▲院士專家在麥田考察小麥生長情況。
▲麥田中無人機飛防作業(yè)。
5月下旬，籽粒飽滿的麥浪在華北大地蕩漾，又一年的麥子即將成熟。
望著500多畝即將收獲的小麥，河北石家莊藁城區(qū)藁豐種植合作社負責人曹明校心中一塊石頭落了地——收成暫且不算，今年每畝小麥投入減少約120元，500多畝地算下來，光生產成本減少就超過6萬元。
近年來，種地成本明顯增加，小麥如何種才能節(jié)本增效？這是華北地區(qū)很多小麥種植合作社面臨的共性問題。
小麥綠色發(fā)展技術集成模式為解決問題提供了有效的方案。2017年，該技術集成模式在藁豐種植合作社示范推廣，結果顯示，示范區(qū)在畝節(jié)水30~50立方米、節(jié)肥8~10公斤、節(jié)藥1/3用量條件下，畝產達600公斤左右，增產增效超過當?shù)匾话沱溙?5%。
綠色是發(fā)展新需求
華北麥區(qū)是我國優(yōu)質小麥的主產區(qū)，產量約占全國小麥總產量的40%，在我國小麥生產中的地位十分重要。然而，氣候干旱少雨、淡水資源匱乏、地下水超采成為了制約華北麥區(qū)可持續(xù)發(fā)展的關鍵因素。
發(fā)展節(jié)水小麥是華北麥區(qū)可持續(xù)發(fā)展的方向，長期以來，科技在推動華北節(jié)水小麥生產發(fā)展中發(fā)揮了巨大作用。以節(jié)水品種為代表的科技不斷進步，節(jié)水小麥生產技術創(chuàng)新能力持續(xù)增強，灌溉用水逐年減少：1990年以前，麥田一季澆水5~6次，2011年至今，麥田澆水次數(shù)降低為1~3次。
然而，華北麥區(qū)面臨的挑戰(zhàn)依舊嚴峻：用水上，80%以上以地面灌溉為主，農戶多憑經驗灌溉，水分利用效率低；用藥用肥上，化肥農藥占小麥生產物質投入的45%，部分種類化肥施用過量；植保上，綜合防治和統(tǒng)防統(tǒng)治也普及不足。
同時，華北小麥發(fā)展面臨著新形勢和新需求。小麥綠色發(fā)展技術集成模式研究與示范項目主持人、中國農科院作物科學研究所研究員孫果忠認為，目前華北麥區(qū)節(jié)水品種技術占據(jù)主導，灌溉保障能力逐年加強，種植優(yōu)勢產區(qū)日益集中，土地規(guī)模經營比例提高，農田基礎建設明顯改善，全程機械化生產基本實現(xiàn)，原糧深度加工發(fā)展迅速，從全產業(yè)鏈發(fā)展來看，都產生了以精準、高效、優(yōu)化、增值為目標的“綠色”新需求。
小麥綠色發(fā)展技術集成模式就是以增效、節(jié)本、穩(wěn)產為目標，集成節(jié)水高產廣適品種、規(guī)范化播種、“三化”精準灌溉、新型肥料減施增效、小麥病蟲害綜合防治、抗逆增產生物調控、收獲籽粒實時在線監(jiān)測、面制品加工適宜性評價等8項技術，從科技環(huán)節(jié)發(fā)力，以實現(xiàn)華北小麥生產的節(jié)種、節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥、提質、減損、增值，從而進一步加強我國小麥產業(yè)的質量、效益和競爭力。
精準用水是必要的選擇
華北農業(yè)缺水，小麥生產更缺水。據(jù)了解，冬小麥是黃淮地區(qū)最大的“用水戶”，冬小麥種植面積大，生長期又恰處于干旱時期，同期降水難以在短時間內滿足大面積灌溉需求。
曹明校告訴《中國科學報》記者，按照傳統(tǒng)的種植方式，小麥一季要澆2水到3水，澆水用工為150元/天，“澆水是最大的成本”。
不過，前一陣，當他準備跟往常一樣給麥地再澆一遍水時，卻被專家“叫停”。“專家說，從智能化監(jiān)測結果來看，地里水分滿足小麥生長需求，不用再澆水。”他說，而少澆一水，“每畝地的水費和人工費可節(jié)省60元”。
“精準用水是必要的選擇。”中國農科院灌溉所研究員孟兆江說，傳統(tǒng)的地面灌溉方式是經驗性的、粗放的，什么時候灌溉，量又是多少，難以精準，使用水效率低下。
而智能化土壤墑情檢測儀的使用則大大提高了灌溉的效率。從外表看，它與普通管子并無太大區(qū)別，但從功能上看，它可實時提供系統(tǒng)根系吸水深度、土壤有效儲水量及變化量、作物日耗水量、土壤蓄水潛力等數(shù)據(jù)，可預測未來5日降雨量和未來7日耗水量。
孟兆江介紹，該設備可自動上傳測量數(shù)據(jù)，基于墑情監(jiān)測和氣象信息，科研人員又研發(fā)了作物灌溉預報系統(tǒng)，為廣大生產管理部門和基層灌溉用戶提供遠程技術服務。
同時，針對地面灌溉方式，研究人員提出了蓄水灌溉核心技術+補充灌溉動態(tài)化管理技術，即將小麥一生需水量的80%于播種前儲灌于2米土層，以生育期降水年型確定生育期補充灌溉量，基于墑情監(jiān)測和灌溉預報確定補充灌溉時間。
由此，墑情監(jiān)測智能化、灌溉預報網絡化和補充灌溉動態(tài)化的“三化”精準用水技術提高了灌溉的精準性和預見性。孫果忠表示，以前農民總是“習慣性”澆地，“不澆心里沒底”，而“三化”技術讓農民對澆地心里更有數(shù)，應用前景十分廣闊。
全產業(yè)鏈提質增效
小麥綠色發(fā)展技術集成模式除在品種、播種、灌溉、施肥、植保等種植步驟集成應用了綠色發(fā)展技術，在小麥的收獲和加工環(huán)節(jié)，也圍繞“增效”做文章。
例如，籽粒收獲實時無損在線監(jiān)測技術應用了光譜傳感器，建立了蛋白質和水分含量的預測模型，可同時獲得收獲時的水分和蛋白質含量，檢測速度快，檢測絕對誤差小，系統(tǒng)采集的信息實時存儲于外部存儲設備，方便導出分析。
“這項技術在生產上的需求十分迫切。”孫果忠表示，以前一家一戶的種植，可能對這項技術需求不高；但在農業(yè)規(guī)模經營的背景下，對小麥籽粒水分和蛋白質含量實時檢測，便于快速區(qū)分小麥品質，實現(xiàn)優(yōu)糧優(yōu)價，從而提高種植效益。
在加工環(huán)節(jié)，科研人員在加工企業(yè)原糧采購區(qū)域內開展了大田生產小麥籽粒質量調查研究和面制品加工適宜性評價工作，明確了不同品種、不同區(qū)域生產小麥籽粒的質量狀況和加工適宜性，為企業(yè)生產面制品專用面粉原糧的采購提供了品種和生產區(qū)域信息。以此為基礎，科研人員還研制了餃子、發(fā)酵面制品等專用面粉三大類、近十個包裝規(guī)格，平均銷售價格比通用粉約高出15%，提高了面粉的專用化和附加值。
在近日于河北石家莊舉辦的小麥綠色發(fā)展技術集成模式研究與示范現(xiàn)場會上，中國農科院副院長王漢中對項目進展予以了肯定。
他建議，下一步工作要圍繞優(yōu)質、綠色、高產、多抗和多元化的需求，進一步凝練目標，更加重視小麥種植結構優(yōu)化和節(jié)水綠色發(fā)展技術的集成。
他還指出，提高小麥生產效益，必須重視規(guī)模化、機械化、智能化的技術研發(fā)和示范應用；此外，要從種植、加工和銷售全產業(yè)鏈的角度進行技術集成創(chuàng)新，要根據(jù)人民群眾的需要和市場需求，通過產業(yè)化、品牌化，促進農民增收；同時，還應更加重視關鍵技術的原始創(chuàng)新，“特別是在節(jié)水抗赤霉病小麥品種培育、智能化生產設備等方面加強基礎研究。”他說。
