不同农业耕作系统主要粮食作物产量限制性因子评估与重要限制因子作用规律研究

Food security and crop production has always been a common concern across the world. With huge population and climbling capita food consumption, China has no choice but to promote crop yields greatly, which are now far behind the yields of developed countries. A farming system frame has been introduced in this study with notable features, including the endowment of natural resources, agricultural economic characteristics, agricultural development strategy and other aspects. Those systems cover most of the area of dominant food crop production in China. Crop (rice, wheat, maize) yield gaps will be measured as the achieved largest yield minus an average on-farm-level. In recognition of the complexity of factors which affect the improvement of food crop yields and productivity in different farming systems throughout the Middle and Eastern of China, the relative importance of socio-economic abiotic, biotic, and crop management constraints will be assessed in physical and economic terms. The top constraints will be addressed in details, like the pathway, impact, trend, frequency etc. Then we present the possible solutions to alleviate or eliminate those important constraints, based on the knowledge from informants.. .Those data and research results would give us some insight in the gap between ideal and the real current agricultural research area and investment intensity, and help set the research priority right and allocate agricultural research funding more reasonably.

粮食安全与粮食作物产量一直是国际社会共同关注的焦点。我国人口基数庞大, 人均粮食消费不断增长，与发达国家单产水平的实际差距使得提高粮食作物单产水平成为必然的选择。本研究从自然资源禀赋、主要农业经济特征、农业发展战略等方面对我国中东部粮食主产区的五个农业耕作系统进行系统特征识别；对不同农业耕作系统主要粮食作物（水稻、小麦、玉米）的产量差距进行测算；对影响作物产量的社会经济、生物、非生物、田间管理的四类生产限制性因素进行筛选和评价，获得因子重要性列表；对筛选出来的重要限制因子进行作用机理与系统分异规律的研究；针对性地探讨主要因子的缓解或消除途径。研究数据与结果为比较当前农作物研究的重点领域和投入强度,寻找差距, 确定农作物相关研究的研究重点和研究优先领域提供实证依据，为调整作物增产研究布局提供部分参考。

中国作为最大的发展中国家，粮食作物单产在过去的几十年来取得了质的飞跃，为解决庞大的发展中国家人口的粮食安全问题，降低人类贫困指数做出了重要贡献。然而我国有庞大的人口基数，社会经济建设对农业用地的挤压不断增加，粮食安全问题更不容忽视。近年来我国粮食作物单产的提高遇到了瓶颈处于徘徊状态，玉米单产水平徘徊在5.1-5.5吨，水稻6.2-6.7吨，小麦4.5-4.7吨。与发达国家相比，我国的粮食作物单产水平还有较大差距。试验站与大田生产，大田高产条件下和平均生产条件下单产的差距也还较大。这其中除了作物品种的差异，生态条件（气候、土壤、水肥）、病虫害、农艺栽培、价格、市场、运输等社会经济因素的差异都可能引起产量上的差距。对上述因素进行筛选和评估，了解主要因素在不同农业耕作系统下对作物产量影响的方向、趋势、作用大小、影响频率和影响面积等作用机理，总结不同农业耕作系统下主要限制因子的作用规律，进而针对性地进行科研投入，开展缩小产量差距的研究，将对促进作物单产提高，增加农户收入，保障国家粮食安全起到积极作用。. 本研究首先从研究区域农业耕作系统的自然、社会、经济特征，农业生产现状，发展规划等方面分析各农业耕作系统特征，然后运用改进的专家咨询法（Modified Delphi method）进行三轮的专家意见征询，并结合典型农户调查，分系统核算主要粮食作物单产的产量差距，对可能导致产量损失的所有社会经济、生物的、非生物的、田间管理的相关因子进行全面筛选，建立了各系统水稻、小麦、玉米单产损失影响因子的相对重要性列表，并对重要性因子——土壤与肥料利用相关因子进行系统分异规律研究。最后，针对不同农业耕作系统各重要性因子专家给出的缓解方案，进行整理与汇总。研究结果产生的关键性数据包括不同农业耕作系统特征数据、9个作物X系统单元内作物单产差距数据、单产损失贡献因子重要性列表与数值估计、主要限制性因子缓解方案列表等。. 该研究的成果对于了解中国农业生产的系统特征，各区域主要粮食作物的重要性和单产变化趋势提供详细信息，三大粮食作物单产重要限制性因子的研究成果对于全面把握我国主要粮食作物单产停滞不前的原因，抓住主要限制性因子针对性地开展相关研究，缓解因子限制作用，促进单产水平的继续增长有较大的实际意义。同时研究结果也为找到农业科研的着力点，合理分配有限的农业科研经费提供一定的借鉴。