“山東糧豐”支撐小麥-玉米周年豐產增效

李宗新，王旭清，錢欣，孫家波，史嵩，李升東，張賓，王法宏，劉開昌

（1.山東省農業科學院玉米研究所／小麥玉米國家工程實驗室，山東 濟南 250100；2.山東省農業科學院作物研究所，山東濟南 250100；3.山東省農業科學院科技信息研究所，山東 濟南 250100；4.山東省農業機械科學研究院，山東 濟南 250100）

1 項目背景

“糧食豐產增效科技創新”是“十三五”期間組織實施的國家重點研發計劃專項。專項以推進農業供給側結構性改革為主線，認真落實“谷物基本自給，口糧絕對安全”和“藏糧于地、藏糧于技”戰略，確保國家糧食安全。重點圍繞糧食豐產增效可持續發展，聚焦三大糧食作物（水稻、小麥、玉米）、突出三大主產平原（東北、黃淮海、長江中下游的13個糧食主產省）、注重三大目標（豐產、增效與環境友好）、銜接三大層次（基礎研究、共性關鍵技術、技術集成與示范），進行一體化設計，開展全鏈條科技創新，通過科技進步加快培育糧食生產發展新動能，有效緩解我國糧食生產長期面臨的諸多資源環境壓力和國際糧食市場價格與質量競爭壓力，為實現糧食豐產增效目標、提升糧食生產可持續發展能力、推進現代農業發展提供重要科技支撐。

山東省小麥、玉米常年播種面積分別為406.67萬、400萬 hm2，約占全國的 16.9%和9.5%，總產分別占全國的19.0%和10.1%，在我國糧食生產中占有重要地位。“十五”以來，山東省農業科學院牽頭連續承擔了“國家糧食豐產科技創新工程”系列課題，創新和集成了一大批小麥、玉米豐產高效關鍵技術與技術模式，并通過大面積示范推廣帶動了山東小麥、玉米持續增產增效，取得了顯著的經濟社會效益，為保障國家糧食安全與農業可持續發展提供了有力支撐。進入“十三五”，山東省農業科學院作物研究所聯合山東農業大學、青島農業大學等省內外47個優勢科研教學單位與新型農業經營主體組建創新團隊，承擔了國家重點研發計劃“糧食豐產增效科技創新”重點專項山東省項目（以下簡稱“山東糧豐”）二期“黃淮海東部小麥-玉米周年光溫水肥資源優化配置均衡豐產增效關鍵技術研究與模式構建（2017YFD0301000）”和三期“山東旱作灌溉區小麥-玉米兩熟全程機械化豐產增效技術集成與示范（2018YFD0300600）”，兩個項目共包括12個課題、44個任務，涵蓋直接參與的科研人員、基層農技人員和新型農業經營主體負責人200余人。兩期項目既體現了整體設計和統一管理，又突出了各自的研究目標和研究重點。

2 項目簡介

“山東糧豐”二期項目于2017年7月立項，項目實施周期4年，獲中央財政專項經費支持3 731萬元，包括5個課題、20個任務。項目針對黃淮海東部的氣候特點和生產基礎，研究創新小麥-玉米周年光溫資源高效利用與群體調控、主要氣象災害實時動態監測預警、水肥高效利用、耕層結構改善與機械化高效生產等關鍵技術，集成小麥-玉米周年光溫水肥資源優化配置均衡豐產增效技術模式，建立主要氣象災害成災減災監測預警平臺，為黃淮海東部糧食生產力提升和農業可持續發展提供科技支撐和技術指導。擬通過項目實施，建設小麥、玉米核心示范區1 333.33 hm2，實現示范區內糧食水肥利用效率分別提高10%以上，光熱資源利用效率提高15%，節本增效1 500元·hm-2，實現項目區內糧食產量、品質、資源利用率及效益顯著提高，耕地質量顯著改善，農業機械化與信息化水平顯著提升。同時，培養建設一支專業結構科學、年齡層次合理的糧食科技創新隊伍，培養糧食科技青年創新人才15名以上、研究生20名以上，培訓基層農技人員和新型職業農民15萬人次以上。

“山東糧豐”三期項目于2018年7月立項，項目實施周期3年，獲中央財政專項經費支持3 194萬元，包括7個課題24個任務。項目針對山東小麥-玉米周年生產中的突出問題和區域生態特點，開展全程機械化豐產增效技術和產后減損關鍵技術優化與集成示范，建立小麥-玉米全程機械化豐產高效技術體系；完善生產技術推廣服務體系，強化新型農業經營主體的生產輻射帶動作用，以點帶面推動山東省四大生態類型區小麥-玉米全程機械化豐產增效技術模式示范應用，實現山東小麥-玉米周年全程機械化豐產提質增效。擬通過項目實施，集成區域性小麥、玉米全程機械化豐產增效技術體系4～5套，示范面積小麥6.67萬 hm2、玉米3.33萬 hm2，輻射面積小麥66.67萬 hm2、玉米33.33萬 hm2；實現項目區單產較項目實施前三年平均提高5%左右，水肥利用效率分別提高10%以上，光熱資源利用效率提高15%，氣象災害與病蟲害損失率降低2%～5%，生產效率提升20%，節本增效8%以上，產后儲存損失率降低4%～6%；技術應用累計330萬hm2，增產糧食123.75萬噸，增加經濟效益 22.5億元；耕地質量逐步提升，糧食品質顯著改善，機械化、信息化水平顯著提高。同時，培育帶動新型農業經營主體100個以上，培訓農技人員2 000人次、新型職業農民5 000人次。

3 項目主要進展

3.1 關鍵技術創新與技術模式集成同步，助力山東小麥玉米周年豐產增效

“山東糧豐”二期側重關鍵技術創新與模式構建，強調技術、產品及模式的創新性、成熟度、穩定性與可靠性。目前，已創新小麥-玉米周年品種搭配、小麥-玉米周年水肥一體化、化控延衰增粒重、抗逆綠色調控、碎土整平二次鎮壓、小麥-玉米周年雙少耕高效栽培、小麥-玉米周年雙晚雙減、小麥抗逆綠色調控雙晚雙減等關鍵技術11項，構建不同生態區小麥-玉米周年光溫水肥資源優化配置均衡豐產增效技術模式4套，構建主要氣象災害監測預警平臺。周年高產攻關和技術應用效果顯著，已在棗莊市滕州市、臨沂市蘭陵縣、德州市齊河縣、青島市平度市和泰安市岱岳區等地建立小麥高產攻關田23處，平均產量10 300.89 kg·hm-2，玉米高產攻關田10處，平均產量 13 422.76 kg·hm-2；累計示范 4 853.93 hm2，小麥、玉米肥料利用率較項目實施前分別提高了11.8%和12.5%，灌溉水利用率分別提高了38.2%和17.3%，氣象災害損失率分別降低了3.03%和3.45%，周年光溫資源利用效率提高15%，節本增效2 082元·hm-2。

“山東糧豐”三期側重技術模式集成與示范應用，強調技術模式的集成性、先進性、經濟適用性及其輻射帶動作用。集成創新玉米種肥精準同播、小麥二次鎮壓高效耕種、壯苗調控、肥水精準管理、綠色高效防控等關鍵技術17項，建立魯西北黃灌區、魯中半干旱區、魯西南平原區和魯東丘陵區等區域性小麥-玉米兩熟全程機械化豐產增效技術模式4套；已建設小麥“百、千畝”示范方59處、玉米“百、千畝”示范方33處，累計示范4 853.93 hm2，小麥-玉米周年平均單產22 980.98 kg·hm-2；通過現場觀摩、技術培訓和新型農業經營主體帶動，累計示范推廣254.96萬hm2，小麥-玉米周年單產較項目實施前增加5.4% ～14.7%，節水11.1% ～26.9%，節肥12.6% ～20.0%，災害損失率降低3.7%，糧食減損6%～8%；培育帶動新型農業經營主體110個，培訓基層農技人員1 800多人次、新型職業農民4 000多人次。

“山東糧豐”研發的關鍵技術和技術模式的推廣應用，不僅推動項目區小麥-玉米周年增產增效，也帶動了山東省小麥-玉米大面積豐產增效。據統計，2020年全省小麥平均單產比項目實施前三年平均提高6.75%，2019年全省玉米平均單產比項目實施前三年平均提高3.78%。

3.2 探索建立第三方測產模式，客觀評估技術應用示范成效

為規范“山東糧豐”項目建設的高產攻關田與示范方的測產驗收工作，項目管理辦公室自2018年5月始委托山東省農業技術推廣總站作為第三方獨立組織開展測產驗收和評估工作，并以此為依據客觀評價高產攻關或示范任務指標完成情況。這是“山東糧豐”項目第一次試點提前引入第三方技術權威機構開展技術應用示范成效評估，也是項目組織管理方式的一次創新。截止到2020年6月，“山東糧豐”項目已完成130處高產攻關田與示范方的測產驗收（表1）。其中，實打驗收小麥／玉米高產攻關田36處，累計92.06 hm2，小麥-玉米周年平均單產超22 500 kg·hm-2；測產驗收小麥／玉米“百、千畝”示范方94處，累計測產面積4 853.93 hm2，小麥 -玉米周年平均單產19 581 kg·hm-2，周年平均節本增效2 146.5元·hm-2。

表1 “山東糧豐”小麥-玉米周年高產攻關田與示范方測產情況統計（部分） （kg·hm-2）

3.3 二期三期一體化實施，做大做強“糧豐”品牌

按照一體化實施的要求，“山東糧豐”兩期項目聯合成立了管理辦公室和秘書組，并制定了《山東糧豐項目管理暫行辦法》。先后組織召開項目管理辦公室和秘書組協調會26次，累計編制項目工作簡報與會議紀要45期，促進了項目間、課題間、任務間的溝通、互動與合作，有效推動了運行機制一體化；統一委托第三方開展高產攻關田和示范方的測產評估工作，聯合召開項目年度總結會、推進會和現場觀摩會13次，2019年7月29日，組織召開黃淮海片區糧豐專項工作交流會，有效推動了組織實施一體化；建立了“山東糧豐”智慧化農業精準管理服務平臺，通過門戶網站、微信公眾號和氣象災害監測預警系統等，實現了項目動態、研發成果、精準服務的及時發布，有效推動了管理服務一體化。二期、三期還通過統一“山東糧豐”標識和示范展示牌格式，逐步塑造并做大做強“山東糧豐”品牌。同時，“山東糧豐”項目的研發成果和一體化實施成效得到了新聞媒體的廣泛關注，先后被新華社、新華網海外版、科技日報、農民日報、香港文匯報、山東電視臺等新聞媒體報道23次，農業農村部官方網站以“看‘糧豐’項目里蘊藏的‘黑科技’”為題給予了重點關注，為加快項目研發成果的應用起到了積極的推動作用。

3.4 科政企聯合，共建糧食綠色高質高效齊河樣板

隨著糧食生產規模化、機械化程度日趨提高，新型農業經營主體日益增多，生產上亟需適宜的小麥-玉米周年全程機械化高質高效的技術體系，迫切需要“山東糧豐”項目建立共性平臺，統一開展各單項關鍵技術和技術模式的驗證、集成工作。基于此，項目依托單位山東省農業科學院作物研究所聯合齊河縣農業農村局、齊力新農業服務有限公司及各項目參與單位，在德州市齊河縣焦廟鎮建設核心試驗示范區，通過“三區”建設梯度式集成推廣綠色高質高效標準化生產技術模式，加快實現糧食生產良種化、標準化、綠色化、機械化、智慧化和服務全程社會化“六化”目標，全面提升齊河縣糧食產業化發展的科技水平，打造糧食生產綠色高質高效發展的示范樣板。

示范區建設過程中，始終堅持“統一設計、統一實施、統一管理、集成優勢、協作攻關”的組織管理原則，通過強化資源整合，促進產業融合。整合糧豐項目各依托單位與齊河縣農業農村局等優勢資源力量，積極對接山東省糧油綠色高質高效創建專家指導組，建立了高校科研院校、地方農業主管部門與新型農業經營主體之間的產學研用合作模式，實現了科研與生產的有效結合。期間，項目實施領導小組先后召開了3次協調會，管理辦公室先后組織召開8次工作推進會和現場調度會，推動簽署了三方合作協議，制定了示范區建設工作方案和各項試驗方案，規劃設計了示范區田間布局，并遴選確定以齊力新農業服務有限公司為主承擔示范區建設任務。2019年小麥播種季，共協調19個項目參與單位、3家龍頭企業入駐示范區，投入科研人員及人工200余人次、各類農機具40余臺（套），布設品種篩選、光溫資源配置、水肥高效利用、耕作方式優化、技術模式集成、社會化服務模式展示等各類試驗21項，建設核心區面積 33.33 hm2、示范區 153.33 hm2。2020年 5月25日至26日，“山東糧豐”在齊河示范區組織召開了國家重點研發計劃“糧食豐產增效科技創新”山東項目小麥現場觀摩會，全面展示了小麥優質高產品種和光溫資源周年高效、水肥資源統籌高效、抗逆綠色調控、節本增效耕作等關鍵技術以及農機裝備和社會化服務產品，受到與會領導、專家和全省農技骨干的充分肯定，“山東糧豐”齊河示范區的樣板效應凸顯。

3.5 建立智慧農業管理和信息服務體系，實現項目區糧食生產實時服務

面向山東糧豐持續推進的項目管理、技術推廣和公益性服務需求，基于互聯網、物聯網、遙感監測、氣象預警等信息技術，運用PC端門戶網站、手機端APP、微信公眾號等多樣化服務形式，創建了集成山東省糧食豐產增效科技信息平臺、小麥玉米氣象災害預警信息發布平臺、水肥一體化和農機智能管理系統、農田智慧管理平臺等于一體的山東糧豐智慧農業管理和信息服務體系。其中，山東省糧食豐產增效科技信息平臺對外集中展示各類研究成果和落地技術、提供專家咨詢服務、市場行情分析和農事生產指導，為合作社、家庭農場、種糧大戶等新型農業經營主體和農業企業提供公益性信息服務；對內面向項目的課題和任務承擔單位，通過平臺內部管理系統的通知下達、經費管理、進度查詢等功能，實行留痕留檔的規范化、科學化和精準化管理，保證項目執行嚴謹、細致、高效。小麥玉米氣象災害預警信息發布平臺根據小麥、玉米生長發育規律，設定不同氣象預警閾值，并通過當前氣象信息與歷史數據的契合度分析，實現小麥玉米主要氣象災害的實時預警；以精細化天氣預報為驅動，實時發布涉及山東省小麥玉米氣象災害的動態監測產品、預測預報和農情指導信息，為各級農業主管部門和各類生產經營主體有效防災、避災、減災提供信息支撐。水肥一體化和農機智能管理系統實現了根據作物生長需求和定時、定量的供給和控制以提高水肥利用率、節水節肥、改善根系生活環境和提高作物品質的目的，以及從播種、田間管理到收獲的全程機械化、自動化和對各類作業機械的智能監管。農田智慧管理平臺利用無人機、手持式及固定式多光譜設備，實現對試驗數據的實時觀測和高效采集，通過對大田作物生物量、含氮量、水分等信息的采集分析，為作物生產精準管理提供決策支撐。

3.6 農機農藝深入融合，探索糧食豐產增效新途徑

針對山東地區小麥、玉米傳統機械化作業方式與高產高效栽培模式不配套、薄弱環節裝備技術水平低且作業質量差等問題，從農機農藝融合角度出發，從核心技術突破、關鍵部件優化、機械化作業流程機具匹配三個方面，深入探索機械化生產條件下糧食豐產增效新途徑。培育壯苗是抵抗后期災害的重要一環，針對耕種環節存在的問題，重點突破了小麥均勻有序排種、播深同步調控、播前播后鎮壓、玉米帶狀潔區播種、氣吸精量排種、種肥精準同步施用的關鍵技術，其中玉米高速精密排種器實現成果轉化，為播種機械核心零部件替代進口、升級換代提供技術與裝備支撐。在田間管理與收獲環節，對精準噴藥、水肥精準管理、玉米籽粒直收等關鍵部件進行了優化集成，并根據不同生態區篩選出了8套適宜機型。同時，結合耕種管收各環節篩選、優化的適宜機型，以農機套餐的形式，完善了魯東、魯西南、魯中、魯西北4個生態區的小麥-玉米全程機械化作業流程及機具配套方案，并在6個典型新型農業經營主體進行了大面積示范，為實現生產效率和效益的統一、農機農藝融合打造了樣板。

“山東糧豐”立項自實施以來，圍繞小麥-玉米周年綠色豐產增效開展了一系列理論研究、技術創新及模式集成等工作，研發創建的多項小麥、玉米高產高效關鍵技術在項目區的示范應用有力推動了小麥玉米豐產增效。本期刊登的是“山東糧豐”項目團隊的20篇研究論文，涉及小麥-玉米周年光溫資源優化配置、水肥高效利用、農機裝備、生產模式綜合評價、籽粒收貯等諸多內容。這些論文既闡述了小麥玉米周年資源高效利用和抗逆減災的部分理論與調控機制，豐富了糧食作物栽培生理的相關內容，也創新性提出了全程機械化條件下小麥-玉米周年豐產高效的關鍵技術，以期為山東省不同生態類型區小麥、玉米可持續生產提供科技支撐。