在全國,沒有灌溉條件的旱地,占全部耕地的50.3%,這里生產(chǎn)著全國46%的糧食、75%以上的牛羊肉、60%的溫帶水果。
在今天,千百年來的旱作經(jīng)驗(yàn),和許許多多新的農(nóng)業(yè)科技融合在一起,從農(nóng)家種子到高效育種,從有機(jī)質(zhì)還田到土壤培肥,從傳統(tǒng)的循環(huán)農(nóng)業(yè)到現(xiàn)代綠色生態(tài)生產(chǎn)……三代農(nóng)業(yè)科學(xué)家,32年扎根黃土高原,綠了黃土地,白了少年頭。位于山西省壽陽縣宗艾村和景尚村的壽陽站,建于1991年,用一手的試驗(yàn)數(shù)據(jù),努力回答在極度缺水條件下“種什么、怎么種”的問題。
近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)發(fā)所在山西壽陽發(fā)布了“壽陽站精神”,32年來,一代又一代的科學(xué)家們扎根在這片土地上,在科研一線研究如何向旱地要糧食,推動千萬年的旱作農(nóng)業(yè)再次出發(fā),開啟旱農(nóng)現(xiàn)代化的進(jìn)程。
9月17日,山西壽陽站的試驗(yàn)田。新京報(bào)記者 周懷宗 攝
黃土高原的秋收
進(jìn)入10月,綠色的原野漸漸染上金色,塬上平坦的農(nóng)田中,玉米稈慢慢變得焦枯,谷子垂下飽滿的穗,高粱紅得像傍晚的火燒云。黃土高原東部,太行山以西,山西壽陽縣南燕竹村,56歲的賈永珍正在做秋收最后的籌備,農(nóng)機(jī)、運(yùn)糧車、銷售、加工都要準(zhǔn)備好,再有20天左右,他負(fù)責(zé)的合作社里,1.8萬畝糧食就要收獲了,那將是一幅大場面,也是一年中最重要的時(shí)刻,為了這個(gè)時(shí)刻,他們已經(jīng)忙碌了一年。
盡管春天遇到了倒春寒和伏旱,但秋季的雨水還算充沛,產(chǎn)量影響不大,賈永珍估計(jì),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,這樣的收成是賈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,也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的根基,然而很少有人了解,全球81%的耕地,處在缺乏灌溉、完全依靠自然降水生產(chǎn)的狀態(tài),而在30年前,這個(gè)數(shù)字還是79%。
人類可利用的水資源在不斷減少,而隨著時(shí)間的推移,農(nóng)業(yè)灌溉,正在變得越來越艱難。
我國是農(nóng)田灌溉率最高的國家,但仍然有50.3%的耕地是旱作,就在這50.3%的旱地上,生產(chǎn)著全國43%的糧食、75%以上的牛羊肉、60%的溫帶水果,同時(shí)還聚集著70%以上的生態(tài)脆弱區(qū)。
旱地占據(jù)半壁江山,如何在旱地上種出更多的糧食、蔬菜、水果,養(yǎng)成牛羊雞鴨等,關(guān)系著14億人飯碗的安全,也關(guān)系著無數(shù)像賈永珍這樣的耕作者切身的利益。和有灌溉條件的水澆地、水田不同,旱地農(nóng)業(yè)更脆弱,對氣候的依賴程度更高,風(fēng)險(xiǎn)也更大,一次春旱,可能會讓種子播不下去,一場連綿的秋雨,也可能讓糧食收不回來。如何在喜怒無常的大自然中,獲得穩(wěn)定的收成,是旱農(nóng)永遠(yuǎn)要面對的問題。
再次出發(fā)的旱農(nóng)
對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來說,利用雨水可能比利用其他水源的時(shí)間更長,1萬年前的北京東胡林,新時(shí)期時(shí)代的人類,馴化了最早的黍子,種植在遠(yuǎn)離河道的山坡上,它們依靠雨水生長、開花、結(jié)實(shí),成為人類發(fā)現(xiàn)最早的農(nóng)業(yè)遺址。8000年前的內(nèi)蒙古敖漢,人們在旱地里種植谷子,生產(chǎn)糧食,被認(rèn)為是旱作農(nóng)業(yè)最早的起源之一。
漫長的旱作農(nóng)業(yè)歷史中,人們積累了許許多多利用雨水的經(jīng)驗(yàn)和方法,一代代傳承。但同時(shí),在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)興起之前,傳統(tǒng)的旱作農(nóng)業(yè)進(jìn)步緩慢。
賈永珍還記得他小時(shí)候下地的情景,那是上世紀(jì)80年代,黃土高原上剛剛開始種植玉米,大量種植的,還是耐旱的谷子、高粱、大豆等,人類刀耕火種,用牛犁地,用鋤頭鋤草、用鐮刀收割,秋收的時(shí)候,一家老小齊上陣,天沒亮下地,天黑了還沒回家,那是黃土高原上最熱鬧但也最艱辛的時(shí)候。
即便如此,豐收依然是難得的景象,風(fēng)調(diào)雨順的年代,一畝地的玉米也不過收500多斤,谷子300多斤,大豆200多斤。而如今,除非遇到極端天氣,玉米可以獲得1800斤以上的穩(wěn)定產(chǎn)量,哪怕是春寒秋旱,也能夠保證產(chǎn)量。
“歸根結(jié)底,其實(shí)就是一句老套的話,科學(xué)種田,科技興農(nóng)。”賈永珍說。
2023年9月,山西壽陽,黃頭高原上的秋景。姜擁軍 攝
短短40年中,賈永珍親歷了旱地農(nóng)業(yè)的顛覆性變遷,在縣里支持和與農(nóng)業(yè)科學(xué)院、農(nóng)業(yè)大學(xué)等農(nóng)科機(jī)構(gòu)合作下,在他負(fù)責(zé)的合作社中,許多新的技術(shù)會第一時(shí)間推廣,“我們采用科學(xué)家選育的耐旱高產(chǎn)良種、田間微地形集水、覆蓋保墑、有機(jī)物料多途徑還田、種養(yǎng)循環(huán)等技術(shù),極大地提高了作物產(chǎn)量,維持了區(qū)域生態(tài)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)、生態(tài)和生計(jì)三生融合發(fā)展。同時(shí)還有深耕深松、測土配肥、秸稈還田等技術(shù),保水保墑,增加地力。”
壽陽位于晉東豫西交界處,是灌溉區(qū)和旱作區(qū)的過渡帶,生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜、生產(chǎn)方式多樣。從上世紀(jì)80年代開始,旱農(nóng)科學(xué)家們在這里攻關(guān)新的旱農(nóng)技術(shù),結(jié)合傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn),融合現(xiàn)代科技,推動千萬年的旱作農(nóng)業(yè)再次出發(fā),開啟旱農(nóng)現(xiàn)代化的進(jìn)程。
努力去適應(yīng)自然
水是農(nóng)業(yè)的根基,更是旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)的核心。數(shù)據(jù)顯示,在糧、棉、油、蔬菜等生產(chǎn)中,全國每年作物實(shí)際消耗的水量在7500億方左右,其中只有2000億方左右是灌溉水,其余5000多億方來源于自然降水。
“怎么樣高效利用自然降水,怎么樣減少水分的非生產(chǎn)性損耗,是旱農(nóng)技術(shù)研發(fā)永遠(yuǎn)不變的主題。”在中國農(nóng)科院山西壽陽站,負(fù)責(zé)人孫東寶說。
30多年前,中國農(nóng)科院在山西壽陽建立旱作農(nóng)業(yè)野外觀測站,科學(xué)家們常駐鄉(xiāng)村和田間,深挖傳統(tǒng)的旱農(nóng)精華、創(chuàng)新現(xiàn)代旱作農(nóng)業(yè)科技,一點(diǎn)點(diǎn)改變著這里千年不變的耕作方式。
梯田,不僅僅是為了耕作方便,更可以保持水土,防止水土流失。砂田,通過砂石覆蓋,達(dá)到保墑的效果。魚鱗坑,可以集存山坡上的雨水。還有間作、輪作等,可以防止連作障礙,還能培肥土壤……
這些傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)彌足珍貴,但僅有這些,旱地農(nóng)業(yè)可能仍會停留在低產(chǎn)低效的時(shí)代,遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上社會的發(fā)展和糧食需求的增長。
更多新的技術(shù)進(jìn)入了旱農(nóng)耕作中,比如覆蓋,從秸稈覆蓋到地膜覆蓋,再到可降解地膜覆蓋,這些不同的覆蓋形式,適用于不同的環(huán)境和自然條件。
在壽陽常村,老支書侯志強(qiáng)是旱作農(nóng)業(yè)變遷的經(jīng)歷者,也是現(xiàn)代旱農(nóng)技術(shù)的受益者,2011年,他發(fā)動村民集資,種植了200畝玉露香梨,這是一種專為旱地培育的優(yōu)質(zhì)水果,成活之后幾乎不用澆水,完全依靠自然降水即可實(shí)現(xiàn)豐產(chǎn),尤其在果實(shí)成熟期需水更少,水多了反而不好。如今,村里已經(jīng)有6600畝雨露香梨,三分之一開始掛果,年產(chǎn)量在600萬斤左右,地頭價(jià)格每斤5元到6元,每年都供不應(yīng)求。
9月26日,山西壽陽,黃土高原進(jìn)入了秋收季節(jié)。新京報(bào)記者 周懷宗 攝
種植在黃土旱塬上插根吸管就可以喝水的玉露香梨,正在成為知名的品牌,也成為“旱地淘金”的典范。
優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品帶來的旱地農(nóng)業(yè)新氣象,并非一蹴而就,而是經(jīng)歷了許多努力和探索。
據(jù)了解,40年來,我國旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步,至少經(jīng)歷了三個(gè)大的階段。從上世紀(jì)80年代到2000年左右,主要解決增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的問題,尤其是黃土高原上的中低產(chǎn)田,通過種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、耐旱品種選育、溝壟集雨,秸稈地膜覆蓋等技術(shù),使得技術(shù)推廣區(qū)的單產(chǎn)從不到200斤,提升到380斤左右。2000年至2020年,則主要解決水的利用效率問題,數(shù)據(jù)顯示,目前我國旱地水資源利用率已提升至68%,與21世紀(jì)初相比提升了12個(gè)百分點(diǎn)。2020年后,“適水種植”逐漸成為旱農(nóng)技術(shù)的核心理念,“旱作農(nóng)業(yè)的發(fā)展,不是與天抗?fàn)?,而是適應(yīng)自然,最大程度地利用自然。”
五大旱區(qū)的革新
從上世紀(jì)80年代至今,我國旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)生了怎樣的變化?現(xiàn)代化的旱作農(nóng)業(yè)又是怎樣的?
中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展研究所研究員龔道枝,常年從事旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)研發(fā)與推廣,他告訴記者,旱作農(nóng)業(yè)并非只有一種模式,我國旱作農(nóng)業(yè)分布極廣,從缺水的北方,到雨水豐沛的南方,都有旱地,它們的旱作技術(shù)也各有特點(diǎn)。
“如果總結(jié)旱作技術(shù),可以籠統(tǒng)地概括為集水、蓄水、保墑、提效等,但要實(shí)現(xiàn)這樣的效果,在不同的地方則有不同的方法?!饼彽乐φf。
按照降水的豐缺程度,旱作農(nóng)業(yè)區(qū)大致可以分為干旱區(qū)、半干旱區(qū)、半干旱偏旱區(qū)、半濕潤易旱區(qū)等。龔道枝介紹,旱農(nóng)科學(xué)家們在不同區(qū)域研發(fā)了不同的旱農(nóng)技術(shù)模式,如針對華北丘陵半濕潤偏旱區(qū)春旱頻繁的情況,研發(fā)的壽陽模式,以溝川壩地玉米秸稈秋季全量直接還田技術(shù)、垣坪旱地玉米秸稈秋冬覆蓋春還田技術(shù)等為代表。針對西北半濕潤易旱區(qū),研發(fā)甘肅鎮(zhèn)原模式,以玉米全膜雙壟溝覆膜集雨種植技術(shù)等代表。針對東北風(fēng)沙半干旱區(qū),研發(fā)了遼農(nóng)阜新模式,以玉米(谷子)花生間作、高留茬覆蓋、秋覆膜、溝壟種植、秸稈條帶還田等技術(shù)為代表……“其實(shí),就是針對不同旱作區(qū)的需求,提高降水利用率,培肥土壤,盡可能地保障豐產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)?!饼彽乐φf。
就在距離北京不遠(yuǎn)的河北衡水,以冬小麥為核心的適水種植模式,正在不斷推廣。衡水位于華北北部,水資源短缺,自然降水不能滿足現(xiàn)有的種植需求,而灌溉用水短缺,為此,龔道枝和團(tuán)隊(duì)科研人員研發(fā)出新的生產(chǎn)模式,“技術(shù)核心是減少一次灌水,將冬小麥的3次灌溉減少為2次灌溉,同時(shí)通過選擇耐旱品種、深松深耕蓄水、秸稈全量還田等,提高對天然降水的利用效率。”龔道枝說。
旱農(nóng)迎來新收獲
秋風(fēng)吹過大地,大江南北即將迎來新一季的秋收。賈永珍的合作社中,500多位社員的1.8萬畝耕地上,玉米、谷子、高粱、大豆等,收獲得比過去更晚。
在人力收獲的年代,人們糧食剛剛成熟時(shí)收獲,拉回家晾曬、脫粒,然后才能賣出去。但在規(guī)?;默F(xiàn)代種植模式下,糧食可以在地里待更久的時(shí)間,等待水分更少的時(shí)候統(tǒng)一機(jī)收,在地頭就賣出去了。
適度規(guī)模是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要特征之一,賈永珍負(fù)責(zé)的1.8萬畝地,已經(jīng)相當(dāng)于一個(gè)大農(nóng)場,耕種管收全程機(jī)械化,從選擇品種、制定計(jì)劃、播種、施肥、鋤草、收獲,所有的過程中,都使用現(xiàn)代旱作技術(shù),合作社成員們,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,在秸稈覆蓋、地膜覆蓋、深耕深松等保水保墑技術(shù)的支撐下,也可以實(shí)現(xiàn)秋水春用,前一年秋天的雨水被牢牢地保持在耕作層,供下一個(gè)春天使用。
在常村,6000多畝雨露香梨也進(jìn)入了采收季,在往年,僅玉露香梨一項(xiàng),為村民們帶來的收入,人均就超過1萬元,而隨著種植面積的擴(kuò)大,村里的收入也在不斷增長。
侯志強(qiáng)還記得10多年前,他第一次到蘇州,看到蘇南農(nóng)村時(shí)的感觸,“同樣是農(nóng)民,那里的人存款百萬的比比皆是,而我們黃土高原上,存款10萬的都少。”他說,“但現(xiàn)在不一樣了,我們雖然還比不上南方發(fā)達(dá)地區(qū)的鄉(xiāng)村,但和以前比,已經(jīng)有了翻天覆地的變化。”
在更廣袤的北方旱區(qū),還有數(shù)億畝玉米、數(shù)千萬畝大豆以及許許多多的糧食作物,也即將進(jìn)入秋收季節(jié),在甘肅鎮(zhèn)原、遼寧阜新、內(nèi)蒙古武川、河北衡水等地,不同的旱作農(nóng)業(yè)模式正在改變著當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn),并推廣到更廣闊的旱作區(qū),保障著14億人的糧食安全,也為當(dāng)?shù)財(cái)?shù)以億計(jì)的農(nóng)民,帶來新的收獲。