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“三深一土”,科技创新大战略

2017-04-13 09:28:00    来源: 中国国土资源报    作者:姜建军

我国首台万米科学钻机已在松辽盆地科学钻探中应用。

我国首台万米科学钻机已在松辽盆地科学钻探中应用。

中国自主研制的可燃冰综合调查船“海洋六号”。

中国自主研制的可燃冰综合调查船“海洋六号”。

我国已研制发射了中巴资源、环境减灾、海洋、气象等系列卫星。

我国已研制发射了中巴资源、环境减灾、海洋、气象等系列卫星。

土地科技创新与“ 三深”探测并列作为“ 十三五”国土资源科技创新战略重点。

土地科技创新与“ 三深”探测并列作为“ 十三五”国土资源科技创新战略重点。

 

当前,“三深一土”科技创新战略的实施不仅需要搭建国土资源科技创新平台,还需要探索国土资源科技创新的路径。

党的十八大提出实施创新驱动发展战略,强调科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑,必须摆在国家发展全局的核心位置。创新驱动是世界大势所趋,发展形势所迫。“抓创新就是抓发展,谋创新就是谋未来”。国土资源科技创新“三深一土”战略是推动当前各项工作的一项重要部署,需要走出一条从人才强、科技强到产业强、经济强的发展新路径。

科技革命,与资源开发一起促进人类社会进步

人类社会可以按照社会学来划分(原始社会、封建社会、资本主义社会、社会主义社会、共产主义社会),也可以按照人类开发改造自然资源来划分(石器时代、青铜器及陶器时代、铁器时代、蒸汽时代、电气时代、信息时代)。不难看出,从石器时代开始,人类不断地开发资源和利用科学技术,使得人类的生产生活变得更加高效,从而推动和促进人类的社会进步。

具体来看,青铜时代铜矿的开发标志着中国古代矿业活动产生了质的飞跃,即由主要开发利用石材、黏土等非金属矿产开始向开发利用金属矿产过渡;铁器时代标志着人类对金属矿产开发利用的范围,不断地扩大到铁矿、金矿、银矿、锡矿、铅矿等多种矿产。蒸汽时代使地质勘探用的蒸汽冲击钻机得到推广应用,为探明深部煤层的煤炭储量提供了可靠的技术手段。而电气时代和信息时代催生了石油天然气资源的开发,尤其是到了信息时代伴随着第三次工业革命对硅资源的开发利用,以电子信息业迅猛发展为标志的新科技革命,使包括信息技术、生物工程技术、新材料技术、海洋技术、空间技术五大领域的技术创新突飞猛进。

回顾人类认识和开发利用自然资源的历程,可以总结出以下重要启示:一是资源开发和科技革命与人类社会进步密不可分,推动了人类社会文明发展;二是科学先导,科学革命是技术革命和产业革命的先导和源泉;三是双轮驱动,人类经济社会发展的需求驱动和科学技术体系内在的矛盾驱动,是科技革命和产业革命的强大动力;四是科技强国,每一次科技革命和产业革命都会导致世界经济中心的转移,伴随着大国兴衰,形成国际竞争格局的大调整。

“三深一土”战略,破解科技创新难题

人类社会发展的文明和进步也伴随了生态环境的不文明。当前,环境恶化、资源匮乏、耕地资源保护等难题以及国土资源监管和服务效能等,对国土资源科技创新工作提出了一系列需求。同时,国土资源科技创新还存在一些问题和困难,主要表现在:我国深部资源勘查理论和技术还不能满足需求;我国海底能源资源探明和开发程度较低,严重制约深海资源的勘探开发;我国深空对地观测体系和应用体系还不健全,信息服务水平和业务化运行能力不足;我国土地数量、质量、生态“三位一体”的监管技术还不完善。同时,国土资源科技创新活力不够,协同创新机制不完善,科技成果推广应用与转化不够等。为此,我们需要加强科技创新体制机制改革,需要实施深地探测、深海探测、深空对地观测和土地科技创新的“三深一土”战略破解以上难题。

习近平总书记在全国科技创新大会上指出:“当前,国家对战略科技支撑的需求比以往任何时期都更加迫切……从理论上讲,地球内部可利用的成矿空间分布在从地表到地下1万米。目前,世界先进水平勘探开采深度已达2500米至4000米,而我国大多小于500米。可见,向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题。”

国土资源部部长姜大明在全国国土资源系统科技创新大会上指出,坚持创新是引领发展的第一动力,把创新摆在国土资源事业发展全局的核心位置,集中力量深入实施“三深一土”科技创新战略。为此,国土资源科技创新要始终围绕土地事业发展,为土地调查评价、耕地保护、土地综合整治、资源节约集约利用提供技术支撑,提升监管效能和水平;要始终围绕地质找矿突破,为地质矿产调查评价、勘查开发提供理论和技术装备支撑,提升能源资源保障能力;要始终围绕缓解国土资源环境约束,为地质环境保护和地质灾害防治提供科技支撑,提升生态文明建设水平;要始终围绕基础研究和世界科技前沿,加强深地、深海、深空对地观测技术探索,提升自主创新能力水平。

科技平台建设,构筑高水平创新基地

推进优势领域建设国家级平台。一方面,积极筹建国土资源领域国家实验室,集聚一流人才,汇聚和研发先进的仪器设备,建设开放、流动、合作、共享的世界一流的综合性资源类协同创新平台,解决资源与能源领域重大科技问题。积极参与海洋科学与技术国家实验室建设,集中深海平台、基地及水合物科学试采工程资源,建强海洋矿产资源评价与探测功能实验室。同时,力争在大陆动力学、矿产资源、岩溶地质、水文地质、地球物理、地球化学、土地科学等领域筹建一批国家重点实验室。另一方面,围绕国土资源工程技术关键领域,采取产学研结合、技术创新联盟等形式,建设若干部级工程技术中心;在深海资源勘查、航空地球物理勘查、土地综合监测与利用、耕地保护和土地整治等领域,强化工程技术创新和应用转化,加快培育和建设若干国家工程技术研究中心;进一步建强国家现代地质勘查技术研究中心、国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心。此外,积极推进地球深部观测与实验系统基础设施筹建,加快国家重大科学基础设施建设。

促进科研仪器设施开放共享。研究制定科研仪器设施开放共享激励机制;建立科学仪器设备资源清单和开放共享平台,大幅提升科技资源利用效率和科学数据共享水平。

建优部级科技创新平台。聚焦国土资源重大需求,建设一批地域特色鲜明、科技创新优势明显、服务国土资源事业发展的部级重点实验室和工程技术研究中心;优化重组,建设一批野外科学观测研究基地、检测中心、科普基地,充分发挥其科技创新与支撑服务作用。

建强部级科学普及基地,推动科普资源共享。统筹规划,新建50个国土资源科普基地,总规模达到200个。

推进国际合作平台基地建设。适时发起亚洲地质研究中心、中国东盟地学研究中心;积极推进“一带一路”地学合作平台、国际科技合作基地建设;做好世界地质公园网络办公室工作;积极推进发起和组织实施“化学地球”、全球岩溶碳循环监测、青藏高原、深地探测、地灾预警、国际地下水监测等国际大科学计划和工程,推动重大国际科技合作项目实施,引领国际重大科技合作。

科技团队组建,加快建设创新型人才队伍

着力培养科技创新领军人才。要加强国家各类科技人才计划的推荐和培养,努力提高两院院士、国家“万人计划”“千人计划”、“长江学者”、国家杰出青年科学基金等国家人才计划的入选率。同时,大力实施国土资源高层次创新型人才培养工程,并加强对野外调查和重大工程一线科技骨干的培养和条件保障,使他们逐步成长为国土资源领域科学大师和工程技术大师。

大力加强科技创新团队建设。以“三深一土”等重大科技战略为重点,大力建设大陆地质与地球动力学、成矿作用和资源评价、地下水资源与表层动力学、地壳变形与地质灾害动力学、应用地球化学与地球物理探测、海洋地质、海底矿产、土地综合监测与利用、土地工程技术与耕地质量等一批优势学科群。

加大优秀青年科技人才发现和培养力度。自主培养造就和引进急需科技领军人才、杰出青年科技创新人才。建设科研团队要加强吸收40岁以下骨干青年科技人员。专业技术岗位遴选对特别优秀的青年科技人员,可按国家有关规定越级竞聘。鼓励和支持李四光学者、黄汲清学者等各类人才计划。

鼓励科技创新人才竞争流动。优先支持到与企业共建的重点实验室、工程技术中心、产业技术创新联盟单位工作。鼓励有条件的单位接收有创新经验的企业家和企业科技人才兼职。建立国土资源科技创新人才评价制度,用足用好科技创新人才激励政策,加大力度奖励科研团队和创新人才。

加大国际人才合作交流力度。围绕重点和关键领域,积极寻找引进国际知名专家开展合作。建立完善国际科技人才合作机制,完善对引进外籍首席科学家、开放实验室研究人员等国外专家的服务水平。积极支持我国科学家到国际组织任职,鼓励科技人员和专家参与重大国际科技合作计划和项目,培养具有国际视野的复合型科技人才。

深地探测,向地球深部进军

开展地球深部探测,既是解决地学重大基础理论问题的需要,更是国家保证能源资源安全、扩展经济社会发展空间的重大需求。我国实施深地探测战略的目标:2020年形成至2000米矿产资源开采、3000米矿产资源勘探成套技术能力,储备一批5000米以深资源勘查前沿技术,显著提升6500米至10000米油气勘查技术能力,争取2030 年成为世界“领跑者”。

加强地球物理方法探测地球圈层结构。运用地球物理方法探测、了解地球圈层结构,人类对地壳和地幔的认识积累了较丰富的知识,但对地核知之甚少,今后要进一步深化对地球圈层结构的探测研究。

实施钻探工程探测研究岩石圈。实施钻探工程进行探测,全程取芯,分析研究地壳岩石的物理、化学性质和构造等。目前发达国家可以深达1.2万米,但也仅是地壳厚度的1/7。目前,我国首台万米科学钻机已在松辽盆地科学钻探中应用,将钻穿白垩纪时全球最大陆相沉积地层开展相关研究。

加强深部固体矿产资源勘查与开发利用。重点研究深部成矿预测理论和探测技术,积极研发新资源技术,开拓新型替代资源。人类井巷开采固体矿产深度已达4000米。目前,我国固体矿产勘探和采矿主要在500米至1000 米左右,向深部进军还存在广阔空间。

加强深部石油天然气能源资源勘查与开发利用。煤炭、石油、天然气、页岩油气、煤层气等能源资源支撑了19世纪到20世纪近200年来人类文明的进步和经济社会发展。我国能源资源开采,如石油天然气,我国钻探勘查和开采普遍深度在3000米以上,部分地区达到8000米以上,我国陆上待发现油气资源一半以上赋存在3500米以下深层,可见,能源资源在我国深部的探采有很大的空间。

加强深部地热资源勘查和开发利用。地热资源是一种永不枯竭能源,保守估计地壳中(3公里至10 公里深处)的热量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍,可以满足人类使用上万年。当前,要加强地热资源调查、评价、开发利用等方面的研究,开展全国地热资源调查评价技术与勘查示范,同时组织干热岩资源勘查开发利用科技攻关,并推进砂岩储层可持续回灌技术研究与示范应用。

加强地下空间资源调查、评价、规划与安全利用。目前,国外地下空间利用达到地下150米,以连片、多层、多用途和地下城为特色。而我国地下空间开发利用深度在30米~40米,尚未建立地下勘探技术体系,浅层地质结构仍以工程钻探为主,也尚未建立完整的地下空间规划与安全利用法规体系。从发展趋势看,我国地下空间与安全利用还有多方面工作需要加强调查与研究。

实施深地探测重点任务。一是大力推进地球深部探测。强化地壳深部探测与观测研究,组织立体探测技术与装备研发,加强深部矿产资源勘查攻关,深化基础地质研究与学科建设。二是开展深部能源快速高效勘查评价。加强陆域能源调查重大地质问题研究,拓展非常规油气理论与勘查技术研究,推进页岩油气勘查评价科技攻关,开展地热资源勘查利用科技攻关,组织新型能源资源勘查科技攻关。三是推进重要矿产资源勘查与高效利用。加强重要成矿带地质矿产综合研究,强化地质专题填图与找矿方向研究,推进资源评价方法与勘查技术研究,开展矿产资源绿色高效利用技术研究。四是强化地质灾害防治和地质环境保护。开展地下空间调查与开发利用攻关,拓展重要地区地质资源环境综合研究,加强地下水调查评价监测技术研究,推进地质灾害成灾机理与防治研究,强化矿产开发环境影响评价监测研究。

深海探测,向深海空间拓展

据专家们估计,全球未来油气总储量40%将来自深海,未来替代能源“可燃冰”也主要来自深海。深海更是研究解决生命起源、地球演化、气候变化等重大科学问题的前沿领域。因此,挺进深海是历史发展的必然,是实施海洋强国战略和“一带一路”战略的迫切需求。

国际深海固体矿产勘探开发目前成为热点。截至2015年底,国际海底管理局共签订23个勘探合同,其中14个多金属结核,4个富钴结壳,5个热液硫化物勘探。美、日等已形成5000多米水深、开采40吨~50吨/小时的生产能力。

关于海洋的探测设备方面,美国、欧盟、日本在海洋探测方面走在了国际前列。从上个世纪90年代以来,我国在东太平洋海底区域发现了具有勘查前景的富钴结壳新区。我国在南海陆坡天然气水合物(可燃冰)勘探试采方面,已与先进国家处于同一起跑线,但在一些深海领域还存在差距。

实施深海探测战略目标:到2020年,攻克海域天然气水合物试采关键技术和装备,实现商业化试采,力争在深海进入、深海探测、深海开发及大洋极地科考领域尽快进入世界前列,在天然气水合物勘探试采方面成为该领域“领跑者”。

实施深海探测重点任务:一是推进深海矿产资源勘查。发展深海资源勘查理论与技术,加强海域油气与天然气水合物勘查,组织深海探测关键技术与装备研发。二是开展海洋基础地质调查评价。加强海洋基础地质调查与研究,开展海岸带综合地质调查研究。三是强化海洋环境与极地观测研究。发展海洋环境监测预警技术,开展极地环境观测和科学研究。

深空对地观测,提高资源监管效益

国土资源调查监测业务都是全国甚至全球性的工作,作业面积大,专业性强,调查监测周期要求越来越短,精度和覆盖能力要求越来越高,迫切需要广泛应用信息技术和对地观测技术,充分利用卫星遥感提供的全球性、实时性、连续性地表观测数据,完善国土资源综合监管体系;提高国土资源调查和监管的工作效率。

上世纪90年代以来,我国卫星技术快速发展,研制发射了中巴资源、环境减灾、海洋、气象等系列卫星。近年来集中实施高分辨率对地观测系统(简称高分专项)、北斗卫星导航等重大科技专项。国土资源部是较早将卫星遥感技术引入主体业务的行业部门,具有较好的卫星应用基础,初步建立了国土资源卫星应用系统。在应用方面,在全国土地调查、全国土地利用变更调查监测与核查、土地执法与督察、矿产开发卫片执法、地面沉降监测等业务中,不仅将卫星遥感纳入相关技术标准和工作流程,还创新工作模式,不断提升国产卫星的应用规模。在区域地质填图、矿产资源勘查等业务中,积极探索完善高光谱、雷达等应用技术,但也面临一些问题有待突破。

实施深空对地观测战略目标:到2020年,国土资源领域整装建成技术先进、功能互补、协同作业的国土资源业务卫星观测体系,为国土资源事业发展提供种类丰富、数量充足、质量可靠的国产卫星数据源保障。健全国土资源卫星业务应用系统,推动深空对地观测在国土资源、海洋管理、测绘地信、防灾减灾领域进入世界前列。实施深空对地观测战略重点任务是,加快陆海卫星业务应用系统建设,促进卫星遥感数据共享和作业协同;完善国土资源综合监测体系,提高国土资源调查和监管水平。

土地科技创新,大力发展土地工程技术

将土地科技创新与“三深”探测并列作为“十三五”国土资源科技创新战略重点,是综合考虑我国土地科技发展现状、粮食安全保障和生态文明建设需要确定的。

土地科技要着眼解决民生问题,在农产品质量安全方面作出贡献。近年来出现的一些粮食安全问题,很多都与土地质量相关。关注农用地质量,要用大气、岩石、水、生物四圈层融合理念,思考农用地质量标准和体系。比如:从岩石圈层分析,土壤有红土、黄土,从地形上有丘陵、盆地、冲积扇等,各地方的矿物质成分也不同。因此,土地质量要从圈层概念来分析研究。

对于土地整治工程,要先行建立土地原生态修复的标准,考虑大气、岩石、水、生物四圈层因素,重点分析土壤的小生态环境的有机生物因素和无机的物质元素。要从传统治理转变到生物治理方法,要认识到大自然给人类的每一寸土地性质不一,但一定能找到它的用途。在治理方面要有取舍,有的治理,有的不治理,要关注种植适应物种,要转变理念,要采取回归自然生态的治理方法技术。

我们要以科技创新强化耕地资源保护,坚守耕地红线,实施“藏粮于地、藏粮于技”战略,确保基本农田不减少,质量有提升。要深化对耕地数量、质量、生态“三位一体”保护和山水田林湖生命共同体的认识,创新基本农田布局优化、土地综合整治、国土生态修复技术,发展轮作休耕、耕作层土壤剥离利用、耕地生产力提升技术。

实施土地科技创新战略的重点任务,一方面是推进土地资源调查评价与空间优化开发。拓展土地资源调查与监测技术,深化农用地质量调查评价技术,提升国土优化开发理论技术。另一方面是发展土地资源节约集约与耕地保护技术。发展土地资源节约集约利用技术,创新耕地质量提升理论与技术,完善高标准农田建设技术,拓展土地综合整治与复垦技术。此外,要加强土地科学与工程基础研究。加强土地原生态修复的微生物与微量元素标准研究,强化土地科学与工程理论研究,加强土壤污染修复理论技术研究。另外,还需要我们搭建国家级土地工程技术创新平台,集聚高端科技人才,整合重要创新资源,快速形成科技创新能力。

(作者系国土资源部科技与国际合作司司长)

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