是一個十分複雜的問題，需要綜合考慮耕地集約化利用與資源、環境、生態的相互關係，建立耕地集約利用、資源節約型和環境友好型相結合的可持續複種模式」。吳文斌表示，未來還需要進一步加強複種指數提升的區域資源配置、社會經濟和生態環境影響、農業土地可持續性集約化利用研究，真正實現可持續、合理的挖掘複種潛力。

文章來源：中國科學報

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