武彩娟 ,楊三維 ,李瑞珍 ,候 蕊 ,禾 璐 ,韓淵懷 ,姚建民 ,李紅英
(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,山西 太谷 030801;2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與經(jīng)濟(jì)研究所,山西 太原 030006;3.晉城市城區(qū)農(nóng)業(yè)委員會(huì),山西 晉城 048000;4.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所,山西 忻州 034000)
我國(guó)黃土高原等半干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依靠自然降水,但該地區(qū)降水量相對(duì)較少,年平均降水量?jī)H為450 mm左右,降水年際變化較大,時(shí)空分布不均勻,且年蒸發(fā)量大于1 500 mm[1],導(dǎo)致干旱頻繁發(fā)生,水資源短缺成為影響該地區(qū)糧食產(chǎn)量的重要限制因子。
谷子是特色雜糧作物,具有耐旱、耐瘠、抗逆性強(qiáng)等生物學(xué)特性,在東北、華北、西北地區(qū)廣泛種植,是低耗水、低耗肥的環(huán)境友好型作物,對(duì)緩解我國(guó)北方地區(qū)缺水的農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀具有重要意義,但我國(guó)谷子種植因單產(chǎn)低、生產(chǎn)方式相對(duì)落后等問(wèn)題[2],其種植面積占農(nóng)作物的比例從1980年的20.7%下降至2013年的7.9%[3]。近年來(lái),隨著機(jī)械化播種方式的推廣,勞動(dòng)投入減少,生產(chǎn)積極性提高,我國(guó)谷子的播種面積有所回升,雖然谷子機(jī)械化播種能夠加快播種進(jìn)度,增加出苗率,但不能改善干旱缺水環(huán)境對(duì)谷子整個(gè)生育期的不良影響。
作物覆膜種植因其可以增溫保濕、提高農(nóng)作物產(chǎn)量,成為雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)最主要的抗旱栽培方式[4],但植株生長(zhǎng)后期塑料薄膜覆蓋會(huì)加速葉片衰老,而且在多雨年份,塑料薄膜覆蓋的植株與無(wú)覆蓋相比,產(chǎn)量并不會(huì)增加[5]。因此,山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與經(jīng)濟(jì)研究所研制出具有滲水、保水、調(diào)溫和微通氣等特性的滲水地膜[6]。同普通地膜相比,滲水地膜配套相應(yīng)鋪膜穴播機(jī)的波浪形全覆蓋精密穴播技術(shù),平均增產(chǎn)幅度高達(dá)100%以上,是旱地谷子高產(chǎn)示范模式[7-8]。近年來(lái),隨著滲水地膜栽培谷子在我國(guó)氣候冷涼、全年降水量少、丘陵旱地面積廣等區(qū)域的不斷擴(kuò)大,促進(jìn)了谷子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,增加了農(nóng)民收益,為貧困地區(qū)的扶貧開(kāi)創(chuàng)了新路徑。
滲水地膜穴播是一項(xiàng)旱作省人工的高產(chǎn)栽培技術(shù)[9],按照旱地谷子機(jī)械整地、配方施肥、優(yōu)選良種、種子處理、機(jī)械覆膜精量穴播一次作業(yè)、合理密植等農(nóng)機(jī)農(nóng)藝配套綜合集成技術(shù)的要求,在旱平地使用寬為1 650 mm、厚為0.01 mm的滲水地膜和2MB-1/4穴播機(jī),在旱梯田使用寬為800 mm、厚為0.01 mm的滲水地膜和2MB-1/2穴播機(jī)進(jìn)行種植與管理,實(shí)現(xiàn)谷子的機(jī)械化和規(guī)模化種植,解決了山西省干旱冷涼地區(qū)的低溫、缺水問(wèn)題。
滲水地膜的增產(chǎn)效應(yīng)主要是通過(guò)改變膜下的溫度和水分等生態(tài)條件,創(chuàng)造有利于植物生長(zhǎng)的微環(huán)境,從而改良植物生長(zhǎng)發(fā)育階段的農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟(jì)性狀來(lái)提高產(chǎn)量。
滲水地膜是帶有雙層微米級(jí)小孔的通透性地膜,具有彈性形變,其單向滲水保水功能可減少土壤表面水分的蒸發(fā),尤其在缺水干旱地區(qū),有利于植株對(duì)發(fā)生頻率高且降水量小于10 mm/次的小雨資源的充分利用,從而提高膜下的水分利用率。其中,滲水地膜覆蓋在植株生育前期儲(chǔ)藏較多的小雨,土壤表層的含水量增幅最大,在生育后期,深層土壤含水量比普通地膜覆蓋增加的幅度更大[10]。滲水地膜有利于氣體交換,可調(diào)節(jié)膜下土壤溫度[11],在谷子苗期起增溫效應(yīng),使地積溫增加[7],在谷子生長(zhǎng)后期的高溫階段,即高于35℃時(shí),膜下通過(guò)氣體交換散熱,起降溫作用,滲水膜下可調(diào)節(jié)的地溫有利于谷子整個(gè)生育期的生長(zhǎng)。適宜的土溫和含水量可以為谷子萌發(fā)創(chuàng)造良好的環(huán)境,從而使谷子出苗期提前,提高出苗率,降低空穴率[9];也可以促進(jìn)谷子根系的生長(zhǎng)發(fā)育與吸收能力,增加谷子的根長(zhǎng)、根表面積、根體積和根尖數(shù)[12],增強(qiáng)根系在土壤中的分布[13],發(fā)達(dá)的根系亦是谷子增產(chǎn)的根源;也可以促使土壤中微生物的生物量和活性增加,使膜下的微生物指標(biāo)優(yōu)于無(wú)覆蓋[7];同時(shí)膜下適宜的環(huán)境能夠提高植株對(duì)肥料的吸收利用率。滲水模式下谷子苗期和花期的葉面積指數(shù)較大[7],旗葉的葉面積也較大[14],使植物接受充足的陽(yáng)光,提高作物光合效率,增加籽粒產(chǎn)量。從抽穗期至收獲期,滲水地膜穴播谷子的干物質(zhì)積累速率相對(duì)較快[14],促進(jìn)作物高產(chǎn)[15]。在滲水地膜穴播中,植物的株高、莖粗[10]等農(nóng)藝性狀和單株鮮質(zhì)量、千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)[16-17]等經(jīng)濟(jì)性狀相對(duì)較大。莖粗加大可防止大雨后莖稈倒伏,間接增加谷物產(chǎn)量;千粒質(zhì)量和穗粒數(shù)是構(gòu)成作物產(chǎn)量因素的重要組成部分,使谷子增產(chǎn),達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目標(biāo)。
滲水地膜谷子于2016年在山西北部山陰縣和神池縣成功推廣2 333 hm2后,2017年又在山西省42個(gè)縣市示范推廣4萬(wàn)hm2,占全省谷子種植總面積的15.8%。其中,首批安排15個(gè)縣推廣1.4萬(wàn)hm2,第2批在忻州市政府積極要求下與當(dāng)?shù)?4個(gè)縣市的貧困區(qū)對(duì)接追加安排19 667 hm2,即計(jì)劃內(nèi)安排總面積33 667 hm2,共涉及29個(gè)縣市區(qū),計(jì)劃外在渾源縣、廣靈縣、榆社縣等13個(gè)縣市自發(fā)組織示范推廣 6 333 hm2。
2017年山西省滲水地膜谷子的示范推廣除運(yùn)城市外,幾乎覆蓋所有市。除陽(yáng)泉市外,其余均涉及多個(gè)貧困縣。滲水地膜谷子推廣面積在0~667 hm2的有4個(gè)市,分別是陽(yáng)泉市、晉中市、臨汾市、晉城市。其中,陽(yáng)泉市推廣面積為33 hm2;晉中市推廣面積667 hm2,共涉及6個(gè)縣,包括的貧困縣有左權(quán)縣和昔陽(yáng)縣,貧困縣占比33.3%;臨汾市推廣面積為67 hm2,共涉及2個(gè)縣,包括的貧困縣有大寧縣,貧困縣占比50.0%;晉城市推廣面積為33 hm2,共涉及1個(gè)縣,即屬于貧困縣的沁水縣,貧困縣占比100.0%。推廣面積在667~3 333 hm2的有4個(gè)市,分別是朔州市、太原市、呂梁市、長(zhǎng)治市。其中,朔州市推廣面積為3 000 hm2,總共涉及2個(gè)縣,包括的貧困縣是山陰縣,貧困縣占比50.0%;太原市推廣面積為1 733 hm2,總共涉及3個(gè)縣市,包括的貧困縣有陽(yáng)曲縣和婁煩縣,貧困縣占比66.7%;呂梁市推廣面積為2 333 hm2,共涉及3個(gè)縣市,包括的貧困縣有嵐縣和石樓縣,貧困縣占比66.7%;長(zhǎng)治市推廣面積為1 667 hm2,共涉及6個(gè)縣,包括的貧困縣有武鄉(xiāng)縣、沁縣和壺關(guān)縣,貧困縣占比50.0%。推廣面積在3 333~6 667 hm2的是大同市,總共涉及4個(gè)縣,包括的貧困縣有渾源縣、廣靈縣和靈丘縣,貧困縣占比75.0%。推廣面積在23333~26667hm2的是忻州市,總共涉及14個(gè)縣市,包括偏關(guān)、五臺(tái)和靜樂(lè)等11個(gè)貧困縣,占比達(dá)78.6%。山西省內(nèi)多地市示范推廣的滲水地膜谷子品種多樣,具體為大白谷、毛谷、晉谷 33、晉谷 21、張雜 3、張雜 6、張雜13、張雜 10、晉谷 40、晉谷 29、嵐州 1、長(zhǎng)生 07、長(zhǎng)農(nóng)35、沁黃2等。
滲水地膜谷子在山西省內(nèi)進(jìn)行示范推廣的同時(shí),在我國(guó)鐮刀灣半干旱地區(qū)的云南、甘肅、寧夏、陜北、河北、天津、遼寧、吉林、內(nèi)蒙古南線和東線,也均有技術(shù)示范點(diǎn),示范面積總計(jì)6 667 hm2。滲水膜栽培谷子種植面積在0~667 hm2的有5個(gè)省,其中,遼寧省種植面積總計(jì)200 hm2;寧夏省固原市種植面積為333 hm2;陜西省榆林市和延安市種植面積分別為 300,200 hm2,總計(jì) 500 hm2;天津市靜海區(qū)種植面積為200 hm2;河南省伊川縣和三門峽市種植總面積為267 hm2。種植面積在667~3 333 hm2的有3個(gè)省,其中,內(nèi)蒙古錫林浩特市和赤峰市種植總面積為833 hm2;河北省張家口市種植面積為1 000 hm2;此外,甘肅省天水市種植總面積達(dá)到3 333 hm2。
2017年滲水膜谷子在我國(guó)半干旱區(qū)域推廣面積達(dá)46 667 hm2,約占全國(guó)谷子總面積的3.9%。此外,滲水地膜不僅在谷子種植上應(yīng)用廣泛,在豆類、高粱、麥類、牧草等作物上也得到推廣。鐮刀灣地區(qū)1 333萬(wàn)hm2左右具有冷涼干旱環(huán)境特點(diǎn)的耕地,正在通過(guò)滲水地膜技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭缮a(chǎn)有機(jī)特色雜糧和飼草作物的有利土地資源。
參照農(nóng)業(yè)部《2012年糧棉油糖高產(chǎn)創(chuàng)建項(xiàng)目實(shí)施指導(dǎo)意見(jiàn)》中的雜糧高產(chǎn)創(chuàng)建測(cè)產(chǎn)方法,組織專業(yè)技術(shù)人員和項(xiàng)目實(shí)施鄉(xiāng)鎮(zhèn)聯(lián)合對(duì)山西省典型貧困縣(北部的山陰縣、偏關(guān)縣,西部的嵐縣和中部的武鄉(xiāng)縣)示范推廣的數(shù)萬(wàn)畝滲水地膜谷子嚴(yán)格按照測(cè)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和程序,進(jìn)行測(cè)產(chǎn)驗(yàn)收。其中,鮮籽粒含水率用國(guó)家認(rèn)定并經(jīng)校正的種子水分測(cè)定儀(PM-8188-A)測(cè)定,按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)含水量14%進(jìn)行計(jì)重。相對(duì)傳統(tǒng)栽培方法,采用滲水地膜結(jié)合機(jī)械精量穴播技術(shù),解決干旱缺水、氣候冷涼的環(huán)境問(wèn)題,同時(shí)免除谷子間苗、定苗、鋤草和中耕的繁重勞動(dòng),4縣谷子產(chǎn)量均有很大提高,增產(chǎn)幅度在37.4%~89.0%(圖1)。在山西西北部的偏關(guān)縣,未覆膜谷子(對(duì)照)產(chǎn)量最高,但平均增產(chǎn)幅度未達(dá)50%(圖1),而位于山西北部的山陰縣雖然對(duì)照產(chǎn)量最低,其平均增產(chǎn)幅度卻大于80.0%(圖1),可能是谷子品種的差異造成(表1)。由于張雜谷系列品種在產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆性、適應(yīng)性等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)[17],在年活動(dòng)積溫為2 600℃的寒冷地區(qū),張雜3分蘗成穗高,極有利于抗旱保穗,保持高產(chǎn)[18],而作為名優(yōu)谷子品種的晉谷21適宜在山西中部和陜西北部春播種植。因此,同晉谷系列品種相比,張雜谷可能更適合于山西北部寒冷地區(qū)的種植,因其本身產(chǎn)量高,所以,增產(chǎn)幅度?。欢谀昃鶜鉁貫?.6℃左右,最低氣溫為1月,且平均氣溫-10.7℃,最高氣溫為7月,且平均氣溫28.6℃,年日照總時(shí)數(shù)2 832.3 h,無(wú)霜期130 d,常年多刮偏西風(fēng),年平均風(fēng)速2.6 m/s的山西北部山陰縣選用屬于旱地優(yōu)質(zhì)谷的晉谷系列和谷子滲水地膜機(jī)械化波浪形穴播技術(shù)集成,充分利用光能和水、肥、氣、熱等條件,創(chuàng)建了高光效高產(chǎn)群體結(jié)構(gòu)[19],從而使增產(chǎn)幅度顯著提高。
2017年在山陰縣13個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)示范推廣2667hm2,面積最大的是后所鄉(xiāng),為399 hm2,面積最小的是古城鎮(zhèn),為60hm2;在嵐縣9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)示范推廣1000hm2,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的推廣面積在53~200 hm2;在武鄉(xiāng)縣5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)示范推廣 667 hm2,最大為蟠龍鎮(zhèn)(353 hm2),最小為大有鄉(xiāng)(13 hm2);在偏關(guān)縣示范推廣4 000 hm2,推廣最多的是樓溝(793 hm2),最少的是天峰坪(153 hm2)。滲水地膜在4個(gè)縣的推廣種植中均涉及貧困人口(表1)。其中,山陰縣涉及130個(gè)村,包括14個(gè)貧困村,涉及農(nóng)戶4 868戶,貧困戶占比12.8%;嵐縣涉及75個(gè)村,其中,貧困村42個(gè),涉及農(nóng)戶5 521戶,貧困戶占比70.9%;武鄉(xiāng)縣涉及農(nóng)戶2 666戶,貧困戶占比62.2%;偏關(guān)縣涉及203個(gè)村,其中,貧困村91個(gè),涉及農(nóng)戶12 276戶,貧困戶占比49.8%。使用滲水地膜后,山陰縣種植的谷子最低產(chǎn)量為4 530 kg/hm2,最高產(chǎn)量為5 970 kg/hm2,較傳統(tǒng)技術(shù)增產(chǎn)2 298 kg/hm2,預(yù)計(jì)2 667 hm2滲水膜谷子增產(chǎn)6128.8t;嵐縣最低產(chǎn)量7101kg/hm2,最高產(chǎn)量7 600 kg/hm2,較傳統(tǒng)技術(shù)增產(chǎn)3 478 kg/hm2,預(yù)計(jì)1 000 hm2滲水膜谷子總增產(chǎn)3 478 t;武鄉(xiāng)縣最低產(chǎn)量為5 652 kg/hm2,最高產(chǎn)量為5 868 kg/hm2,較傳統(tǒng)技術(shù)增產(chǎn)2 140 kg/hm2,預(yù)計(jì)667 hm2滲水膜谷子總增產(chǎn)1 427.4 t;偏關(guān)縣最低產(chǎn)量5 472 kg/hm2,最高產(chǎn)量5757kg/hm2,較傳統(tǒng)技術(shù)增產(chǎn)1530kg/hm2,預(yù)計(jì)4 000 hm2滲水膜谷子總增產(chǎn)6 120 t。由于各縣的小米價(jià)格不一,4個(gè)縣谷子每公頃的增收不一定同增產(chǎn)呈正相關(guān),4個(gè)縣涉及的農(nóng)戶戶均增收均超過(guò)千元,其中,山陰縣的每戶增收最多,超過(guò)了5 000元。
表1 2017年特色產(chǎn)業(yè)扶貧“滲水地膜谷子穴播技術(shù)示范推廣”情況
2017年4個(gè)典型貧困縣的貧困人口收入顯著增加(圖2),其中,山陰縣的貧困人口人均增收最高,為1 784元;其他3個(gè)縣的貧困人口人均增收基本持平,約為500元左右。此外,山西省政府實(shí)行滲水地膜補(bǔ)貼政策,每公頃補(bǔ)貼60~67 kg地膜(折合人民幣900~1 005元),每23 hm2配備一臺(tái)鋪膜穴播機(jī),每公頃補(bǔ)貼田間作業(yè)費(fèi)600元和復(fù)合肥600 kg。
另外,全國(guó)多個(gè)貧困縣將政府、企業(yè)、農(nóng)戶等相互銜接,不僅有利于滲水膜穴播谷子的技術(shù)推廣,更為扶貧項(xiàng)目作出重大貢獻(xiàn)。其中,山陰縣泰宏農(nóng)業(yè)科技公司對(duì)貧困戶統(tǒng)一提供優(yōu)良種子、統(tǒng)一全膜覆蓋機(jī)械播種、統(tǒng)一田間管理、統(tǒng)一聯(lián)系訂單銷售等服務(wù),推動(dòng)了當(dāng)?shù)貪B水地膜谷子的示范推廣種植;佳縣實(shí)行農(nóng)戶提供土地、負(fù)責(zé)谷子生長(zhǎng)期管理及采收等工作,佳縣一隆農(nóng)副產(chǎn)品購(gòu)銷有限公司和榆林市東方紅食品開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司負(fù)責(zé)產(chǎn)前播種和產(chǎn)后銷售等服務(wù),佳縣科技局負(fù)責(zé)定期組織農(nóng)民進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn),且政府支持利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建立線上與線下相結(jié)合的銷售模式。采用政府+龍頭企業(yè)+農(nóng)戶的模式,真正做到產(chǎn)、供、銷一體化服務(wù),用科技扶貧手段助力脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)。
滲水地膜谷子穴播技術(shù)僅比普通田多投入地膜與機(jī)播費(fèi)用,但解決了農(nóng)村勞動(dòng)力缺乏和間苗難等問(wèn)題[20],并取得顯著的增產(chǎn)增收效果,收到良好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益,在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)扶貧發(fā)展方面具有重大的推動(dòng)作用。
部分農(nóng)民擔(dān)心采用滲水地膜免間苗技術(shù)后谷子不能正常生長(zhǎng),隨意間苗,影響產(chǎn)量,影響技術(shù)推廣的效果。建議加強(qiáng)科技培訓(xùn),加大宣傳力度,提高播種質(zhì)量,以便更好地發(fā)揮滲水地膜的覆蓋效應(yīng)。
2017年經(jīng)費(fèi)未到位時(shí),部分技術(shù)轉(zhuǎn)化企業(yè)進(jìn)行大額度風(fēng)險(xiǎn)投資投產(chǎn),確保示范推廣農(nóng)資的及時(shí)供應(yīng)。其中,長(zhǎng)治市永成農(nóng)機(jī)公司投資數(shù)百萬(wàn)元提供近千臺(tái)播種機(jī),山西物產(chǎn)集團(tuán)民生塑料制品公司等省內(nèi)企業(yè)以及甘肅福雨塑料公司投資近4 000萬(wàn)元提供3 000 t滲水地膜產(chǎn)品。7月國(guó)家下?lián)艿馁Y金已經(jīng)到位;到9月底,省里的資金文件才下發(fā)到縣;企業(yè)貸款壓力巨大,春季供應(yīng)的農(nóng)資到秋收后的10月下旬,仍未能回款。建議督促示范縣盡快結(jié)算的同時(shí),為來(lái)年設(shè)計(jì)更有效的資金使用方式。
落實(shí)習(xí)近平總書(shū)記指示,大力發(fā)展有機(jī)旱作農(nóng)業(yè),在山西省北部和西北部發(fā)展有機(jī)旱作農(nóng)業(yè)包括建立秋雨春用、小雨大用、周年保水的旱作技術(shù)體系,發(fā)展旱坡地旱平地秋深耕加春季滲水地膜波浪形覆蓋穴播谷子、豆類、高粱等旱作高產(chǎn)技術(shù)示范推廣、高海拔旱平地緩坡地滲水地膜波浪形全覆蓋穴播燕麥(莜麥)旱作高產(chǎn)技術(shù)示范與推廣、降解滲水地膜覆蓋馬鈴薯并在膜上全面覆土的旱作高產(chǎn)技術(shù)示范等工程。
谷子滲水地膜機(jī)械化穴播技術(shù)實(shí)現(xiàn)良種良法配套[21]與農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合的完美效果[22],使鐮刀灣半干旱地區(qū)10 mm以內(nèi)降水資源的利用率顯著提高。近年來(lái),我國(guó)深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革,推動(dòng)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),用科學(xué)技術(shù)打造有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè),發(fā)展以滲水地膜谷子為主的特色雜糧產(chǎn)業(yè),同時(shí)注意加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)全鏈條的支撐,及時(shí)做好與企業(yè)對(duì)接,與市場(chǎng)對(duì)接,提高貧困人口的人均收入,達(dá)到精準(zhǔn)扶貧、精準(zhǔn)脫貧[23],實(shí)現(xiàn)科技扶貧。隨著滲水地膜谷子穴播技術(shù)的大面積推廣應(yīng)用,有利于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化種植、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng),對(duì)振興雜糧產(chǎn)業(yè)和脫貧攻堅(jiān)具有深遠(yuǎn)意義。