中国农业科学 | 我国作物栽培学与耕作学研究的进展与展望

原文作者：曾昭海，周文彬，柴强，孙占祥，张吉旺

发表期刊：中国农业科学 2026年

🌾 一句话核心

作物栽培学与耕作学是保障国家粮食安全、推动农业绿色发展的核心骨干学科。当前面临经费不足、人才匮乏、评价体系错配等困境，但也迎来气候变化应对、千亿斤粮食产能提升、智慧农业融合等重大机遇。“五位一体”建设路径是学科振兴的关键。

一、学科内涵：三个尺度，一个目标

作物栽培学与耕作学是农业科学中应用性最强、综合度最高的学科之一，其内涵可概括为：

研究内容：作物生长发育规律及其与环境互作机制；高产、优质、高效、抗逆、低碳、可持续生产的综合调控体系；合理种植制度与养地制度的理论与技术。

三个研究尺度：

群体尺度：优化群体结构，提升资源利用与抗逆性

农田尺度：设计合理种植制度，实现高产与环境双赢

区域尺度：融入全产业链，构建食物安全保障体系

🎯 核心目标：协同实现粮食安全、生态安全与农民增收。

图1 作物栽培学与耕作学学科的核心研究内容框架图

二、技术演进：70年三大跨越

我国作物栽培与耕作学科体系始于20世纪50年代，经历了：

从经验传承到科学指导（50–70年代）：劳模陈永康“三黄三黑”水稻看苗诊断、刘应祥小麦“三个耳朵”管理。

从定性描述到定量与定性结合（80–90年代）：精播高产栽培、叶龄模式、吨粮田、化控栽培。

从技术单一化到系统集成（21世纪至今）：保护性耕作、节水农业、再生稻、多样化种植、智慧农业。

📈 成果：支撑我国水稻、玉米、小麦单产分别从1949年的1892、962、642 kg/ha提升至2024年的7155、6592、5940 kg/ha，粮食总产突破7亿t。

图2 作物栽培与耕作学科的技术演变特征与趋势

三、学科的重要作用：不可替代的“五个引擎”

1️⃣ 保障粮食安全

从20世纪50年代的“看苗诊断”到当今的密植精准调控，栽培耕作技术始终是粮食增产的主力。2009–2020年粮食增产中，栽培耕作技术对总产增加的贡献率约71%。

2️⃣ 挖掘单产潜力

品种改良与栽培管理对增产贡献大致各占50%。当前玉米高产纪录田块中，出苗率、有效株数等栽培因子与产量的相关性高达64%–82%。

3️⃣ 改善品质与营养

栽培措施可显著影响稻米垩白率（波动10–20个百分点）、小麦蛋白含量（4个百分点以上），甚至改变品质等级。营养强化栽培可缓解“隐性饥饿”（全球30亿人受影响）。

4️⃣ 驱动品种改良

高产栽培实践中暴露的倒伏、不耐密等问题，直接推动了矮秆基因的挖掘与绿色革命品种的选育。未来理想株型与最佳生理型的协同，仍需栽培与育种深度融合。

5️⃣ 推动绿色发展

水肥一体化、氮肥后移、多样化种植、保护性耕作等技术，实现了高产、节水、减药、减排多目标协同。

四、面临的主要问题：五大“拦路虎”

⚠️ 后果：形成了“经费不足 → 人才流失 → 影响力下降”的恶性循环，学科地位持续下滑。

五、当前机遇：四大“东风”已至

1️⃣ 应对气候变化

极端天气频发，需研发韧性农业体系：作物-土壤-微生物协同减排、逆境调控、碳氮平衡管理等，均为学科新增长点。

2️⃣ 新一轮千亿斤粮食产能提升（2024–2030）

重心是大面积单产提升，需形成“种子-农艺-农机-政策”四位一体技术体系，栽培耕作学科是核心支撑。

3️⃣ 农业社会化服务体系完善

近400万个家庭农场、214万家合作社、1.53亿公顷作业面积。技术微进步可通过规模化应用产生巨大放大效应，提升学科社会影响力。

4️⃣ 新理论新技术融合

多组学、人工智能、物联网、智慧农场（如湖北襄阳“伏羲农场”）为学科提供了从微观到宏观的全新研究工具。

六、未来发展：“五位一体”建设路径

文章创新性地提出了“五位一体”学科振兴框架：

1️⃣ 强化基础研究——建好长期定位试验

布局覆盖不同生态区的长期定位联网观测试验

积累时空数据，揭示栽培耕作措施对产量、品质、土壤、碳氮循环的长期效应

2️⃣ 融合理论技术——丰富学科内涵

引入多组学、大数据、AI，实现栽培措施的定量化、精准化、模型化

从分子到区域尺度系统解析作物-环境-技术互作机制

3️⃣ 攻坚关键技术——服务国家战略

聚焦高产优质协同、环境友好、抗逆稳产等核心技术

缩小产量差，带动大面积均衡增产

4️⃣ 加速成果转化——产品化与物化

将栽培技术转化为新型肥料、调节剂、智能灌溉系统、农机装备等产品

依托社会化服务体系统一推广，显著提高转化效率

5️⃣ 构建人才体系——厚植发展根基

在职称评审、项目支持、人才遴选中向栽培耕作学科倾斜

重点培养青年领军人才，建设结构合理的学术梯队

七、结语

作物栽培学与耕作学发轫于生产实践，兴于绿色革命，成于改革开放。在农业强国战略背景下，这一具有中国特色的学科体系，必须加速融合人工智能、生物技术、材料科学等前沿领域，在保障粮食安全、服务乡村振兴中彰显不可替代的使命与担当。

📌 写在最后

这篇文章是一份学科发展的“诊断书”与“路线图”。它直面问题、不回避困境，同时也给出了系统性的解决方案。对于从事农业科研、教育、推广以及政策制定的人员，都具有很高的参考价值。