我国水稻生产的生产力测算与科技对策

我国水稻生产的生产力测算与科技对策

中国的粮食消费约占粮食消费的55%，粮食消费约占粮食消费的60%。因此,粮食安全的关键是口粮,口粮的主体是水稻。抓住水稻就是抓住了粮食安全的关键。然而,改革开放以来,稻谷产量占粮食的比重一直呈现振荡下降趋势,从1978年的44.9%(最高为45.6%)下降到2008年的36.3%,下降了8.6个百分点。而玉米产量所占比重则从1978年的18.4%提高到2008年的31.4%,提高了13个百分点;小麦产量比重也从1978年的17.7%提高到2008年的21.3%。水稻比重下滑,关键是玉米和小麦单产增幅超过了水稻:“七五”时期,水稻、小麦和玉米单产分别比“六五”时期提高了9.5%、15.1%和14.6%;“八五”时期分别提高了6.8%、10.5%和18.3%;“九五”时期分别提高了8.2%、13.7%和3.2%;“十五”时期,水稻下降了1.7%,小麦和玉米则分别提高了4.1%和1.8%;“十一五”时期前3年,水稻、小麦和玉米分别比“十五”时期提高3.7%、16.0%和7.8%。与“六五”时期比较,“十一五”时期前3年水稻、小麦和玉米平均单产分别提高了28.9%、74.6%和53.5%。可见,自20世纪80年代以来,三大粮食作物中水稻单产提高的幅度最小。影响作物产量增长的因素是多方面的,由于水稻单产在我国主要谷类作物中是最高的,它的基础产量高,进一步提高的难度也大。因此,科学分析我国水稻生产的现实生产力、现实生产能力和潜在生产能力,找准影响水稻生产发展的关键制约因素和发展潜力,对促进我国水稻生产发展和保障粮食安全均具有重要意义。近几年来,不少专家对粮食综合生产能力进行了深入研究。如姜爱林认为,粮食综合生产能力是指一定时期的一定地区,在一定的经济技术条件下,由各生产要素综合投入所形成的,可以稳定地达到一定产量的粮食产出能力;尹成杰分析了粮食综合生产能力的内涵,提出粮食综合生产能力由耕地供给能力、科技支撑能力、技术装备水平、农田建设水平、作物布局结构、粮食品种结构、经营行为取向、政策目标取向等基本要素构成;马九杰等着重研究了农业自然灾害风险对粮食综合生产能力的影响;肖海峰等通过建立柯布-道格拉斯生产函数,依据各个影响因素的生产弹性和贡献率来分析我国粮食综合生产能力的影响因素和程度;邓大才提出了培育和保护粮食综合生产能力的主要途径等。万玉群等、刘铮和罗明、赵建明等分别对江苏泰兴、镇江和丹阳等地水稻综合生产能力进行了调查和分析研究。不过,从全国角度对水稻生产能力的分析研究尚未见报道。本文着重从现实生产力、现实生产能力和潜在生产能力三方面讨论我国水稻生产能力问题。1现实生产力1.1生产要素:具有实际产出水平的要素水稻现实生产力,是指一个地区在一定时期内,水稻生产过程中所有生产要素综合作用下的实际产出水平。这些生产要素,主要包括:第一,土地、水、光、温等自然资源;第二,种子、肥料、农药等生产物资;第三,政策、科技、劳动力等社会经济条件。1.2现实生产力的体现1.2.1水生动物生产现实生产力我国水稻总产量从1949年的4865万t增加至2008年的19190万t,增加了近3倍。其间,受国家农业和农村经济政策、粮食生产和市场政策、自然灾害等多因素作用,我国水稻生产现实生产力的变化经历了1949-1961年、1961-1969年、1969-1981年、1981-1988年、1988-1994年、1994-2003年等6次较为明显的波动,平均每9年就发生一次,最高波动幅度达到54%(图1-A)。这表明,波动是我国水稻生产现实生产力表现的重要特征。1.2.2水稻种植面积建国以来,我国水稻种植面积先从1949年的2571万hm2逐步扩大至1976年的3622万hm2,随后,种植面积逐年下降。到1994年,水稻种植面积减少到3017万hm2,减少了605万hm2;1997年又恢复到3177万hm2,3年间恢复了160万hm2。1997年后,水稻种植面积再次呈现持续、快速下滑态势,至2003年减少到2651万hm2,6年间减少了526万hm2,年均减少88万hm2。2004年以后水稻种植面积得到了较强力度恢复,2008年比2003年增加273万hm2,增幅达到10.3%(图1-B)。1.2.3水稻联产水平建国以来,我国水稻单位面积产量(以下简称单产)从1949年的1892kg/hm2提高到1978年的3978kg/hm2,每1hm2提高了2086kg,年均提高3.8%;再从1978年的3978kg/hm2,提高到2008年的6563kg/hm2,每1hm2提高了2584kg,年均提高2.2%,其中经历了20世纪80年代的快速提高阶段,1990年水稻单产达到5726kg/hm2,比1980年提高了1597kg/hm2,提高了38.7%,年均提高3.9%;至1995年我国水稻单产跨上6000kg/hm2的台阶,达到6025kg/hm2,但仅比1990年提高299kg/hm2;1995年后经历了10年的徘徊,“九五”期间我国水稻单产为6302kg/hm2,“十五”期间水稻单产下降到6197kg/hm2,“十一五”期间的前3年单产水平有所提高,达到6425kg/hm2。从总体上看,1995年以后,我国水稻单产徘徊在6000～6600kg/hm2(图1-B)。2实际生产能力2.1合理利用自然资源,发挥现行科技成果增加潜力水稻现实生产能力,是指在现有水田面积、生产条件等不变的情况下,合理利用光、温、水等自然资源,充分发挥现有科技成果增产潜力而形成的稻谷生产能力。2.2实际生产能力的计算2.2.1稻区水稻面积由单、双季平衡面积占绝对比重本文中水田面积指目前仍用于种植水稻的水田面积。对单纯种植一季稻的地区来说,水稻播种面积等于水田面积;对双季稻区来说,双季晚稻面积约等于水田面积,依据历年早晚稻面积比测算,双季晚稻的面积约等于早稻面积的1.1倍。目前,东北、西北、华北稻区一季粳稻区全部是一季稻,水田面积即为水稻播种面积;西南稻区基本上是一季中籼稻(1980年以来双季稻面积未超过7万hm2,约占该稻区播种面积的1.5%),在本文的分析中,也将播种面积视作水田面积;在华南稻区,广东、海南两省基本上是双季稻,水田面积约等于双季晚稻面积;在长江中下游稻区的上海和江苏两省市,均为一季中粳(籼)稻;长江中下游稻区的浙江、安徽、江西、湖南、湖北等5省以及华南稻区的广西和福建两省,已从20世纪90年代中期以前的双季稻面积占绝对比重,调整为单、双季稻混栽。在单双季混栽区,水田面积即为一季稻面积与双季晚稻面积的总和。据此分析,则2008年我国水田面积为2353万hm2(双季晚稻面积611万hm2,一季中稻面积1742万hm2)。2.2.2扩大面积潜力单产不变情况下新增生产能力的测算满足以下条件:第一,在上述分析中的纯单季稻区和双季稻区,通过“单季改双季”的扩大面积潜力等于0;第二,单双季混栽区的扩大面积潜力通过单双季之间的结构进行调整,扩大面积潜力来自于“单季改双季”;第三,各省单产水平均保持在2008年的单产水平不变。在这种情况下,以2008年单双季混栽的7省水田面积,模拟1973年以来各省当年单双季结构下的7省单双季稻面积,并按照2008年各省各季单产水平测算出新增生产能力(表1)。2.2.3新生产能力在区域不变的情况下的计算面积不变情况下新增生产能力的测算,主要是分析现有品种和技术充分发挥增产作用下的生产能力。稻区生产力与产量水稻新品种区域试验是评价新品种利用价值的有效方法。由于区域试验中采用栽培技术属于正常的、科学的田间管理技术,而不是单纯追求产量的高产试验,所以区试产量表现介于现实生产力与产量潜力间,可以反映品种的增产能力。杨仕华等对1998-2003年期间全国水稻产量表现分析表明,无论是在南方稻区还是北方稻区,早稻还是晚稻,现实生产力与区试产量均存在明显差距,其中南方稻区中稻生产平均单产与区试平均单产差距最小,为1260kg/hm2;北方一季稻的单产差距最大,达1890kg/hm2。陈惠哲等的研究也佐证了这个结果:2002年南方稻区早、中和晚稻的两者单产差距分别为2280、1830和1980kg/hm2,南方稻区不同地区的早、中和晚稻的增产潜力较大。当然,若将所有稻田的生产能力按此推算显然也是不合理的,因为新品种区试田一般属于高产田。鉴于高产田和中低产田之间的产量水平差异,即使取区试与现实产量最低单产差距值1260kg的36.4%,也达到459kg/hm2(据傅泽强等的研究,以单位面积粮食产量将耕地划分为高产田、中产田和低产田,以低产田单位面积粮食产量为1,高中低产田的粮食单产比为3.68∶2.61∶1,按照我国耕地中低产田面积占71.3%的比重测算,则高产田粮食单产比粮食平均单产高36.4%)。能力分析:水稻品种的高产潜力生产实践证明,由于栽培管理技术的不同,同样一个品种在同一个地点的同一季节种植,产量差异可达到1500kg/hm2以上,幅度达到20%～30%。超级稻产量潜力已经超过12000kg/hm2,而农民生产田的产量只有7500kg/hm2左右,产量差距达到30%以上。在实际生产中,通过找准限制单产提高的技术性障碍因子并予以解决,应可以实现技术的增产潜力。因此,若能真正实现良种良法配套,在现有技术水平下,实现品种的增产潜力是完全可能的。按照上述品种与技术潜力的低值459kg/hm2,则2008年2924万hm2水稻可增产1342万t。根据上述分析,我国水稻生产的现实生产能力可达到2.2618亿t,其中扩面积可增加生产能力2086万t,单产提高增加生产能力1342万t。3潜在生产能力3.1定义潜在生产能力,是指水稻生产中的劳动者、劳动资料、劳动对象和科学技术等生产力要素都能充分发挥作用,在理想条件下所形成的稻谷生产能力。3.2潜在生产能力的组成3.2.1区域潜力水稻种植面积既受耕地和温光水资源的限制,也受社会经济条件的限制。前者是物质基础,后者是影响因子。3.2.1.耕地资源相对短缺我国宜农土地后备资源约4424万hm2,其中宜耕土地后备资源为988万hm2,可开发补充耕地587万hm2,占补充耕地总潜力的44%。但是,当前我国宜耕土地后备资源60%以上分布在西北部地区,水资源相对短缺,生态环境比较脆弱,开发利用制约因素较多。即使在水资源较为丰富的东北地区,为了保护湿地资源,新开垦耕地的力度不会很大。因此,新垦水田的面积有限。3.2.1.干旱改变量潜力据调查,旱改水的主要潜力地区在东北地区的黑龙江省和吉林省、安徽省沿淮和淮北地区、河南省沿黄灌区。根据黑龙江省商品粮粳稻基地建设规划,到2010年全省水稻面积要达到253万hm2,地表水灌溉的比重由目前的48%提高到66%;到2030年达到300万～330万hm2,比2005年增加135万～165万hm2;吉林省“引嫩入白”工程和哈达山水利枢纽工程的相继建成,预计可新增20万hm2,其中前者新增3万hm2,后者新增17万hm2。在安徽省沿淮及淮北地区,历史上以种植小麦等旱粮作物为主,近年来,水利设施部分得到改善,水稻面积有所增加,若能进一步加强水利工程设施建设,将目前140万hm2以上的一半改为水稻,则面积潜力较大;在河南沿黄稻区,随着小浪底水库的建成,旱改水也仍具有一定的潜力,如濮阳市水稻面积已由前几年的3万hm2左右,增加到目前的5万hm2以上。当然,江西、湖北等南方稻区通过农田基本改造及完善配套水利设施等措施,也存在一定的旱改水潜力。综合上述分析,一季稻区旱改水的潜力可达到150万hm2以上。“旱改水”潜力150万hm2的组成包括:一是黑龙江省61万hm2。据统计,与2005年比较,2008年黑龙江省水稻面积已扩大了74万hm2,按黑龙江省商品粮粳稻基地建设规划中的潜力135万～165万hm2,则到2030年潜力还有61万hm2;二是按文中所述,安徽沿淮及淮北地区70万hm2;三是吉林等地20万hm2。3.2.1.贵州双季稻复种指数测算方法1973-1994年间,上海、江苏、云南、四川(含重庆)双季稻年均种植面积分别为21万hm2、72万hm2、9万hm2和33万hm2,约占同期水稻种植面积的72.7%、28.0%、9.1%和10.3%;贵州也有小面积双季稻。这表明尽管1995年以后,上述地区双季稻面积逐渐萎缩,直至基本退出双季稻生产,但从利用光温资源的潜力看,上述地区仍可种植双季稻,扩大水稻种植面积,以提高复种指数。因此,测算提高复种指数后的潜在生产能力,可以测算目前主要单双季混栽区的7省(自治区),再加上上述6省(市)共13省(市、自治区)提高复种指数后的新增生产能力(表1)。测算方法同2.2.2。若13省双季稻与单季稻的面积比恢复到1978年的结构,则可增加双季稻面积992万hm2,单季稻面积减少432万hm2,净增加水稻面积560万hm2,新增水稻生产能力2073万t。3.2.2单光束潜力3.2.2.水稻产量和光能利用率计算关于理论产量潜力的测算,不同学者采用不同的方法而提出的水稻单产潜力不尽相同,如通过光能利用率估算光合产量潜力,按稻谷形成期太阳辐射量估算单产潜力,按照水稻全生育期或产量形成期的光能资源进行水稻光合产量潜力的估算等。日本学者吉田昌一认为水稻在热带的极限产量为15900kg/hm2,在温带的产量最高可以达到18000kg/hm2;马达加斯加的劳兰来神父预计水稻的最高单产可以达到30000kg/hm2。一般估计,目前水稻平均光能利用率只有1%,而水稻生产过程中光能利用率极限可以达到5%。根据袁隆平估计,光能利用率在2.5%时,早稻单产可以达到15000kg/hm2,晚稻达到17000kg/hm2,中稻单产达到22000～23000kg/hm2。高亮之等基于我国不同地区对光能利用的可能性,计算出我国水稻单产可达到16125～26625kg/hm2。3.2.2.云南永胜创造的项目在小面积超高产研究方面,马达加斯加采用强化栽培技术,水稻单产达到21000kg/hm2。我国报道的最高记录为在云南永胜创造的18470kg/hm2。该地区具有独特的生态条件,表现为太阳辐射强、日夜温差大,非常适合水稻的灌浆和结实,即使是一般水稻品种也能在该地获得高产。3.2.2.双季稻帐篷示范片8432008年农业部在全国范围内建设500个粮食万亩(667hm2)高产创建示范片,集成、展示、推广先进实用技术。据专家测产验收,单季稻万亩(667hm2)示范片单产超过10500kg/hm2的有46个,双季稻万亩(667hm2)示范片单产超过13500kg/hm2的有52个,两者之和达到150个水稻高产创建示范片的65.3%。即使按照单季稻10500kg/hm2,双季稻13500kg/hm2的万亩(667hm2)高产创建示范片的达标标准,单季稻单产高出3000kg/hm2以上,早稻或晚稻均高出1500kg/hm2以上。3.2.2.双季稻面积增加,经济效益分析以中国水稻研究所已列入国家超级稻示范品种的6个品种(组合)的示范最高单产(已通过专家组验收)为例,协优9308示范最高单产12282kg/hm2,国稻1号在浙江开化百亩(6.67hm2)示范的最高单产11748kg/hm2,国稻6号在浙江嵊州百亩(6.67hm2)示范的最高单产12981kg/hm2,中浙优1号在浙江嵊州百亩(6.67hm2)方示范最高单产达到12283kg/hm2,国稻3号作连作晚稻百亩(6.67hm2)示范的最高单产9669kg/hm2,中早22作早稻种植的最高示范单产达到10406kg/hm2。根据对比调查,超级稻新品种大面积单产一般能达到9000kg/hm2,比普通品种增产750kg/hm2。根据上述分析,若我国双季稻面积再增加992万hm2,达到2174万hm2;单产再提高750kg/hm2,达到6313kg/hm2;单季稻面积减少282万hm2,减少到1460万hm2,单产再提高750kg/hm2,达到7990kg/hm2,则我国年水稻生产潜力可达到2.5390亿t。以当前预计的2030年我国人口最高值16亿人计算,则年人均稻谷可达到159kg,折成大米111kg,远高于我国目前农村人均年大米食用量79.5kg的水平。4中国高育收入失衡的原因分析4.1土地利用总体规划根据第二次全国土壤普查调查结果,我国耕地中,高中低产田的比例分别为28.7%、29.6%和41.6%。尽管1978年以来,我国有效灌溉面积和旱涝保收面积分别增加了25.7%和51.7%,但受工业“三废”污染、化肥施用过多以及干旱、洪涝、盐碱等自然灾害因素影响,土壤污染、退化、稻田潜育化问题十分突出,耕地质量下降严重。此外,有机肥施用量逐年减少、化肥施用量增加、肥料养分比例失调、高强度耕作等也导致耕地地力下降。目前,湖南、湖北、江西等南方15省(区)稻田潜育化面积超过400万hm2,比20世纪80年代初增加10%以上。据全国土地利用变更调查,2001-2008年,全国占补耕地232万hm2。生产实践表明,新开垦耕地与占用的熟耕地相比,一般相差2～3个地力等级,而1个等级就相当于1500kg/hm2粮食产量。4.2水稻品种类型从生产上推广品种的数量看,主要体现为品种数量越来越多,单品种推广面积越来越小,主导品种不突出。据全国农技推广与服务中心统计,2007年推广面积超过10万亩(6667hm2)的水稻品种有714个,比1995年的325个增加389个;推广面积2390万hm2,平均每个品种推广面积3.3万hm2,比1995年减少了2.8万hm2;从品种类型看,主要体现为耐肥型超高产品种数量多,而适合中低产田的广适应性超高产品种少。以超级稻品种为例,截至目前,农业部共认定超级稻品种71个,以一季耐肥型超级稻品种居多。4.3推广种植小而散,未能适应轻简生产的高产品种近年来,我国水稻轻简(抛秧、机插秧、直播)化生产技术发展较快,特别是直播稻发展较快,在部分温光资源不足的地方造成了一定的生产安全隐患。但是,从品种选育看,目前多数品种的选育是适应人工插秧等精耕细作的方式进行产量比较试验而育成的,适宜精播等传统生产方式,生产上缺乏适应轻简生产的高产品种;从栽培技术看,尽管强化栽培(SRI)、精确定量栽培等技术体系在生产示范中展示了良好的增产性,但由于轻简化不足,稻农采用率并不高;从技术推广看,我国农技推广体系改革打破了旧的农技推广体系,但至今尚未建立新的推广体系,出现了断层现象,农技推广力度不足。此外,随着城市化和工业化推进,青壮年劳动力大量转移至城市务工,留守稻农大部分为中老年人,身体素质、科技素质下降,新品种新技术的单产潜力难以充分发挥。5提高水稻生产能力的科技措施5.1建立低产土、低盐碱地、干旱干旱保水机关,科学施肥第一,运用物理、化学、生物等措施对中低产田土地障碍因素进行改造,特别是改造制约我国水稻单产且面积较大的潜育型稻田、渍涝地、盐碱地和干旱缺水地,提高中低产田的基础地力;第二,规范和完善稻田养分测试、田间试验、肥料配方、配肥生产、施肥技术等核心技术环节,建立测土配方施肥技术体系,引导农民科学施肥,切实提高肥料利用率;第三,加大对农灌水库、田间小水利设施等方面的投入力度,特别是加强稻田田间排灌系统建设,实现田间基础设施综合配套,提高抗拒自然灾害的能力,提高稻田综合生产能力。5.2推动超级稻品种选育,建立超级稻品种选育中心第一,加强育种材料和方法的创新,促进现代生物技术与常规育种技术紧密结合,进一步改良育种材料的遗传特性,推动超级稻育种研究向更高、更深、更广领域发展;第二,加强超级稻品种选育,重点是加强超级早晚稻和适宜中低产田的超级稻品种的选育,拓宽超级稻的推广应用区域;第三,加强超级稻栽培技术的集成配套,进一步完善超级稻生产技术体系,加快超级稻示范推广步伐,真正使超级稻品种成为适种地区的主流品种和当家品种。5.3推广机械化种植技术发展轻简生产技术,是适应新时期水稻生产技术发展的现实需要。第一,巩固发展抛秧稻。要在逐步改水育秧为旱育秧,特别是发展无盘旱育秧,提高秧苗素质的基础上,改抛秧为摆秧,提高抛秧质量;第二,大力发展机插秧。大力发展机插秧是提高水稻生产全程机械化水平的关键。重点措施是加强农机与农艺结合,大力提高杂交稻机插秧水平。第三,规范发展直播稻。明确适宜发展区域,杜绝盲目扩张,在区域分布上做到积极引导;广泛开展试验、示范,加强技术引导,在生产条件和技术条件成熟地区做到规范技术;加强直播