《1 前言》

1 前言

甘肃省 70 %以上的耕地是旱地,旱地农业在甘 肃农业中占有重要地位,是农业生产的主要形式。 甘肃省地理跨度大,气候类型多种多样,包括陇南南 部河谷亚热带区、陇东半湿润旱塬区、陇中半干旱黄 土高原丘陵沟壑区、高寒湿润偏旱区、荒漠和半荒漠 干旱区等,旱地农业类型齐全。 干旱缺水是制约甘 肃省旱地农业发展的主要不利因素,农业生产一直 处于小旱小灾、大旱大灾、年年遭灾、年年抗旱的被 动局面。 以甘肃省小麦生产为例,陇中、陇东旱地小 麦平均产量多在 2250 kg/hm 以下,只有全国平均 产量的 40 %左右,并且年际差异大, 如 2006 年陇 东的华池县冬小麦平均产量只有 474.9 kg/hm 。 在长期的生产实践中,甘肃地区人民群众创造了许 多发展旱作农业的经验,如各种覆盖保墒、垄作坑 种、深翻、多耕、耱耙、镇压、集雨等技术措施[1] 。 甘 肃省农业科技工作者把一些行之有效的传统抗旱办 法和现代旱农耕作栽培理念、农田微集水保墒工程、 农业机械、现代农资有机结合,围绕蓄住天上水、保 住土壤水、用好地表水的思路,创立了用水、保水、蓄 水、拦水、截水五大技术体系,总结出了“ 梯田、水窖、地膜、调整” 的发展路子,形成了雨水拦蓄入渗、 覆盖抑蒸、雨水富集叠加的旱作农业技术路线,初步 实现了由被动抗旱向主动抗旱、由单一措施抗旱向 综合措施抗旱、由传统抗旱向科学抗旱的转变,农艺 与农机措施相结合,生物与工程措施相配套,提高了 旱作农业的可控性[1,5] 。 在旱地农业方面不断创新 性地提出了很多在全国有影响的抗旱增产技术和种 植模式,并在农业生产实践中得到广泛应用,有力促 进了甘肃省及同类型地区旱地农业发展。 有着几百 年历史的旱地砂[2] ,20 世纪 90 年代提出的旱农地 膜小麦穴播技术、集雨农业技术体系,近年提出的全 膜双垄沟播玉米、膜上覆土小麦等,都是在甘肃省出 现的旱农创新性技术。 本文对甘肃省过去的一些传 统旱农技术进行回顾,对现阶段的旱农创新技术基 本原理及其在生产上的应用进行介绍。

《2 甘肃省重大旱农技术创新回顾》

2 甘肃省重大旱农技术创新回顾

《2.1 砂田》

2.1 砂田

传统砂田主要起源地为甘肃省中部地区兰州一 带,从明朝中期开始,距今大约有四五百年的历史。 在自然降水为 200~300 mm 的区域,在耕地表面覆 盖 10~15 cm 粗砂砾或卵石夹粗砂,种植小麦、西瓜、蔬菜等作物[2] 。 砂田是广大劳动人民在长期适 应干旱少雨及盐碱不毛之地的耕作实践中创造出来 的独特抗旱耕作形式,砂田除覆盖抑蒸保墒、有利雨 水下渗外,还具有明显的改良和调节农田土壤和光 热等作用。 1980 年,全国砂田面积约 1 ×105 hm2 ,主 要集中分布在甘肃省中部地区,以及与青海、新疆和 宁夏的部分地区,其中,甘肃省兰州市当时曾达到 5.57 × 104 hm2  。

近年来,随着瓜果蔬菜无公害生产的兴起和与 设施农业技术的结合,创造了多种高产高效的砂田 种植模式,如砂田枣树、砂田枸杞、砂田苹果、各种高 效砂田蔬菜等,甘肃砂田又呈现不断扩大的发展趋势。 宁夏中卫、海原砂田西瓜发展迅速,近年种植面 积达到 6.67 ×104 hm2 以上[3]

《2.2 旱地地膜小麦穴播技术》

2.2 旱地地膜小麦穴播技术

旱地地膜小麦穴播种植模式的增温、抑蒸效果 显著,光、热、水等田间环境因素的改善有利于小麦 生长发育和产量形成。 旱地地膜小麦穴播技术是在 多年试验研究的基础上,从 1995 年开始推广,1999 年达到最高种植面积 2.04 × 105 hm2 ,当时被农业部 列为“九五”十项重大推广技术之一,该技术通过地 膜覆盖能有效抑制土壤水分无效蒸发,增加地温,促进作物生长发育,增产幅度一般可达到 20%~30%。

《2.3 集雨农业技术体系》

2.3 集雨农业技术体系

集雨农业技术体系是从 20 世纪 80 年代后期, 甘肃省农业科技界系统总结了以往旱农研究的成效 性和局限性,提出“主动抗旱,以雨水治旱” 的新思 路。 典型半干旱地区自然降水资源存在时间、空间 分配局限性,降水高峰期与夏季作物需水关键期错 位,有限的自然降水利用效率很低。 通过小型集水工程,收集、储存自然或人工集水面的降水,使雨水 富集叠加,在作物需水关键期进行少量补灌,显著提 高作物产量。 此方法于 20 世纪 90 年代在作物、大 棚蔬菜、药材种植、养殖上得到应用,推动了半干旱 地区农业种植结构调整,使农民增产增收,促进了旱 区农业经济发展。

《3 现阶段旱农创新技术与实践》

3 现阶段旱农创新技术与实践

《3.1 全膜双垄沟播玉米》

3.1 全膜双垄沟播玉米

3.1.1 种植技术体系的基本特点

全膜双垄沟播玉米是把耕作与栽培技术相结 合,农机、农艺、农资相结合,集地膜覆盖抑蒸增温、垄面集雨、垄沟雨水富集为一体的抗旱保墒新技术。 通过耕作在田间起大小双垄(小垄宽 0.4 m、垄高 0.15 ~0.20 m,大垄宽 0.7 m、垄高 0.1 ~0.15 m,大 小双垄共宽 1.10 m) ,使大小垄相接处形成播种沟, 然后采用宽 120 cm 的薄膜全地面覆盖,最后在沟内 播种。 同普通的地膜覆盖相比,在覆盖方式上由半 膜覆盖变为全膜覆盖,在种植方式上由平铺穴播变 为垄沟穴播,既能起到保墒增温作用,又能形成自然 的集流面,使 5 mm 以下的无效降水富集在种植沟 内都被作物有效吸收。 这一技术保水效果显著,在 干旱年份的春播时,一般露地含水量仅为 6 %~8 %,而按全膜技术要求已在秋季覆膜的耕地含水量为 18 %~22 %,能将水分的利用率提高到 70%~80%[4,5]

3.1.2 试验示范的增产效果

2006—2008 年,甘肃省农业技术推广总站在甘 肃省中东部9个具有代表性的旱作农业县区进行全 膜双垄沟播玉米增产效果试验研究,其中,靖远县若笠乡、会宁县四方乡和榆中县莲塔乡代表半干旱偏 旱区,多年平均年降雨量 250 ~350 mm;通渭县碧玉 乡、静宁县余湾乡和庆城县太白乡代表半干旱区,多年平均年降雨量为 350~500 mm;泾川县太平乡、秦 州区平南乡和广河县水泉乡代表半湿润偏旱区,多 年平均年降雨量为 500 ~600 mm。

研究结果表明,9个试验点全膜双垄沟播玉米的产量都显著高于传统的半膜覆盖, 平均增产 2102.5 kg/hm ,平均增产率 31.3%。 全膜双垄沟 播玉米在不同降水区域产量和增产量差异较大,降 水量较大的区域产量和增产量都较高,增产率随降 水量提高而递减,但增产率差异不大,半干旱偏旱 区、半干旱区、半湿润偏旱区增产率分别为 35.5%、 30.4%、28.0%[6]

《表1》

表1 2006—2008 年甘肃省中东部 全膜双垄沟播玉米增产效果

Table 1 Yield increasing effect of whole plastic-film mulching on double ridge and planting corn in catchment furrows in the middle and east of Gansu province during 2006—2008

3.1.3 生产应用情况

从2003-2005 年,全膜双垄沟播技术在甘肃省不同的生态区域进行了试验示范,种植玉米比相同条件下的半膜平覆增产多在30% 以上,2006 年和2007 年,这项技术在甘肃中东部小范围推广时,经受了大旱的考验。2008年,推广面积迅速达到1.93 x 105 hm2;2009年新覆膜面积达4.613 x 105 hm加上2008 年一膜两用,使全省全膜双垄沟播面积达到5 x 105 hm2;2010 年在全省51 个旱作农业县区推广6.987 x 105 hm2,全膜双垄沟播玉米平均产量8970 kg/hm2,较半膜增产2075 kg/hm2,增产30.1%;2011 年全膜双垄沟播种植面积达到6.66 × 105 hm2以上。

全膜双垄沟播玉米技术延伸:一膜二用,上一年 使用后不揭膜,下一年度免耕继续种植作物;覆盖膜 时间变化,在覆盖时间上由播种时覆膜变为秋覆膜、 顶凌覆膜或雨后抢墒覆膜等;针对不对作物特点使 用不同颜色的地膜,如种植马铃薯使用黑色地膜;双 垄沟起垄覆膜机械已研究成功,并在生产中大面积 使用。

《3.2 膜上覆土小麦》

3.2 膜上覆土小麦

3.2.1 种植技术体系及基本特点

1995 年前种植的地膜小麦,是常规播种小麦后 再覆盖地膜,要在膜上打孔放苗,小麦需从孔里长 出,遇到刮风容易造成麦苗与孔洞错位,导致出苗率 低。 后来发明了小麦穴播机,但麦苗与孔洞错位的 问题依然较严重。 为了解决麦苗与孔洞之间的错 位,用土在麦苗周围进行固定,使错位的问题得到解决,但是更加费工费时,后来索性在地膜上铺一层 土,不仅把地膜固定住了,也省工省时。 在甘肃省甘 谷降水450~500 mm 地区,旱地小麦平均产量达 4500 kg/hm2 ,增产多在 1500 kg 以上,增产率超过 40%[7,8]

这一新技术的创新点在于全膜覆盖,减少蒸发, 集雨保墒,同时膜上覆土,可使地膜更好完整保存, 以便留膜免耕、多茬种植,可以一茬种小麦,二茬留膜复种小麦或油菜,三茬留膜复种马铃薯、夏大豆、 油菜、蔬菜等,工序简单,节约成本,劳动强度减轻。

全膜覆土穴播小麦适宜在地势平缓、土层深厚、 肥力中上的梯田地种植,在年降水量 300~600 mm 的干旱半干旱区增产效果最为明显。

3.2.2 试验示范增产效果

2009-2011 年,在甘肃省中东部20个县进行了早地全膜覆土穴播冬小麦试验示范增产效果研究。研究结果表明,各个试验示范点全膜覆土穴播冬小麦增产效果显著,增产量在570.0~3 195.0 kg/hm之,增产率在14.46 %~100.89 % 之间,20个试验县平均增产量为1708.1 kg/hm2,平均增产率54.95 %。其中,多年平均年降水量为400~450 mm的6个县3年平均增产量和增产率分别为1 296.1 kg/hm2、61.94 %,多年平均年降水量为450~550 mm的14个县3年平均增产量和增产率分别为1 827.5 kg/hm2、 52.37 %。

《表2》

表2 2009—2011 年甘肃省中东部全膜覆土穴 播冬小麦试验增产效果

Table 2 Yield increasing effect of soil over filmmulched and bunch-seeded winter wheat in the middle and east of Gansu province during 2009—2011

2010—2011 年,在甘肃省中部4个县区8个试验点,进行了旱地全膜覆土穴播春小麦试验示范。研究结果表明,各个试验示范点全膜覆土穴播春小麦增产效果显著,增产量在889.5 ~1958.3 kg/hm2之间,增产率在41.2 %~125.5 % 之间,8个试验点平均增产量为1 302.2 kg/hm2,平均增产率89.9 %。春小麦平均增产量小于冬小麦,但春小麦增产幅度大于冬小麦,并且春小麦年际增产幅度变化较大,2010 年、2011 年春小麦多点平均增产幅度分别为66.1 %、164.5 %。

《表3》

表3 2010—2011 年甘肃省中部全膜覆土穴播 春小麦试验增产效果

Table 3 Yield increasing effect of soil over filmmulched and bunch-seeded spring wheat in the middle of Gansu province during 2010—2011

3.2.3 生产应用情况

该项技术于 2006-2010 年在甘肃省中东部 10 个旱作农业县区累计示范推广 2.664 x 10hm2,小麦平均产量 4 405.5 kg/hm2,较露地小麦增产 1459.5 kg/hm2,增产率49.5 %,共增产粮食 3.888 1 x 107 kg,较露地条播小麦平均节约生产成本 1 500 元/hm2,新增纯收益 5880 元/hm2。其中,2010 年甘肃省示范推广全膜覆土穴播小麦 1.13 × 10hm2,平均产量达 4 587 kg/hm2,较对照的露地条播小麦增产 1570.5 kg/hm2,,增幅达 52.1 %。 2011 年全膜覆土穴播小麦面积 2.006 ×10hm2,干旱严重的中部春小麦增产率多在 100 % 以上。

栽培作物由冬小麦延伸到春小麦、青、夜麦、大豆、油菜、谷子、胡麻等 10 多种作物。甘肃省适宜该项技术的旱作面积可达 3.333 × 105 hm2,这些耕地采取该技术按增产 1 500 kg/hm计算,年可增产粮食 5 × 108 kg。

3.2.4 相关农业机械研制与应用情况

人工覆膜覆土劳动强度大,今年我省已成功研 发出覆膜覆土一体机,可实现覆膜覆土一次完成,极 大地减轻了劳动强度,为我省大面积推广全膜覆土 穴播技术创造了有利条件。

《4 结语》

4 结语

甘肃省地理跨度大,气候类型多种多样,旱地农 业类型齐全。 在长期的生产实践中,为适应甘肃省 干旱半干旱农业生产环境,甘肃省把传统抗旱办法 与现代农田微集雨保墒工程、旱农耕作栽培技术、农 业机械和农村社会经济发展需要有机结合,在近 10 多年的时间里,不断创新性地提出一些在区域甚至 全国有影响的有效抗旱增产技术体系,促进了我国 旱地农业发展。

旱地农业在我国农业生产中占有重要地位,旱 地农业技术创新及其应用对促进我国旱地农业发展 有重要意义。 旱地农业技术创新是一个艰难的过 程,但有效的旱农增产新技术要在生产中充分发挥 作用比技术创新本身更困难。 甘肃省在 20 世纪 90 年代提出的旱农地膜小麦穴播技术、集雨农业技术 体系都是增产效果很好的创新性抗旱增产技术,只 在 20 世纪 90 年代中后期在甘肃省及周边少数区域 进行了示范推广,但并没有在区域大面积、长时间发 挥效益。 旱农新技术的推广应用是一个系统工程, 需要各级政府强力支持、农技部门推广、科研和农机 部门配套支持。

1)政府强力支持可促进农业新技术的推广应 用。 由于农业受自然和市场的双重约束,本质上是 一种弱质产业,所以世界各国对农业都采取扶持政 策。 现在推广应用的全膜双垄沟播玉米,之所以能 在甘肃省年推广面积达 6.667 ×104 hm2 以上,是甘 肃省政府及各级地方政府的强力主导的结果,省政 府在政策上强力宣导,加强农业、财政、科技、水利、 金融等部门的协作配合,形成扶持旱作农业技术推 广和农业产业开发的良好机制。 对农户进行地膜、 农业机械财政补贴,仅 2011 年甘肃省财政就筹集了 2.4 亿元专项资金,对农民种植全膜双垄沟播玉米 进行地膜补贴。 虽然全膜双垄沟播玉米增产率在 30 %以上,仅依靠农业科研与推广部门,很难达到 现在的应用规模。

2)各级农技部门积极参与是旱农新技术推广 的技术保证。 建立、健全农业科技推广体系,省、地、 县、乡、村农业技术推广部门在旱农技术的推广中把 好技术关,使农民较好领悟新技术,在实施的过程中 技术不走样,充分发挥新技术的增产增效功能。

3)科研和农机部门配套支持也很重要。 旱农 技术的创新是一个漫长的过程,要使旱农新技术不断完善,需要科技主管部门不断支持。 现在农业新 技术多需要农业机械的配套使用,只有完善的农业 机械配套,才能更好推动旱农新技术的推广应用。

4)农民应用新技术的意愿降低,是当前新技术 推广的难题。 过去,只要是增产增收的新技术,农民 较容易接受,现在即使是增产增收的农业技术,农民 接受的意愿也不高。 全膜覆土穴播小麦在甘肃省中 东部应用增产率多在 50 %以上,在 2011 年干旱年 份增产率甚至达到 100 %以上,从投入产出来说,一 般也是增效的,但农民接受的意愿不高。 在当前的 经济社会发展形式下,农村青壮年农民多外出打工, 农村劳动力缺乏,新技术应用要求更多的劳动投入, 同时农村留守人员对新技术的理解与应用能力下 降,使农业新技术推广应用面临困境。 如何研究出 不增加劳动投入,或者是更好地与小型农业机械结 合的新技术,是今后旱农技术创新过程中必须优先 考虑的。