复种是未来粮食增产的突破口

众所周知，推进农业供给侧结构性改革成为当前和今后一个时期农业农村工作的主线，而建设更高水平、更高质量的粮食供给体系是其重要目标之一。

一般来说，粮食总产与作物单产、收获面积密切相关，而后者主要取决于耕地面积和复种指数。对此，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所智慧农业创新团队将影响粮食总产的因素分解为作物单产、耕地面积和复种指数。“在前两个因素提升空间有限或难度加大的情况下，科学提升复种、挖掘农业土地集约化利用潜力，可成为未来粮食增产的重要途径之一。”团队首席科学家吴文斌研究员告诉《中国科学报》记者。

据悉，该团队率先提出“复种差”的科学概念，并在不同的时空尺度上进行了实证研究，相关研究成果先后发表在Land Use Policy、Environmental Research Letters、Agricultural Systems等国内外知名学术期刊上。

率先测算复种差

和收获面积

农业供给侧结构性改革的目标是解决供求结构失衡、要素配置不合理、资源环境压力大、农民持续增收乏力等问题。“绝不是要降低粮食产能，而是要建设更高水平、更高质量的粮食供给能力，实现更有效率、更可持续的粮食安全保障。”吴文斌告诉记者。

该团队从农业土地系统科学视角出发，将影响粮食总产的因素分解成作物单产、耕地面积、复种指数三个方面。

团队核心成员余强毅博士向《中国科学报》记者分析，近年来作物单产增加对我国粮食总产的贡献显著。但“研究表明，我国的作物单产已经接近‘天花板’，提升空间已经非常有限”。

在耕地面积方面，在快速城市化背景下，我国耕地面积总体呈下降趋势，对粮食总产产生负面影响。因此，在严守耕地数量和质量红线、努力提高作物单产的同时，还应该注重提高耕地资源集约利用程度。

“复种”是反映耕地资源集约利用程度的重要指标，具体指一块地上一年内种收一季以上作物的种植方式；“复种潜力”是指在考虑地块所处的自然环境特征的基础上，理论上一年内的最大种收次数。在已有耕地基础上增加复种以缩小复种与复种潜力之间的差值（即复种差），成为能否继续提高耕地资源集约利用程度的关键。为此，该团队率先在全球尺度、国家尺度测算了“复种差”及其引起的“收获面积差”。

在全球尺度，全球平均复种指数可以提高0.17～0.48。这意味着，在耕地面积不变的情况下，全球收获面积可以增加40亿至110亿亩，相当于当前耕地面积的14%～37%。

在我国，一年一熟及一年多熟种植区能提供约35亿亩潜在收获面积；如果不考虑其他限制，在充分利用热量资源的情况下提高复种，收获面积差高达13亿亩，如果进一步考虑水资源限制，在不同水资源分配情景下，可获得收获面积差约为2亿～5.4亿亩，约相当于总耕地面积的11%～30%。

此外，与1981年相比，我国目前收获面积虽然呈稳步上升趋势，但收获面积差却经历了先减少再增加的过程。受气候变化的影响，我国的耕地集约利用潜力进一步扩大，且相当一部分潜力还没有被有效利用。

存在1.17亿吨的增产潜力

事实上，复种差研究与收获面积差研究具有重要科学意义。在国家尺度，“复种差”与“饥饿指数”紧密相关，表明粮食安全状况越差的地区，耕地集约化利用的空间越大。

据了解，联合国将“零饥饿”与“可持续生产”列为全球最为重要的可持续发展目标之一，复种差较高的地区应该通过提高复种等手段提升土地集约利用程度。余强毅介绍，一方面可以有效增加粮食产量、消除饥饿，另一方面可以缓解耕地面积扩张带来的环境压力。

“在我国，不同水资源分配方案对收获面积差的空间分布影响很大，且收获面积差及其增产潜力在不同农业区之间的差异明显。”余强毅表示，在水资源、作物类型、灌溉措施三方面最实际情况下，我国存在1.17亿吨的增产潜力，相对于现实产量5.97亿吨，约增加19.6%。

据介绍，我国的收获面积差及其增产潜力在不同农业区之间的差异明显，其中长江中下游同时拥有好的水热条件与相对优良的灌溉设施，而“该地区较大的收获面积差与增产潜力说明其水土资源利用还有较高的调整优化空间，应该成为保护优化粮食产能、推进农业供给侧结构性改革的重点关注区域。”余强毅告诉记者。

据悉，复种差概念引起了未来地球等国际地学科学组织的关注。全球土地计划对团队研究成果的创新性与引领性给予了高度认可。

虽然复种差这一科学概念已经逐渐得到认可，但“复种差估算仅是‘万里长征的第一步’，复种潜力的实际提升是一个十分复杂的问题，需要综合考虑耕地集约化利用与资源、环境、生态的相互关系，建立耕地集约利用、资源节约型和环境友好型相结合的可持续复种模式”。吴文斌表示，未来还需要进一步加强复种指数提升的区域资源配置、社会经济和生态环境影响、农业土地可持续性集约化利用研究，真正实现可持续、合理的挖掘复种潜力。