農業氣象學是研究氣象條件與農業相互關系及其規律的一門學科,既是基礎農學的學科之一,也是一門交叉邊緣學科。經過六十多年的發展,中國現代農業氣象學研究逐步形成完善的學科體系,取得一大批重大成果。
未來農業氣象學將在農業氣候與農業布局優化、生物氣象與農業綠色發展、農業氣象災害與風險管理、農業小氣候與工廠化農業、農業氣象信息與智慧農業等重點領域發揮越來越重要的作用。
回顧60年 農業氣象學成就斐然
作為一門基礎農學學科,農業氣象學60多年的研究發展軌跡表明:農業氣象研究始終堅持需求和問題導向,在解決農業生產重大需求和科學問題中不斷得到發展;始終堅持跟蹤國際學科發展前沿,不斷完善農業氣象研究理論和方法,使農業氣象實現了從解釋科學到試驗科學的質的飛躍;始終堅持吸收最新科學技術發展成果,不斷派生出新興交叉和邊緣學科分支,如小氣候到設施農業和植物工廠,畜牧氣象到畜禽環境工程,氣候資源到氣候變化,農業水文氣象到旱作農業,農業氣象到農業環境等。
在學科發展的同時,農業氣象研究也取得了一大批重大成果,在生產中發揮了重大基礎和戰略作用。
20世紀50年代,為打破國外封鎖,引種巴西三葉橡膠樹,以保障戰略需求。依據氣候、小地形原理,創造性地提出防寒植膠的建議,將國際橡膠種植的北界定義在了北緯32°,對中國橡膠事業的發展作出重要貢獻。
20世紀60—70年代,中國農業遭受大面積氣象災害,圍繞糧食生產的間作套作復種中的光熱資源利用、干旱、干熱風和低溫冷害防御等方面創新性地開展研究,提出了種植制度和農業氣象防災減災技術等成果,在生產中發揮了重要的作用。
20世紀80年代,為有效解決糧食安全問題,全國農業氣候資源利用及區劃、作物和畜牧農業氣候區劃;干旱、低溫冷害等主要氣象災害防御;農田、人工環境小氣候、畜牧氣象;北方旱地農業;氣候波動與氣候變化等,一批研究成果在農業生產決策和生產中應用,有效支撐了農業生產宏觀布局和生產發展。同期,建立了農業氣象觀測與試驗站網,農業氣象業務開始與國際同步。
20世紀90年代,在世界農業氣候與作物氣候圖集、農業應對氣候變化、旱地農業、農業氣象災害監測預警與防控等方面取得重大科研突破,作物模擬模型的應用與自主研發成果顯著。
進入21世紀以來,生物技術和信息技術在農業氣象研究中得到重視和廣泛應用,《農業氣候資源數字化圖集》、農業溫室氣體減排、設施環境控制與植物工廠、災害風險管理等領域陸續取得重大成果,為新世紀農業的轉型發展奠定了科學基礎。
60多年來,中國現代農業氣象學科碩果累累,在全國農業氣候區劃、農業氣候資源開發利用、農業氣象產量預報與遙感估產、氣候變化農業影響、溫室氣體排放測定與國家清單、旱作農業關鍵技術與區域治理、農業氣象災害防御技術、都市型設施園藝等獲得多項國家科技進步獎,所發表的論文、著作、專利、標準等重大技術成果在保障國家糧食安全、促進現代農業發展中發揮著基礎性、關鍵性的科技支撐作用。
學科發展展望 新時期發揮新作用
加快農業現代化轉型發展和農業供給側結構性改革,推進農業綠色化和優質化發展,是當前及今后一段時期農業發展的主要任務。同時,全球范圍內的農業科技革命方興未艾,生物技術、信息技術、新材料和先進制造等領域的科學技術不斷向農業領域滲透。隨著中國經濟的持續穩定發展,中國也必將逐步成為世界科學中心之一。
展望未來,作為基礎和邊緣交叉學科,農業氣象學將迎來又一次發展機遇,并在以下重點領域發揮越來越重要的作用。
農業氣候與農業布局優化。綜合農業氣候資源和氣候變化農業影響的研究成果,圍繞糧食生產功能區、重要農產品生產保護區和特色農產品優勢區建設,重點研究區域氣候生產潛力、氣象條件與品質、氣象災害風險等內容,提出“三區”建設布局空間優化方案、技術措施和政策建議。
農業氣象與農業綠色發展。圍繞農業綠色發展和循環發展需求,重點研究農業氣候資源承載力與種植制度、氣象條件與投入品、病蟲害氣象、小氣候與環境基準、農業溫室氣體減排等內容,提出不同區域基于生產功能、氣候資源承載力和生態系統環境容量的種植制度紅綠燈制度,建立循環農業模式和綠色技術體系。
農業氣象災害與風險管理。圍繞氣候變化導致極端天氣氣候事件頻發重發的特點,加強農業氣象災害風險管理的科學研究,在不確定的氣候風險中,重點關注常態的農業氣象災害和突發的、超出閾值的災害,完善結構避災、工程防災、生物抗災、技術減災、制度賑災的理論方法和技術研究,支撐農業和農村經濟的穩定發展。
農業小氣候與工廠化農業。圍繞設施農業、都市農業和動植物工廠等發展需求,重點研究人工控制條件下光照、溫度、CO2等氣象要素及其耦合狀況對動植物生長發育的影響、制約和應激響應等,同時研究動植物生產對人工環境的影響,建立不同類型工廠化農業高效、優質、安全、綠色生產環境控制模式與技術體系。
農業氣象信息與智慧農業。圍繞智能感知和決策支持,充分吸收生物科學和信息科學的最新成果,強化作物模型的開發應用,提高作物模型對作物生長環境、管理、基因相互作用的解釋性,研發基于現代IT技術的農業氣象監測、預報預警、影響評估、決策支持、風險管理、應對技術措施等一體化解決方案,指導不同基因型品種環境適應性篩選、智能灌溉施肥施藥等,發展氣候智慧型農業模式與技術。
隨著新理論和新技術的不斷涌現,農業氣象學這門古老的基礎和邊緣交叉學科將不斷吸收其他學科的發展結果,融合和派生出新的學科分支,也必將在新時期農業轉型發展中發揮新的更大作用。
(作者系中國農業科學院副院長)