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寒冬腊月，山西省晋中市寿阳县常村的农户们还在忙着修剪果枝。 过去，这里主要种植玉米，冬天是农闲期。
常村村民侯志强说，目前，4600多亩农田里种着玉露香梨。 2019年，玉露香梨销售额700万元，光是全村人均收入就超过1万元。
为旱地农业选择适宜种植的农作物，是中国农业科学院(以下简称中国农科院)旱作农业创新团队的成果之一。
在最近召开的旱地农业创新发展报告会上，中国农科院研究员、旱地农业学科首席科学家梅旭荣表示，旱地农业是我国农业的重要生产方式。 随着我国在西北、华北、东北等干旱缺水地区示范推广旱地节水农业技术，旱地农业由被动抗旱走向主动抗旱。
进行长期定位试验，摸清田间“底细”
我国北方旱地农业区生产全国58%的粮食(包括灌溉)和75%以上的牛羊肉，还覆盖70%以上的生态脆弱区，加强科技创新推动旱地农业发展对保障国家食物安全、生态安全意义重大。
“完全依赖自然降水生产的农业，被称为旱作农业，与之相反的概念是灌溉农业。 因此，旱作农业包括不进行灌溉的农业生产。 其中，在降水量不足的干燥半干旱地区被称为旱地农业，是在干燥半干旱的耕地上进行的旱地农业。 ”梅旭荣解释说。
我国是世界上严重干旱缺水的国家之一，旱地农业主要分布在秦岭、淮河及昆仑山以北广大北方地区，涉及16个省(自治区、直辖市)，国土面积和耕地面积均超过全国一半，其中超过65%的耕地不具备灌溉条件。
“只要建立抗旱栽培制度，匹配抗旱适水栽培技术，就能保证作物不受天气变化影响减产。 ”梅旭荣告诉《中国科学报》，这是旱地作物如何实现适水种植的难题。
“搞好旱地农业，首先要了解它，弄清规律。 ”梅旭荣说，“我们所做的工作，一是摸清北方农田自然降水利用情况，二是摸清主要农作物生产潜力的开发程度。
中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所研究员龚道枝介绍，该团队长期扎根黄土高原东部寿阳旱作农业试验站，定位观测研究北方农田降水转化的动力学进程和高效控制途径。
2001年以来，该集团联合国内多优势单位攻关，开展北方旱地农业多点长期定位试验，明确主要旱地作物抗旱规律和适水栽培偏好，揭示旱地水碳氮高效转化机制，促进土壤扩碳、地表覆盖
团队骨干孙东宝副研究员《中国科学报》表示，研究表明，北方旱地主要作物种植向西扩展1~2个经纬度移动，与作物种植、生育期变化和降水量减少、干旱频发多因素相互作用，作物降水满足率下降超过5个百分点。 旱地覆盖、秸秆还田、深松耕等技术提高水分利用效率的程度与降水密切相关，提高效果最好的降水区间是年降水量450~550毫米的旱农区。
据此，明确了玉米、小麦、谷子、花生、大豆、马铃薯等作物不同旱地类型区适水栽培的优先顺序，为科学配置栽培结构、适宜节水栽培技术提供了科学依据。
五大模式提高农田降水利用率
常村村民有了旱地农业的适水作物玉露香梨，从此过上了小康生活。
选育抗旱作物无疑是旱地农业技术创新的基本功之一。 梅旭荣介绍，仅中国农科院就选育出70多个抗旱丰产作物品种。
不仅品种重要，田间管理技术也很重要。 龚枝表示，针对北方旱地农业共性问题，研发团队创新了防雨抗旱、秸秆适水还田、适水间作等关键技术，包括种子包衣剂、土壤结构调节剂和全生物降解地膜、智慧灌溉施肥系统、垄膜沟播播种这些技术已经在不同农田农业的典型地区推广。
与传统种植方式不同，寿阳县景尚乡张韩村的种植大户郭三平种植玉米采用多种旱作农业技术。 例如，使用宽1.6米的地膜覆盖4行的保水增密栽培技术，而普通地膜通常只能覆盖2行。 宽幅的薄膜使用分解薄膜，收获时薄膜基本被分解。 覆膜也有利于提高种植密度，每亩可形成1000株左右的多品种，产量可提高100~200公斤。
寿阳模式是这个团队制作的典型模式之一。 不同模式具有不同的旱地农业技术体系，适应不同环境的旱地种植。 孙东宝说，我国已经发展了五大旱地农区发展的典型模式。
以山西寿阳模式为代表，针对华北山地丘陵区种植结构单一、种养分离、生产效益低等问题，提出了旱地玉米秸秆适水还田施肥技术模式，解决了秸秆分解与玉米出苗生长的水争难题，玉米秸秆按10 %~25 %
以辽宁阜新模式为代表，针对东北风沙半干旱区热量不足、水资源匮乏、耕地质量退化等问题，建立了地面—地表—地下立体调控技术系统，使农田水分利用效率提高14%~19%，有效抵御了干旱的发生。
以河北衡水模式为代表，针对华北地区水资源短缺、地下水严重超采等问题，提出在通过旱地农业技术高效利用旱地自然降水的前提下进行需水关键期补充灌溉，将冬小麦正常生产的三水灌溉减少为双水灌溉，实现小麦水分生产力最大化。
以甘肃镇原模式为代表，针对西北旱塬半干旱区水土流失严重、降水利用难度大等问题，采用创新节水栽培技术，可增产玉米20%~30%，冬小麦40%。
以内蒙古武川模式为代表，针对内蒙古旱作区干旱少雨资源短缺、农田风蚀沙化严重、土壤持水性差等突出问题，形成半干旱偏干区生物篱柔性防风、带状保留区间和田间微集雨等三大技术体系，降水利用率8个百分点以上
深度节水、极限节水
“十三五”期间，随着旱地农业科技的发展，我国北方抗旱节水小麦品种覆盖率提高到40%以上，旱地试验示范田降水利用系数提高到0.70以上，吨粮消费量从844立方米降低到813立方米。
梅旭荣强调，旱地农业没有灌溉水源，尽量提高自然降水的利用率是关键技术之一。
2000年，我国北方旱地农业自然降水利用率为56%。 2020年的数据上升到65%，相当于节约了约500亿立方米的水。 在旱地农业技术典型示范区，这一数据可达70%以上，远高于世界平均利用率的50%。
以中国工程院院士王浩、康绍忠为组长，中国农会组织的评估小组认为，该小组成果系统揭示了旱地土壤、地表和冠层的协同调控机制和途径。 构建了主要类型区抗旱适水栽培主导技术； 降水利用率和水分利用效率等技术指标在国际上处于领先地位。
未来，旱地农业要从深度节水和极限节水等方向开展科研攻关。 梅旭荣举例说，我国小麦平均耗水量为900~1000立方米，但节水极限情况下，吨粮耗水量可降至400~500立方米。
同样，生产可能性也有可挖掘的空间。 梅旭荣表示，目前我国抗旱作物单产潜力开发程度为45%，可行合理开发程度为65%，这中间还有20个百分点的差距，每提高一个百分点需要科研人员付出巨大努力。
“总体来看，我们对旱地农业的重视程度仍然有待加强。 ”梅旭荣说，在粮食生产优势区提高单产、稳定总生产能力的同时，发展旱区生物多样性，保护旱区生态环境，是未来旱地农业整体重点关注的技术区域性课题。 (李晨)。
资料来源： 《中国科学报》
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