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、淮河及昆仑山以北的广大北方地区，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的一半，其中超过65％的耕地没有灌溉条件。近日，在旱地农业创新发展报告会上，中国农业科学院副院长、旱地农业学科首席梅旭荣介绍说，随着我国在西北、华北和东北等干旱缺水地区支持示范推广旱地节水农业技术，大力推广覆盖保摘、水肥一体化、集雨补灌、测墒节灌、耕作保墒等技术，旱地农业从被动抗旱逐步走向主动避旱。
长期定位试验 摸清旱地农业的“底细”
“如果建立一种能适应干旱变化的种植制度，并匹配相应的抗旱适水栽培技术，该多好。这样可以保证作物不受天气变化的影响而减产，农民有个好收成不饿肚子。”30年前，梅旭荣怀着这个美好的愿望开始了旱地农业研究。
旱地农业是我国农业的重要生产方式。我国北方旱地农业区提供了全国58％的粮食（包含灌溉）和75％以上的牛羊肉，但也聚集了80％以上的贫困人口和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、生态安全和消除贫困都意义重大。“完全依靠自然降水进行生产的农业，叫作旱作农业，和它相对的概念是灌溉农业，所以，旱作农业包括全部不进行浇灌的农业生产。这其中，在降水量入不敷出的干旱、半干旱地区则叫作旱地农业，也就是在干旱、半干旱的耕地上进行的旱作农业。”梅旭荣如此解释，“要做好旱地农业，首先了解它，摸清规律。”
我国旱地农业技术研究，起步于20世纪80年代初、“六五”计划时期。整个“六五”计划时期，我国主要对北方旱地做了类型分区工作，对整个北方旱农区的资源禀赋做了摸底。到“七五”计划时期，则开始实施中低产田改造提升工作，这个工作一直持续到“九五”时期，也就是20世纪末，改造提升的中低产田包括当时的三江平原、黄淮海、南方旱区、黄土高原和北方旱区等。
“我们做的工作，一是查明了北方旱地自然降水利用的状况，二是查明了主要农作物生产潜力的开发程度。”梅旭荣说。研究发现，北方旱地主要作物种植北移西扩1-2个经纬度，作物种植、生育期变化与降水减少、干旱频发重发多因素互作，作物降水满足率降低超过5个百分点。旱地地表覆盖、秸秆还田、深松耕等技术提高水分利用效率程度与降水密切相关，提升效应最优的降水区间为年降水量450-550毫米的旱农区。据此明确了玉米、小麦、谷子、花生、大豆、马铃薯等作物在不同旱地类型区的适水配置优先序，也为科学布局种植结构并匹配适宜的节水栽培技术提供了科学依据。
创新主导技术 形成典型区域的旱地农业发展模式
针对北方旱地农业的共性问题，研发团队创新了集雨覆盖抗旱、秸秆适水还田、适水间作等关键技术，引选、培育了与关键技术相配套的抗旱丰产作物品种70多个；研制了种子包衣剂、保水剂、土壤结构调理剂和全生物降解地膜、智慧灌溉施肥系统、垄膜沟植播种机、秸秆间隔条带还田机和深松联合整地机等产品和装备。
旱地农业技术创新已在多地结出累累硕果。不同的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。我国已走出了五种旱地农业区域发展典型模式。
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、生产效益低下等问题，提出了旱作农田玉米秸秆适水还田深施肥技术模式，包括“沟川坝地玉米秸秆秋季全量直接还田技术”“垣坪旱地玉米秸秆秋冬覆盖春还田技术”。采用该模式，可以实现玉米增产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，提出了农田立体防蚀增效理念，构建了地上、地表、地下立体调控技术系统。2010年以来，东北风沙半干旱区连续多年发生干旱现象，本项技术成果的大面积推广应用，使农田水分利用效率提高14％-19％，有效抵御了旱灾发生，保障了粮食稳产。
以河北衡水模式为代表，针对华北地区水资源短缺、降水不能满足现行的主要种植制度、地下水严重超采等问题，提出了冬小麦两水高产高效栽培技术，以冬小麦水分生产率最大化而非产量最大化为目标，其核心是减少一次灌水，由冬小麦正常生产的三水灌溉改为二水灌溉。
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，创新旱地玉米秋覆膜和垄沟覆膜集雨种植技术，解决了春季干旱少雨无法如期播种或播种出苗难的问题，增产20％-30％；集成创新了夏休闲期覆膜和全膜覆土穴播冬小麦丰产技术，增产40％；研发旱作地膜玉米密植增产全程机械化种植体系，提出以水定密、以密定水适水种植技术。
以内蒙古武川模式为代表，针对内蒙古旱作区干旱少雨水资源短缺、水分利用效率低、农田风蚀沙化严重、土壤保水性差等突出问题，依托武川试验区开展聚水保土技术研究，形成了生物篱柔性防风、带状留茬间作和半干旱偏旱区田间集雨与节水三个技术体系，通过在四大主要作物上进行规范化示范应用，提高降水利用率8个百分点以上，水分利用效率0.15千克/毫米/亩以上和减少水土流失30％以上。
加大科研攻关 推进旱地农业可持续发展
“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，吨粮耗水从844立方米下降到813立方米。
水是生命之源，也是农业的命脉。旱地农业，没有灌溉水源，尽可能地提高对自然降水的利用率是关键技术之一。我国旱地农业中的自然降水利用率是多少呢？2000年这一数据是56％，到了2020年则提升到了65％，提高了9个百分点，这相当于多了近500亿立方米的水。而在旱地农业的典型示范区中，甚至可以达到70％以上，远比全球平均利用率的50％要高得多，其背后是一系列旱地农业技术的应用。
旱地农业也亟须从深度节水和极限节水等方向开展科研攻关。再如小麦，我国小麦平均耗水量是900-1000立方米左右，但极限节水，可以降到吨粮耗水400-500立方米，可挖掘的潜力仍然很大。农业是用水大户，甚至是第一用水大户。其中，节水对提高农业生产效率意义重大。
同样，生产潜力也有可挖掘的空间。当前，我国对抗旱作物遗传潜力的挖掘还不够，抗旱作物的单产潜力，目前开发程度是45％，但可行的合理开发程度是65％，这中间的20％，每提升一个百分点，都需要科技作出巨大的努力。
梅旭荣认为，未来旱地农业技术攻关的重点和难题，在于高产和生态保护的平衡，“在粮食生产优势区，深挖潜力、提高单产、稳定总产能的同时，腾出空间，发展旱农地区的生物多样性、保护旱农区的生态环境，是未来整个旱地农业需要重点关注的技术区域性难题。”
