滲水地膜穴播谷子的技術(shù)推廣與扶貧效應(yīng)

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(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與經(jīng)濟(jì)研究所，山西 太原 030006；3.晉城市城區(qū)農(nóng)業(yè)委員會，山西 晉城 048000；4.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，山西 忻州 034000）

我國黃土高原等半干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依靠自然降水，但該地區(qū)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(fā)量大于1 500 mm[1]，導(dǎo)致干旱頻繁發(fā)生，水資源短缺成為影響該地區(qū)糧食產(chǎn)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(qiáng)等生物學(xué)特性，在東北、華北、西北地區(qū)廣泛種植，是低耗水、低耗肥的環(huán)境友好型作物，對緩解我國北方地區(qū)缺水的農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀具有重要意義，但我國谷子種植因單產(chǎn)低、生產(chǎn)方式相對落后等問題[2]，其種植面積占農(nóng)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(jī)械化播種方式的推廣，勞動投入減少，生產(chǎn)積極性提高，我國谷子的播種面積有所回升，雖然谷子機(jī)械化播種能夠加快播種進(jìn)度，增加出苗率，但不能改善干旱缺水環(huán)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(nóng)作物產(chǎn)量，成為雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)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(chǎn)量并不會增加[5]。因此，山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與經(jīng)濟(jì)研究所研制出具有滲水、保水、調(diào)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(yīng)鋪膜穴播機(jī)的波浪形全覆蓋精密穴播技術(shù)，平均增產(chǎn)幅度高達(dá)100%以上，是旱地谷子高產(chǎn)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(qū)域的不斷擴(kuò)大，促進(jìn)了谷子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，增加了農(nóng)民收益，為貧困地區(qū)的扶貧開創(chuàng)了新路徑。

1 示范推廣技術(shù)及增產(chǎn)效應(yīng)

滲水地膜穴播是一項旱作省人工的高產(chǎn)栽培技術(shù)[9]，按照旱地谷子機(jī)械整地、配方施肥、優(yōu)選良種、種子處理、機(jī)械覆膜精量穴播一次作業(yè)、合理密植等農(nóng)機(jī)農(nóng)藝配套綜合集成技術(shù)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(jī)，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(jī)進(jìn)行種植與管理，實現(xiàn)谷子的機(jī)械化和規(guī)?；N植，解決了山西省干旱冷涼地區(qū)的低溫、缺水問題。

滲水地膜的增產(chǎn)效應(yīng)主要是通過改變膜下的溫度和水分等生態(tài)條件，創(chuàng)造有利于植物生長的微環(huán)境，從而改良植物生長發(fā)育階段的農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟(jì)性狀來提高產(chǎn)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(fā)，尤其在缺水干旱地區(qū)，有利于植株對發(fā)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(diào)節(jié)膜下土壤溫度[11]，在谷子苗期起增溫效應(yīng)，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(diào)節(jié)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(fā)創(chuàng)造良好的環(huán)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(jìn)谷子根系的生長發(fā)育與吸收能力，增加谷子的根長、根表面積、根體積和根尖數(shù)[12]，增強(qiáng)根系在土壤中的分布[13]，發(fā)達(dá)的根系亦是谷子增產(chǎn)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(biāo)優(yōu)于無覆蓋[7]；同時膜下適宜的環(huán)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(shù)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(chǎn)量。從抽穗期至收獲期，滲水地膜穴播谷子的干物質(zhì)積累速率相對較快[14]，促進(jìn)作物高產(chǎn)[15]。在滲水地膜穴播中，植物的株高、莖粗[10]等農(nóng)藝性狀和單株鮮質(zhì)量、千粒質(zhì)量、穗粒數(shù)[16-17]等經(jīng)濟(jì)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(chǎn)量；千粒質(zhì)量和穗粒數(shù)是構(gòu)成作物產(chǎn)量因素的重要組成部分，使谷子增產(chǎn)，達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目標(biāo)。

2 示范推廣規(guī)模與區(qū)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(dāng)?shù)?4個縣市的貧困區(qū)對接追加安排19 667 hm2，即計劃內(nèi)安排總面積33 667 hm2，共涉及29個縣市區(qū)，計劃外在渾源縣、廣靈縣、榆社縣等13個縣市自發(fā)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(quán)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(xiāng)縣、沁縣和壺關(guān)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(guān)、五臺和靜樂等11個貧困縣，占比達(dá)78.6%。山西省內(nèi)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(nóng)35、沁黃2等。

滲水地膜谷子在山西省內(nèi)進(jìn)行示范推廣的同時，在我國鐮刀灣半干旱地區(qū)的云南、甘肅、寧夏、陜北、河北、天津、遼寧、吉林、內(nèi)蒙古南線和東線，也均有技術(shù)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(qū)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(nèi)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(dá)到3 333 hm2。

2017年滲水膜谷子在我國半干旱區(qū)域推廣面積達(dá)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(yīng)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(qū)1 333萬hm2左右具有冷涼干旱環(huán)境特點的耕地，正在通過滲水地膜技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭缮a(chǎn)有機(jī)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(nóng)業(yè)部《2012年糧棉油糖高產(chǎn)創(chuàng)建項目實施指導(dǎo)意見》中的雜糧高產(chǎn)創(chuàng)建測產(chǎn)方法，組織專業(yè)技術(shù)人員和項目實施鄉(xiāng)鎮(zhèn)聯(lián)合對山西省典型貧困縣（北部的山陰縣、偏關(guān)縣，西部的嵐縣和中部的武鄉(xiāng)縣）示范推廣的數(shù)萬畝滲水地膜谷子嚴(yán)格按照測產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和程序，進(jìn)行測產(chǎn)驗收。其中，鮮籽粒含水率用國家認(rèn)定并經(jīng)校正的種子水分測定儀（PM-8188-A）測定，按國家標(biāo)準(zhǔn)含水量14%進(jìn)行計重。相對傳統(tǒng)栽培方法，采用滲水地膜結(jié)合機(jī)械精量穴播技術(shù)，解決干旱缺水、氣候冷涼的環(huán)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(chǎn)量均有很大提高，增產(chǎn)幅度在37.4%～89.0%（圖1）。在山西西北部的偏關(guān)縣，未覆膜谷子（對照）產(chǎn)量最高，但平均增產(chǎn)幅度未達(dá)50%（圖1），而位于山西北部的山陰縣雖然對照產(chǎn)量最低，其平均增產(chǎn)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(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆性、適應(yīng)性等方面具有明顯優(yōu)勢[17]，在年活動積溫為2 600℃的寒冷地區(qū)，張雜3分蘗成穗高，極有利于抗旱保穗，保持高產(chǎn)[18]，而作為名優(yōu)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(qū)的種植，因其本身產(chǎn)量高，所以，增產(chǎn)幅度??；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(shù)2 832.3 h，無霜期130 d，常年多刮偏西風(fēng)，年平均風(fēng)速2.6 m/s的山西北部山陰縣選用屬于旱地優(yōu)質(zhì)谷的晉谷系列和谷子滲水地膜機(jī)械化波浪形穴播技術(shù)集成，充分利用光能和水、肥、氣、熱等條件，創(chuàng)建了高光效高產(chǎn)群體結(jié)構(gòu)[19]，從而使增產(chǎn)幅度顯著提高。

2017年在山陰縣13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)示范推廣2667hm2，面積最大的是后所鄉(xiāng)，為399 hm2，面積最小的是古城鎮(zhèn)，為60hm2；在嵐縣9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)示范推廣1000hm2，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的推廣面積在53～200 hm2；在武鄉(xiāng)縣5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)示范推廣 667 hm2，最大為蟠龍鎮(zhèn)（353 hm2），最小為大有鄉(xiāng)（13 hm2）；在偏關(guān)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(nóng)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(nóng)戶5 521戶，貧困戶占比70.9%；武鄉(xiāng)縣涉及農(nóng)戶2 666戶，貧困戶占比62.2%；偏關(guān)縣涉及203個村，其中，貧困村91個，涉及農(nóng)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(chǎn)量為4 530 kg/hm2，最高產(chǎn)量為5 970 kg/hm2，較傳統(tǒng)技術(shù)增產(chǎn)2 298 kg/hm2，預(yù)計2 667 hm2滲水膜谷子增產(chǎn)6128.8t；嵐縣最低產(chǎn)量7101kg/hm2，最高產(chǎn)量7 600 kg/hm2，較傳統(tǒng)技術(shù)增產(chǎn)3 478 kg/hm2，預(yù)計1 000 hm2滲水膜谷子總增產(chǎn)3 478 t；武鄉(xiāng)縣最低產(chǎn)量為5 652 kg/hm2，最高產(chǎn)量為5 868 kg/hm2，較傳統(tǒng)技術(shù)增產(chǎn)2 140 kg/hm2，預(yù)計667 hm2滲水膜谷子總增產(chǎn)1 427.4 t；偏關(guān)縣最低產(chǎn)量5 472 kg/hm2，最高產(chǎn)量5757kg/hm2，較傳統(tǒng)技術(shù)增產(chǎn)1530kg/hm2，預(yù)計4 000 hm2滲水膜谷子總增產(chǎn)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(chǎn)呈正相關(guān)，4個縣涉及的農(nóng)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(chǎn)業(yè)扶貧“滲水地膜谷子穴播技術(shù)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(bǔ)貼政策，每公頃補(bǔ)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(jī)，每公頃補(bǔ)貼田間作業(yè)費600元和復(fù)合肥600 kg。

另外，全國多個貧困縣將政府、企業(yè)、農(nóng)戶等相互銜接，不僅有利于滲水膜穴播谷子的技術(shù)推廣，更為扶貧項目作出重大貢獻(xiàn)。其中，山陰縣泰宏農(nóng)業(yè)科技公司對貧困戶統(tǒng)一提供優(yōu)良種子、統(tǒng)一全膜覆蓋機(jī)械播種、統(tǒng)一田間管理、統(tǒng)一聯(lián)系訂單銷售等服務(wù)，推動了當(dāng)?shù)貪B水地膜谷子的示范推廣種植；佳縣實行農(nóng)戶提供土地、負(fù)責(zé)谷子生長期管理及采收等工作，佳縣一隆農(nóng)副產(chǎn)品購銷有限公司和榆林市東方紅食品開發(fā)有限責(zé)任公司負(fù)責(zé)產(chǎn)前播種和產(chǎn)后銷售等服務(wù)，佳縣科技局負(fù)責(zé)定期組織農(nóng)民進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，且政府支持利用互聯(lián)網(wǎng)平臺建立線上與線下相結(jié)合的銷售模式。采用政府＋龍頭企業(yè)＋農(nóng)戶的模式，真正做到產(chǎn)、供、銷一體化服務(wù)，用科技扶貧手段助力脫貧攻堅戰(zhàn)。

滲水地膜谷子穴播技術(shù)僅比普通田多投入地膜與機(jī)播費用，但解決了農(nóng)村勞動力缺乏和間苗難等問題[20]，并取得顯著的增產(chǎn)增收效果，收到良好的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益，在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)扶貧發(fā)展方面具有重大的推動作用。

4 存在的問題及建議

4.1 農(nóng)民科技意識差，應(yīng)加大培訓(xùn)力度

部分農(nóng)民擔(dān)心采用滲水地膜免間苗技術(shù)后谷子不能正常生長，隨意間苗，影響產(chǎn)量，影響技術(shù)推廣的效果。建議加強(qiáng)科技培訓(xùn)，加大宣傳力度，提高播種質(zhì)量，以便更好地發(fā)揮滲水地膜的覆蓋效應(yīng)。

4.2 各地采購的滲水地膜與播種機(jī)結(jié)算時間較晚，建議設(shè)計有效的資金鏈

2017年經(jīng)費未到位時，部分技術(shù)轉(zhuǎn)化企業(yè)進(jìn)行大額度風(fēng)險投資投產(chǎn)，確保示范推廣農(nóng)資的及時供應(yīng)。其中，長治市永成農(nóng)機(jī)公司投資數(shù)百萬元提供近千臺播種機(jī)，山西物產(chǎn)集團(tuán)民生塑料制品公司等省內(nèi)企業(yè)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(chǎn)品。7月國家下?lián)艿馁Y金已經(jīng)到位；到9月底，省里的資金文件才下發(fā)到縣；企業(yè)貸款壓力巨大，春季供應(yīng)的農(nóng)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(jié)算的同時，為來年設(shè)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(shù)體系

落實習(xí)近平總書記指示，大力發(fā)展有機(jī)旱作農(nóng)業(yè)，在山西省北部和西北部發(fā)展有機(jī)旱作農(nóng)業(yè)包括建立秋雨春用、小雨大用、周年保水的旱作技術(shù)體系，發(fā)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(chǎn)技術(shù)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(chǎn)技術(shù)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(chǎn)技術(shù)示范等工程。

5 發(fā)展前景

谷子滲水地膜機(jī)械化穴播技術(shù)實現(xiàn)良種良法配套[21]與農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合的完美效果[22]，使鐮刀灣半干旱地區(qū)10 mm以內(nèi)降水資源的利用率顯著提高。近年來，我國深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革，推動農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，用科學(xué)技術(shù)打造有競爭力的產(chǎn)業(yè)，發(fā)展以滲水地膜谷子為主的特色雜糧產(chǎn)業(yè)，同時注意加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)全鏈條的支撐，及時做好與企業(yè)對接，與市場對接，提高貧困人口的人均收入，達(dá)到精準(zhǔn)扶貧、精準(zhǔn)脫貧[23]，實現(xiàn)科技扶貧。隨著滲水地膜谷子穴播技術(shù)的大面積推廣應(yīng)用，有利于實現(xiàn)規(guī)?；N植、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營，對振興雜糧產(chǎn)業(yè)和脫貧攻堅具有深遠(yuǎn)意義。