对当前我国农业工程科技创新的主要内容及对策的思考

农业工程科技创新和进步是我国农业现代化的必由之路。该文结合我国农业发展的新形势，分析了农业工程相关技术在实现农业从粗放型向集约型、传统型向现代型的根本性转变、应对加入WTO的挑战和推进农业现代化进程中的地位和作用，提出了加快种子工程技术、农副产品加工技术、农业资源合理利用技术、设施农业技术、农业机械化技术、农业信息化技术等方面的技术创新主要内容。为加强农业工程科技创新，建议当前需要突出做好转变观念、加快关键农业工程技术攻关、引进吸收国外先进的实用工程技术、充分发挥农业工程科技单位功能等方面的工作。     

论乡村振兴战略背景下农业工程科技创新

为适应乡村振兴战略的任务需求,推进农业工程科技创新,该文阐述了乡村振兴战略的基本内涵,总结了近年来农业工程科技创新对农业农村经济发展的促进作用,主要表现在农业机械化工程提高生产效率;农业水土工程实现旱涝保收和生态环境改善;土地利用工程增加和优化耕地资源提高生产能力;农产品加工与贮藏工程促进一二三产业融合发展;农村能源工程促进绿色发展;农业资源循环利用工程促进农业可持续发展;农业建筑与生物环境工程提高劳动生产率和资源利用率;农业农村信息化工程促进精准农业和智慧农业发展;农业农村规划设计科学谋划"三农"发展。该文重点从乡村振兴中的产业振兴、生态振兴和人才振兴三个方面,分析了农业工程科技创新面临的新课题,提出了新时期农业工程科技创新以及人才培养的主要任务,包括树立系统思维,强化统筹和集成作用,综合集成农业工程理论、方法、技术和装备,提供整体、全面、有效的解决方案;聚焦提质增效,促进农业转型升级,推出一批关键工程技术和装备;强化循环发展理念,促进生产生活生态相融合,优化农业农村空间结构和产业布局,提供种养循环化、投入品减量化、生产清洁化、废弃物资源化、模式生态化的产业发展和工程解决方案;提高信息化应用和创新水平,促进数字农业和农村信息化发展,创制一批智能感知、智能作业、智能服务的产品;突出城乡融合、一二三产业融合、功能融合、产村融合、农业与互联网融合、要素融合和协作融合,做好乡村振兴规划;加强学科建设,开设急需专业,培养一批农业农村现代化急需的农业工程技术人才,为乡村振兴战略实施提供有力支撑和高效服务。     

中国农业工程的发展经验

阐述了农业工程发展在推进中国农业现代化中所起的积极作用。农业工程科技有助于推进中国的城市化发展进程，为农业和农业现代化的一体化发展奠定了基础，为保障中国的粮食安全和国民经济的可持续发展做出了重要贡献。建立了完备的农业工程高等教育体系，服务于农业、食品、生态和环境领域。系统培养了数以千计的农业工程技术人才和管理人才。文章指出，政府的倡导和政策支持是中国农业工程发展的驱动力，科研人才和工程技术人才及其创新是关键，产业发展和农民的需求是发展的基础。农业工程有效的推动了农业现代化发展，并在很多方面发挥了积极作用，如促进农业产业化发展，引导农民合作组织，推广应用先进实用技术，促进研究成果的转化利用，教育培训农民，高效利用资源，提高生产效率，提升生产方式，增强农产品的市场竞争力，创造农村劳动力就业机会和增加农民收入，保护环境，维护生态平衡，等等。     

我国农业工程科技创新与农业产业化

进一步明确农业工程在我国农业发展新阶段的作用和任务，以促使农业工程在农业现代化建设中充分发挥作用。该文在分析我国农业发展新阶段的形式、特点及面临的问题的基础上，进一步分析了我国农业产业化的特点及内涵，农业工程的任务、特点及研究领域，农业工程科技与农业产业化的关系，介绍了农业工程科技在我国的应用与发展状况，提出了加快农业工程科技创新，促进我国农业产业化发展的对策与建议。     

中国设施农业气象业务服务现状与对策

设施农业的迅速发展和气象科技的不断进步催生了设施农业气象服务这一农业气象服务的新领域。设施农业由于自身反季节模式生产、可控的环境条件和高效的资源利用特点,因而对农业气象服务的要求具有特殊性。本文总结了不利气象条件对设施农业的影响,分析了设施农业气象发展现状,结果表明,现有的设施农业气象服务不能满足其在工程设计、区划布局、环境控制、资源利用等气象服务上的需求。针对现有问题从设施农业工程评估、气候资源区划、设施农业气象监测预警和服务网络体系、资源利用和节能以及适应、应对气候变化策略等方面提出相应的对策,以期为提高设施农业气象服务水平、增强设施农业防灾减灾能力、保障设施农业可持续发展提供思路。     

农业绿色发展理论框架和实现路径的思考

农业绿色发展作为一种全新的发展理念、技术模式和系统工程,将成为我国未来农业的发展方向,但仍有许多理论和科学问题亟待解决与回答。本文阐述了农业绿色发展理论框架与实现路径,认为与国际农业可持续发展相比,我国农业绿色发展更注重绿色和发展的协同,强调以发展带动绿色、用绿色促进发展,因此农业绿色发展面临更为艰巨的挑战。本文提出农业绿色发展科学的10大要素,即着眼1个食物系统,坚持绿色和发展2个主题,牢固社会、经济和生态环境3大支柱,聚焦资源、生产、消费、环境等之间4个界面,协调好政府、农民、企业、经销商和消费者5个利益主体的关系,遵循投入控制、循环增效、综合挖潜、减排环保、融合增值、优膳减压、机制保障和区域落地8项原则,依据食物系统物质、能量、信息和价值等流动规律,通过绿色政策、资本、服务、技术、产品、知识、工程7种调控措施的创新,实施基于绿色阈值的生态环境管控机制、全产业链政策激励机制和技术落地、食物供应与需求结构优化与调控的"转绿、促发、协同"3条路径及9种途径,实现与农业相关的社会、经济、生产力、生态、环境、资源等6类目标协同提升,促进可持续发展目标(SDGs)的实现。建议国家强化农业绿色发展理论、技术和战略研究,尽快实施"创建一套基础数据库、创制一批技术装备、搭建一组科技平台、打造一批示范工程和凝练一系列智库成果"等五个"一"的农业绿色发展科技工程,助推国家农业绿色发展转型。     

论中国乡村振兴战略中的农业工程管理创新

中国农业工程为农业农村现代化筑牢基石、立梁架柱。农业工程管理创新,推动乡村产业兴旺,促进农民生活富裕,提升生态宜居水平,是实施乡村振兴战略的重要路径。但目前中国农业工程管理尚未成体系,工程管理落后于技术管理,经营主体的主体作用与积极性发挥不够等问题突出,农业工程管理方法亟待改进、管理效率亟待提高。新时代农业工程管理关键要在理念与方法上全面创新。该文基于系统论和工程管理理论,创新提出了农业工程全系统整合、全要素集成、全环节优化、全方位协同的"四全"管理方法体系,利用该方法体系分析了目标管理、过程管理、动态控制3个农业工程管理的关键环节,并提出了强化农业工程顶层设计、部门分工、立法建设、监督评价的具体建议。该方法体系可为农业工程管理提供参考。     

高水效农业的微观和宏观研究

针对华北平原节水农业的方向,保障水资源和粮食及生态安全的目标,开展了高水分利用效率农业(简称高水效农业)微观和宏观等学科交叉研究。在微观研究方面,先后开展了小麦节水品种鉴定和选育、小麦水分高效利用生理遗传调控、相关基因克隆和功能及转基因、分子标记辅助选择育种研究,最近又向水分高效利用分子设计育种和基因编辑等新技术进军;选育出7个小麦品种,其中两个国审品种;出版代表性著作《小麦遗传学》和《作物抗旱节水的生理遗传育种基础》;获国家科技进步二等奖2项。在宏观研究方面,开展了旱地和高水效农业,水资源和粮食安全,作物适应气候变化,绿色农业,粮食丰产增效等研究;撰写了建设黄淮南片第二粮仓等重要咨询报告30多份,得到国家和地方政府采用和国家领导人批示;第二粮仓科技创新工程成为科技部2017年四大创新工程,中国科学院"十三五"重大突破项目;出版代表性著作《中国旱地和高水效农业的研究与发展》、《中国水资源和粮食安全与现代农业发展》、《应对气候变化与水资源高效利用以及粮食安全和绿色农业协同发展》和《中国第二粮仓发展战略与实践》等。在微观和宏观方面推动了我国高水效农业的深入发展,成为中国科学院在华北节水农业方面的一个特色学科领域。     

适应农业新需求，构建我国肥料领域创新体系—中国科学院学部咨询报告

通过本项目组的调研,总结出在农业新形势下,我国肥料产品、技术和政策体系仍存在以下问题:肥料产品与农业需求不匹配;技术集成无法满足农业现代化的需求;肥料经营体制不利于科学产品和技术落地;技术服务供应能力和需求不匹配;管理政策制约。解决的思路:通过肥料产品创新、技术创新、有机替代、精准施肥、体制机制创新、完善政策法规,系统构建我国肥料领域创新体系。具体建议:构建以农业需求为导向的国家化肥产品新体系,促进农业高产、土壤培肥、环境保护和资源可持续利用协调发展;加强有机肥资源高效利用,推动化肥有机替代减量;加强施肥技术服务能力建设;加强肥料科学领域的基础研究和前沿探索;加强国家绿色肥料体系建设;建议国家设立肥料重大科技专项,为上述建议的实施提供强有力的支撑和保障。     

农业文献信息资源整合及其方法研究

农业文献信息资源是农业科技创新最重要的信息源。它已成为农业发展的重要资源和条件。它的开发和利用,对提高科研水平、加速农业产业化进程和实现农业可持续发展具有重要指导意义。目前,我国农业信息服务资源存在的主要问题：开发滞后、覆盖面窄、标准规范不统一、信息指导性和适用性不够、农民及其它工作人员的信息意识差等问题。     

农业水土工程学科的任务与发展趋势

回顾了农业水土工程学科的发展过程,阐述了该学科的内涵及其研究对象,就该学科的主要研究任务发展趋势进行了讨论,提出了几点关于促进农业水土工程学科发展的建议。     

雨养区水保型高效生态农业建设探索

雨养区大部分干旱缺水、土地瘠薄、水土流失严重、粮食产量低而不稳、生态环境恶劣。建立生态农业是实现雨养农业区社会、经济持续发展的唯一出路,而搞好水土保持,充分利用水资源、土地资源,加大农业科技投入是建立雨养区生态农业的关键。在水资源方面主要抓好储蓄水、保持水、节约水;在土地资源方面主要抓好：（１）调整土地利用结构和梯田工程建设,（２）庭院经济和“四荒”地的开发利用,（３）加大肥力投入;在农业科技方面主要抓好地膜覆盖技术、集流节灌技术、抗旱丰产技术等。     

长江经济带稻田耕作制度绿色发展探讨

实施长江经济带发展战略,推动长江经济带绿色发展、高质量发展、可持续发展,是当前我国正在实施的区域协调发展战略之一。稻田耕作制度是长江经济带整个农业耕作制度的重要组成部分。实现长江经济带稻田耕作制度绿色发展,对于维护长江经济带乃至全国的粮食安全、食品安全和生态安全均具有重要意义。长江经济带稻田耕作制度具有起源的古老性、模式的多样性、结构的复杂性、功能的高效性和影响的国际性的显著特点。当前,长江经济带稻田耕作制度发展面临着熟制缩减、投入过量、资源浪费、养地削弱、基础脆弱和效益下降等突出问题与挑战。为实现长江经济带稻田耕作制度的绿色发展,应在遵循―共抓大保护、不搞大开发‖―生态优先、绿色发展‖原则的前提下,采取如下对策与措施:1)绿色覆盖,做到稻田―一年四季,季季皆绿‖; 2)绿色培肥,充分利用绿肥、农家肥、沼液、沼渣,以及生物肥料、专用肥料等培肥稻田土壤,提高稻田地力;3)绿色防控,应用农业防治技术(如实行作物轮作换茬)、生物防治技术、生态调控技术和理化诱控技术等防治稻田作物病、虫、草、鼠、鸟害; 4)绿色修复,采用轮作休耕、深耕深松、保护性耕作、秸秆还田、增施有机肥、施用修复剂、种植绿肥和修复植物等多种措施,对已―退化稻田‖―污染土壤‖进行修复; 5)绿色利用,包括对稻田农业资源及废弃物的立体利用、综合利用和循环利用;6)绿色产品,将长江经济带稻田―打造‖成为无公害农产品、绿色农产品、有机农产品的生产基地。     

河西走廊水资源问题的战略选择:建立节水型社会

 河西走廊水资源开发、利用中存在的突出问题是:水资源严重不足,供需矛盾突出;水资源的开发、利用大大超过了水资源的承载力;水资源配置不合理;水资源管理不科学,浪费现象严重;水利工程建设滞后,水资源利用率低;水质污染严重。在河西走廊建立节水型社会,应主要解决以下问题:改革水资源管理体制,实行水资源的统一管理;努力探索水资源市场化管理的途径;建立农民用水者协会参与式管理模式;大力调整农业产业结构,发展节水农业;加强节水水利工程建设,提高水资源利用率;控制污水排放,防止水质污染。     

水肥耦合对基质栽培番茄产量及品质的影响

为有效提高农业废弃物的利用率，将堆肥、秸秆等农业废弃物和黏土等拌制成一种抗旱促根的基质，研究水肥耦合效应对"爱吉3041"供试基质栽培番茄的株高、茎粗、产量、品质、水分利用效率（Water Use Efficiency，WUE）及肥料偏生产力（Partial Factor Productivity of Fertilizer，PFP）的影响，以当地实际生产水肥施用量作为对照组CK，设置9组基质水肥耦合处理，3组滴灌水量W1（100%ET0，ET0为参考作物蒸发蒸腾量）、W2（80%ET0）、W3（60%ET0）和3组施肥（N-P2O5-K2O）水平F1（240-115-137 kg/hm2）、F2（180-88-121.2 kg/hm2）、F3（112-50-82 kg/hm2）共10组耦合处理，建立番茄产量、WUE、PFP及果实综合品质的多目标优化模型，采用遗传算法多目标优化法寻找模型的Pareto最优解。结果表明：与CK相比，基质对番茄的株高、茎粗、根系发育、产量、品质、WUE和PFP等影响显著，可有效改善果蔬品质；W3F1处理下番茄风味品质及产量最佳，利益比率值最小；基于遗传算法多目标优化法表明基质栽培番茄的最佳灌溉施肥处理为W3F2，以期为农业废弃物高效利用及高品质果蔬的水肥科学管理提供理论依据。     

湖北省秸秆和畜禽粪污还田化肥替减潜力与环境承载力分析

湖北省畜禽业规模化养殖水平显著提高,秸秆资源量逐年提升,农业废弃物还田不仅可以减少农业面源污染,还可以减少化肥施用。该文将湖北省分为5个种植区域（即鄂东南低山丘陵区、鄂北低山丘岗区、鄂西北山地区、鄂中平原区以及鄂西南山地区）。基于2019年－2020年统计数据,收集不同区域主要畜禽（猪、肉牛、奶牛、羊、肉鸡、蛋鸡）的存栏量、出栏量以及饲养周期,主要农作物种植面积和经济产量,计算湖北省畜禽粪污的养分供给量,评估不同区域的畜禽养殖现状是否超过土地承载畜禽粪污的最大容许数量。根据不同农作物的草谷比以及秸秆养分含量,计算出湖北省农作物秸秆的养分资源量以及养分还田量。湖北省不同区域畜禽养殖量均未超出当地最大承载容纳量,其中鄂北地区的土地承载力指数最高,达到了0.35～0.78,鄂中地区的土地承载力指数仅在0.17～0.54,有较大的空间来发展畜禽养殖业。2019年湖北省畜禽粪污养分资源量分别为36.89万t N、14.03万t P2O5、52.06万t K2O。按照畜禽粪污肥料化还田率65%计算,畜禽粪肥的养分还田总量分别为23.98万t N、9.12万t P2O5、33.70万t K2O,理论可替减化肥比例分别为17.3%、11.9%、56.2%。湖北省主要农作物秸秆资源总量以鄂中地区秸秆资源量最高,鄂西北地区最低。当前湖北省秸秆养分资源为31.07万t N、9.98万t P2O5、68.30万t K2O,理论可替减化肥比例分别为22.5%、13.1%、114.0%。湖北省主要农业废弃物还田理论可基本满足主要农作物的钾素需求,实现氮肥消费量减少39.8%、磷肥消费量减少25.0%。该文通过计算湖北省主要农业废弃物（畜禽粪污、秸秆）的养分资源量,评估农业废弃物还田的化肥可替减潜力以及畜禽粪污土地承载力,为湖北省农业绿色发展提供理论依据和数据支撑。     

集流节灌是雨养农业持续发展的主要支柱

水资源缺乏、供需错位、土地条件差和人本素质低、农业投入少、技术含量低是雨养农业区农业生产长期处于低而不稳、资源利用率差的主要影响因素.集流与节灌配套,是雨养农业持续、快速、优质发展的生长点,集流节灌技术既必需又可能.采用混凝土处理的地表(坡度10°)的降雨集水效率达58%,集水成本为0.52～0.70元/m~3.与常规灌溉相比,采用集水灌溉技术省水效率达60%～90%,同时还可降低空气、地表土壤湿度,减少土壤蒸发,降低植株发病率,提高土温,促进根系发育,消除或减缓供需错位和供需矛盾,增产效益达30%～100%.果园滴灌,当年增收是总投入的2.94倍;农田、果园补灌,当年增收分别是总投入的4.33和8.55倍.     

绿肥还田对粉垄稻田土壤活性有机碳的影响

绿肥还田是影响农田土壤有机质的重要手段,为探索绿肥还田对粉垄稻田土壤活性有机碳的影响,采用常耕和粉垄栽培水稻,以不施肥、单一施用化肥、同等肥力条件下单倍绿肥配施化肥和双倍绿肥配施化肥共4种施肥处理,系统开展粉垄耕作稻田土壤活性有机碳研究。结果表明:(1)粉垄耕作减少了稻田土壤总有机碳含量,提高绿肥还田量有助于粉垄稻田土壤总有机碳的提高,双倍绿肥还田下提高25.6%～60.1%,而单倍绿肥还田有助于剖面各层土壤总有机碳积累;(2)绿肥还田增加了粉垄稻田土壤活性有机碳含量,提高了土壤固碳水平;随着绿肥还田量的增加可有效提高粉垄稻田土壤碳库管理指数,粉垄条件下单倍绿肥还田低、中、高活性有机碳分别增加了28.4%～47.9%、37.3%～49.9%、30.1%～49.6%,而双倍绿肥还田时分别增加47.8%～64.3%、40.0%～61.3%、29.6%～59.7%;(3)粉垄耕作下的稻田土壤总有机碳和碳库管理指数在孕穗期及其之后,随生长时期呈线性变化规律,决定系数R~2高达0.999。绿肥还田下粉垄稻田土壤非活性有机碳占比随土层厚度的增加呈缓慢降低趋势,决定系数R~2达0.998～0.999,对土壤活性有机碳的纵向迁移和变化的潜在激发利用效率规律明显。可见,绿肥还田能有效增加粉垄稻田土壤有机碳储量和活性有机碳的稳定性,对调控稻田土壤碳库及改善土壤质量具有重要的促进作用。