山西省作物高產(chǎn)高效綜合生產(chǎn)技術(shù)研究

邵新勝，梁哲軍，趙海禎，席天元

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西運(yùn)城 044000）

20世紀(jì)60年代以“高產(chǎn)矮稈品種+化肥+灌溉+農(nóng)藥”為技術(shù)特征的第一次綠色革命，大幅度提高了糧食單產(chǎn)，為解決全球糧食安全問題作出了重大貢獻(xiàn)。但是伴隨第一次綠色革命的“高投入、高產(chǎn)出”的生產(chǎn)方式而來的水、肥、農(nóng)藥的過量投入所產(chǎn)生的嚴(yán)重生態(tài)環(huán)境問題，如水資源短缺、土壤退化、環(huán)境惡化、生物多樣性下降等正影響著農(nóng)業(yè)進(jìn)一步可持續(xù)良性發(fā)展。為確保21世紀(jì)中葉80億～100億人口的糧食安全，自20世紀(jì)90年代以來，世界農(nóng)業(yè)正孕育一場新的“雙重綠色革命”，即：在進(jìn)一步大幅度提高糧食單產(chǎn)的同時，又要保護(hù)環(huán)境、提高水肥利用效率，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，走“適度低投入、高效高產(chǎn)出”的新道路。因此，創(chuàng)新和發(fā)展作物高產(chǎn)、超高產(chǎn)和資源高效利用技術(shù)已成為全球農(nóng)業(yè)研究的重要方向和熱點(diǎn)。

1 國內(nèi)外在作物高產(chǎn)高效生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域的研究與發(fā)展

1.1 國外在作物高產(chǎn)高效生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)60年代掀起的第一次綠色革命，大幅度提高了主要農(nóng)作物單產(chǎn)水平，人均糧食增加了2.7%，為全球糧食安全作出了巨大貢獻(xiàn)。然而，20世紀(jì)80年代中期以后，第一次綠色革命的增產(chǎn)效應(yīng)逐漸暗淡，特別是1998年以來，糧食總產(chǎn)逐年減少。因此，世界糧食理事會正式提出開展第二次綠色革命的號召，其中心任務(wù)是大幅度提高耕地生產(chǎn)率，但高產(chǎn)必須建立在可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，在提高生產(chǎn)率的同時，改善、保護(hù)和合理利用農(nóng)業(yè)環(huán)境和資源，被稱為“雙重綠色革命”（Doubly Green Revolution）或“可持續(xù)綠色革命”（Evergreen Revolution）。其主要內(nèi)容包括：培育超級高產(chǎn)作物品種；發(fā)展作物高產(chǎn)和高效資源綜合管理技術(shù)；建立工程節(jié)水、生物節(jié)水、農(nóng)藝節(jié)水、管理節(jié)水的綜合高效節(jié)水技術(shù)體系；研究新的可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)；減少化肥使用量，提高肥料利用率，減少化肥污染；提高土壤可持續(xù)生產(chǎn)能力的土壤養(yǎng)分綜合管理體系；發(fā)展綜合的病蟲害管理技術(shù)，減少農(nóng)藥使用量；發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綜合信息技術(shù)，包括遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的資源環(huán)境、生產(chǎn)狀況、氣象和生物災(zāi)害提供有效測報。

1.2 我國在作物高產(chǎn)高效生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀

我國從20世紀(jì)80年代以來，開始研究作物高產(chǎn)高效生產(chǎn)技術(shù)體系，主要有：（1）糧食作物高產(chǎn)高效生產(chǎn)技術(shù)[1-2]。在水稻、玉米、小麥等主要糧食作物上建立多種高產(chǎn)高效技術(shù)，如南方稻區(qū)“旱育稀植”[3]、“小群體、壯個體、高積累”雜交稻配套體系；山東小麥早播精播高產(chǎn)栽培體系；華北地區(qū)“冬小麥四統(tǒng)一技術(shù)（節(jié)水、省肥、高產(chǎn)、簡化栽培）”等一系列技術(shù)體系，為我國糧食安全作出了貢獻(xiàn)。（2）經(jīng)濟(jì)作物高產(chǎn)高效生產(chǎn)技術(shù)。建立、推廣棉花等經(jīng)濟(jì)作物高產(chǎn)高效栽培技術(shù)體系，如棉花等作物的地膜覆蓋栽培技術(shù)、棉花全程化控技術(shù)、大豆壟三栽培技術(shù)等。近年來，特用作物、藥用作物、能源作物也受到重視。（3）水肥高效利用技術(shù)。其主要包括節(jié)水省肥品種的研發(fā)、調(diào)虧灌溉[4]、精確定量灌溉、污咸水灌溉、一次性施肥、精確施肥、緩釋肥、平衡施肥等在多種作物上的應(yīng)用，并取得明顯的效果。（4）高效農(nóng)作制度及其技術(shù)[5]。如免耕保護(hù)性耕作、間套作生物多樣性及互作、節(jié)水型種植制度等理論和技術(shù)已經(jīng)取得較大成就。

2 山西省作物生產(chǎn)現(xiàn)狀與技術(shù)需求

2.1 山西省氣候特征與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀分析

山西省處于我國大陸東部，屬于溫帶大陸性氣候，大部分地區(qū)為半干旱氣候，年降水量為400～650 mm，比全國平均年降水量低16.6%，是全國嚴(yán)重缺水省份之一；并且水資源分布存在著南北差異大、年際變化大、季節(jié)性變化大、雨熱不同步等諸多問題。在水資源使用上，存在著水資源嚴(yán)重不足和嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象（每立方水生產(chǎn)糧食不足1 kg）。不僅如此，在作物生產(chǎn)中片面追求高投入、高產(chǎn)出，過量施用氮肥現(xiàn)象十分普遍，大肥與大水結(jié)合導(dǎo)致氮肥利用效率低，施肥的增產(chǎn)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益普遍下降，同時造成嚴(yán)重的環(huán)境問題[6-8]。

據(jù)調(diào)查，山西省南部高產(chǎn)田小麥—玉米一年兩作純氮施用量通常為500～550 kg/hm2，而冬小麥的氮肥表觀利用率只有20%～30%，夏玉米氮肥表觀利用率通常只有15%左右，大量氮肥流失造成了地下水污染。因此，面臨日益增長的農(nóng)產(chǎn)品需求，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必須高產(chǎn)；面臨日益嚴(yán)峻的水資源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)，節(jié)水、省肥、資源高效利用勢在必行；面臨提高農(nóng)民收入和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的迫切愿望，建立各類作物節(jié)水高產(chǎn)、高效的生產(chǎn)技術(shù)體系已成為山西省發(fā)展區(qū)域可持續(xù)農(nóng)業(yè)的重大戰(zhàn)略需求。

2.2 山西省作物生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，小麥、玉米、棉花等主要農(nóng)作物普遍存在生產(chǎn)成本上升、種植效益下降的現(xiàn)象，導(dǎo)致農(nóng)民收入增長緩慢，降低了農(nóng)民的生產(chǎn)積極性。同時，現(xiàn)行生產(chǎn)體系中水、肥、農(nóng)藥過量投入，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)民生存環(huán)境受到嚴(yán)重污染。合理有效地利用有限資源，提高其利用效率，是關(guān)系到全面建設(shè)小康社會總體目標(biāo)的大事，是實(shí)現(xiàn)和促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。實(shí)行節(jié)水、省肥、減藥、省工等農(nóng)業(yè)綜合高效技術(shù)體系的推廣，有利于發(fā)揮水、肥、藥的增產(chǎn)效益，降低生產(chǎn)成本；有利于發(fā)展無公害農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)和提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高山西省農(nóng)產(chǎn)品競爭力和增加農(nóng)民收入。同時，還可以減少不合理施肥、施藥所帶來的面源污染。這是一項(xiàng)具有經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、生態(tài)效益的戰(zhàn)略性措施，應(yīng)給予高度重視和支持。

2.3 山西省作物生產(chǎn)的技術(shù)需求特征

當(dāng)前，山西省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨著三大突出問題需要解決，一是糧食安全；二是生態(tài)環(huán)境安全；三是農(nóng)民增收。解決這三大問題的基礎(chǔ)是解決作物高產(chǎn)與資源高效利用、高經(jīng)濟(jì)效益相統(tǒng)一的問題，這就需要轉(zhuǎn)變作物增產(chǎn)方式，由“高投入、高產(chǎn)出”的傳統(tǒng)增產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤斑m度低投入、高效高產(chǎn)出”的新的增產(chǎn)模式，并需要相應(yīng)地變革作物生產(chǎn)技術(shù)體系。為適應(yīng)這種需要，開展具有區(qū)域特色的作物高產(chǎn)高效單項(xiàng)研究、創(chuàng)新性技術(shù)研究，綜合集成并不斷轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3 山西省作物高產(chǎn)高效綜合生產(chǎn)技術(shù)研究

3.1 山西省作物高產(chǎn)高效綜合生產(chǎn)技術(shù)研究的目標(biāo)

我國作物生產(chǎn)目標(biāo)已經(jīng)由過去單一的產(chǎn)量轉(zhuǎn)向高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全等多目標(biāo)的統(tǒng)一。特定區(qū)域，在兼顧多目標(biāo)基礎(chǔ)上，高產(chǎn)與高效的結(jié)合是作物科學(xué)技術(shù)發(fā)展的根本要求。因此，在研發(fā)內(nèi)容上，應(yīng)立足于山西省區(qū)域特色，服務(wù)于地方支柱農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，主要內(nèi)容有：為確保糧食安全，要求糧食單產(chǎn)必須有大幅度提高；水資源短缺，必須發(fā)展作物高產(chǎn)高效節(jié)水技術(shù)，大幅度提高作物水分生產(chǎn)效率；許多地區(qū)存在高投入、高成本、高污染的嚴(yán)重問題，必須改革現(xiàn)行技術(shù)，綜合提高資源利用效率和生產(chǎn)效益；圍繞作物高產(chǎn)目標(biāo)，需要開發(fā)應(yīng)用新作物、新品種、新技術(shù)；優(yōu)化資源配置和作物結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步發(fā)展集約多熟高效農(nóng)作制度，全面提升山西省作物生產(chǎn)的科技水平，加快作物高產(chǎn)高效生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用。

3.2 山西省作物高產(chǎn)高效綜合生產(chǎn)技術(shù)研究的內(nèi)容

針對山西省水資源緊缺狀況日益嚴(yán)重，以山西省糧、經(jīng)、飼主要作物為對象，以高產(chǎn)、超高產(chǎn)與資源高效、經(jīng)濟(jì)高效的統(tǒng)一為目標(biāo)，創(chuàng)新研究、引進(jìn)改造、綜合集成與示范推廣相結(jié)合，高新技術(shù)與適用技術(shù)并舉，在糧食作物節(jié)水省肥高產(chǎn)高效技術(shù)研究與示范[9-10]、棉田高效種植模式及開發(fā)[11]、高效經(jīng)濟(jì)作物高產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)與開發(fā)、作物抗逆與環(huán)境友好技術(shù)研究及開發(fā)、農(nóng)業(yè)成果轉(zhuǎn)化擴(kuò)散模式方面進(jìn)行研究。同時，建立山西省作物高產(chǎn)高效綜合技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，形成區(qū)域作物高效技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新平臺，提升科研創(chuàng)新、人才培養(yǎng)和成果轉(zhuǎn)化能力和研發(fā)水平。

3.3 作物高產(chǎn)高效生產(chǎn)技術(shù)的研究與擴(kuò)散途徑

實(shí)行科研院所與地方緊密結(jié)合的技術(shù)研究模式，吸收地方科技骨干及農(nóng)戶參與研究和示范推廣，一旦形成成果，并能夠迅速推廣和擴(kuò)散，爭取在區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用，從國家、地方、科研單位等多條渠道爭取更多的資金、物力、人力支持。探索、創(chuàng)新科學(xué)技術(shù)高效擴(kuò)散途徑，通過創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化示范和推廣，無償技術(shù)培訓(xùn)、咨詢服務(wù)和有償物質(zhì)生產(chǎn)資料供應(yīng)有機(jī)結(jié)合等多種方式，促進(jìn)新技術(shù)快速應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。

4 作物高產(chǎn)高效綜合生產(chǎn)技術(shù)對山西省農(nóng)業(yè)發(fā)展的促進(jìn)作用

集中力量開展作物高產(chǎn)高效理論和技術(shù)的創(chuàng)新性研究，可為區(qū)域作物的可持續(xù)發(fā)展提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，提升山西省作物生產(chǎn)的科技水平，促進(jìn)山西省作物科學(xué)發(fā)展。集中研究、引進(jìn)、篩選、示范作物生產(chǎn)的新技術(shù)、新模式、新產(chǎn)品、新成果，可為山西省作物生產(chǎn)適用性科技成果提供示范、展示的窗口與平臺；通過快速推廣技術(shù)，可為農(nóng)村、農(nóng)民、農(nóng)業(yè)提供作物生產(chǎn)科技咨詢與信息服務(wù)，有助于提高區(qū)域可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展和新農(nóng)村建設(shè)，培養(yǎng)作物生產(chǎn)科技創(chuàng)新與開發(fā)人才，培訓(xùn)農(nóng)業(yè)技術(shù)員和農(nóng)民，這將為區(qū)域農(nóng)業(yè)全面發(fā)展提供重要科技力量。開展國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流與合作，有助于吸引人才，提升山西省作物生產(chǎn)科技水平，擴(kuò)大山西省科技的影響力。

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