一种旱作农业绿色发展模式的创新

       2018年5月22日，陕西省表彰了2017年度陕西省科学技术成果奖获得者，西北农林科技大学李世清教授团队完成的项目——“黄土高原旱地主要作物氮肥减施增效途径与技术”， 因有力推动了黄土高原旱作玉米化肥减施增效技术进步，产生了显著的经济社会与生态效益，获得陕西省科学技术二等奖。

       在西北黄土高原的半干旱区甚至一些干旱区，随着地膜覆盖，特别是双垄沟覆膜栽培技术的发展和完善，西北旱作春玉米播种面积和产量显著增加，对保障区域粮食和饲料供应起到了重要作用。但受传统栽培理念影响，覆膜春玉米实际产量不到产量潜力的50%，地膜覆盖增产潜力和光热资源潜力没有得到充分发挥，水分生产效率和化肥生产效率较低，造成资源浪费。因此，充分理解旱作玉米增产高效机制，优化旱地雨养农业水分管理措施，构建和完善旱作春玉米高产和资源高效利用的生产体系，对挖掘旱地产量潜力、提高资源利用效率、保障退耕还林草工程成果具有重要意义。

       为此，近些年来，李世清团队和西南大学教授陈新平团队瞄准国家需求，对标“农药化肥双减”和“化肥农药使用量零增长”，以及农业绿色发展等国家目标，在“973”计划课题“作物高产高效的地上地下互作机制与调控途径（2015CB150402）”以及双减课题“西北旱作玉米化肥农药减施增效技术集成与示范（2017YFD0201807）”等项目资助下，以我国西北黄土高原典型旱作农业区的春玉米生产为对象，以验证后的覆膜Hybrid-Maize模型为指导，构建了旱地覆膜春玉米高产高效栽培体系，并进行了田间验证和大面积示范推广。

       另外，他们在上述研究成果的基础上，还建立了包括黑色地膜代替白色地膜及轻简施肥技术在内的技术规程和综合栽培模式，开展大面积示范应用，培训农技人员和新型职业农民，实现了增产增效的技术突破。

       据研究团队专家介绍，该技术体系在陕西长武、永寿、彬县、旬邑，甘肃庄浪、陇东，宁夏固原，山西应县等进行了大面积示范推广，年均示范推广近90万亩，较传统生产方式增产增效15%以上，每年增产高于1000万公斤，对推进旱作春玉米绿色生产不断开创新局面具有积极意义。

       “在系统研究旱作覆膜春玉米养分需求规律、根层氮素实时监控与管理、根系—水分利用—根层养分调控关系的基础上，拓展了‘以肥促根，以根提水，水肥协同，减施增效’的途径。”李世清对《中国科学报》说，“在覆膜Hybrid-Maize模型指导下，确定了适宜品种、播期和密度、施氮量和施肥时期，量化并成功构建了耦合光热资源—作物群体—土壤水肥资源的氮肥减施增效技术体系。”

       据了解，以陕西长武县为例，基于模型指导，该地区宜选用“先玉335”或“陕单609”，适宜的播期为4月20~25日，适宜播种密度为6.5万-8.5万株/公顷（大面积生产密度为6.5万-7.5万株/公顷），适宜氮肥用量200-250公斤纯氮/公顷，施用方式为40%基施，60%于拔节期（十叶期）追施。多年田间定位试验和示范结果表明，采用这种种植模式，春玉米产量可以达到13~15吨/公顷，氮肥偏生产力可以达到58~69 kg kg-1，水分生产力可以达到34~37kg kg-1，与国际高产玉米区氮肥偏生产力和水分生产力接近。

       目前，双垄沟覆膜栽培技术采用的白色透明地膜覆盖，在生产中存在两个突出问题：一是膜下杂草控制问题。需要在播前使用大量除草封闭剂，如果不用封闭剂，一方面膜下生长的杂草会和玉米竞争养分和水分，导致无效损耗，另一方面，杂草会顶破地膜使其碎片化，影响地膜增温保墒作用，而且不利于地膜回收。二是玉米后期追肥问题。因为大部分是全膜覆盖，后期追肥只能人工追施，会耗费大量人力。

       为解决上述问题，他们采用了“二替一控”的栽培模式。“一替”是采用黑色地膜代替白色地膜。考虑到黑色地膜保水肥能力强的同时，他们依据地温温差小、透气性好，抑制杂草生长的特点，用其替代白色地膜对地表进行全覆盖，建立集雨、保墒、增温、控制杂草等多功能的高效用水农业技术模式，因光照条件不足，地面杂草难以生长，会有效抑制杂草生长，实现不用或少用除草剂。另外“一替”是用部分控释肥替代部分速效氮肥。采用1/3控释尿素和2/3普通尿素掺混播前一次轻简施肥技术，既可以减少后期追肥人工投入，又可以避免玉米后期脱肥问题。“一控”就是通过使用黑色地膜控制膜下杂草。