山西省作物高产高效综合生产技术研究

邵新胜，梁哲军，赵海祯，席天元

（山西省农业科学院棉花研究所，山西运城 044000）

20世纪60年代以“高产矮秆品种+化肥+灌溉+农药”为技术特征的第一次绿色革命，大幅度提高了粮食单产，为解决全球粮食安全问题作出了重大贡献。但是伴随第一次绿色革命的“高投入、高产出”的生产方式而来的水、肥、农药的过量投入所产生的严重生态环境问题，如水资源短缺、土壤退化、环境恶化、生物多样性下降等正影响着农业进一步可持续良性发展。为确保21世纪中叶80亿～100亿人口的粮食安全，自20世纪90年代以来，世界农业正孕育一场新的“双重绿色革命”，即：在进一步大幅度提高粮食单产的同时，又要保护环境、提高水肥利用效率，实现可持续发展，走“适度低投入、高效高产出”的新道路。因此，创新和发展作物高产、超高产和资源高效利用技术已成为全球农业研究的重要方向和热点。

1 国内外在作物高产高效生产技术领域的研究与发展

1.1 国外在作物高产高效生产技术领域的发展现状

20世纪60年代掀起的第一次绿色革命，大幅度提高了主要农作物单产水平，人均粮食增加了2.7%，为全球粮食安全作出了巨大贡献。然而，20世纪80年代中期以后，第一次绿色革命的增产效应逐渐暗淡，特别是1998年以来，粮食总产逐年减少。因此，世界粮食理事会正式提出开展第二次绿色革命的号召，其中心任务是大幅度提高耕地生产率，但高产必须建立在可持续发展的基础上，在提高生产率的同时，改善、保护和合理利用农业环境和资源，被称为“双重绿色革命”（Doubly Green Revolution）或“可持续绿色革命”（Evergreen Revolution）。其主要内容包括：培育超级高产作物品种；发展作物高产和高效资源综合管理技术；建立工程节水、生物节水、农艺节水、管理节水的综合高效节水技术体系；研究新的可持续发展农业生产系统；减少化肥使用量，提高肥料利用率，减少化肥污染；提高土壤可持续生产能力的土壤养分综合管理体系；发展综合的病虫害管理技术，减少农药使用量；发展农业生产综合信息技术，包括遥感技术、地理信息系统和全球定位系统，为农业生产的资源环境、生产状况、气象和生物灾害提供有效测报。

1.2 我国在作物高产高效生产技术领域的发展现状

我国从20世纪80年代以来，开始研究作物高产高效生产技术体系，主要有：（1）粮食作物高产高效生产技术[1-2]。在水稻、玉米、小麦等主要粮食作物上建立多种高产高效技术，如南方稻区“旱育稀植”[3]、“小群体、壮个体、高积累”杂交稻配套体系；山东小麦早播精播高产栽培体系；华北地区“冬小麦四统一技术（节水、省肥、高产、简化栽培）”等一系列技术体系，为我国粮食安全作出了贡献。（2）经济作物高产高效生产技术。建立、推广棉花等经济作物高产高效栽培技术体系，如棉花等作物的地膜覆盖栽培技术、棉花全程化控技术、大豆垄三栽培技术等。近年来，特用作物、药用作物、能源作物也受到重视。（3）水肥高效利用技术。其主要包括节水省肥品种的研发、调亏灌溉[4]、精确定量灌溉、污咸水灌溉、一次性施肥、精确施肥、缓释肥、平衡施肥等在多种作物上的应用，并取得明显的效果。（4）高效农作制度及其技术[5]。如免耕保护性耕作、间套作生物多样性及互作、节水型种植制度等理论和技术已经取得较大成就。

2 山西省作物生产现状与技术需求

2.1 山西省气候特征与农业生产现状分析

山西省处于我国大陆东部，属于温带大陆性气候，大部分地区为半干旱气候，年降水量为400～650 mm，比全国平均年降水量低16.6%，是全国严重缺水省份之一；并且水资源分布存在着南北差异大、年际变化大、季节性变化大、雨热不同步等诸多问题。在水资源使用上，存在着水资源严重不足和严重的水资源浪费现象（每立方水生产粮食不足1 kg）。不仅如此，在作物生产中片面追求高投入、高产出，过量施用氮肥现象十分普遍，大肥与大水结合导致氮肥利用效率低，施肥的增产效应和经济效益普遍下降，同时造成严重的环境问题[6-8]。

据调查，山西省南部高产田小麦—玉米一年两作纯氮施用量通常为500～550 kg/hm2，而冬小麦的氮肥表观利用率只有20%～30%，夏玉米氮肥表观利用率通常只有15%左右，大量氮肥流失造成了地下水污染。因此，面临日益增长的农产品需求，农业生产必须高产；面临日益严峻的水资源危机和环境危机，节水、省肥、资源高效利用势在必行；面临提高农民收入和农村经济可持续发展的迫切愿望，建立各类作物节水高产、高效的生产技术体系已成为山西省发展区域可持续农业的重大战略需求。

2.2 山西省作物生产技术发展现状

近年来，小麦、玉米、棉花等主要农作物普遍存在生产成本上升、种植效益下降的现象，导致农民收入增长缓慢，降低了农民的生产积极性。同时，现行生产体系中水、肥、农药过量投入，农业生产和农民生存环境受到严重污染。合理有效地利用有限资源，提高其利用效率，是关系到全面建设小康社会总体目标的大事，是实现和促进我国农业和国民经济可持续发展的关键。实行节水、省肥、减药、省工等农业综合高效技术体系的推广，有利于发挥水、肥、药的增产效益，降低生产成本；有利于发展无公害农产品生产和提高农产品质量；有利于提高山西省农产品竞争力和增加农民收入。同时，还可以减少不合理施肥、施药所带来的面源污染。这是一项具有经济效益、社会效益、生态效益的战略性措施，应给予高度重视和支持。

2.3 山西省作物生产的技术需求特征

当前，山西省农业生产面临着三大突出问题需要解决，一是粮食安全；二是生态环境安全；三是农民增收。解决这三大问题的基础是解决作物高产与资源高效利用、高经济效益相统一的问题，这就需要转变作物增产方式，由“高投入、高产出”的传统增产模式转变为“适度低投入、高效高产出”的新的增产模式，并需要相应地变革作物生产技术体系。为适应这种需要，开展具有区域特色的作物高产高效单项研究、创新性技术研究，综合集成并不断转化和应用，具有重要的现实意义。

3 山西省作物高产高效综合生产技术研究

3.1 山西省作物高产高效综合生产技术研究的目标

我国作物生产目标已经由过去单一的产量转向高产、优质、高效、生态、安全等多目标的统一。特定区域，在兼顾多目标基础上，高产与高效的结合是作物科学技术发展的根本要求。因此，在研发内容上，应立足于山西省区域特色，服务于地方支柱农业产业，主要内容有：为确保粮食安全，要求粮食单产必须有大幅度提高；水资源短缺，必须发展作物高产高效节水技术，大幅度提高作物水分生产效率；许多地区存在高投入、高成本、高污染的严重问题，必须改革现行技术，综合提高资源利用效率和生产效益；围绕作物高产目标，需要开发应用新作物、新品种、新技术；优化资源配置和作物结构，进一步发展集约多熟高效农作制度，全面提升山西省作物生产的科技水平，加快作物高产高效生产技术转化与应用。

3.2 山西省作物高产高效综合生产技术研究的内容

针对山西省水资源紧缺状况日益严重，以山西省粮、经、饲主要作物为对象，以高产、超高产与资源高效、经济高效的统一为目标，创新研究、引进改造、综合集成与示范推广相结合，高新技术与适用技术并举，在粮食作物节水省肥高产高效技术研究与示范[9-10]、棉田高效种植模式及开发[11]、高效经济作物高产关键技术与开发、作物抗逆与环境友好技术研究及开发、农业成果转化扩散模式方面进行研究。同时，建立山西省作物高产高效综合技术实验室，形成区域作物高效技术研发创新平台，提升科研创新、人才培养和成果转化能力和研发水平。

3.3 作物高产高效生产技术的研究与扩散途径

实行科研院所与地方紧密结合的技术研究模式，吸收地方科技骨干及农户参与研究和示范推广，一旦形成成果，并能够迅速推广和扩散，争取在区域农业生产中发挥重要作用，从国家、地方、科研单位等多条渠道争取更多的资金、物力、人力支持。探索、创新科学技术高效扩散途径，通过创新成果的转化示范和推广，无偿技术培训、咨询服务和有偿物质生产资料供应有机结合等多种方式，促进新技术快速应用到生产实践中。

4 作物高产高效综合生产技术对山西省农业发展的促进作用

集中力量开展作物高产高效理论和技术的创新性研究，可为区域作物的可持续发展提供关键技术支撑，提升山西省作物生产的科技水平，促进山西省作物科学发展。集中研究、引进、筛选、示范作物生产的新技术、新模式、新产品、新成果，可为山西省作物生产适用性科技成果提供示范、展示的窗口与平台；通过快速推广技术，可为农村、农民、农业提供作物生产科技咨询与信息服务，有助于提高区域可持续农业发展和新农村建设，培养作物生产科技创新与开发人才，培训农业技术员和农民，这将为区域农业全面发展提供重要科技力量。开展国内外学术交流与合作，有助于吸引人才，提升山西省作物生产科技水平，扩大山西省科技的影响力。

［1］王连敏.关于作物栽培学科面临的危机与发展的思考[J].黑龙江农业科学，2010（5）：23-24.

［2］王志敏，王树安.发展超高产技术，确保中国未来16亿人口的粮食安全[J].中国农业科技导报，2000（2）：18-21.

［3］关国杰，范丽萍，苏晓燕，等.寒地水稻旱育稀植栽培技术[J].内蒙古农业科技，2004（S1）：147.

［4］孔庆波，聂俊华，张青.生物有机肥对调亏灌溉下冬小麦苗期生长的影响[J].河南农业科学，2005（2）：51-53.

［5］郭志利，卢成达，孙常青.山西省作物栽培生理研究的重要性及发展对策[J].山西科技，2010，25（2）：14-16.

［6］吕丽华，王慧军，王璞.不同施氮量下夏玉米产量形成的源库关系[J].华北农学报，2010，25（2）：194-199.

［7］夏来坤，陶洪斌，朱金城，等.施氮时期对夏玉米碳氮运转及氮肥利用的影响[J].华北农学报，2009，24（3）：208-211.

［8］孟会生，王静，闫永康，等.灌溉和施肥对土地整理区小麦产量和土壤养分的影响 [J].山西农业科学，2010，38（9）：40-41，77.

［9］田良才，牛天堂，李晋川.关于山西现代农业发展的战略思考[J].山西农业科学，2009，37（9）：38-44.

［10］王娟玲.山西旱作节水农业发展战略的思考 [J].山西农业科学，2009，37（9）：88-90.

［11］梁哲军，赵海祯，齐宏立，等.旱地棉花高产模型及优化途径研究[J].山西农业科学，2003，31（3）：27-30.