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。
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