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[中国科学报] 科技又“绿”华北麦

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▲院士专家在麦田考察小麦生长情况。

▲麦田中无人机飞防作业。

    5月下旬,籽粒饱满的麦浪在华北大地荡漾,又一年的麦子即将成熟。

  望着500多亩即将收获的小麦,河北石家庄藁城区藁丰种植合作社负责人曹明校心中一块石头落了地——收成暂且不算,今年每亩小麦投入减少约120元,500多亩地算下来,光生产成本减少就超过6万元。

  近年来,种地成本明显增加,小麦如何种才能节本增效?这是华北地区很多小麦种植合作社面临的共性问题。

  小麦绿色发展技术集成模式为解决问题提供了有效的方案。2017年,该技术集成模式在藁丰种植合作社示范推广,结果显示,示范区在亩节水30~50立方米、节肥8~10公斤、节药1/3用量条件下,亩产达600公斤左右,增产增效超过当地一般麦田15%。

  绿色是发展新需求

  华北麦区是我国优质小麦的主产区,产量约占全国小麦总产量的40%,在我国小麦生产中的地位十分重要。然而,气候干旱少雨、淡水资源匮乏、地下水超采成为了制约华北麦区可持续发展的关键因素。

  发展节水小麦是华北麦区可持续发展的方向,长期以来,科技在推动华北节水小麦生产发展中发挥了巨大作用。以节水品种为代表的科技不断进步,节水小麦生产技术创新能力持续增强,灌溉用水逐年减少:1990年以前,麦田一季浇水5~6次,2011年至今,麦田浇水次数降低为1~3次。

  然而,华北麦区面临的挑战依旧严峻:用水上,80%以上以地面灌溉为主,农户多凭经验灌溉,水分利用效率低;用药用肥上,化肥农药占小麦生产物质投入的45%,部分种类化肥施用过量;植保上,综合防治和统防统治也普及不足。

  同时,华北小麦发展面临着新形势和新需求。小麦绿色发展技术集成模式研究与示范项目主持人、中国农科院作物科学研究所研究员孙果忠认为,目前华北麦区节水品种技术占据主导,灌溉保障能力逐年加强,种植优势产区日益集中,土地规模经营比例提高,农田基础建设明显改善,全程机械化生产基本实现,原粮深度加工发展迅速,从全产业链发展来看,都产生了以精准、高效、优化、增值为目标的“绿色”新需求。

  小麦绿色发展技术集成模式就是以增效、节本、稳产为目标,集成节水高产广适品种、规范化播种、“三化”精准灌溉、新型肥料减施增效、小麦病虫害综合防治、抗逆增产生物调控、收获籽粒实时在线监测、面制品加工适宜性评价等8项技术,从科技环节发力,以实现华北小麦生产的节种、节水、节肥、节药、提质、减损、增值,从而进一步加强我国小麦产业的质量、效益和竞争力。

  精准用水是必要的选择

  华北农业缺水,小麦生产更缺水。据了解,冬小麦是黄淮地区最大的“用水户”,冬小麦种植面积大,生长期又恰处于干旱时期,同期降水难以在短时间内满足大面积灌溉需求。

  曹明校告诉《中国科学报》记者,按照传统的种植方式,小麦一季要浇2水到3水,浇水用工为150元/天,“浇水是最大的成本”。

  不过,前一阵,当他准备跟往常一样给麦地再浇一遍水时,却被专家“叫停”。“专家说,从智能化监测结果来看,地里水分满足小麦生长需求,不用再浇水。”他说,而少浇一水,“每亩地的水费和人工费可节省60元”。

  “精准用水是必要的选择。”中国农科院灌溉所研究员孟兆江说,传统的地面灌溉方式是经验性的、粗放的,什么时候灌溉,量又是多少,难以精准,使用水效率低下。

  而智能化土壤墒情检测仪的使用则大大提高了灌溉的效率。从外表看,它与普通管子并无太大区别,但从功能上看,它可实时提供系统根系吸水深度、土壤有效储水量及变化量、作物日耗水量、土壤蓄水潜力等数据,可预测未来5日降雨量和未来7日耗水量。

  孟兆江介绍,该设备可自动上传测量数据,基于墒情监测和气象信息,科研人员又研发了作物灌溉预报系统,为广大生产管理部门和基层灌溉用户提供远程技术服务。

  同时,针对地面灌溉方式,研究人员提出了蓄水灌溉核心技术+补充灌溉动态化管理技术,即将小麦一生需水量的80%于播种前储灌于2米土层,以生育期降水年型确定生育期补充灌溉量,基于墒情监测和灌溉预报确定补充灌溉时间。

  由此,墒情监测智能化、灌溉预报网络化和补充灌溉动态化的“三化”精准用水技术提高了灌溉的精准性和预见性。孙果忠表示,以前农民总是“习惯性”浇地,“不浇心里没底”,而“三化”技术让农民对浇地心里更有数,应用前景十分广阔。

  全产业链提质增效

  小麦绿色发展技术集成模式除在品种、播种、灌溉、施肥、植保等种植步骤集成应用了绿色发展技术,在小麦的收获和加工环节,也围绕“增效”做文章。

  例如,籽粒收获实时无损在线监测技术应用了光谱传感器,建立了蛋白质和水分含量的预测模型,可同时获得收获时的水分和蛋白质含量,检测速度快,检测绝对误差小,系统采集的信息实时存储于外部存储设备,方便导出分析。

  “这项技术在生产上的需求十分迫切。”孙果忠表示,以前一家一户的种植,可能对这项技术需求不高;但在农业规模经营的背景下,对小麦籽粒水分和蛋白质含量实时检测,便于快速区分小麦品质,实现优粮优价,从而提高种植效益。

  在加工环节,科研人员在加工企业原粮采购区域内开展了大田生产小麦籽粒质量调查研究和面制品加工适宜性评价工作,明确了不同品种、不同区域生产小麦籽粒的质量状况和加工适宜性,为企业生产面制品专用面粉原粮的采购提供了品种和生产区域信息。以此为基础,科研人员还研制了饺子、发酵面制品等专用面粉三大类、近十个包装规格,平均销售价格比通用粉约高出15%,提高了面粉的专用化和附加值。

  在近日于河北石家庄举办的小麦绿色发展技术集成模式研究与示范现场会上,中国农科院副院长王汉中对项目进展予以了肯定。

  他建议,下一步工作要围绕优质、绿色、高产、多抗和多元化的需求,进一步凝练目标,更加重视小麦种植结构优化和节水绿色发展技术的集成。

  他还指出,提高小麦生产效益,必须重视规模化、机械化、智能化的技术研发和示范应用;此外,要从种植、加工和销售全产业链的角度进行技术集成创新,要根据人民群众的需要和市场需求,通过产业化、品牌化,促进农民增收;同时,还应更加重视关键技术的原始创新,“特别是在节水抗赤霉病小麦品种培育、智能化生产设备等方面加强基础研究。”他说。

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