河北固城农业气象国家野外科学观测研究站：走产学研协同创新之路 为国家粮食安全保驾护航

中国气象科学研究院 周广胜 房世波 耿金剑

粮食安全是国民经济发展的基础，是国家发展和社会稳定的根本保障。气象条件年际波动是导致作物产量不稳的主要因素，农业气象灾害是导致农业减产的重要环境问题。研究表明，气候变化尤其是气候条件变化幅度的增大及其导致农业气象灾害发生频率、发生范围和影响程度增加，将对中国农业生产和粮食安全产生重大影响。正因为如此，从2005 年至今的中央1 号文件连续关注农业生产的稳定和发展，强调要加强气象对农业生产的服务。特别是，2012 年中央1 号文件《中共中央 国务院关于加快推进农业科技创新持续增强农产品供给保障能力的若干意见》提出“加强农业气象研究和试验工作，强化人工影响天气基础设施和科技能力建设”“扩大农业农村公共气象服务覆盖面，提高农业气象服务和农村气象灾害防御科技水平”。解决气象为农服务这一国家重大需求的关键在于充分发挥农业气象国家野外科学观测研究站的科学支撑作用。

华北地区是我国重要的粮仓之一，在我国农业生产和粮食安全保障体系中占有十分重要的地位。该地区水资源短缺且呈严重化趋势，气候变暖明显，农业生产受干旱、霜冻、冻害及干热风等影响严重，是典型的农业气象天然实验室。弄清该地区的农业生产与气象条件的关系及其调控机制，对调控粮食布局、指导农业生产具有重要的理论与技术示范作用。正是在这一背景下，科技部于2021 年批准建设河北固城农业气象国家野外科学观测研究站（简称固城站）。

定兴县委书记一行参观固城站现代农业气象科学观测平台

固城站地处华北平原北部灌溉高产农业区，是典型的华北冬小麦-夏玉米一年两熟制农田生态系统，属于暖温带大陆性季风气候区，主要农业气象灾害包括干旱、冻害、霜冻、干热风、高温热害、风灾等，特别是干旱对农业生产的影响最严重。该站前身为国家气象局固城农业气象试验基地，成立于1988 年，是国家一级农业气象试验站，位于河北省定兴县固城镇 东（39 ° 08' N,115 ° 40' E），距北京约110 km，自有土地9.5ha。该站是中国气象局农业气象科技创新基地、中国气象科学研究院直属唯一的国家级农业气象野外科学试验基地，对中国气象局农业气象业务建设起着指导和示范作用，也是中国气象局作为世界气象组织(WMO）成员的农业生态气象展示窗口，在农业生态气象监测、研究、试验、示范、教学和科普领域起着引领和示范作用。

固城站研究定位为粮食安全气象保障，研究方向为农业气象，主要任务包括农业气候资源与农田生态系统结构和功能、农业气象灾害与风险管理、农业对气候变化的响应与适应。针对国家粮食安全的气象保障服务需求，以华北平原主要粮食作物生产的农业气象问题为研究对象，以农业气候资源与农业气象灾害为切入点，开展作物生产气象条件与生态系统的野外监测和试验，研究农业气象指标、农业气象灾害影响与风险及气候环境变化对农业生产影响适应评估的新技术与新方法；开展农业气象观测监测新方法与技术的研发、中试、示范和推广应用；同时，开展农业气象的基础教学和在职培训及科普工作。

固城站业务观测包括小麦和玉米的生育期及群体结构、作物物候、农业气候资源（光、热、水资源等）利用、土壤－作物－大气系统碳通量观测、农田生态系统大气环境和基本气象要素。面向农业气象防灾减灾、农业适应气候变化及农业提质增效等国家重大需求，重点开展5 方面试验研究：（1）农业气象试验站区域分期播种联合试验；（2）物候适应气候变化的生理生态机制比较实验；（3）作物物候观测试验；（4）玉米品种试验；（5）大气气溶胶理化特性综合观测实验。

以技术创新为粮食安全提供气象保障

生态气象联网监测通量观测理论与技术研讨会

近年来，固城站在农业气象服务、气候变化影响适应及美丽乡村建设的科技支撑方面取得了系列创新成果。针对农业气象服务需求，明确了作物干旱致灾临界条件，研发了农业气象灾害和作物苗情的全天候卫星遥感监测技术，创建了天地空一体化作物干旱过程监测预警技术，获2021 年中国产学研合作促进会产学研合作创新成果奖一等奖。围绕气候变化影响适应，创建了气候变化影响生态系统多尺度观测研究技术体系，揭示了气候变化影响生态系统的多尺度机制，构建了具有自主产权、气象条件驱动的生态系统模拟模型，成果“中国陆地碳收支评估的生态系统碳通量联网观测与模型模拟系统”获国家科技进步奖二等奖、“气候变化对植被生产力的多尺度调控机制与影响模拟”获中国气象学会大气科学基础研究成果奖一等奖。服务于美丽乡村建设，研发了生态气象监测评估预警业务系统、生态文明绩效考核气象条件贡献率评价系统和生态气候预测预估系统，已在国家和省级业务部门统一部署应用，成果“生态气象监测评估预警技术及其业务化”获中国技术市场协会中国技术市场金桥奖、“生态文明绩效考核气象条件贡献率评价技术与业务系统”获评“十三五”期间中国气象局气象科技成果评价优秀等级。

以创新示范引领开放共享新格局

固城站开展农业气象观测设施示范和全国农业气象试验站区域分期播种联合试验示范，创建了全国农业气象防灾减灾联网试验研究模式，形成了冬小麦适应气候变化晚播监测评价与应对技术，获选全国农林水利气象系统生态气象创新工作室；与北京师范大学、中国农业大学、中国科学院空天信息创新研究院和植物研究所、北京城市气象研究院、暨南大学等高校及科研院所开展了实验样地、仪器、和观测数据的合作共享。固城站经常性地主办农业气象交流会，创建农田生态系统通量观测网络，牵头组织全国24 个省3 种主要粮食作物（小麦、玉米、水稻）30 个农业气象试验站的分期播种联合试验；积极参与建立农业气象资源监测网络，实现与46 个国家站的科技基础资源调查汇编。

习近平总书记指出，“把论文写在田野大地上”。农业气象研究与服务的宗旨在于落地，在于真正为农业生产提质增效提供科技支撑，为国家粮食安全提供气象服务保障。实现这一宗旨的关键在于产学研的有机结合。2021 年，成果“农业气象灾害和作物苗情的全天候卫星遥感监测技术”获中国产学研合作促进会产学研合作创新成果奖一等奖。这一产学研合作创新成果进一步表明，以服务需求为导向的产学研有机结合，不仅有助于农业气象服务更快实现优化升级，而且使科研更接地气，科研人员更务实，科研成果更具应用价值。