滲水地膜穴播谷子的技術推廣與扶貧效應

武彩娟 ，楊三維 ，李瑞珍 ，候 蕊 ，禾 璐 ，韓淵懷 ，姚建民 ，李紅英

（1.山西農業大學農學院，山西 太谷 030801；2.山西省農業科學院農業資源與經濟研究所，山西 太原 030006；3.晉城市城區農業委員會，山西 晉城 048000；4.山西省農業科學院玉米研究所，山西 忻州 034000）

我國黃土高原等半干旱地區的農業生產主要依靠自然降水，但該地區降水量相對較少，年平均降水量僅為450 mm左右，降水年際變化較大，時空分布不均勻，且年蒸發量大于1 500 mm[1]，導致干旱頻繁發生，水資源短缺成為影響該地區糧食產量的重要限制因子。

谷子是特色雜糧作物，具有耐旱、耐瘠、抗逆性強等生物學特性，在東北、華北、西北地區廣泛種植，是低耗水、低耗肥的環境友好型作物，對緩解我國北方地區缺水的農業現狀具有重要意義，但我國谷子種植因單產低、生產方式相對落后等問題[2]，其種植面積占農作物的比例從1980年的20.7%下降至2013年的7.9%[3]。近年來，隨著機械化播種方式的推廣，勞動投入減少，生產積極性提高，我國谷子的播種面積有所回升，雖然谷子機械化播種能夠加快播種進度，增加出苗率，但不能改善干旱缺水環境對谷子整個生育期的不良影響。

作物覆膜種植因其可以增溫保濕、提高農作物產量，成為雨養農業區最主要的抗旱栽培方式[4]，但植株生長后期塑料薄膜覆蓋會加速葉片衰老，而且在多雨年份，塑料薄膜覆蓋的植株與無覆蓋相比，產量并不會增加[5]。因此，山西省農業科學院農業資源與經濟研究所研制出具有滲水、保水、調溫和微通氣等特性的滲水地膜[6]。同普通地膜相比，滲水地膜配套相應鋪膜穴播機的波浪形全覆蓋精密穴播技術，平均增產幅度高達100%以上，是旱地谷子高產示范模式[7-8]。近年來，隨著滲水地膜栽培谷子在我國氣候冷涼、全年降水量少、丘陵旱地面積廣等區域的不斷擴大，促進了谷子產業的發展，增加了農民收益，為貧困地區的扶貧開創了新路徑。

1 示范推廣技術及增產效應

滲水地膜穴播是一項旱作省人工的高產栽培技術[9]，按照旱地谷子機械整地、配方施肥、優選良種、種子處理、機械覆膜精量穴播一次作業、合理密植等農機農藝配套綜合集成技術的要求，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，在旱梯田使用寬為800 mm、厚為0.01 mm的滲水地膜和2MB-1/2穴播機進行種植與管理，實現谷子的機械化和規?；N植，解決了山西省干旱冷涼地區的低溫、缺水問題。

滲水地膜的增產效應主要是通過改變膜下的溫度和水分等生態條件，創造有利于植物生長的微環境，從而改良植物生長發育階段的農藝性狀和經濟性狀來提高產量。

滲水地膜是帶有雙層微米級小孔的通透性地膜，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，尤其在缺水干旱地區，有利于植株對發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，可調節膜下土壤溫度[11]，在谷子苗期起增溫效應，使地積溫增加[7]，在谷子生長后期的高溫階段，即高于35℃時，膜下通過氣體交換散熱，起降溫作用，滲水膜下可調節的地溫有利于谷子整個生育期的生長。適宜的土溫和含水量可以為谷子萌發創造良好的環境，從而使谷子出苗期提前，提高出苗率，降低空穴率[9]；也可以促進谷子根系的生長發育與吸收能力，增加谷子的根長、根表面積、根體積和根尖數[12]，增強根系在土壤中的分布[13]，發達的根系亦是谷子增產的根源；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優于無覆蓋[7]；同時膜下適宜的環境能夠提高植株對肥料的吸收利用率。滲水模式下谷子苗期和花期的葉面積指數較大[7]，旗葉的葉面積也較大[14]，使植物接受充足的陽光，提高作物光合效率，增加籽粒產量。從抽穗期至收獲期，滲水地膜穴播谷子的干物質積累速率相對較快[14]，促進作物高產[15]。在滲水地膜穴播中，植物的株高、莖粗[10]等農藝性狀和單株鮮質量、千粒質量、穗粒數[16-17]等經濟性狀相對較大。莖粗加大可防止大雨后莖稈倒伏，間接增加谷物產量；千粒質量和穗粒數是構成作物產量因素的重要組成部分，使谷子增產，達到高產優質的目標。

2 示范推廣規模與區域

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個縣市示范推廣4萬hm2，占全省谷子種植總面積的15.8%。其中，首批安排15個縣推廣1.4萬hm2，第2批在忻州市政府積極要求下與當地14個縣市的貧困區對接追加安排19 667 hm2，即計劃內安排總面積33 667 hm2，共涉及29個縣市區，計劃外在渾源縣、廣靈縣、榆社縣等13個縣市自發組織示范推廣 6 333 hm2。

2017年山西省滲水地膜谷子的示范推廣除運城市外，幾乎覆蓋所有市。除陽泉市外，其余均涉及多個貧困縣。滲水地膜谷子推廣面積在0～667 hm2的有4個市，分別是陽泉市、晉中市、臨汾市、晉城市。其中，陽泉市推廣面積為33 hm2；晉中市推廣面積667 hm2，共涉及6個縣，包括的貧困縣有左權縣和昔陽縣，貧困縣占比33.3%；臨汾市推廣面積為67 hm2，共涉及2個縣，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個市，分別是朔州市、太原市、呂梁市、長治市。其中，朔州市推廣面積為3 000 hm2，總共涉及2個縣，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個縣市，包括的貧困縣有陽曲縣和婁煩縣，貧困縣占比66.7%；呂梁市推廣面積為2 333 hm2，共涉及3個縣市，包括的貧困縣有嵐縣和石樓縣，貧困縣占比66.7%；長治市推廣面積為1 667 hm2，共涉及6個縣，包括的貧困縣有武鄉縣、沁縣和壺關縣，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個縣市，包括偏關、五臺和靜樂等11個貧困縣，占比達78.6%。山西省內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、長生 07、長農35、沁黃2等。

滲水地膜谷子在山西省內進行示范推廣的同時，在我國鐮刀灣半干旱地區的云南、甘肅、寧夏、陜北、河北、天津、遼寧、吉林、內蒙古南線和東線，也均有技術示范點，示范面積總計6 667 hm2。滲水膜栽培谷子種植面積在0～667 hm2的有5個省，其中，遼寧省種植面積總計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 500 hm2；天津市靜海區種植面積為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個省，其中，內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到3 333 hm2。

2017年滲水膜谷子在我國半干旱區域推廣面積達46 667 hm2，約占全國谷子總面積的3.9%。此外，滲水地膜不僅在谷子種植上應用廣泛，在豆類、高粱、麥類、牧草等作物上也得到推廣。鐮刀灣地區1 333萬hm2左右具有冷涼干旱環境特點的耕地，正在通過滲水地膜技術轉變為可生產有機特色雜糧和飼草作物的有利土地資源。

3 對接扶貧效果分析

參照農業部《2012年糧棉油糖高產創建項目實施指導意見》中的雜糧高產創建測產方法，組織專業技術人員和項目實施鄉鎮聯合對山西省典型貧困縣（北部的山陰縣、偏關縣，西部的嵐縣和中部的武鄉縣）示范推廣的數萬畝滲水地膜谷子嚴格按照測產標準和程序，進行測產驗收。其中，鮮籽粒含水率用國家認定并經校正的種子水分測定儀（PM-8188-A）測定，按國家標準含水量14%進行計重。相對傳統栽培方法，采用滲水地膜結合機械精量穴播技術，解決干旱缺水、氣候冷涼的環境問題，同時免除谷子間苗、定苗、鋤草和中耕的繁重勞動，4縣谷子產量均有很大提高，增產幅度在37.4%～89.0%（圖1）。在山西西北部的偏關縣，未覆膜谷子（對照）產量最高，但平均增產幅度未達50%（圖1），而位于山西北部的山陰縣雖然對照產量最低，其平均增產幅度卻大于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量、品質、抗逆性、適應性等方面具有明顯優勢[17]，在年活動積溫為2 600℃的寒冷地區，張雜3分蘗成穗高，極有利于抗旱保穗，保持高產[18]，而作為名優谷子品種的晉谷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的種植，因其本身產量高，所以，增產幅度小；而在年均氣溫為7.6℃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℃，年日照總時數2 832.3 h，無霜期130 d，常年多刮偏西風，年平均風速2.6 m/s的山西北部山陰縣選用屬于旱地優質谷的晉谷系列和谷子滲水地膜機械化波浪形穴播技術集成，充分利用光能和水、肥、氣、熱等條件，創建了高光效高產群體結構[19]，從而使增產幅度顯著提高。

2017年在山陰縣13個鄉鎮示范推廣2667hm2，面積最大的是后所鄉，為399 hm2，面積最小的是古城鎮，為60hm2；在嵐縣9個鄉鎮示范推廣1000hm2，各鄉鎮的推廣面積在53～200 hm2；在武鄉縣5個鄉鎮示范推廣 667 hm2，最大為蟠龍鎮（353 hm2），最小為大有鄉（13 hm2）；在偏關縣示范推廣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個村，包括14個貧困村，涉及農戶4 868戶，貧困戶占比12.8%；嵐縣涉及75個村，其中，貧困村42個，涉及農戶5 521戶，貧困戶占比70.9%；武鄉縣涉及農戶2 666戶，貧困戶占比62.2%；偏關縣涉及203個村，其中，貧困村91個，涉及農戶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量為4 530 kg/hm2，最高產量為5 970 kg/hm2，較傳統技術增產2 298 kg/hm2，預計2 667 hm2滲水膜谷子增產6128.8t；嵐縣最低產量7101kg/hm2，最高產量7 600 kg/hm2，較傳統技術增產3 478 kg/hm2，預計1 000 hm2滲水膜谷子總增產3 478 t；武鄉縣最低產量為5 652 kg/hm2，最高產量為5 868 kg/hm2，較傳統技術增產2 140 kg/hm2，預計667 hm2滲水膜谷子總增產1 427.4 t；偏關縣最低產量5 472 kg/hm2，最高產量5757kg/hm2，較傳統技術增產1530kg/hm2，預計4 000 hm2滲水膜谷子總增產6 120 t。由于各縣的小米價格不一，4個縣谷子每公頃的增收不一定同增產呈正相關，4個縣涉及的農戶戶均增收均超過千元，其中，山陰縣的每戶增收最多，超過了5 000元。

表1 2017年特色產業扶貧“滲水地膜谷子穴播技術示范推廣”情況

2017年4個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，山西省政府實行滲水地膜補貼政策，每公頃補貼60～67 kg地膜（折合人民幣900～1 005元），每23 hm2配備一臺鋪膜穴播機，每公頃補貼田間作業費600元和復合肥600 kg。

另外，全國多個貧困縣將政府、企業、農戶等相互銜接，不僅有利于滲水膜穴播谷子的技術推廣，更為扶貧項目作出重大貢獻。其中，山陰縣泰宏農業科技公司對貧困戶統一提供優良種子、統一全膜覆蓋機械播種、統一田間管理、統一聯系訂單銷售等服務，推動了當地滲水地膜谷子的示范推廣種植；佳縣實行農戶提供土地、負責谷子生長期管理及采收等工作，佳縣一隆農副產品購銷有限公司和榆林市東方紅食品開發有限責任公司負責產前播種和產后銷售等服務，佳縣科技局負責定期組織農民進行技術培訓，且政府支持利用互聯網平臺建立線上與線下相結合的銷售模式。采用政府＋龍頭企業＋農戶的模式，真正做到產、供、銷一體化服務，用科技扶貧手段助力脫貧攻堅戰。

滲水地膜谷子穴播技術僅比普通田多投入地膜與機播費用，但解決了農村勞動力缺乏和間苗難等問題[20]，并取得顯著的增產增收效果，收到良好的社會效益與經濟效益，在農業產業扶貧發展方面具有重大的推動作用。

4 存在的問題及建議

4.1 農民科技意識差，應加大培訓力度

部分農民擔心采用滲水地膜免間苗技術后谷子不能正常生長，隨意間苗，影響產量，影響技術推廣的效果。建議加強科技培訓，加大宣傳力度，提高播種質量，以便更好地發揮滲水地膜的覆蓋效應。

4.2 各地采購的滲水地膜與播種機結算時間較晚，建議設計有效的資金鏈

2017年經費未到位時，部分技術轉化企業進行大額度風險投資投產，確保示范推廣農資的及時供應。其中，長治市永成農機公司投資數百萬元提供近千臺播種機，山西物產集團民生塑料制品公司等省內企業以及甘肅福雨塑料公司投資近4 000萬元提供3 000 t滲水地膜產品。7月國家下撥的資金已經到位；到9月底，省里的資金文件才下發到縣；企業貸款壓力巨大，春季供應的農資到秋收后的10月下旬，仍未能回款。建議督促示范縣盡快結算的同時，為來年設計更有效的資金使用方式。

4.3 盡快研究建立和推廣高效用水旱作技術體系

落實習近平總書記指示，大力發展有機旱作農業，在山西省北部和西北部發展有機旱作農業包括建立秋雨春用、小雨大用、周年保水的旱作技術體系，發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、高粱等旱作高產技術示范推廣、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）旱作高產技術示范與推廣、降解滲水地膜覆蓋馬鈴薯并在膜上全面覆土的旱作高產技術示范等工程。

5 發展前景

谷子滲水地膜機械化穴播技術實現良種良法配套[21]與農機農藝融合的完美效果[22]，使鐮刀灣半干旱地區10 mm以內降水資源的利用率顯著提高。近年來，我國深入推進農業供給側結構改革，推動農業結構調整與產業轉型升級，用科學技術打造有競爭力的產業，發展以滲水地膜谷子為主的特色雜糧產業，同時注意加強產業全鏈條的支撐，及時做好與企業對接，與市場對接，提高貧困人口的人均收入，達到精準扶貧、精準脫貧[23]，實現科技扶貧。隨著滲水地膜谷子穴播技術的大面積推廣應用，有利于實現規?；N植、產業化經營，對振興雜糧產業和脫貧攻堅具有深遠意義。