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丁勇等:加快草原科技創新助力山水林田湖草共同體建設

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  創新決勝未來。黨的十九大以來,加強生態文明建設和山水林田湖草是一個生命共同體的理念深得中央高度重視,深入人心。隨著鄉村振興戰略的全面實施,草原發展進入了新時代,這既是加快草原生態?;そㄉ璧鬧匾銎?,也是推進草原生態環境實現整體好轉的攻堅期,我們既面臨著千載難逢的歷史機遇,又面臨著推動“三生”融合的嚴峻挑戰,必須立足草原及牧區實際,堅持科學發展,大力推進草原科技進步,堅定做好草原衛士的決心,堅決保障成果供給與技術服務,集中力量解決草原與牧區振興的突出矛盾和瓶頸問題,強有力支撐草原牧區生態文明水平大幅提高,綠色與可持續發展能力整體提升。

  一、我國草原生態?;そㄉ柘腫從胛侍?/p>

 ?。ㄒ唬┪夜菰試捶岣?,生態功能突出且不可替代

  我國是一個草原資源大國。全國擁有各類天然草原(典型草原、高寒草原、荒漠草原、草甸草原等)面積近60億畝,占國土面積的41.7%,是農田面積的3.3倍,是森林面積的1.5倍,成為全國面積最大的陸地生態系統。從地理分布上來看,我國北方草原面積最大,占全國草原總面積的41%,青藏高原草原占38%,南方草原占21%。其中,傳統牧區草原以集中連片的天然草原為主,主要分布在西藏、內蒙古、新疆、青海、四川、甘肅等6?。ㄇ?,這六大牧區省份草原面積共2.93億公頃,約占全國草原面積的3/4。此外,我國南方地區草原以草山、草坡為主,大多分布在山地和丘陵區。

  我國草原承載著三大重要功能。一是“生態功能”,草原作為我國最大的陸地生態屏障,承擔著養蓄江河源頭、保持水土、防風固沙、?;ど鋃嘌?、維護生態平衡等重要作用,草原生態的破壞,危害的不僅僅是草原區的局部空間利益,它還會向鄰近地區和更遠地區擴散和遷移;二是“生產功能”,從經濟意義上來說,草原能夠提供飼料與食物生產,人類除在草原上通過漁獵、采集獲得野生動物性和植物性食物外,還通過牧養家畜獲得大量優質的動物性食物,我國有數百萬農牧民以草原為基本生存資源,草原資源是我國草原畜牧業生產的重要物質基礎,家畜飼養達到2.51億個羊單位,另外,草原還為醫藥、材料、農作物和家養動物品種的培育提供重要的生物資源和基因資源;三是“文化功能”,草原是草原文化的搖籃,草原文化是中華民族文化的重要組成部分,在長期和草原打交道的過程中,以及在人與自然相互調試的過程中,草原上的各民族形成了適應當地生態環境的知識和文化,這些知識和文化在維持自然生態系統完整性和人類可持續發展方面起到重要作用。

 ?。ǘ┎菰嘶幕久婷揮懈謀?,生態?;と撾褚廊謊暇?/p>

  由于長期的不合理利用,加之氣候變化的影響,我們面臨著草原大面積退化,治理成本高、施策效果緩慢的棘手難題。

  第一,草原退化形勢依然嚴峻。由于20世紀60年代后期以來,我國草原牧區人口大量增長,對草地的利用強度不斷增加,到80年代中期,全國中度、重度退化草場面積達866.7萬公頃。至90年代,90%的草原發生不同程度的退化。總體上,我國草原退化的表現主要是退化面積大,退化趨勢難以遏制,沙化與鹽堿化程度深,生物多樣性銳減,土壤養分流失加劇等。近年來,國家實施了一系列的生態?;すこ毯駝?,如退耕還林還草工程、京津風沙源草地治理、西南巖溶地區草地治理、草原生態?;げ怪崩頻?,草原生態整體惡化的趨勢得到有效遏制,但是,草原整體退化的局面還沒有得到根本扭轉,草原生態質量仍相對較差。

  第二,草原退化區域性特征復雜。我國草原面積廣袤,不同地區水熱狀況、植被組成、土壤類型有著較大差別。其中,以內蒙古草原為主體的北方溫性草原降水相對稀少,在300 mm左右,長期以來超載過牧與草原退化形勢嚴峻;以甘寧草原為主體的黃土高原草原面臨的主要問題是土壤沙化;以新疆為主體的山地草原主要受地形影響,垂直地帶性顯著,與森林、農田、荒漠等生態系統耦合效應突出;以青海、西藏為主體的青藏高原草原受海拔影響熱量限制性明顯,其退化主要表現為“黑土灘”;以云貴川黔草山草坡為主體的南方草原退化最主要的特征是石漠化。因此,要實現草原治理因地制宜、分區施策,對技術的精準性與有效性提出了更高要求。

  第三,超載過牧仍是威脅草原資源和生態?;こ曬墓丶?。根據歷年全國草原監測報告數據顯示,我國第一輪草原生態?;げ怪崩唄涫檔那叭?,全國重點牧區家畜超載率從30.0%下降到16.8%,年均減少4.4個百分點,但從2014年開始,全國牧區超載率年均降低速度顯著減緩,年均降低僅1.47個百分點,草原超載區減畜的任務依然艱巨,減畜的難度不斷增大,當前百分之十幾的超載率仍會加劇草地退化的程度,抑或對草原恢復和?;さ某尚Т賜?。因此,運用科技推動草原畜牧業生產提質節本增效,可能是有效解決草畜矛盾、促進草原資源和生態?;さ鬧匾揪?。

  二、新時代草原生態?;そㄉ璧鬧匾匚緩涂萍夾棖?/p>

 ?。ㄒ唬┎菰試春蛻;ひ殉晌抑卮笮棖笥肭甏蠹?/p>

  十八大以來,“草”在國家自然資源和生態?;ぶ械牡匚患爸匾鑰漲疤嶸?,草原?;ず徒ㄉ璨餃胄陸錐?,迎來新機遇。中央和各部委十分重視推進草原?;そㄉ韞ぷ?。2015年,黨中央、國務院印發了《關于加快推進生態文明建設的意見》和《生態文明體制改革總體方案》;2016年,國務院印發了《“十三五”生態環境?;す婊泛汀豆賾諶袼兇勻蛔試醋什諧ナ褂彌貧雀母锏鬧傅家餳?,國務院辦公廳印發了《關于健全生態?;げ鉤セ頻囊餳返?。按照黨中央、國務院部署要求,發展改革委會同主要相關部(局)等印發了《耕地草原河湖休養生息規劃(2016—2030年)》,農業農村部印發了《關于促進草牧業發展的意見》、《推進草原?;ぶ貧冉ㄉ韞ぷ鞣槳浮?、《全國草原?;そㄉ櫪謾笆濉憊婊返紉幌盜兄匾鬧傅夾暈募?,并且繼續下大力度實施草原生態?;げ怪崩?,保障和推動了草原資源和生態?;すぷ韉母咝в行蚪?。

  十九大報告又做出了“加快生態文明體制改革、建設美麗中國”的新部署和新要求,將統籌“山水林田湖草”系統治理,作為新時代中國特色社會主義基本方略,草原作為重要的生態資產與生產資源,要求必須堅定不移地貫徹中央關于生態文明建設和農業供給側結構性改革的決策部署,遵循“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展理念,堅持“生產生態有機結合、生態優先”的基本方針,以做好草原資源和生態?;さ某志謎?、攻堅戰。

  2018年12月3日,習近平總書記又對三北地區生態建設又做出重要指示,強調三北工程建設是同我國改革開放一起實施的重大生態工程,是生態文明建設的一個重要標志性工程,經過40年不懈努力,工程建設取得巨大生態、經濟、社會效益,成為全球生態治理的成功典范。當前,三北地區生態依然脆弱,繼續推進三北工程建設不僅有利于區域可持續發展,也有利于中華民族永續發展。要堅持久久為功,持續不懈推進三北工程建設,不斷提升林草資源總量和質量,持續改善三北地區生態環境,鞏固和發展祖國北疆綠色生態屏障,為建設美麗中國做出新的更大的貢獻。

 ?。ǘ┨嶸萍賈С拍芰κ墻餼霾菰試春蛻;さ墓丶?/p>

  草原?;っ媼俚卦倒闐笸懷?、問題復雜、科技貢獻率低等諸多挑戰,加強科技支撐能力,是未來相當長的一段歷史時期內的一項重要工作,緊迫而艱巨。草原資源和生態的?;び虢ㄉ璞匭虢⒃詼隕低晨蒲窒蟮那宄鮮?,以及對生態系統運行規律的準確把握的基礎上,予以精準施策,方能事半功倍。雖然自上世紀50年代開始,在草原科學研究領域就有學者開始關注草原退化與生態?;の侍?,但是,直至今日我國草原(草業)科技貢獻率不足30%(國外草業科技貢獻率已經達到70%以上,我國農業科技貢獻率總體達到56%),科技支撐能力提升任務緊迫而艱巨。

  首先,草原生態和生產功能發揮的關鍵機制還沒有徹底弄清,基礎研究薄弱。在過去幾十年里,國家在草原基礎科學研究方面的投入相對較少,缺乏規模、持續的項目和經費支持,導致研究方向相對分散,研究深度不足,難以引領國際草原科學研究前沿。如國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)至今僅在農業領域支持開展了6個項目的攻關研究,不足以支持開展系統、全面而深入地研究,以解答草原科學領域的一些重大基本科學問題,致使我國草原科學研究一直跟跑國際風向,且與我國農業科學研究水平相相差甚遠,亟待進一步加強。

  其次,草原資源和生態?;さ鬧卮蠹際醮粗迫狽ν黃菩猿曬?,轉化率低。自上世紀90年代至今,我國草原領域的重大技術成果非常少,以國家科技進步獎為例,40年來僅有4項與草原資源和生態?;び泄氐鬧卮蟪曬穸冉保ㄖ泄狽講蕕夭菪篤膠舛嗖猓?997);中國北方草地退化與恢復機制及其健康評價(2008);三江源區草地生態恢復及可持續管理技術創新和應用(2016);青藏高原特色牧草種質資源挖掘與育種應用(2017)),且這些成果受局域適用性限制,對破解我國大范圍草原資源和生態?;さ畝轡饒煙獾鬧傅夾院涂山杓雜邢?,尤其面臨我國大面積退化草原修復治理緊迫性增強、區域草原生態與經濟協調性要求提高等形勢,草原科技亟待有所發展和創新。

  第三,草原資源和生態?;さ某曬δJ蕉倘?,示范推廣難度大。新時期草原?;ひ蟠幼試?、生態、經濟、環境等多維度破題立新。長期以來,我國草原科技發展多偏重于基礎理論的研究與技術的創制,技術集成與模式優選未能實現同步發展,加之,我國草原地域廣類型復雜,資源本底、生態狀況、退化驅動力、生態破壞后果等不盡相同,基于關鍵技術的創制與多元技術的集成,以及成功模式的構建與區域示范推廣,是推進草原?;すぷ骺煞驢尚?,降低重大工程探索成本與投資風險的一項十分必要的前期研究工作。

  三、政策建議

 ?。ㄒ唬┘喲罌萍紀度?,補齊草原?;ぱ芯慷貪?/p>

  我國草原科技貢獻率遠低于農業同期水平,更與國外發達國家相距甚遠,其中,草原科技投入低、科技支撐能力薄弱是制約我國草原資源和生態?;さ鬧匾烤?。總的來看,國家急需通過幾種途徑加大對草原科技投入:一是,通過科技計劃(專項、基金等)對符合條件的草原科研活動進行支持,迄今,我國尚未在草原領域布置國家重點研發計劃專項,僅在“典型脆弱生態修復與?;ぱ芯俊敝氐闋ㄏ鈧猩枇⒘?個涉草項目,僅為同期林業項目數的11.3%,此外,國家自然科學基金在草地科學領域年資助約60項,經費約2600萬元(含面上基金、青年基金等),資助強度僅為種植業、畜牧業、林業的約6%、7%、11%,這與草原在保障我國生態安全和食物安全的重要戰略地位不相匹配。二是,通過專項資金對以產業為主線構建現代產業技術體系進行支持,目前僅僅對牧草生產為主的草產業有一定支持,忽略了草原生態產業。三是,通過基本運行經費、基本科研業務費等對草原科研院所改善科研基礎條件、開展自主研究等進行支持,中國農業科學院草原研究所是我國草原研究領域唯一的國家級研究與科技支撐機構,在新時期草原科技需求日益劇增的背景下,亟需大幅提升自身基礎條件,以適應草原科技創新的新任務和新要求。四是,通過專項轉移支付、科技成果轉化資金等,提升區域科技創新能力,改善區域草原科技創新條件,加強草原科技創新支撐平臺和服務體系建設,推動草原科技成果轉移轉化。

 ?。ǘ┘憂炕亟ㄉ?,打造草原科技創新舞臺

  包含重點實驗室、工程中心、科技資源共享服務平臺、野外科學觀測站等在內的創新基地是科技創新的基礎條件。長期以來,草原科技創新基地建設薄弱,目前,面向草原生產領域,僅有1家國家重點實驗室(草地農業生態系統國家重點實驗室,掛靠蘭州大學),雖然建設了內蒙古呼倫貝爾草原生態系統國家野外科學觀測研究站等野外試驗站等,但功能比較單一,缺乏綜合試驗基地。近期,為落實《國家創新驅動發展戰略綱要》和《“十三五”國家科技創新規劃》有關要求,科技部會同財政部、國家發展改革委制定了《國家科技創新基地優化整合方案》,提出優化調整國家重點實驗室,整合組建國家工程研究中心,布局建設國家技術創新中心,優化調整國家科技資源共享服務平臺,優化調整國家野外科學觀測研究站等方面的整合辦法。因此建議應盡快完善草原科技創新體系建設,面向草原資源與生態?;ち煊蠆季止抑氐閌笛槭?,組建草原生態?;す壹際醮蔥輪行?,建立國家草原科學數據共享中心,完善國家野外科學觀測研究站的在草原典型領域、典型生態系統的科學布局。

 ?。ㄈ┘涌觳菰蒲а芯慷游榻ㄉ?/p>

  科研水平決定了一個國家的發展水平和綜合能力,而人才隊伍建設是科研單位提高科研能力與業務水平的關鍵因素。目前,草原科學研究基礎薄弱,從事草原科學研究的單位普遍存在人才結構配置不合理、人才隊伍工作機制不完善、建設投入不足等問題,比如,本領域高層次人才嚴重缺乏,僅有中國工程院院士2人,中國科學院院士、國家杰出青年基金獲得者目前仍為空白,國家重大計劃項目(973計劃、國家重點研發計劃)首席科學家或重大項目負責人全國不足10人,人才短缺從根本上影響了國家對新時代草原工作者的需求。針對人才隊伍中存在的問題,結合今后科研工作的需要,需要著重開展以下幾項工作。一是,要優化草原人才隊伍建設,依據現有的科研工作及未來的科研發展,明確所需的人才及其結構,制定詳細的人才隊伍建設計劃,評估現有的人才隊伍的層次,提出合理的人才培育與引進計劃,以優化人才隊伍結構,滿足未來科研工作的發展需要。二是,通過重大科研項目培養和提升草原科技領軍人才,利用重大項目資源聚集國內外知名專家學者投入到我國草原科學研究中來,推動組建并形成一支具有世界一流研究水平的穩定的人才團隊。

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  聚焦草原資源和生態?;さ目萍夾棖?,堅持“三個面向”(面向世界農業科技前沿、面向國家重大需求、面向現代農業建設主戰?。┠勘暌?,從領跑前沿基礎理論、突破核心關鍵技術和加強技術集成與示范等方面,盡快啟動實施國家草原科技創新重大專項(工程),重點開展:

  1、基礎前沿研究

 ?。?)草原生物多樣性維持與生態系統功能提升的關鍵機制

  草原多能級生物多樣性維持是提升生態系統穩定性與功能的關鍵。圍繞生物多樣性對生態系統功能維持的機理,重點研究草原植物物種多樣性、功能多樣性、譜系發育多樣性與生態系統多功能性之間的關系;研究草原跨營養級生物多樣性之間的關聯性與互作效應;研究多營養級生物多樣性對生態系統穩定性及生態系統功能的作用;研究維持與提升生態系統生物多樣性及其功能的機制。

 ?。?)草原土壤肥力維持與提升的關鍵機制

  有效改善退化草原微環境限制是草原土壤肥力提升與提高草原生產力的重要途徑。圍繞草原土壤系統理化性狀優化及各要素之間的互作機理,重點研究氮磷等重要元素轉化的生態學過程及影響因素;研究土壤物理性狀對養分效率的作用;研究關鍵微生物在氮磷活化過程中的作用;研究土壤各養分元素的補償性及限制性機理。

 ?。?)草原關鍵生態草環境適應的生物學機制

  草原關鍵生態草是維持草原生態與生產功能的關鍵。圍繞草原主要生態草如羊草、針茅、嵩草等,重點研究植物系統發育、地理分布及時空演變過程;研究關鍵生態草基因多樣性與其生態適應性的關系;研究多逆境脅迫下植物表型可塑性與適應進化;研究關鍵生態草對氣候變化的響應及適應機制。

 ?。?)草原植被對土壤系統的反饋機制

  厘清植物和土壤的互作機理是調控優化草原土-草系統的關鍵依據。圍繞草原生態系統的土-草界面,重點研究土壤-植物化學計量特征及其關聯機理;研究土壤元素限制對植物化學計量特征的影響;研究關鍵土壤微生物在維持土壤養分均衡中的作用;研究植物生長對土壤養分反饋效應及作用機理。

  2、關鍵技術創制

 ?。?)退化草原植被系統修復與重構的關鍵技術

  針對過度放牧利用造成的天然草原植被退化與生物多樣性衰減等問題,圍繞植被系統的修復與重構,重點研究提升免耕補播提高種子發芽率與保苗技術;創制草原植物多樣性與群落穩定性的調控技術;研制嚴重退化區和退耕區放牧型混播草地建植技術;研發退化草原灌木、半灌木和毒雜草的防控技術。

 ?。?)草原土壤肥力維持與功能提升關鍵技術

  針對天然草原土壤養分貧瘠與生產性能低等問題,圍繞提高草原土壤肥力以提高草原生產力為目標,重點創制地表與地下聯合施肥技術;研制優化與改良土壤物理性狀的技術;研發微生物肥料改良土壤技術;創建保水提肥技術。

 ?。?)草原信息化管理與智慧牧場建設技術

  為了提升牧場現代化水平,實現實時監測與精準管理,提高生產效率,圍繞家庭牧場基本單元,重點創制草地生態系統監測系統;研制畜群跟蹤定位與軌跡分析系統;建立生產要素的動態監測與自動化決策系統;研發家庭牧場全方位遠程監控技術。

 ?。?)草原生物和非生物災害精準監測與預警關鍵技術

  針對我國草原地區自然災害發生頻次高、危害大、非線性和不確定性等特點,圍繞草原生物與非生物災害,重點開發不同災害類型的高準確率監測預警關鍵技術;研發GIS的草原生物災害對預警監測系統;建立草原重大自然災害預警模型;研發草原災害監測、災后評估關鍵技術與應急調度模型。

 ?。?)草畜平衡與草原生態經濟耦合關鍵技術

  草畜平衡與生態-經濟均衡是實現草原可持續利用的關鍵,圍繞草畜系統和區域生態經濟系統,重點開發家畜營養需求與草地營養供給平衡調控技術;放牧家畜品質提升與節本增效技術;研究并建立不同類型草地生態區的合理放牧制度;牧區半牧區農牧資源耦合技術。

 ?。?0)多尺度草原生態資產核算業務化與生態補償技術

  針對目前草地生態價值難以體現,草地生態補償標準依據不足的問題,重點研制草原生態資產核算的方法體系;研發草原資產價值評估及貨幣化技術;放牧生態系統生態生產成本核算及優化放牧調控技術;研究草原生態?;さ納鉤ケ曜己慫慵際?。

  3、集成轉化示范

 ?。?1)蒙甘寧草原生態?;す丶際跫捎朧痙?/p>

  覆蓋范圍包括內蒙古、甘肅、寧夏等地區。圍繞退化草原治理與草地資源合理利用,重點建立退化天然草地恢復改良及合理利用技術集成模式與示范;開展草原?;ば岳糜臚寥闌指粗衛砑際跫捎朧痙?;開展草原草畜資源優化配置調控技術集成與示范;建設數字牧場高效生產數字信息化管理關鍵技術的應用與示范;開展草地重大病蟲鼠害可持續防控技術配套與示范;集成建立生態?;ばЧ蘭鄯椒?、技術體系及補償標準的示范區;因地制宜發展以地方牛羊馬品種為主的草原生態經濟耦合模式,建立核心示范區。

 ?。?2)新疆山地草原生態?;す丶際跫捎朧痙?/p>

  新疆農牧資源豐富,空間配置優勢明顯,傳統畜牧業與鄉土文化極具特色。依據草原資源優勢與現狀,重點開展山地草原退化治理技術集成與示范;開展山地草原合理放牧調控技術集成推廣與示范;開展山地草原畜牧業與綠洲農業耦合模式推廣與示范;開展退棉地節水混播生態草地建植與合理利用關鍵技術集成與示范;依托本地草原與文化資源,構建新疆特色旅游產業發展模式與示范;因地制宜發展以馬、細毛羊為主的山地草原草牧業配套關鍵技術及模式,建立核心示范區。

 ?。?3)青藏高原草原生態?;す丶際跫捎朧痙?/p>

  青藏高原主要包括青海、西藏及川西北高寒草甸草原地區,“黑土灘”是全球草地生態系統退化行為在青藏高原的特殊表現形式。針對黑土灘生態恢復,重點開展黑土灘治理的“分區-分類-分級-分段”的技術集成與示范;研究更多植物物種組合的混合群落構建技術并在“黑土灘”治理中推廣;研發啟動和引導黑土灘人工草地自我恢復技術及近自然恢復模式的推廣應用;因地制宜發展以牦牛為主的草原畜牧業生產及相關生態?;ぜ際?,并建立核心示范區。

 ?。?4)云貴川黔草山草坡?;す丶際跫捎朧痙?/p>

  覆蓋范圍包括四川西南部、貴州、云南等地區。石漠化水土綜合整治與山地混農林業耦合是該區域生態?;さ鬧氐?。圍繞石漠化和草牧業發展,重點開展石漠化草地修復治理的技術集成及示范;開展林下草地資源的?;だ眉際跫杉笆痙?;研究糧-草資源優化配置技術并集成與示范;研究草山草坡水土漏失阻控與草地生產力改良提升技術并集成與示范;研究草山草坡合理利用與草畜平衡調控技術并示范;因地制宜發展以肉牛、山羊(云嶺黑山羊、波爾山羊等)為主的西南山原地區草原生態與經濟系統的耦合模式,并建立核心示范區。

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斗破苍穹2天蚕土豆著