農業綠色發展“綠”從何來

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加快推進農業綠色發展，迫切需要突破一批綠色發展關鍵技術和重大產品。只有革新集成綠色農業技術，實現高水平科技自立自強，農業發展才能真正“綠”起來。

作者：趙竹村 

來源：中國農業大學新聞網（2021年8月10日）

“植物生理學是合理的農業的基礎”，這是俄國農業科學之父、植物生理學家季米里亞捷夫1897年3月15日在莫斯科歷史博物館演講的題目，闡述了植物對于土壤、水分、空氣、太陽光等正常生存條件的依存關系。一百二十多年過去了，植物生理學發展早已今非昔比，然而季米里亞捷夫關注的“地、水、風、火”等自然要素對于栽培植物的影響問題，依然是農業綠色發展繞不開的重大課題。新中國成立以來，中國農業大學始終是植物生理學人才培養和科學研究的學術重鎮，一大批學者以理學之“理”攻堅農學之“實”，不斷打開農業綠色發展的科學大門。有關學術成果可謂汗牛充棟，筆者不揣谫陋，試為讀者作簡要介紹。

“根深蒂固”：探秘作物和土壤的相互作用

作物因土壤而扎根生長，根深則葉茂；土壤因作物而化土成壤，地力常新壯。2002年1月，中國農業大學建立“植物-土壤相互作用”教育部重點實驗室。2006年8月，“首屆全國根際研究高級論壇”在學校召開。在“根際”這個概念提出一百余年后，根際科學越來越成為一個系統科學，不斷揭開作物和土壤相互作用的神秘面紗，使人們從“根”上認識土壤-作物系統，走出“綠色革命”的新路。

根際物理（A）、化學（B）和生物（C）互作過程及其調控機制的理論模型（新聞網2020年8月21日對張福鎖院士工作室-申建波教授課題組觀點文章的報道）

張福鎖院士等提出“根際生命共同體”理論，認為“根系”作為植物吸收養分的主要器官，將植物地上與地下連為一體；“根際”作為重要樞紐，控制植物-土壤系統物質、能量流動和信息交換；還有“菌絲際”及其他微生物，使植物吸收利用土壤養分的范圍與功能得以極大拓展。以根際互作為核心，“植物-根系-根際-菌絲際-土體及其微生物”形成了“牽一發而動全身”的根際生命共同體。這就為撬動農業綠色發展提供一個支點，可謂“四兩撥千斤”。

什么是土壤？我國土壤學的創始人之一李連捷院士認為，土壤是土地的核心，土壤學絕不是只研究那二畝半土地，而要把眼光放在九百六十多萬平方公里國土的開發和治理上。老一輩耕作學家孫渠教授認為，從作物和土壤的關系來看，沒有土壤就沒有植物，沒有植物也沒有土壤。土壤微生物及細菌分類學家陳文新院士發現，禾本科植物與豆科植物間、混種植能夠促進生物固氮。2011年9月，中國農業大學吉林梨樹實驗站揭牌成立，加快“黑土地”研究的腳步。從某種意義上說，土壤之學就是扎根之學。

科學認識作物和土壤的相互作用，要落實到耕作實踐上。地在人種，耕作有道。黑土地保護與利用的“梨樹模式”，通過適宜的耕作改善土壤物理-生物-化學性狀，有力促進了作物根系下扎和地力生成。只要運用現代科學技術的“火眼金睛”看透根際，地終將越種越好。

“細水長流”：植物/作物抗旱適應與有效用水

傳統上，老百姓種莊稼講究“澆地”，而實際上真正口渴的是地里的作物，要把用水觀念從“澆地”轉到“澆作物”上來，還真不是一件容易的事。2003年4月，中國農業大學成立“中國農業水問題研究中心”。2006年，“農業節水與水資源有效利用”團隊入選教育部創新團隊。通過農業部作物有效用水武威科學觀測試驗站、北京通州農業節水綜合試驗站、內蒙古河套灌區綜合試驗站等平臺，以水-土-植物有機結合、工程措施和農業生物措施相統一為特色，系統開展了植物有效用水機制等系列深入研究。

大型稱重式蒸滲儀、HL20植物生理生態監測系統（圖片來源：中國農業水問題研究中心網站）

20世紀60年代以來，“土壤-植物-大氣水連續體”概念的提出，使人們對用水規律的認識不斷深化。從1988年開始，曾德超院士主持開展了一系列研究。21世紀，康紹忠院士發展了旱區土壤-植物-大氣連續體水熱傳輸與水碳耦合理論及作物耗水計算方法。通過研究揭示流域內數十種主要農作物和防風固沙植物的耗水規律，中國農業大學石羊河實驗站打出助力西北旱區綠色發展的“組合拳”。

很早，人們就認識到，植物具有自身的抗旱適應特性。中國農業大學主持完成“北方主要作物抗旱節水綜合技術研究與區域展示”等課題研究，積極參與和支持旱作農業試驗區建設，化“干旱”為資源。

“氣象萬千”：農業與空氣、氣象、氣候

空氣，從地上到地下，無所不在、無孔不入，使植物/作物對其深度依賴。其中，空氣中的“碳”“氮”成為密切關系農業綠色發展的因素。而其“源和匯”的問題，則涉及大氣科學。2013年2月20日，劉學軍、張福鎖教授等發表研究論文，系統揭示了過去30年來我國氮沉降動態及其與人為活性氮排放的關系，為破解農業綠色發展難題提供了堅實支撐。2021年7月14日，中國農業大學國家農業科技戰略研究院組織召開了“碳達峰碳中和”戰略與農業發展對策座談會，前瞻謀劃“雙碳”農業發展。

陳阜教授對發展氣候智慧型農業及其發展前景進行闡述（來源：新聞網對“碳達峰碳中和”戰略與農業發展對策座談會的報道）

“二十四節氣——中國人通過觀察太陽周年運動而形成的時間知識體系及其實踐”，這是我國優良傳統農耕文明的智慧。中國農業大學資源與環境學院參與發起成立二十四節氣保護傳承聯盟，舉行“氣候變化對農業的影響與適應”青年學者論壇，在農業氣象、氣象變化、防災減災等領域加強研究，以智慧氣象服務于生產生活。

農業病蟲害比如蝗蟲災害的防治，也離不開對空氣、氣象、氣候的認識。中國農業大學主持的公益性行業科研（農業）專項“我國遷移性蝗害綠色防控技術研究與展示”項目研究成果，在全國蝗蟲綠色防控中發揮重要作用。中國農業大學農業無人機系統研究院開展植保無人機準確施藥，做到以綠色植保更好地保障農業綠色發展。

“驕陽似火”：食物就是“太陽光線的罐頭”

早在20世紀30年代，北平大學農學院就譯介《農業哲學》，其中闡述農業之所以不可能被“食糧品合成法”所取代，很重要的一個原因就是“植物利用所謂日光之無償動力”。實際上，現代農業對于太陽光線的利用更加多樣。2011年，石元春院士出版著作《決勝生物質》，倡導“開辟農業‘第三戰場’，種出一個綠色大慶”。

中國農業大學新聞網有關生物質、溫室的歷史報道

中國農業大學作為國內較早開展生物質科學與工程研究工作的高校之一，在木質纖維素降解、生物天然氣與先進生物燃料、生物基高性能材料與產品、生物質工程技術與工程設計等方面不斷取得進展。2019年9月，中美農業設施環境與生物能源學科前端暑期交流項目啟動實施，師生就現代化溫室園藝、太陽能節能建筑等進行參觀考察。

充分利用太陽光，還需要大力發展畜牧業和農產品深加工，將植物能進一步轉化為動物能。2019年12月，中國農業大學動物科技學院成立智能養殖與環境科學系，著眼畜牧業可持續發展的重大問題開展基礎和應用研究。

“逆境生長”：植物/作物的逆境應對之道

中國農業大學建有植物生理學與生物化學國家重點實驗室，長期圍繞“植物抗逆、高效的生理生化及分子生物學基礎”，進行系統的、原創性的基礎和應用基礎研究，比較系統深入地探討植物對高鹽、低溫、水分和養分虧缺等非生物逆境脅迫的響應機理，深刻理解其生存之道。

2006年6月30日，植物生理學與生物化學國家重點實驗室武維華研究組在國際著名刊物《Cell》雜志上發表“植物響應低鉀脅迫的分子調控”研究成果。該成果基于研究結果，提出了“植物響應低鉀脅迫的鉀吸收分子調控理論模型”， 在認知植物鉀吸收利用的分子調控機理方面有理論科學意義，對于植物鉀營養性狀的改良有潛在應用價值?！爸参镯憫外浢{迫及鉀高效性狀表達的分子調控網絡機理研究”入選2006年度“中國高校十大科技進展”。

SnRKs-ARRs互作拮抗調控植物抗干旱能力（新聞網轉載“植物科學前沿”微信公眾號 2018年05月11日報道）

楊淑華/施怡婷團隊與鞏志忠教授團隊合作完成的研究成果，則揭示了植物激素平衡植物生長發育和抗逆性的機理。研究發現，植物激素ABA信號關鍵蛋白激酶SnRK2s、細胞分裂素信號響應調節子ARR兩者發生相互作用。植物激素信號調控網絡，在植物逆境響應脅迫中有著精密調控機制。近年來，楊淑華教授團隊在植物響應低溫脅迫的分子機理研究中，又取得一系列重要進展，為農業抗寒提供依據。

加快推進農業綠色發展，迫切需要突破一批綠色發展關鍵技術和重大產品。只有創新集成綠色農業技術，實現高水平科技自立自強，農業發展才能真正“綠”起來。