习近平总书记强调，中国人的饭碗必须牢牢端在自己手中，碗里必须装中国粮。自2004年起，我国粮食消费量展现出强劲的增长态势，相关部门也陆续出台了一系列推动粮食产能显著提升的具体措施。中国粮食综合生产能力稳步提升，但粮食供需的结构性矛盾愈发显著。为此，《科技导报》2025年第10期推出了“粮食产能提升及安全保障专题”。

卷首语

空间遥感新方向：月基对地观测技术与应用

作者：郭华东

作者信息：可持续发展大数据国际研究中心，中国科学院空天信息创新研究院。中国科学院院士，俄罗斯科学院外籍院士、芬兰科学与人文院外籍院士、发展中国家科学院院士。现任可持续发展大数据国际研究中心主任、国际数字地球学会名誉主席、联合国教科文组织国际自然与文化遗产空间技术中心主任。主要研究方向为遥感与数字地球科学。

摘要：月球是地球唯一的自然卫星，其围绕地球运动，有一面总是面向地球，是难得的可进行大尺度、连续性、长期性动态观测的对地观测平台，可为全球尺度多圈层整体研究提供新的视角，有希望对全球多圈层相互耦合的一系列关键科学问题给出新解释。

科技新闻

·极地持续升温加速海冰消融

·欧盟投入5亿欧元吸引外国科学家

·地球最大核聚变装置的电磁系统完工

·玫瑰花瓣尖角源于独特的几何“阻挫”

·全球鸟类核心栖息地种群正加速衰退

·细胞形状决定分裂后的命运

·软体机器人展现类生命自主运动能力

·金属首次稳定“入住”平面轮烯中心

·甜味受体结构解析有望解开嗜甜之谜

·类脑几何感知框架实现具身导航新突破

·DNA传感技术实现地下水中超痕量汞的原位精准监测

·单个基因赋予水稻耐高温性

·中国公布获得珍贵月球样本的外国科学家名单

科技评论

地球系统科学的发展过程与全球变化国际大科学计划

作者：符淙斌，南京大学大气科学学院

摘要：地球系统科学是当今世界最具挑战性的前沿科学领域之一。总结分析了近半个世纪以来，国际科学理事会（ICSU）主导实施的一系列全球变化国际大科学计划：世界气候研究计划、国际地圈−生物圈计划、生物多样性计划、国际全球环境变化人文因素计划、地球系统科学联盟、未来地球的可持续发展研究计划。探讨了在这些计划的推动下，地球系统科学的发展过程及其对促进人类社会可持续发展的贡献；指出了中国参与国际大科学计划具有提升国际影响力等重要意义，并提出了开辟专门经费渠道等具体建议。

本刊专稿

新一轮千亿斤粮食产能提升行动的路径研究

作者：文姝蓉¹，王怡婷¹，钟钰¹，王榕²

1. 中国农业科学院农业经济与发展研究所2. 中国农业科学院农产品加工研究所

摘要：新一轮千亿斤粮食产能提升行动是保障粮食和重要农产品供给、全方位夯实粮食安全根基的重要举措。回顾了当前中国粮食产能现状，并辨析了新一轮千亿斤粮食产能提升行动在中国农业发展中的重要意义，即该行动是保障粮食安全的重要支撑、建设农业强国的重要任务、推进乡村振兴的必然要求及应对外部挑战的有力举措。总结了新一轮千亿斤粮食产能提升行动的主要特征，提出其逻辑转变是由满足生存性需求转向满足品质型需求、由追求面积产量转向追求产能建设、由要素投入提升转向内涵式提升及由聚焦口粮转向口粮饲料粮并重，顺应了中国农业发展趋势。提出了以顶层设计为引领的“1+N”战略框架，以全局性政策规划与细化行动方案为核心，通过4大关键路径加以落实：一是耕地涵养固根基，提升耕地综合产能，为粮食生产奠定稳固基础；二是技术加持提单产，推动单产增效，增强生产效能；三是农机升级减损失，加速农机装备升级，减少生产过程中的损失和浪费；四是责任压实促成效，完善考核监督机制，确保政策落地并产生实效，从而确保粮食产能有效提升，为中国粮食生产稳定发展和国家粮食安全提供有力保障。

特色专题：粮食产能提升及安全保障

水稻育种前沿技术及种质创新

作者：车怡帆¹，王克剑²，饶玉春^1*，黄勇^2*

1. 浙江师范大学生命科学学院

2. 中国水稻研究所，水稻生物育种全国重点实验室

摘要：随着全球人口的快速增长和气候变化带来的挑战，水稻育种面临前所未有的压力。综述了传统育种技术与前沿育种技术在水稻种质创新中的应用，分析了各自的优劣势。传统育种技术如诱变育种、转基因育种和杂交育种，在遗传多样性拓展方面发挥了重要作用，但效率较低，难以满足当前对水稻新品种的需求。相对而言，前沿技术如分子标记辅助选择、基因编辑、分子设计育种和双单倍体育种，在提高育种效率和精准度方面具有巨大潜力，但高成本和法规限制仍是主要障碍。提出了应综合运用多种育种技术，强化基因组学研究，优化基因编辑工具，并加强国际合作，以推动水稻育种的持续创新和发展。融合传统与前沿技术，尤其是现代科技手段，将大幅提升水稻育种效率，并为应对全球粮食安全挑战提供更强支持。

中国油料增产：何以可能，何以为继

基于油料“十五连丰”的实证研究

作者：严茂林¹，陈畅²，曾瑶¹，苏梦薇¹，周觉^3*，张洋⁴

1. 国家林业和草原局管理干部学院

2. 中国社会科学院大学应用经济学院3. 北京信息科技大学经济管理学院4. 北京林业大学经济管理学院

摘要：2008—2022年，中国油料产量实现“十五连丰”，分析这一成就的背后成因对促进油料持续增产意义重大。通过公式分解，定量测算单产、种植面积和种植结构调整3个因素在“十五连丰”期间对油料增产的贡献，聚焦大豆、油菜、花生3大油料，构建柯布−道格拉斯生产函数（C−D生产函数）模型，分析生产资料投入、政策、气候和农户行为对油料单产的影响。结果表明：大豆对油料增产的贡献率最高，花生和油菜籽次之，其他油料作物的贡献率最低；单产提升对中国油料增产的贡献最大，种植面积扩大和种植结构调整的贡献相对较小，且随着时间的推移，单产提升在3大油料增产中的作用愈发重要；种子费、化肥费、劳动投入、政策环境、温度对油料单产具有显著影响，其中，种子费、化肥费、劳动力投入是推动油料单产提升的重要因素。最后，基于研究结果提出推动未来油料增产的针对性政策建议。

大豆‖玉米带状复合种植技术研究进展

作者：王满秀¹，葛国龙¹，张向前^2,3*，陈宣伊¹，马鹤逍¹，王小象¹，张健伟^2,3，张德健¹

1. 内蒙古大学生命科学学院

2. 内蒙古自治区农牧业科学院

3. 内蒙古自治区退化农田污染防治与生态修复重点实验室

摘要：随着人口增长和耕地资源的紧张，传统高投入、高产出的农业模式已难以持续，提高土壤肥力、充分利用作物间作时空配置、增强农田生态系统稳定性等方面的生态效益，以及促进农业可持续发展方面的经济社会效益已成为农业可持续发展亟待解决的问题。综述了大豆‖玉米带状复合种植国内外研究现状，论述了其在改善土壤质量及生态环境等方面的影响，明确了优化光合空间资源利用、提高作物产量等方面的优势。大豆‖玉米带状复合种植作为一种资源节约型和环境友好型技术模式，土地资源高效利用、生态稳定性增强和作物产量提升效果显著，破解了传统种植模式单一、土壤养分失衡和农田空间资源利用不充分，以及经济收益多元稳定的科技难题，为推动大豆‖玉米带状复合种植技术广泛应用，以及实现农业高质量、可持续发展目标提供重要理论支撑。

植物氮素信号途径研究进展及在作物育种中的应用

作者：白彦明^1,2,3，汪军成^1,2，陈明^3*，王化俊^1,2*，马有志^1,2,3*

1. 省部共建干旱生境作物学国家重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室

2. 甘肃农业大学农学院

3. 中国农业科学院作物科学研究所/作物基因资源与育种国家重点实验室

摘要：氮素对植物生长发育及提高产量和品质至关重要，但过度施用氮肥会造成资源浪费和环境污染，因此，深入理解植物氮素利用的遗传分子机制对改良作物氮素利用效率具有重要意义。系统总结了近几年植物氮素感知与转运途径、氮素同化途径及植物响应氮素信号的转录调控途径等方面的研究进展，以及作物氮高效相关基因的遗传定位和氮素调控途径研究结果在作物育种中的应用现状，这些研究将为培育高产、高效、绿色作物新品种奠定基础，促进作物生产可持续发展。同时探讨了未来在如何建立氮高效评价体系、完善氮素利用分子调控网络、协同调控植物氮高效、产量和品质等重要性状、挖掘作物种质资源中优异氮素利用关键基因资源，以及建立作物氮素高效分子育种技术体系研究方面亟待解决的问题。

研究论文

SDN中入侵检测方法研究进展

作者：刘瑞¹，王海凤^1*，郑承蔚¹，武文红¹，牛恒茂²

1. 内蒙古工业大学信息工程学院

2. 内蒙古建筑职业技术学院建筑工程与测绘学院

摘要：入侵检测作为软件定义网络(software defined networks，SDN)架构的关键安全防护手段，能有效保障SDN安全稳定运行。通过汇总基于机器学习、基于深度学习、基于强化学习和基于信息熵的入侵检测方法，总结并分析SDN环境中仍存在的问题总结并分析了SDN环境中仍存在的问题：单控制器易受网络威胁、缺乏可扩展性、缺乏缓解和预防的方法、缺乏低速率DDoS的攻击检测、缺乏用于训练的SDN特定数据集、应用层的防御方法较少，并指出了未来的研究方向。

调水调沙工程对黄河口海域叶绿素的影响——基于GOCI遥感影像

作者：张龙^1,2,3，马深^2,3,4*

1. 中国海洋大学海洋地球科学学院

2. 交通运输部天津水运工程科学研究所

3. 天津水运工程研究院有限公司

4. 天津市水运工程测绘技术重点实验室

摘要：基于静止轨道海洋彩色成像仪（GOCI）卫星遥感数据对黄河口及其毗邻海域表层水体叶绿素a（Chl−a）浓度进行反演，并根据2019年的实测黄河口表层水体Chl−a浓度对GOCI数据进行了验证，结果表明，反演得到的Chl−a浓度准确。同时，通过对比分析调水调沙年份和未调水调沙年份的黄河口及其毗邻海域表层水体Chl−a浓度的时空变化特征后发现：（1）在调水调沙年份，从调水调沙前到调水期结束Chl−a浓度呈持续降低的状态；从调沙期开始，由于短时间内携带大量营养物质的泥沙大量汇入研究海域，导致该海域内Chl−a浓度大幅增加；（2）Chl−a在调水调沙年份的平均浓度整体低于未调水调沙年份的平均浓度，从侧面表明调水调沙使得大量泥沙入海导致水体浊度增加，降低了光合作用效率，这在一定程度上抑制了浮游生物的爆发，进而防止了赤潮等生态问题的发生。研究结果表明，实施调水调沙工程在缓解黄河口上游水库及河床泥沙淤积的同时，并未对黄河口湿地及其毗邻海域的生态环境产生破坏；构建的监测模型对未来评估及动态监测调水调沙工程对黄河口湿地及其毗邻海域生态环境影响具有重要意义。

政策建议

氢储能参与调频辅助服务场景经济性分析

作者：万燕鸣^1,2，张岩²，刘琦²，石振宇³，陈钥含³，许传博^4,5*，刘建国⁶

1. 国家能源投资集团有限责任公司氢能事业部

2. 国能氢创科技（北京）有限责任公司

3. 东北电力大学现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室

4. 华北电力大学经济与管理学院

5. 华北电力大学新能源电力与低碳发展研究北京市重点实验室

6. 华北电力大学能源电力创新研究院

摘要：针对“双碳”目标下风电消纳及电网灵活性提升的规模化风电制氢经济容量配置问题，分析了氢储能参与调频辅助服务可实现保障电网稳定运行、优化可再生能源消纳、提升能源系统灵活性与跨时空配置能力以及促进环境友好等综合价值，提出了考虑平准化氢气成本、调频补贴收益和售氢收益的全生命周期经济容量计算方法，实现单个风电场及省级风电最佳制氢容量计算。在计及电解水制氢系统规模化成本效应的情况下，以净现值最大为目标，考虑电网调频需求，构建了制氢容量经济优化目标函数，对电解水制氢系统的初始投资成本、制氢电价、调频里程、电解槽转化率和设备退化率等参数进行敏感性分析，得出制氢电价和调频里程是其两个主要敏感性因素这一结论，并在其基础上预测未来风电场制氢经济性，预计可再生能源平均上网电价将降至0.25元/kWh以下时，对应制氢成本可降至15元/kg以下。最后，以吉林省某典型风电场为例进行算例分析，结果表明，风电制氢参与调频辅助服务市场能够在最大化消纳风电、提升电网动态调节能力的同时实现经济最优。建议相关部门和企业应加大对风电制氢技术研发的投入，提高电解槽转化率，降低成本，完善相关政策和市场机制，推动风电制氢产业的规模化发展。

科技人文

“卓有成效的合作”——杨振宁与谷超豪等关于规范场理论的研究

作者：丁兆君、张鹏，中国科学技术大学科技史与科技考古系

摘要：1974年起，杨振宁与复旦大学谷超豪等学者开展了为期4年的跨学科合作研究。双方围绕规范场、引力场、磁单极理论及瞬子解等核心问题，取得以下关键成果：阐释了规范场与爱因斯坦引力论的深刻联系；在磁单极理论中，证明了SU2与U1规范场磁荷的数学关联性与拓扑同源性，并构建了带磁荷U1规范场表示；基于黎曼几何，首次统一给出欧氏空间瞬子解的全局描述，揭示瞬子拓扑电荷与曲率张量的内在关系。该合作将中国规范场研究提升至国际水平，培养了人才，促进了中外交流，成为跨学科合作典范。