中国粮食安全科技中长期发展战略研究20100413

中国工程院咨询项目

中国粮食安全科技中长期发展战略研究

主 持 人：戴景瑞 院士

参 加 人：李召虎 褚庆全 万建民 曹凑贵

张春庆 廖允诚

2009年12月

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背景意义

中国是一个农业大国，农业是国民经济的基础，农业发展将直接关系到人民生活、物价稳定、经济发展和社会安定。改革开放30年以来，我国农业取得了举世瞩目的成就，中国农业解决了13亿人口的吃饭问题，于此同时，也付出了巨大的资源和环境代价。未来一段时间，随着经济的发展和人口的增加，我国粮食需求将持续增长，粮食安全问题将会越来越突出。农业资源的有限性，决定了未来我国不能再继续沿袭传统、粗放的、不可持续的增长方式，必须依靠科技创新来解决我们面临的各种挑战。

21世纪，知识经济正在成为世界经济发展的主流。全球性的新的农业科技革命，正在促进农业和农村经济发展着深刻的变化，以生物技术、信息技术、新材料制造技术等为代表的高新技术全面向农业渗透，大幅度提高了世界农业科技水平，将导致农业科技发生了新的革命，从而将深刻改变世界农业的面貌，促进传统农业向现代农业的跨越。“中国的农业问题、粮食问题，要靠中国人自己解决，这就要求我们的农业科技有一个大的发展，必须要进行一次新的农业科技革命。”如何利用和发展高新技术，确保21世纪人口高峰期我国粮食安全，并且使人民的生活达到小康水平，协调资源与环境的可持续发展，这是一个不可回避，必须及早部署的战略性问题。因此，必须从战略的角度出发，分析我国粮食安全面临的新形势、新问题，制定新的发展目标，制定粮食安全技术领域中长期发展规划，遴选未来20年粮食安全技术发展的优先领域和关键技术，从而整体提高我国粮食安全技术研究的创新能力和国际竞争力，从而确保中国未来的粮食安全。

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第一章 粮食安全科技中长期发展形势和趋势

1.国内粮食安全科技发展状况分析

1.1我国粮食生产发展历程

(1)半个多世纪，我国粮食总产跨上4个1亿吨的台阶，年均增长2.65%

建国以来，我国粮食生产能力得到了逐步的释放和提高，粮食生产取得了巨大的成就，1949-2008年，粮食总产增长了由1.13亿吨增加到2008年的5.29亿吨，增长了343.19%，年均增加2.65%（表1）。目前我国粮食综合生产能力已经达到5亿吨，农业发展解决了13亿人，即世界21%人口对食物的基本需求，对实现我国的粮食安全乃至世界粮食安全做出了巨大贡献。

以粮食总量每增长1亿t为一个台阶，我国粮食生产已经登上第四台阶。第一阶段，粮食总产从1949年1亿t增加到1958年的2亿t，用了9年时间，年增加量为965万t，年增长率为6.53%；第二阶段，粮食总产从1958年2亿t增加到1978年的3亿t，用了20年时间，年增加量为524万t，年增长率为2.13%；第三阶段，粮食总产从1978年3亿t增加到1984年的4亿t，用了6年时间，年增加量为1707万t，年增长率为4.95%，此阶段是新中国成立以来粮食生产最辉煌的时期；第四阶段，粮食总产从1984年4亿t增加到1998年的5亿t，用了14年时间，年增加量为750万t，年增长率为1.80%。1998年到2003年粮食总产量开始进入连续的减少阶段，平均每年减少1632万t，年均减少3.41%。2004年-2008年，粮食总产呈恢复性增长阶段，年均增长1960

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万吨，年均增长率达到4.18%。虽然近十年我国粮食总产产生了波动，但是我国粮食综合生产能力基本达到了5亿吨水平。

表1 1949-2008年全国粮食总产变化

年份 1949 1958 1978 1984 1998 2003 2008

粮食总产（万t）

11318 20000 30478 40723 51229 43069 52871

间隔时间（年）

/ 9 20 6 14 5 5

年增加量（万t/年）

/ 965 524 1707 750 -1632 1960

年增长率（%）

/ 6.53 2.13 4.95 1.65 -3.41 4.18

来源：根据历年中国统计年鉴整理

(2)单产提高是粮食总产增长的主要原因

从1949-2008年以来我国粮食总产、粮食作物播种面积和单产的变化来看（图1），粮食总产和粮食单产的变化趋势基本同步，粮食单产增长了361.32%，年均增长2.67%；粮食作物的播种面积则呈下降趋势，下降了13.3%，年均下降0.57%。

建国以来，粮食单产增长了361.32%，粮食单产增长是总产增长的主要贡献因素。从建国以来中国粮食总产、单产和播种面积来看，粮食作物播种面积在1956年达到高峰后一直是下降的趋势，粮食总产和单产增长曲线的变化趋势基本一致，在粮食作物播种面积下降的趋势下，单产是粮食总产增加的首要因素。建国以来我国粮食单产经历了3增2减5个阶段，粮食平均单产从1949年的1029.29千克/公顷增加到2007年的4748.32千克/公顷，增长了361.32%，年均增长6.23%，单产增加对粮食总产的贡献率达105.28%。在1949-1958、1962-1998、2004-2007三个增产阶段单产是粮食总产增加的首要影响因素，播种面积分别增加了17654、-7656和6079千公顷，对总产的贡献率分别为21.51%、-2.29%

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和39.44%；单产分别增长519.67、3378.71和383.43千克/公顷，增加了50.49%、300.73%和9.60%，对总产增加的贡献率分别为67.63%、109.17%和57.07%，远远高于播种面积对增产的贡献率；面积和单产的协同贡献率分别为10.86%、-6.88%和3.49%。1959-1961年的自然灾害期间，单产是粮食减产的主要因素，播种面积减少了6170千公顷，15.61%的减产是播种面积的减少造成的；单产降低了425.46千克/公顷，88.68%的减产是单产降低造成的。在1999-2003年的减产阶段，主要影响因素是播种面积，播种面积减少了14377千公顷，79.32%的减产是播种面积的减少造成的；单产降低了169.72千克/公顷，23.67%的减产是单产降低造成的。

600050004000300020001000019491951195319551957195919611963196519671969197119731975197719791981198319851987198919911993199519971999200120032005粮食总产（10万吨）粮食作物播种面积（10万公顷）粮食单产（千克/公顷）

图1 中国粮食总产、单产和播面变化趋势（1949-2008）

(3) 粮食生产增长的主导要素没有根本改变，产量迈上新的台阶难度大

“一靠政策、二靠科技、三靠投入”是我国农业发展的经验，也是我国粮食增产的主要要素，在政策相对稳定、科技进步不能明显改善的条件下，依靠投入改善生产条件和增加物质投入成为粮食增产的关键因

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素。但在当前传统增产要素对粮食增产的影响力降低的情况下，保持粮食总产持续增长的难度加大。

从我国粮食生产发展历程看，单产增加是过去40多年来粮食增产的主要途经，1949-1957年粮食总产的增长依靠的是扩大面积和提高单产，1957年以后粮食总产的增长主要是依靠单产的提高。1957年全国耕地面积达16.77亿亩，是我国耕地面积最高的年份，以后逐年减少。在建国以来的5个阶段中，在1949-1958、1962-1998、2004-2008三个增产阶段单产是粮食总产增加的首要影响因素，单产分别增加了519.67、3378.71和383.43千克/公顷，对总产增加的贡献率分别为67.63%、109.17%和57.07%，远远高于播种面积对增产的贡献率。

1965-2008年有效灌溉面积增长183.17%，农业机械总动力增加了68.70倍。从建国以来的粮食总产和生产条件的变化趋势来看，伴随着粮食总产增加的是农业生产条件的改善和物质投入的提高，特别是农业机械总动力、有效灌溉面积、化肥施用量和农村用电量的大幅增加，其中农业机械总动力、化肥施用量和农村用电量更是从无到有，有效灌溉面积70年代以前增速较快、之后增速变缓，化肥施用量20世纪90年代以前增幅较快、之后趋缓，机械总动力和农村用电量则在90年代增速加快。1965-2007年，全国粮食总产增加3.07亿吨，增加了157.85%，粮食单产增加3122.18千克/公顷，增加了192.00%。有效灌溉面积从1952年的20000千公顷增加到2007年的56518.34千公顷，增加36518.34千公顷，增长了183.17%。农业机械总动力从1965年的0.11亿千瓦增加到2007年的7.66亿千瓦，增加7.55亿千瓦，增加了68.70倍。同时农村用电量也从1965年的40亿千瓦时增加到2007年的5509.93亿千瓦时，增加5472.83亿千瓦时，增长了147.52倍。

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876543210粮食总产量(亿吨）有效灌溉面积(千万公顷)??农村用电量(千亿千瓦时)农业机械总动力(亿千瓦)???化肥施用量(千万吨)??图 中国粮食总产和生产条件变化趋势 资料来源：根据历年《中国统计年鉴》整理。

1.2 我国的粮食安全水平不断提高，中长期压力加大

我们在粮食安全指标体系中，选取了人均粮食占有量（FCP）、粮食自给率（SSR）、粮食生产波动指数（PFI）、粮食储备率（SR）、营养不良人口率（UNP）、淀粉类食物提供的热量占总热量的百分比（GER）等重要指标体系构建了粮食安全指数，通过粮食安全指数对我国粮食安全的演变和现状进行评价分析，结果表明：经过半个多世纪的发展，我国的粮食安全水平不断提高。

（1）1949-1978年，我国粮食安全水平较低，粮食安全指数只有0.45，粮食不安全是这一时期的主要特征。这一时期粮食的生产和消费表现为粮食短缺，食物需求量长期大于食物供给量，特别是肉类供给水平远远小于需求；国家对粮食进行统购统销。由于食物短缺，实行食物平均分配，凭票限量供应的方式；居民的收入和消费水平低，恩格尔系数在60%以上；人均粮食占有量少，仅为200－300kg；贫困人口比例较高，建国初期，贫困人口达到80%左右，1978年这一比例仍然占30.7%；人民的营养水平较低，食物消费结构不合理。这一时期，除了粮食以外，其它食物消费量极少，人均肉类年消费量在10kg以下，食物提供的热

1949196219751980198319861989199219951998200120042007 7

量始终未超过8792kJ，一般年均只有8374kJ左右，远远小于营养学家提出的10048kJ的合理标准。在人均消费的热量中，来源于淀粉类的热量比重高达80%以上，蛋白质供给水平低于50g，其中动物蛋白的比重仅占10-13%，人均每天脂肪供给水平低于25g，其中动物脂肪的比重仅占45%左右。

（2）1978－1984年，是我国粮食安全水平提高较快的一段时期，粮食安全指数达到0.58，食物供应状况明显改善，温饱问题基本解决。主要表现为，粮食总产和人均粮食占有量迅速提高，并首次出现了粮食过剩和供大于求的局面；居民收入和食物消费水平提高很快，恩格尔系数逐年下降，农村居民家庭的恩格尔系数由1978年的67.7%下降到1984年的58.8%，城镇居民家庭的恩格尔系数由57.7%下降到54%左右；人民生活水平有了很大改善，农村贫困人口减少一半，贫困人口比例下降了15.6%，由30.7%下降到15.1%；人均占有粮食相对稳定，动物性食品增加较多；人民的营养水平明显改善，平均每人每天供给的热量达到10953kJ，蛋白质和脂肪分别达到62克和70克，来自动物性食物的蛋白和脂肪的比重增加，高于同等人均国民生产总值的国家，基本达到世界平均水平。

（3）1985－1998年，是我国粮食安全水平稳步提高的时期，粮食安全指数达到0.66，这段时期也是我国食物消费从温饱向小康的过渡时期，农产品出现供大于求的相对过剩局面，人们的生活水平继续改善，食物消费结构全面升级，开始由数量的增加向质量提高方向转变。这一时期主要表现为：人民消费水平进一步提高，恩格尔系数继续下降，农

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村居民家庭的恩格尔系数由1985年的57.8%下降到1998年的53.4%，下降了4.4%，城镇居民家庭的恩格尔系数由53.3%下降到44.7%，下降了8.6%；农村贫困人口大幅度减少，下降了将近8300万人，由12500万人下降到4200万人，贫困人口比例由14.8%下降到4.6%；人均粮食占有量达到350kg以上，达到世界平均水平；居民的食物消费结构趋于合理，谷物的口粮消费逐渐减少，动物性食物比例增加，人均每日热量消费达到12142kJ以上，其中淀粉类食物所提供的热量逐渐减少，低于65%，人均每日蛋白质消费水平达到78g以上，动物蛋白的比重逐年增加，达到34%，人均每日脂肪消费达到78g，其中55%来自动物性食物。人均肉、蛋、奶的消费量有了很大的提高，人均水产品、水果、蔬菜产量均超过世界平均水平。

（4）1999－至今，粮食安全水平徘徊不前，粮食供需处于紧平衡阶段。这个时期的主要表现为：人均粮食占有量持续下降，由1998年的412kg下降到2003年的334kg；粮食由供大于求的局面开始转向逆转，一些地区的粮食供应紧张，2003－2008年全国农产品价格全面上涨，国内粮食库存储备急剧下降，下降到近几年的历史最低水平；人均热量消费水平略有下降，2002年的人均热量消费为12355 kJ，人均蛋白质、脂肪的供给水平提高缓慢；从消费人群看，我国城镇居民和农村居民在消费水平上存在很大的差距；从低收入阶层的粮食保障水平看，我国农村绝对贫困人口下降的速度趋缓，2004年为2610万，占农村人口总数3.1%，与此同时，城市贫困人口的数量和规模快速上升，2001年城市最低生活保障人口为1400万人，2003年上升为2246.8万人。

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1.3粮食安全科技发展状况和取得的成果

新中国成立以来，我国围绕粮食安全开展了大量科技工作，取得了一批重大科技成果并得到了大面积应用，为实现粮食产量由长期短缺到供求基本平衡、丰年有余的历史转变发挥了关键作用。

（1）高产、优质、抗病新品种选育取得突破

遗传理论的发展和育种技术的突破，促进了以杂交选育、杂种优势利用和生物技术为代表的现代育种技术体系的建立，加快了品种的更新换代和主导品种的形成。改革开放以来，共培育出1500多个高产、多抗、优质、高效的新品种、新组合，主要粮棉油作物实现了2-3次大规模品种更新换代，每次增产10%-20%，全国的粮棉油主要作物良种覆盖率达85%以上；一是品种育成速度明显加快。例如，2002年我国水稻、小麦、玉米、大豆四大粮食作物品种的审定数分别为231、95、237、78个。二是优质专用品种明显增多。优质水稻新品种金优207、空育131、湘早籼31号，小麦新品种郑麦9023、济麦19、豫麦34，玉米新品种农大60、农大108、郑单958，大豆新品种绥农14、豫豆22等均已成为我国的主导品种。截止2003年，全国优质稻种植面积已经超过2.5亿亩，占水稻总面积的50%以上；优质专用小麦种植面积达到1.26亿亩，占小麦总面积的38%；专用玉米品种种植面积1.12亿亩，占玉米总面积的28%；高油大豆种植面积达2000万亩，占大豆总面积的14%。三是高产、稳产、适应性明显增强。新培育的品种不仅品质优，而且产量高，稳产性好，适应性广。目前，水稻、小麦、玉米和大豆等品种的产量潜力已分别超过800公斤/亩、700公斤/亩、1000公斤/亩和300公斤/亩，

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大面积示范亩产达到650公斤、550公斤、600公斤和200公斤，水稻居世界领先。

（2）粮食高产栽培技术的不断创新

在不断强化优质专用新品种选育的同时，我国农业科技工作者围绕良法开展了卓有成效的研究和攻关，创新、集成和推广了一大批先进适用生产技术。近年来,研究创新了水稻、小麦、玉米的高产超高产核心技术30余项，集成创建了适于超高产技术模式40余套，建立了一批可持续高产、超高产的典型和示范样板，取得了显著效益。“小麦籽粒品质形成机理及调优栽培技术的研究与应用”项目提出了规范化、标准化、信息化的优质小麦生产技术体系及现代产业发展模式。该成果累计推广面积7602.8万亩，直接经济效益23.25亿元。通过对水稻精确定量施肥、定量灌溉等技术研究，使水稻生育的各个过程都有准确的定量指标，提出了水稻生育进程的准确定量指标及生育模式，生育诊断指标及其精确定量栽培技术规范，达到水稻高产优质高效的目标。华北平原小麦—玉米两作节水、省肥、简化、高产四统一栽培技术体系成为华北平原主推技术，已累计推广1500多万亩，节约灌溉水50-100m3/亩，省肥30%，两季产量达到1.2吨/亩，比常规高产田增产15%-20%。

（3）植物病虫害控制技术的发展

植物病虫害控制技术不断突破，大幅降低了农业生产的损失。小麦黄矮病冬春麦区流行趋势预测技术、褐飞虱预测预报与控制技术的突破，提高了我国重大病虫害的预测预报能力；化学杀虫剂、除草剂、杀菌剂发展迅速；以BT杀虫蛋白、井岗霉素和阿维菌素为主的各类微生

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物杀虫剂、杀菌剂快速发展，微生物农药龙头企业产业化初具规模，施用面积占病虫害防治总面积的10%-15%，粮食损失率从60年代的30%-40%减少到现在的10%-20%。

（4）节水农业技术和农业资源环境技术为保障粮食生产可持续发展发挥了重要作用

农业资源环境技术在保护生态环境、推动现代节水农业快速发展进程中发挥了重要作用，为发展资源节约型、环境友好型农业提供了有效的科技保障。节水农业从旱作农业与灌溉农业并存发展到现代节水农业阶段，技术研发从跟踪模仿向自主创新转变。非充分灌溉技术使作物水分利用效率达到2.0kg/m3；棉花膜下滴灌从国外垄断时每亩2000元降到340元，应用超过500万亩；雨水利用面积超过3000万亩。农田氮肥污染控制技术可使小麦、玉米等粮食作物生产节氮30%左右，水稻节氮25%左右，蔬菜生产系统节氮60%，土壤硝态氮残留量降低50%～60%以上；有害物快速检测技术可对农产品和环境中常见的62种农药残留进行快速定性和定量检测，使有害物检测周期缩短50%，检测成本降低30%；开发新型装臵，实现了精准施药，有效解决了农药雾滴漂移和利用率低的关键问题。试制出新肥料产品16种；研制出50种以上新型生物杀虫剂、杀菌剂、病毒防治剂、增效剂、保护剂，为测土配方的大范围推广提供了物质基础。

（5）农业高新技术研究取得重要进展

我国农业科技着眼长远，突出战略性、前沿性、前瞻性，大力发展

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高新科技，形成了一批自主创新重大成果，加速了传统农业向现代农业的转变，促进了农业产业技术的升级。其中，结合农业生物技术和杂交育种等技术，培育出一大批优质、高产农作物新品种，有重大应用前景的新品种超过200个。我国转基因抗虫棉研制取得突出性进展，继美国之后，成功构建出自主知识产权的抗虫基因，并育出近百个抗虫棉品种，占据90%以上棉花种植面积，产值超出400亿，彻底解决了棉铃虫危害问题，有效遏制了我国棉花生产下滑局面。在农业信息技术方面，定量遥感技术在农业中得到创新发展和应用，实现了全国和全球重点区域作物面积提取、产中精准肥水诊断决策、每旬一次的作物长势监测、干旱监测、作物品质预报及提前一月估产等应用，为国家农业宏观决策提供了重要支撑。精准农业技术实现重大突破，同类产品价格只有国外的20%-40%，相关成果已在全国15个省市示范应用，面积超过5000万亩。农作物专家系统研发并投入应用，研制出一批实用的农作物栽培专家管理系统。“九五”期间，全国已有20多个省（市、区）开展农作物栽培技术信息系统的示范应用，其中，“小麦栽培专家管理系统”、“玉米栽培专家管理系统”、“棉花栽培专家管理系统”和“病虫害诊断与防治专家系统”等的开发与应用已达国际水平。

（6）农业基础研究为高新农业的发展奠定了基础

建立了水稻功能基因组研究平台，克隆了一大批水稻重要农艺性状功能基因，使我国水稻功能基因组研究达到国际领先水平。建立了系统的农作物种质资源收集、保存、鉴定及评价的理论、方法和技术体系，开拓性地提出了“基于基因组学的作物种质资源研究”

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理论和技术，构建了水稻、小麦、玉米、大豆等主要作物的核心和微核心种质，引领我国作物种质资源研究居于世界领先地位。

1.4正在进行的重大工程项目及其预期成果

“十一五”以来，我国紧紧围绕粮食科技创新，加强了重大关键技术、不断突破了高新技术与基础研究，主要包括以下几个方面：

（1）转基因生物新品种培育研究

我国投资246亿元，于2007年启动了“转基因生物新品种培育”国家重大科技专项，这个专项的目标是要获得一批具有重要应用价值和自主知识产权的基因，培育一批抗病虫、抗逆、优质、高产、高效的重大转基因生物新品种，提高农业转基因生物研究和产业化整体水平，为我国农业可持续发展提供强有力的科技支撑。

（2）粮食丰产科技关键技术研究

以确保粮食安全为目标，对新品种选育、新型栽培与耕作制、资源高效利用、农业生态环境与防灾减灾、粮食储运与流通、产后加工、粮食生产机械装备等优先领域的重大关键技术进行研究，启动实施了“粮食丰产科技工程”重点专项，研究目标是以小麦、玉米、水稻为重点，在东北、华北、长江中下游三大平原的12个粮食主产省，创新组装出一批高产优质高效栽培技术体系。

（3）现代农业高新技术和理论基础研究

“十一五”期间，在国家“863”计划、“973”科技计划的项目中，

在农业高新技术和理论基础研究方面重点支持一批粮食生产高技

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术重大项目，为粮食安全的可持续发展提供了重要的理论与技术基础。

在国家“863”计划中，重点支持了杂种优势利用、植物分子育种、细胞工程育种、航天工程育种，粮食生产的数字化技术、“现代食品生物工程技术”和“农产品生境控制与质量分子检测技术”等专题，力求在育种技术源头创新、农业生产数字化管理、食品质量与安全以及农业环境污染控制与修复等方面获得一批原创性科技成果，以确保我国确保国家粮食安全、生态安全和促进农民增收。

在973计划中，以保障食物安全供给、实现农业可持续发展为核心，瞄准世界农业科学发展的前沿，支持的重点研究方向包括：农业生物基因资源发掘和重要性状的功能基因组研究；主要农作物杂种优势形成机理及利用途径研究；农业资源（土壤资源、水资源和养分资源）高效利用的科学基础、农业可持续发展中的环境和生态问题；农业生物灾害（农业病虫草鼠害、农业动物重大疫病）预测、控制与生物安全；农产品（粮食、果蔬、畜禽水产品）营养品质、农产品储藏和安全的基础科学问题。

（4）粮食作物优质高产创建行动。2006年起，农业部启动实施“粮食综合生产能力提升行动”，率先开展水稻、小麦、玉米、大豆等粮食作物优质高产创建。2008年，在全国建设602个粮油高产创建示范片。2009年，中央财政安排5.2亿元支持开展高产创建，在全国建设2600个万亩示范片，集成展示推广优良品种和先进实用技术。高产创建以树立典型、创建高产、均衡增产为主要手段，

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突出抓好物化技术补助、成熟技术推广和基础地力提升、基础条件配套，强化主导品种示范、主推技术应用、主体培训推动，推进粮棉油糖作物规模化种植、标准化生产和产业化经营，全面提升粮棉油糖综合生产能力和市场竞争能力。

（5）粮食丰产科技成果转化体系的建设

国家先后启动了“国家农业科技成果转化资金专项”、“农业科技入户示范工程”、“科技富民强县”等专项计划，加强了现代农业产业技术体系队伍建设，并进一步推进粮食安全科技推广服务体系建设，形成了“农村科技特派员”、“农业专家大院”、“农技12396”以及科技服务协会等农村科技服务模式，进一步加快了粮食安全科技成果中试熟化和示范应用。

2 国际粮食安全科技发展前瞻性分析

2.1国际粮食安全发展趋势

（1）世界粮食增速变缓，产量徘徊不前，而粮食消费持续增加

20世纪80年代以后，发达国家的粮食增长速度减慢，出现徘徊不前的局面，一直到21世纪初期，发达国家的粮食总产一直在9亿t左右徘徊。90年代以后，除了粮食单产有所提高外，粮食播种面积、粮食总产和人均粮食生产量均呈下降趋势。目前，全世界粮

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食总产量基本徘徊于20-21亿吨水平。据联合国粮农组织（FAO）的资料，近10年来全球产量仅增加1亿吨，年均增长0.5%。与此相反，由于人口的快速增加和收入的增加，发展中国家的谷物消费量呈直线增长，带动了世界粮食消费量的持续增长，使粮食的需求量大于产量。2000年，世界谷物利用量超过谷物产量，这种状况持续8年，导致世界谷物库存量迅速下降。2008年全球粮食储备跌至4.05亿吨，已降至30年来的最低点，只够维持53天。1980-2008年，世界谷物储存量占世界谷物利用量比例呈下降趋势，20多年间下降了27%,由1980年的42%下降到2008年的15%，已经明显低于17%～18%的世界粮食安全警戒线。

由于世界粮食产不足需，从2002年以后，国际粮食价格不断飚升，近年来更呈加快之势，特别是2006年以来，世界粮食供求形势有了新的变化，全球粮食价格大幅攀升。从2006年9月到2008年4月初，国际市场小麦价格上涨112%，玉米价格上涨47.3%，大豆价格已涨至19年来的最高水平。2008比2000的粮食价格指数上升64%。FAO认为，近5年间由于食物价格攀升，新增加了近7300万人贫困人口。2008年低收入缺粮国家食品进口费用比2007年增加40%。与此同时，全球食油、水产、肉类等相伴涨价。全球粮价上涨已在37个国家引起粮食及食品危机，粮食安全问题急剧恶化，直接危及到发展中国家的社会稳定与经济发展。

表2 粮农组织食品价格指数（FAO）

2000

食品价格指数

92.7

肉类 100

奶类 106

谷物 87

油和油脂

72

食糖 105

17

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

94.5 94.1 102.3 114.4 117.3 127.4 157.4

100 96 105 118 121 115 121

117 86 105 130 145 138 247

89 97 101 111 106 124 172

72 91 105 117 109 117 174

111 88 91 92 127 190 129

（2）未来世界粮食安全形势依然严峻，发展中国家粮食安全的压力将进一步加大

未来一段时间世界粮食总产将保持低速增长，综合资源、科技、经济、贸易发展状况分析判断，发展中国家的粮食安全的压力进一步加大。主要原因如下：

①发展中国家粮食生产增长能力有限。一方面广大发展中国家自然资源人均占有量低，特别是耕地资源和淡水资源是发展中国家粮食产量提高的主要限制因素。据统计，发展中国家后备耕地资源十分有限，而且随着发展中国家经济的发展和工业化进程的加快，不可避免对农业资源造成破坏，使得耕地资源的数量逐渐减少；另一方面，广大发展中国家的农业综合生产水平较低，农业基础设施薄弱，国家对农业的投入低，农业集约化程度低，粗放经营，过渡开垦，过度放牧，从而造成荒漠化、盐碱化和水土流失的状况日益严重，耕地质量受到严重退化的威胁，从而严重制约了耕地的生产能力的提高。

②人口的快速增长将给发展中国家粮食安全造成巨大压力。20世纪末人口突破60亿。进入21世纪以后，人口高速增长惯性将依然延续，农业的人口压力将进一步增加。预计2030年将达到82亿，

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较2002年增加20亿，其中发展中国家人口将达到68.7亿，发展中国家新增人口总数占世界新增人口总数的96%。人口的快速增长抵消了粮食产量增长的贡献。20世纪80年代以后，人均谷物消费量缓慢下降，由1986年的363kg下降到2002年为304kg。人口的增加和生活水平的提高，对世界特别是发展中国家未来粮食安全是严峻的考验，预计每年要生产比现在多60%以上的食物才能满足对食物的需求，因此在世界的人口高峰期，对农产品需求增长的压力比任何时候都要大。

③世界性的水资源紧张是影响粮食生产的一个主要因素。目前人均占有水资源量逐年下降，农业用水资源短缺。近年来，世界粮食产量增速减慢，原因之一便是水源不足。世界每年消耗淡水3820 Km3，其中，农业用水占69.4%，占总水量的2/3多。在发展中国家，农业用水量占总用水量的80.9%。在一些食物短缺的国家和地区，例如撒哈拉以南非洲地区和南亚，农业用水量占90%左右。1998年，在159个国家中，有36个（23%）处于水危机中。由于缺少有效灌溉，致使大量耕地荒芜。为了减缓干旱的局面，许多国家不得不大量抽取地下水，从而导致地下蓄水层枯竭。水资源的严重短缺已成为许多国家和地区未来最紧迫的问题和粮食不安全的主要因素。

据FAO预测，到2015年全球谷物需求量将达到23.79亿吨，到2030年达到28.31亿吨，远高于目前21～22亿吨的谷物生产量。为了满足需求，2000～2030 年全球谷物产量必须再增长近 50%，肉类产量增长 85%，农产品价格预期可能继续攀升。随着经济增长

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放缓，发展中世界、甚至一些富裕国家的贫困人口和中等收入家庭的购买力下降，到2030年全球有36～38个国家长期处于粮食短缺或局部不安全状态。

从全球粮食生产来看，人口不断增长、耕地面积减少、淡水资源匮乏、土壤肥力下降、全球变暖、荒漠化扩大、旱涝多发及社会政治因素影响加剧导致的社会动荡、生物能源加速粮食大量消耗等综合因素制约了粮食生产的发展。国际粮食供应紧张已经成为与石油价格上涨、金融危机并存的影响世界经济发展三大问题之一。

2.2 粮食安全科技国际先进水平与前沿问题综述

从发达国家和世界粮食主产国的粮食安全和粮食生产发展的历程来看，粮食的增产主要是得益于农业科技的重大突破和农业技术的创新。从世界范围看，农业机械化的实现改变了传统农业的耕作方式，极大的提高了粮食的生产能力和生产效率；化肥的发明和应用是上个世纪以来世界粮食成倍增长的主要因素之一；19世纪30年代美国育成的杂交玉米良种、1940年合成农药的诞生与使用、20世纪六七十年代开始的绿色革命都加速农业技术的大规模的推广，降低了病虫危害，大幅度提高了单产，为全球粮食安全做出了巨大贡献。从1960到1990年，世界谷物产量从8.47亿吨增加到17.80亿吨，年均增长3%，人均粮食增长了27%。

然而，20世纪90年代以来，全球粮食生产出现了新的问题，粮食安全面临重大挑战：(1)粮食产量增长趋缓，并出现徘徊局面。(2)粮食需求压力日益增大。当前，由于油价上涨，生物质能源对

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粮食的需求增加，世界谷物库存已降至50年来最低点，危机凸显。(3)资源耗竭和环境恶化。粮食生产的发展越来越受到资源和环境的制约，第一次绿色革命走的是“高投入、高产出和高资源环境代价”的道路，农田养分流失造成的面源污染、生物多样性下降、温室气体排放增加等生态环境问题对集约化农业提出了新的挑战，特别是水资源日趋短缺，已经成为限制粮食产量进一步提高的关键因素。

国际学术界一直关注上述热点问题。Matson等(1997)在“Science”上撰文提出“集约化可持续农业”概念；Swaminathan (2000)提出了“Evergreen Revolution”，主张适度增加外部投入，改善农田生产效率，同时增强农业可持续性、降低环境成本；Cassman则提出了农业的“生态集约化”，主张通过土壤质量的改善、水肥资源调控以及综合管理途径来挖掘作物的产量潜力，同时达到保护生态环境的目标。然而，如何在大面积实现增产的同时大幅度提高资源效率目前仍然还没有很好的模式。因此，同时实现作物产量持续提高与资源高效利用是当前国际上农业可持续发展的研究热点，是人类面临的最大的科学挑战之一。

从世界范围看，增加产量以确保食物安全、保护环境以实现可持续发展成为当今世界农业发展中最突出的两大动向。20世纪八十年代以来，作物高产研究越来越受到许多国家的重视，最早由美国钾、磷研究所倡导并开展的“作物最高产量研究(MYR)”已取得了丰硕的成果，美国玉米、大豆和小麦的每公顷最高产量已分别达到

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21.2吨、7.9吨和14.5吨；欧洲国家已普遍开展了农作物高产蓝图设计与集约化栽培管理研究；日本在上世纪70年代就提出了“作物高产工程”的概念和研究计划，近年来作物高产研究再度掀起热潮；国际水稻所在“1990-2000年研究战略”中提出了突破产量限制的新思路和亩产吨粮的作物理想构型，并进行了超高产水稻的研究，这些高产研究对当地的产量提高都起到了积极作用。一些发展中国家也已开始实施高产研究并初见成效，菲律宾玉米产量达到15.6t/hm2、小麦6.2t/hm2，巴西玉米产量16.1t/hm2，泰国玉米产量12.0t/hm2，印度玉米产量11.3t/hm2，巴基斯坦小麦产量6.0t/hm2。国外的高产研究往往是由农民或种子公司或一些民间组织开展，正规的科研机构及少参与高产研究，更不可能像中国这样由国家组织大规模的高产研究和实践，如国际农业研究磋商小组及其下属的国际水稻研究所、国际玉米小麦改良中心等研究机构都是民间研究机构。如欧美国家的作物生理和生态等研究并不要求直接与生产联系，而栽培技术一般重视田间试验的直观结果，一般并不深究其原理，造成了基础研究和生产的脱节，未能形成作物高产研究的理论体系。世界各国政治、经济的不同，特别是科学技术水平差异的不同，决定了世界农业将是多元化的格局，不同的国情将产生不同的农业发展道路和模式，对高产研究的态度也不同，欧美等发达国家由于经济发达，欧美发达国家主要着力于提高劳动生产率、投入产出率和市场竞争力，并不把单产放在突出的位臵。美国的六个农业重点研究领域中，改善生产体系、保护地表和地下水质、

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防止水土流失和农业生态系统的可持续发展是第一位的，有关植物生产的研究也限于生物学机理和作物生长模拟模型的研究。农业研究最为关键的资源是人力和资本，特别是创造农业新知识和新技术的专业研究人员和研究经费，相对于发达国家来讲，许多发展中国家受经济社会条件的限制，农业科研系统很少，其完成创新和改造农业技术的能力非常有限，高产研究同样发展缓慢。

近年来来生物技术与信息技术的发展，引领转基因品种等重大技术突破，掀起了遍及全球的“新的绿色革命”。目前，发达国家的农业科技对粮食增产的贡献率一般都在75%以上，德国、法国、英国等发达国家高达90%左右。

3.国际上粮食安全正在进行的重要研究项目预期成果

农业高新技术引领粮食技术发展。农业生物技术作为农业科技革命的强大推动力，在其应用的几十年里显示了在提高粮食生产力、提高农产品质量、保护资源环境等方面的巨大潜力。2007年全球范围内生物技术作物的种植面积达到了1.143亿公顷。继2000年人类基因组计划完成之后，水稻全部DNA序列测定也在2002年完成，这些研究成果都直接与粮食生产有关。在农业信息技术的发展方面，已随着计算机技术、人工智能技术、网络技术和多媒体技术的迅速发展而进入了一个新的发展时期。世界上一些农业发达国家，如美国通过INTERNET和卫星数据传输系统网加速农业信息技术传播。美国和荷兰已研制出大量作物模拟模型、作物生产管理系

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统或病虫害管理系统、以及其他与农业生产相关的模型、专家系统和管理系统。现代农业高技术研究已经成为发达国家农业技术创新的制高点，也是农业市场核心竞争力的关键。

依靠科技创新确保粮食安全成为各国的共识。20世纪70年代初期全球性粮食危机爆发之后，粮食安全问题已成为世界各国普遍关注的议题，依靠科技进步确保粮食安全已成为世界各国的共识。各国立足各自不同的国情因地制宜选择了适合发展的粮食安全科技战略。

美国、欧洲等发达国家采取了用现代高技术的粮食科技战略。通过生物技术生产生物农药、生物肥料等，推动粮食生产向优质、高效、无污染方向发展；重视信息技术、遥感技术、地理信息系统技术、全球定位技术等在粮食生产中的应用，提高粮食生产过程的可控程度。另外，利用航天技术发展农业，成为当今世界农业领域最尖端科技课题之一，太空育种已从研究走向实践。

发展中国家则将重点放在以改造传统技术带动粮食生产的科技战略上。目前，国际农业研究磋商小组及其18个国家的农业研究中心正加紧对“超级水稻”、“超级木薯”、“超级玉米”、“专用小麦”等的研究与开发，并将生物技术、农田节水灌溉技术、精量施肥施药技术与环境保护等作为第二次绿色革命的主导领域。如印度政府在粮食生产中大力推广生物技术，提高农作物的产量和抗病虫害能力，实现粮食增产和农业的可持续发展。

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4.粮食安全及相关交叉学科的工程科技发展趋势

（1）粮食安全与农业生物学

生物技术不断出现新的重大突破，进入高速发展期。15年后生物产业有望成为新的主导产业之一。基因组测序、功能基因组学、蛋白质组学、干细胞、生物信息技术等将取得重大进展，将在农业育种、生态保护、医疗诊断、创新药物等方面带来新的突破，形成新的产业。

我国的粮食安全问题一直是政府和科技界关注的焦点。国内外实践证明，利用现代生物技术是大幅度提高单产的有效途径。在这种现实背景下，以水稻、玉米、小麦、油菜等等作物为研究对象，采用功能基因组学、比较基因组学、生物信息学、表观遗传学和育种学等研究方法，具有常规育种无可比拟的优点,如优良基因的定向转移、基因型的精确鉴定、育种周期短等。一些作物（如水稻、玉米等）全基因组序列测定的相继完成、重要农艺性状分子解析和功能基因的克隆，将进一步促进“作物分子设计育种”研究的全面开展。一旦建立了完善的品种分子设计体系,就可以很快将功能基因组学的研究成果用于改良生物品种而创造出巨大的经济效益。

（2）粮食安全与农业信息学

在未来15年或更长时间内仍将占有主导地位。信息技术将进入大的更新换代期。计算机技术、通信技术和网络技术的进一步融合，呈现出数字化、宽带化、智能化、个性化的新特点。新一代大高速宽带信息通讯网络将在今后几年投入运行，智能技术和通信个

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人化将进入高速发展时期。信息技术的应用将更为广泛。

精细农业、数字农业和虚拟农业的交叉渗透是农业信息学的发展趋势，今后相当长一段时期内，农田生态系统中作物生长发育规律、生物与自然环境、生物与作业系统之间相互作用的内在规律仍然会是研究热点，并在促进作物生产中有巨大的潜力。例如，基于作物生长模型和数字作物的栽培管理技术优化，名特优新农作物和农产品适生环境形成机理和最优调控模型，基于环境参数的农产品品质调控机理与模式，基于作物生长模型—机器作业系统的智能化、精细作业和模型优化，基于多信息融合的农作物营养诊断原理，防治是农业生产的重要任务，利用光谱学原理、机器视觉技术、现代信息处理技术的作物病虫害预测模型，等等。农产品（包括动物和植物产品）可追溯技术是保障食品安全的基础，研究农产品特征识别原理，农产品品质检测原理、流通中农产品特征和品质信息的记录与传输原理，建立基于智能化作业系统的农产品可追溯系统和质量保障体系也是农业信息学的优先领域。

5.我国粮食安全科技发展的主要问题

（1）我国粮食安全科技领域发展趋势

为了保障粮食安全，我国开展了大量的粮食高产研究，各地都开展了不计其数的高产攻关研究。建国以来，我国高产栽培研究经历了以下几个阶段：总结农民丰产经验和实用技术的阶段；研究栽

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培理论，探索高产规律及农业措施对作物生长发育的影响，提出新理论、新方法和新观点阶段；围绕高产光合机理、源库关系、籽粒建成以及综合栽培技术和集成栽培技术措施进行研究，对传统的群体结构观念和理论有所突破，并提出高产、优质、高效及绿色无公害栽培，形成较为完善的栽培技术体系的阶段。高产栽培的研究对象已经从单一作物的研究扩展到两作多作复合群体，乃至有关连作、轮作等有关栽培技术；研究目标已经从单纯的追求产量发展到着眼于高产、优质、高效、安全、生态；研究领域已经从单纯的研究农田的自然性、生物性、生产性，延伸到产前、产中、产后等整个产业系统。解放初期，科研工作者在总结农村经验的基础上，因地制宜的研究和推广栽培技术和多熟制，对农业增产起到了重要作用。早在50年代，南方稻区单季稻改双季稻，北方旱区发展间作套种，改两年三熟为一年两熟；浙江省总结水稻育秧、改制、发展双季稻的经验；江苏省总结单季稻“三黄三黑”的经验，都直接促进了农业的增产。60年代开始，通过在全国开展以密植为中心的作物丰产栽培研究，提出了植物群体的概念，把大田作物当成一个整体，建立起了具有中国特色的植物生理生态和栽培学理论，对指导农业生产起到了很大的促进作用。70年代后，随着研究的逐步深入，对作物生长发育和外界条件的关系、田间作物群体和个体的关系、营养生长和生殖生长的关系都有了进一步的了解，认识到提高作物产量必须掌握规律、采取相应得技术措施，实现区域化、标准化的管理，创造出了作物高产的奇迹，苏州地区三熟农田平均亩产达到

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了1121.5千克的国内最高产量记录。

改革开放以来，我国通过国家各种科技计划的支持以及科技政策改革等措施，逐渐建立形成了应用技术研究、高技术研究、基础研究、基地建设、队伍建设“五路并进”，技术创新、成果转化、集成示范“三轮并转”的粮食安全科技创新体系与布局。尤其是“十五”以来，我国紧紧围绕粮食科技创新，进一步加强了重大关键技术、不断突破了高新技术与基础研究、不断加快了成果转化推广、大大推进了区域农业技术集成示范、进一步强化了粮食丰产科技发展能力建设，对新品种选育、新型栽培与耕作制、资源高效利用、农业生态环境与防灾减灾、粮食储运与流通、产后加工、粮食生产机械装备等优先领域的重大关键技术研究进行了统筹部署，不断攻克了一批与粮食安全科技相关的技术难点。特别是启动实施了“粮食丰产科技工程”重点专项，以小麦、玉米、水稻为重点，在东北、华北、长江中下游三大平原的12个粮食主产省，创新组装出一批高产优质高效栽培技术体系。2007年我国投资246亿元启动了“转基因生物新品种培育”国家重大科技专项，并在国家“863”计划、“973”科技计划的项目中，重点支持了粮食作物分子育种、杂种优势利用、粮食生产的数字化技术以及作物高产栽培与资源高效利用等一批粮食生产高技术重大项目，为粮食安全的可持续发展提供了重要的理论与技术基础。

（2）我国目前发展有关技术中存在的问题及其优势与劣势分析

与发达国家相比，除了少数领域以外，我国粮食安全的科技水

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平无论是基础研究和应用研究还是在技术推广应用方面存在一定的差距。

①优质专用植物育种技术

我国具有得天独厚的植物种质资源优势，特别是一些具有特殊利用价值和高附加值的动植物基因资源（例如远缘杂交的可交配基因、糯质基因等），在世界上是独一无二的。在常规育种技术和目标品种育种方面我们和发达国家的差距是有限的，大部分领域基本站在同一起跑线上。在杂种优势的利用及杂交水稻、油菜的选育技术上，在两系法杂交、常规梗籼亚种间杂交、转基因杂交选育等技术领域均有一批国际领先的研究成果和技术储备；在高产优质、专用小麦和玉米的选育上，我国与国际先进水平的差距在10年以上，但在某些技术方面如抗黄矮病、白粉病、锈病品种选育，以及高蛋白、高油玉米、甜玉米等方面，已经具备追赶先进水平的能力；在小麦与茅草的体细胞融合技术及新品种选育方面也取得了突破性进展。

创新性的育种技术和技术体系较少，对植物品质、抗病等相关性状的研究基础、选育技术和预测方法等滞后于育种实践；育种目标与市场需求脱节，育成的品种难以满足市场的需求。过去的品种改良以增加总量为主要目标，注重高产品种的培育，食用优质化和工业专用化程度低，生产目标单一。稻米食用品质、小麦专用品质、棉花纤维类型、优质油脂和优质特色风味畜禽类型均难以满足市场的需求；植物杂种优势利用中，缺乏优异的亲本育种材料，种质资

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源狭窄，杂种优势形成的理论和预测杂种优势的方法滞后于育种；此外，我国用于支持植物育种研究的资金总额，年均尚不及美国孟山都公司1个企业年投资的1/40、美国政府的1/240！有限资金的分散使用和重复建设问题严重。我国目前缺乏在真正意义上的具有国际竞争力的涉农企业集团或上市公司。

②现代农业节水技术

我国在节水灌溉技术、节水灌溉制度、农艺节水技术、雨水集蓄高效利用技术、节水灌溉设备等方面开展了系统的研究工作，提出了一批农业节水成套技术，开发研制出几十种与节水灌溉相关的设备和产品，其中多项获国家专利并形成规模生产能力。但目前我国农田水的利用效率不到1公斤/立方米，以色列为2.32公斤/立方米和计划本世纪末达4.31公斤/立方米。我国农业水利用效率低的原因主要是技术、设施和管理的落后。如渠道输水损失一般为40-60%，管道输水可降到10%以下；微灌的水分利用效率可较常规地面灌溉提高一倍；地膜覆盖可提高水分利用效率50%，其他节水技术均能取得较好的节水效果。节水农业的突出问题表现在：节灌设备与工艺落后，产品功能单一，配套性差；节水理论研究薄弱、农艺节水技术缺乏技术标准、产品及配套设施；节水生化制剂和新型覆盖材料核心技术薄弱；节水农业技术有机集成度低，难以发挥整体节水效益等几个方面。

③植物保护技术

我国的农作物病虫害综合防治技术已达到世界先进水平。如通

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过小麦病虫综合防治技术体系、水稻病虫综合防治技术体系、玉米病虫综合防治技术体系的建立，基本上控制了这几大类作物主要病虫害的发生危害。主要差距是：

①农作物病虫害应用基础研究落后于世界先进水平。植病生物技术研究，与发达国家相比较，至少相差15年以上。

②农业昆虫学的应用基础研究水平也明显地落后于发达国家的先进水平。在农业昆虫学科的基础和应用研究方面,我国同发达国家的先进水平至少相差10年以上。

④现代农业信息技术与精确农业

虽然我国农业信息技术的研究应用还处于初级阶段，但具有明显的后发优势。20世纪80年代以来，相继开展了系统工程、数据库与信息管理系统、遥感、专家系统、决策支持系统、地理信息系统等技术的研究并取得了一些重要成果，不少已得到应用，有些达到国际先进水平。在农业专家系统研究方面，水稻、小麦和玉米生产管理辅助决策的专家系统已比较成熟，作物引种、施肥、土地管理、规模化养殖等生产管理方面的专家系统有较好的工作基础也，但还未达到实用化阶段。从总体上来说，农业信息技术的研究和应用在我国还是应用的初级阶段，农业信息化水平较发达国家有很大差距。主要表现在：我国工业化水平还比较落后，农业信息基础设施薄弱；缺乏统一的农业信息标准和资源共享的机制；农业信息化专门人才缺乏，且研究力量分散、重复、水平低；农业信息技术成果不过硬、应用程度低，不能满足农业结构调整和现代市场经济发

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展的需要，这是我们今后实施农业信息化要解决的突出问题。

⑤农产品无公害安全生产技术

我国农产平公害生产技术已逐渐从农田生态系统的整体观念出发，建立了一批重大植物病害的监测和诊断技术、生物源农药的研制等都获得了重要进展。我国农产品安全生产是世界上唯一由政府组织发起的，受到了国家和社会的广泛重视。在传统农业中，我国已有不少保障农产品安全生产的常规技术。虽然国内在无公害环保农业不同领域已开始了研究和生产，并且部分领域居国际先进水平，但总体技术与产业化水平仍落后发达国家。多年来，我国在研究开发安全、无公害型农用生产资料方面基本处于跟踪国外和仿制的水平，其中以常规化学品种开发居多，完全自主创新的品种相对较少。绿色农产品的安全性评价标准与生产、市场需求严重脱节，环境条件控制、生产过程控制技术与控制方法落后，主要肥料、农药、生长调节物质不符合绿色生产标准的要求，农业面源污染及水体富营养化严重，有效的农药残留快速检测技术缺乏。

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第二章 国家经济社会发展对粮食安全科技的战略需求

1.经济社会发展形势分析

1.1 2030年我国人口将在现有基础上增加2.2-2.7亿

2008年，中国人口总量达到13.28亿（不含香港、澳门特别行政区和台湾省），约占世界总人口的21％，相当于亚洲总人口的1／3，所有发达国家的人口总和。从1949－2004年我国人口变化趋势可以看出，我国总人口数在1954年突破6亿后，一直保持快速增长势头，平均每年新增人口1400－1500万，即每年增加一个世界大国的人口。考察建国以后我国人口每增加1亿人所用的时间，1954－1964年，我国人口增加1亿，用了10年时间，此后我国我国人口进入快速增长期，增加第2个和第3个1亿人分别用了5年时间。从70年代后期，我国实行了计划生育政策，人口增长速度开始下降，增加第4、5、6个1亿人口均用了7年的时间，增加第7个1亿人口用了10年的时间，目前我国人口增速虽然有所降低，但每年新增人口数仍然超过1000万。

表3 1954－2005年我国人口变化 年份 1954 1964 1969 1974 1981 1988 1995 2005 2008 来源：根据中国统计年鉴整理

人口数量（亿） 6 7 8 9 10 11 12 13 13.28 增加1亿所用时间（年） / 10 5 5 7 7 7 10 按照我国人口目前的增长率，预计未来相当长的时间内，我国人口仍然将以每年1000－1200万速度增长。综合世界银行、联合国人口司和

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国家发改委等部门与专家预测的预测结果，2030年将达到15.5－16亿（见表）。

表4 不同部门与学者对2010年、2020年、2030年我国人口数量预测（单位：亿） 部门或学者 世界银行 联合国人口司 国家发改委 中国粮食白皮书 国家人口计生委

2010年 14.6 13.72 14 14 13.7

2020年 15.5 14.54 15 15 14.54

2030年 16.2 14.96 16.0 16.0 14.83

1.2 中国城市化水平将不断提高，2030年中国城市化率将达到65%左右

随着经济的增长和人口的增加，我国城市化水平不断提高。1980年我国城镇人口比例为19.4%，1990年为26.4%，2000年为36.2%，2003年达到40.5%，1980－2003年城镇人口的比例基本上以1%的比例增加，按照这种速度，到2030年我国城镇人口比例将达到65%左右，届时我国城镇人口的总数将达到10－10.6亿。按照中国科学院1988年《中国可持续发展战略报告》研究结果，到21世纪中叶，中国城市化率将从现在的40％提高到75％左右。这意味着每年约1000－1200万人口从乡村转移到城市。和世界发达国家相比，目前我国城市化水平还是很低，根据世界银行统计，2002年世界高收入国家城市化率平均为75％，中等收入国家为62％，低收入国家为30％，中国的城市化率只有40％，比世界平均水平低12个百分点，比世界发达国家平均低40个百分点。

人口的增长，城市化率水平的提高将增加粮食的供需矛盾，对给国粮食安全带来了巨大的压力。随着人口的增长，我国的粮食安全问题将会变得越来越突出。

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1.3我国耕地资源减少的趋势不可逆转，18亿亩红线面临考验

耕地资源对中国的粮食安全具有特殊意义。粮食是典型的土地密集型产品，耕地是决定粮食供给的基础。在土地、劳动力、资本等生产要素中，土地的产出弹性最大，播种面积每增加1%，产出就增长3.6%，是3种投入因素中最稀缺的要素。众所周知，我国耕地资源有限，今后中国在经济的高速发展中，耕地面积减少将是一个不可避免的长期趋势，我们只能减缓这种趋势，却不能遏制这一趋势。耕地的减少趋势与人口的增加趋势相交织，会使我们面临的态势更加严峻。

人均耕地资源少。和世界其他国家相比，我国人均耕地资源占有量相对较少。目前我国人均耕地面积只有0.1hm2，不到世界平均水平的1/2，不到发达国家的1/4，只有美国的1/6，阿根廷的1/9，加拿大的1/14。

表5 世界不同国家人均耕地状况

区域/国家 世界 发达国家 发展中国家 加拿大 阿根廷 美国 巴西 法国 印度 德国 中国

人均耕地（hm2）

0.23 0.46 0.16 1.46 0.89 0.6 0.33 0.31 0.15 0.14 0.1

来源：根据FAO资料整理，人均谷物产量为1999-2003年平均值

人均谷物产量（kg）

346.4 656.2 257.4 1664.7 862.8 1170.4 287.3 1041.0 227.1 508.3 334.7

2006年，我国人均耕地面积为0.104hm2，低于全国平均水平的省份有河北、海南、辽宁等17个省市自治区。其中低于联合国粮农组织规定警戒线人均0.053hm2的区域有天津、浙江、广东、福建、北京和

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上海。总结与耕地相关的研究可以看出，我国耕地资源的基本情况是后备耕地资源贫乏、耕地数量持续减少、耕地质量连年下降。

后备耕地资源贫乏。我国土地总面积约为9.6亿hm2，但可以用于食物生产的土地资源（耕地、园地、草地）共约4.64亿hm2。这4.64亿hm2土地中，生态极为脆弱的陡坡地和森林、草原、湿地、水面、荒滩、自然保护区等还占很多。据国土资源部调查研究（1998年），目前全国后备农用地资源共4078.06万hm2，后备耕地资源806.92万hm2，若全部开垦出来，按60%垦殖率估算，仅可得耕地484.15万hm2，而且这些后备资源主要集中在西北和东北地区，开发难度大、成本高，受水热、风沙、盐碱等条件的限制，即使进行开垦，其耕地的生产能力也在全国平均水平之下。其余的80%多的后备农用地资源只适宜于开发为林地、牧地或园地，不适宜开发为耕地。

未来耕地减少的趋势仍将持续。从我国建国以来耕地面积和人均耕地面积变化曲线可以看出，近年来总耕地面积和人均耕地面积都屡创新低，2007年耕地面积又创下了121735.2千公顷的历史最低纪录；人口和耕地之间的剪刀差直接导致了我国人均耕地面积的大幅度降低，1949年我国人均耕地面积为0.25公顷，2003年我国人均耕地面积就降低到了0.1公顷以下，2007年又创下了0.092公顷的历史最低，远低于人均0.25公顷的世界平均水平。

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图4中国耕地面积变化（1949-2007）

资料来源：根据历年《中国统计年鉴》和《国土资源年鉴》整理。

经济发展还需要占用大量耕地，保住18亿亩耕地面积面临严峻考

150000145000140000135000130000125000120000115000110000105000100000194919511953195519571959196119631965196719691971197319751977197919811983198519871989199119931995199719992001200320052007千公顷人均耕地（公顷）年末耕地（千公顷）0.250.200.150.100.050.00验。从中国不同时期耕地面积和城市化率变化图中可以看出，自1958年以后我国耕地面积一直呈递减趋势，但各个阶段变化幅度有所不同。各个阶段年均减少最低为0.17%，最高达1.45%；而且耕地面积降低比较快的阶段，都是城市化率增加比较快的阶段，如1958-1961年城市化率年均增加0.98%、耕地面积年均减少1.45%，1999-2004年城市化率年均增加1.40%、耕地面积年均减少0.93%；2007年我国耕地面积仅为18.26亿亩，按照2005-2007年耕地面积年均减少0.19%的速度，还有不到8年的时间18亿亩耕地红线将会突破，按照建国以来最低年均减少0.17%的速度也只需要不到9年时间。虽然国家实行了严格的耕地保护制度和耕地占补平衡策略，但是中国在今后的经济高速发展中耕地面积减少将是一个不可避免的长期趋势，这种趋势只能减缓却不能遏制。随着人口的增加，社会发展对土地资源的需求将会不断增长，今后我国将进入工业化、城镇化的高速发展期，人口的增加、经济的发展、人民居

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公顷0.30住、工业乃至基础设施建设都需要大量建设用地，占用耕地将不可避免。虽然农村人口减少所产生的空闲用地将达到294.33万hm2，但整理使之变为耕地的难度较大，且需要很长一段时间。

表6 中国不同时期耕地面积和城市化率变化

时期 1949-1957 1958-1961 1962-1998 1999-2004 2005-2007

净减少耕地（千hm2）

-13948.70

8519.30 8736.90 7197.80 709.10

年均减少耕地（千hm2）

-1743.59

2129.83 236.13 1199.63 236.37

城市化率年均递增

0.59%

0.98% 0.38% 1.40% 1.06%

耕地年均递减

-1.31%

1.45% 0.17% 0.93% 0.19%

资料来源：根据历年《中国统计年鉴》和《国土资源年鉴》整理。

耕地减少与人口增加趋势相交织，会使粮食安全面临的态势更加严峻。

1.4水资源问题将有可能超过耕地减少的问题，成为我国未来粮食安全的最大的资源障碍

（1）我国是一个水资源严重短缺的国家。我国水资源总量约28000亿m3，人均2200m3，仅为世界平均数的1/3多，被联合国列为13个贫水国之一。水资源的时间分布极不均衡。由于季风气候影响，各地降水主要发生在夏季，大部分地区每年汛期连续4个月的降水量占全年的60%～80%，不但容易形成春旱夏涝，而且形成江河的汛期洪水和非汛期枯水；水资源的空间分布也极不均衡。水资源的空间分布和我国土地资源的分布不相匹配。我国长江流域及其以南地区水资源量占全国的82%，而耕地仅占36%，人口占54%。而我国北方海河、淮河、黄河三大流域拥有全国45％的人口、40％的耕地、31％的工业生产总值，却只占有全国10％的水资源，这是我国水资源最为紧张的地区。

（2）我国农业用水占用水总量的比例逐年减少。分析表明，1949～

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2003年，农业用水占总用水量的比例下降，工业用水和生活用水的比例快速上升。1980-2007年，农业用水从88%下降到61.9％。这种变化趋势预计今后随工业化和城市化的发展还将继续下去。

表7 不同年度我国水资源利用情况 年度 农业用水 亿m 3工业用水 亿m 3生活用水 亿m 3合计 亿m 3占总用水量% 占总用水量% 占总用水量% 1949 1980 1993 2000 2003 2004 2005 2006 2007

1001 3900 4155 3784 3433 3584 3583 3662 3602 97 88 78 69 65 64.6 63.6 63.2 61.9 24 490 910 1139 1177 1232 1284 1344 1402 2 11 17 21 22 22.2 22.8 23.2 24.1 6 45 240 575 631 649 676 695 710 1 1 6 10 12 11.7 12 12 12.2 1031 4500 5200 5498 5320 5548 5633 5795 5819 来源：1949-1993年水资源数据来自梁瑞驹，中国水资源供需现状和展望，水利水电技术，1998年第10期（29卷）2―5页；2000-2007年数据来自中国水资源公告

（3）我国水资源利用面临的挑战

水资源需求量迅速增加，供需矛盾日益突出，对我国的粮食安全将造成严重威胁。一方面水资源严重短缺，另一方面，水资源的需求日益加大。人口与经济增长给我国水资源带来了挑战，人口的增长不仅增加对水的需求，而且增加对资源和生态环境的压力。我国经济现在正处于快速增长期，工业用水大幅度增长，水资源供需矛盾将更加突出。目前，工业用水量占全国总用水量的24.1%，随着工业的发展，这一比例将不断上升。工业、生活用水的迅速增加，挤压了我国农业用水的增长空间。农业用水有限性和粮食生产对水资源依赖性将构成重大矛盾，对我国的粮食安全将造成严重威胁。

粮食主产区与水资源不相匹配，加重了水资源短缺的压力。进入20

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世纪80年代，我国南粮北调的格局发生根本性的变化。20世纪50年代，中国长江以北15个省、自治区、直辖市的粮食生产总量占全国粮食生产总量的40%，而水资源只占全国水资源总量的19%，长江以南的15个省、自治区、直辖市粮食生产总量占全国粮食生产总量的60%，而水资源却占全国水资源总量的81%。进入20世纪90年代，长江以南地区的粮食生产总量的比重已下降到52%左右，长江以北地区粮食生产总量的比重上升到48%左右。这种格局的急剧变化，对未来30年粮食生产总量的增长将产生重要的影响。目前，北方地区水资源短缺的矛盾已十分尖锐，如果未来年粮食生产总量的格局不发生根本性的变化，那么，未来北方尤其是华北地区水资源短缺的矛盾将更加尖锐。

地下水开采严重，造成对生态环境的严重破坏。由于长期的水资源缺乏，大量开采地下水源成为弥补不足的重要形式。通常认为，当径流量利用率超过20%时就会对水环境产生很大影响，超过50%时则会产生严重影响。目前，我国水资源开发利用率已达19.5%，接近世界平均水平的3倍，但地区间很不平衡，北方的黄河、淮河、海河开发利用率都超过50%，其中海河已近90%。有些内陆河的开发利用率超过了国际公认的合理限度40%。由于地表水资源贫乏和水污染加剧，一些地区对地下水进行掠夺式开发，地下水超采现象十分严重。按照联合国粮农组织的统计，2000年，中国地下水的抽取量达到426.85千m3，占可利用淡水资源的15%，是世界平均水平的2倍多。据不完全统计，全国目前已形成149个地下水区域性降落漏斗，漏斗面积15.8万km2。华北地区是地下水开采最为严重的地区，昔日的小漏斗已经连成面积为2.3×104km2

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