在全国,没有灌溉条件的旱地,占全部耕地的50.3%,这里生产着全国46%的粮食、75%以上的牛羊肉、60%的温带水果。

在今天,千百年来的旱作经验,和许许多多新的农业科技融合在一起,从农家种子到高效育种,从有机质还田到土壤培肥,从传统的循环农业到现代绿色生态生产……三代农业科学家,32年扎根黄土高原,绿了黄土地,白了少年头。位于山西省寿阳县宗艾村和景尚村的寿阳站,建于1991年,用一手的试验数据,努力回答在极度缺水条件下“种什么、怎么种”的问题。

近日,中国农业科学院环发所在山西寿阳发布了“寿阳站精神”,32年来,一代又一代的科学家们扎根在这片土地上,在科研一线研究如何向旱地要粮食,推动千万年的旱作农业再次出发,开启旱农现代化的进程。

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9月17日,山西寿阳站的试验田。新京报记者 周怀宗 摄

黄土高原的秋收

进入10月,绿色的原野渐渐染上金色,塬上平坦的农田中,玉米秆慢慢变得焦枯,谷子垂下饱满的穗,高粱红得像傍晚的火烧云。黄土高原东部,太行山以西,山西寿阳县南燕竹村,56岁的贾永珍正在做秋收最后的筹备,农机、运粮车、销售、加工都要准备好,再有20天左右,他负责的合作社里,1.8万亩粮食就要收获了,那将是一幅大场面,也是一年中最重要的时刻,为了这个时刻,他们已经忙碌了一年。

尽管春天遇到了倒春寒和伏旱,但秋季的雨水还算充沛,产量影响不大,贾永珍估计,可以和往年持平,玉米能收1800-1900斤,谷子也能收1000斤左右。

完全依靠自然降水的旱地中,这样的收成是贾永珍以前不敢想象的,甚至三五年前都不太敢想象。

水是生命之源,也是农业生产的根基,然而很少有人了解,全球81%的耕地,处在缺乏灌溉、完全依靠自然降水生产的状态,而在30年前,这个数字还是79%。

人类可利用的水资源在不断减少,而随着时间的推移,农业灌溉,正在变得越来越艰难。

我国是农田灌溉率最高的国家,但仍然有50.3%的耕地是旱作,就在这50.3%的旱地上,生产着全国43%的粮食、75%以上的牛羊肉、60%的温带水果,同时还聚集着70%以上的生态脆弱区。

旱地占据半壁江山,如何在旱地上种出更多的粮食、蔬菜、水果,养成牛羊鸡鸭等,关系着14亿人饭碗的安全,也关系着无数像贾永珍这样的耕作者切身的利益。和有灌溉条件的水浇地、水田不同,旱地农业更脆弱,对气候的依赖程度更高,风险也更大,一次春旱,可能会让种子播不下去,一场连绵的秋雨,也可能让粮食收不回来。如何在喜怒无常的大自然中,获得稳定的收成,是旱农永远要面对的问题。

再次出发的旱农

对农业生产来说,利用雨水可能比利用其他水源的时间更长,1万年前的北京东胡林,新时期时代的人类,驯化了最早的黍子,种植在远离河道的山坡上,它们依靠雨水生长、开花、结实,成为人类发现最早的农业遗址。8000年前的内蒙古敖汉,人们在旱地里种植谷子,生产粮食,被认为是旱作农业最早的起源之一。

漫长的旱作农业历史中,人们积累了许许多多利用雨水的经验和方法,一代代传承。但同时,在现代农业兴起之前,传统的旱作农业进步缓慢。

贾永珍还记得他小时候下地的情景,那是上世纪80年代,黄土高原上刚刚开始种植玉米,大量种植的,还是耐旱的谷子、高粱、大豆等,人类刀耕火种,用牛犁地,用锄头锄草、用镰刀收割,秋收的时候,一家老小齐上阵,天没亮下地,天黑了还没回家,那是黄土高原上最热闹但也最艰辛的时候。

即便如此,丰收依然是难得的景象,风调雨顺的年代,一亩地的玉米也不过收500多斤,谷子300多斤,大豆200多斤。而如今,除非遇到极端天气,玉米可以获得1800斤以上的稳定产量,哪怕是春寒秋旱,也能够保证产量。

“归根结底,其实就是一句老套的话,科学种田,科技兴农。”贾永珍说。

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2023年9月,山西寿阳,黄头高原上的秋景。姜拥军 摄

短短40年中,贾永珍亲历了旱地农业的颠覆性变迁,在县里支持和与农业科学院、农业大学等农科机构合作下,在他负责的合作社中,许多新的技术会第一时间推广,“我们采用科学家选育的耐旱高产良种、田间微地形集水、覆盖保墒、有机物料多途径还田、种养循环等技术,极大地提高了作物产量,维持了区域生态环境,实现了生产、生态和生计三生融合发展。同时还有深耕深松、测土配肥、秸秆还田等技术,保水保墒,增加地力。”

寿阳位于晋东豫西交界处,是灌溉区和旱作区的过渡带,生态系统复杂、生产方式多样。从上世纪80年代开始,旱农科学家们在这里攻关新的旱农技术,结合传统经验,融合现代科技,推动千万年的旱作农业再次出发,开启旱农现代化的进程。

努力去适应自然

水是农业的根基,更是旱作农业技术的核心。数据显示,在粮、棉、油、蔬菜等生产中,全国每年作物实际消耗的水量在7500亿方左右,其中只有2000亿方左右是灌溉水,其余5000多亿方来源于自然降水。

“怎么样高效利用自然降水,怎么样减少水分的非生产性损耗,是旱农技术研发永远不变的主题。”在中国农科院山西寿阳站,负责人孙东宝说。

30多年前,中国农科院在山西寿阳建立旱作农业野外观测站,科学家们常驻乡村和田间,深挖传统的旱农精华、创新现代旱作农业科技,一点点改变着这里千年不变的耕作方式。

梯田,不仅仅是为了耕作方便,更可以保持水土,防止水土流失。砂田,通过砂石覆盖,达到保墒的效果。鱼鳞坑,可以集存山坡上的雨水。还有间作、轮作等,可以防止连作障碍,还能培肥土壤……

这些传统的经验弥足珍贵,但仅有这些,旱地农业可能仍会停留在低产低效的时代,远远跟不上社会的发展和粮食需求的增长。

更多新的技术进入了旱农耕作中,比如覆盖,从秸秆覆盖到地膜覆盖,再到可降解地膜覆盖,这些不同的覆盖形式,适用于不同的环境和自然条件。

在寿阳常村,老支书侯志强是旱作农业变迁的经历者,也是现代旱农技术的受益者,2011年,他发动村民集资,种植了200亩玉露香梨,这是一种专为旱地培育的优质水果,成活之后几乎不用浇水,完全依靠自然降水即可实现丰产,尤其在果实成熟期需水更少,水多了反而不好。如今,村里已经有6600亩雨露香梨,三分之一开始挂果,年产量在600万斤左右,地头价格每斤5元到6元,每年都供不应求。

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9月26日,山西寿阳,黄土高原进入了秋收季节。新京报记者 周怀宗 摄

种植在黄土旱塬上插根吸管就可以喝水的玉露香梨,正在成为知名的品牌,也成为“旱地淘金”的典范。

优质农产品带来的旱地农业新气象,并非一蹴而就,而是经历了许多努力和探索。

据了解,40年来,我国旱作农业技术的进步,至少经历了三个大的阶段。从上世纪80年代到2000年左右,主要解决增产稳产的问题,尤其是黄土高原上的中低产田,通过种植结构调整、耐旱品种选育、沟垄集雨,秸秆地膜覆盖等技术,使得技术推广区的单产从不到200斤,提升到380斤左右。2000年至2020年,则主要解决水的利用效率问题,数据显示,目前我国旱地水资源利用率已提升至68%,与21世纪初相比提升了12个百分点。2020年后,“适水种植”逐渐成为旱农技术的核心理念,“旱作农业的发展,不是与天抗争,而是适应自然,最大程度地利用自然。”

五大旱区的革新

从上世纪80年代至今,我国旱作农业技术发生了怎样的变化?现代化的旱作农业又是怎样的?

中国农科院农业环境与发展研究所研究员龚道枝,常年从事旱作农业技术研发与推广,他告诉记者,旱作农业并非只有一种模式,我国旱作农业分布极广,从缺水的北方,到雨水丰沛的南方,都有旱地,它们的旱作技术也各有特点。

“如果总结旱作技术,可以笼统地概括为集水、蓄水、保墒、提效等,但要实现这样的效果,在不同的地方则有不同的方法。”龚道枝说。

按照降水的丰缺程度,旱作农业区大致可以分为干旱区、半干旱区、半干旱偏旱区、半湿润易旱区等。龚道枝介绍,旱农科学家们在不同区域研发了不同的旱农技术模式,如针对华北丘陵半湿润偏旱区春旱频繁的情况,研发的寿阳模式,以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等为代表。针对西北半湿润易旱区,研发甘肃镇原模式,以玉米全膜双垄沟覆膜集雨种植技术等代表。针对东北风沙半干旱区,研发了辽农阜新模式,以玉米(谷子)花生间作、高留茬覆盖、秋覆膜、沟垄种植、秸秆条带还田等技术为代表……“其实,就是针对不同旱作区的需求,提高降水利用率,培肥土壤,尽可能地保障丰产和稳产。”龚道枝说。

就在距离北京不远的河北衡水,以冬小麦为核心的适水种植模式,正在不断推广。衡水位于华北北部,水资源短缺,自然降水不能满足现有的种植需求,而灌溉用水短缺,为此,龚道枝和团队科研人员研发出新的生产模式,“技术核心是减少一次灌水,将冬小麦的3次灌溉减少为2次灌溉,同时通过选择耐旱品种、深松深耕蓄水、秸秆全量还田等,提高对天然降水的利用效率。”龚道枝说。

旱农迎来新收获

秋风吹过大地,大江南北即将迎来新一季的秋收。贾永珍的合作社中,500多位社员的1.8万亩耕地上,玉米、谷子、高粱、大豆等,收获得比过去更晚。

在人力收获的年代,人们粮食刚刚成熟时收获,拉回家晾晒、脱粒,然后才能卖出去。但在规模化的现代种植模式下,粮食可以在地里待更久的时间,等待水分更少的时候统一机收,在地头就卖出去了。

适度规模是现代农业的主要特征之一,贾永珍负责的1.8万亩地,已经相当于一个大农场,耕种管收全程机械化,从选择品种、制定计划、播种、施肥、锄草、收获,所有的过程中,都使用现代旱作技术,合作社成员们,基本上不用下地干活,只等一年的收成即可。更重要的是,即便春天不下雨,在秸秆覆盖、地膜覆盖、深耕深松等保水保墒技术的支撑下,也可以实现秋水春用,前一年秋天的雨水被牢牢地保持在耕作层,供下一个春天使用。

在常村,6000多亩雨露香梨也进入了采收季,在往年,仅玉露香梨一项,为村民们带来的收入,人均就超过1万元,而随着种植面积的扩大,村里的收入也在不断增长。

侯志强还记得10多年前,他第一次到苏州,看到苏南农村时的感触,“同样是农民,那里的人存款百万的比比皆是,而我们黄土高原上,存款10万的都少。”他说,“但现在不一样了,我们虽然还比不上南方发达地区的乡村,但和以前比,已经有了翻天覆地的变化。”

在更广袤的北方旱区,还有数亿亩玉米、数千万亩大豆以及许许多多的粮食作物,也即将进入秋收季节,在甘肃镇原、辽宁阜新、内蒙古武川、河北衡水等地,不同的旱作农业模式正在改变着当地的农业生产,并推广到更广阔的旱作区,保障着14亿人的粮食安全,也为当地数以亿计的农民,带来新的收获。

新京报记者 周怀宗

编辑 张树婧 校对 赵琳


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