渗水地膜穴播谷子的技术推广与扶贫效应

武彩娟 ，杨三维 ，李瑞珍 ，候 蕊 ，禾 璐 ，韩渊怀 ，姚建民 ，李红英

（1.山西农业大学农学院，山西 太谷 030801；2.山西省农业科学院农业资源与经济研究所，山西 太原 030006；3.晋城市城区农业委员会，山西 晋城 048000；4.山西省农业科学院玉米研究所，山西 忻州 034000）

我国黄土高原等半干旱地区的农业生产主要依靠自然降水，但该地区降水量相对较少，年平均降水量仅为450 mm左右，降水年际变化较大，时空分布不均匀，且年蒸发量大于1 500 mm[1]，导致干旱频繁发生，水资源短缺成为影响该地区粮食产量的重要限制因子。

谷子是特色杂粮作物，具有耐旱、耐瘠、抗逆性强等生物学特性，在东北、华北、西北地区广泛种植，是低耗水、低耗肥的环境友好型作物，对缓解我国北方地区缺水的农业现状具有重要意义，但我国谷子种植因单产低、生产方式相对落后等问题[2]，其种植面积占农作物的比例从1980年的20.7%下降至2013年的7.9%[3]。近年来，随着机械化播种方式的推广，劳动投入减少，生产积极性提高，我国谷子的播种面积有所回升，虽然谷子机械化播种能够加快播种进度，增加出苗率，但不能改善干旱缺水环境对谷子整个生育期的不良影响。

作物覆膜种植因其可以增温保湿、提高农作物产量，成为雨养农业区最主要的抗旱栽培方式[4]，但植株生长后期塑料薄膜覆盖会加速叶片衰老，而且在多雨年份，塑料薄膜覆盖的植株与无覆盖相比，产量并不会增加[5]。因此，山西省农业科学院农业资源与经济研究所研制出具有渗水、保水、调温和微通气等特性的渗水地膜[6]。同普通地膜相比，渗水地膜配套相应铺膜穴播机的波浪形全覆盖精密穴播技术，平均增产幅度高达100%以上，是旱地谷子高产示范模式[7-8]。近年来，随着渗水地膜栽培谷子在我国气候冷凉、全年降水量少、丘陵旱地面积广等区域的不断扩大，促进了谷子产业的发展，增加了农民收益，为贫困地区的扶贫开创了新路径。

1 示范推广技术及增产效应

渗水地膜穴播是一项旱作省人工的高产栽培技术[9]，按照旱地谷子机械整地、配方施肥、优选良种、种子处理、机械覆膜精量穴播一次作业、合理密植等农机农艺配套综合集成技术的要求，在旱平地使用宽为1 650 mm、厚为0.01 mm的渗水地膜和2MB-1/4穴播机，在旱梯田使用宽为800 mm、厚为0.01 mm的渗水地膜和2MB-1/2穴播机进行种植与管理，实现谷子的机械化和规模化种植，解决了山西省干旱冷凉地区的低温、缺水问题。

渗水地膜的增产效应主要是通过改变膜下的温度和水分等生态条件，创造有利于植物生长的微环境，从而改良植物生长发育阶段的农艺性状和经济性状来提高产量。

渗水地膜是带有双层微米级小孔的通透性地膜，具有弹性形变，其单向渗水保水功能可减少土壤表面水分的蒸发，尤其在缺水干旱地区，有利于植株对发生频率高且降水量小于10 mm/次的小雨资源的充分利用，从而提高膜下的水分利用率。其中，渗水地膜覆盖在植株生育前期储藏较多的小雨，土壤表层的含水量增幅最大，在生育后期，深层土壤含水量比普通地膜覆盖增加的幅度更大[10]。渗水地膜有利于气体交换，可调节膜下土壤温度[11]，在谷子苗期起增温效应，使地积温增加[7]，在谷子生长后期的高温阶段，即高于35℃时，膜下通过气体交换散热，起降温作用，渗水膜下可调节的地温有利于谷子整个生育期的生长。适宜的土温和含水量可以为谷子萌发创造良好的环境，从而使谷子出苗期提前，提高出苗率，降低空穴率[9]；也可以促进谷子根系的生长发育与吸收能力，增加谷子的根长、根表面积、根体积和根尖数[12]，增强根系在土壤中的分布[13]，发达的根系亦是谷子增产的根源；也可以促使土壤中微生物的生物量和活性增加，使膜下的微生物指标优于无覆盖[7]；同时膜下适宜的环境能够提高植株对肥料的吸收利用率。渗水模式下谷子苗期和花期的叶面积指数较大[7]，旗叶的叶面积也较大[14]，使植物接受充足的阳光，提高作物光合效率，增加籽粒产量。从抽穗期至收获期，渗水地膜穴播谷子的干物质积累速率相对较快[14]，促进作物高产[15]。在渗水地膜穴播中，植物的株高、茎粗[10]等农艺性状和单株鲜质量、千粒质量、穗粒数[16-17]等经济性状相对较大。茎粗加大可防止大雨后茎秆倒伏，间接增加谷物产量；千粒质量和穗粒数是构成作物产量因素的重要组成部分，使谷子增产，达到高产优质的目标。

2 示范推广规模与区域

渗水地膜谷子于2016年在山西北部山阴县和神池县成功推广2 333 hm2后，2017年又在山西省42个县市示范推广4万hm2，占全省谷子种植总面积的15.8%。其中，首批安排15个县推广1.4万hm2，第2批在忻州市政府积极要求下与当地14个县市的贫困区对接追加安排19 667 hm2，即计划内安排总面积33 667 hm2，共涉及29个县市区，计划外在浑源县、广灵县、榆社县等13个县市自发组织示范推广 6 333 hm2。

2017年山西省渗水地膜谷子的示范推广除运城市外，几乎覆盖所有市。除阳泉市外，其余均涉及多个贫困县。渗水地膜谷子推广面积在0～667 hm2的有4个市，分别是阳泉市、晋中市、临汾市、晋城市。其中，阳泉市推广面积为33 hm2；晋中市推广面积667 hm2，共涉及6个县，包括的贫困县有左权县和昔阳县，贫困县占比33.3%；临汾市推广面积为67 hm2，共涉及2个县，包括的贫困县有大宁县，贫困县占比50.0%；晋城市推广面积为33 hm2，共涉及1个县，即属于贫困县的沁水县，贫困县占比100.0%。推广面积在667～3 333 hm2的有4个市，分别是朔州市、太原市、吕梁市、长治市。其中，朔州市推广面积为3 000 hm2，总共涉及2个县，包括的贫困县是山阴县，贫困县占比50.0%；太原市推广面积为1 733 hm2，总共涉及3个县市，包括的贫困县有阳曲县和娄烦县，贫困县占比66.7%；吕梁市推广面积为2 333 hm2，共涉及3个县市，包括的贫困县有岚县和石楼县，贫困县占比66.7%；长治市推广面积为1 667 hm2，共涉及6个县，包括的贫困县有武乡县、沁县和壶关县，贫困县占比50.0%。推广面积在3 333～6 667 hm2的是大同市，总共涉及4个县，包括的贫困县有浑源县、广灵县和灵丘县，贫困县占比75.0%。推广面积在23333～26667hm2的是忻州市，总共涉及14个县市，包括偏关、五台和静乐等11个贫困县，占比达78.6%。山西省内多地市示范推广的渗水地膜谷子品种多样，具体为大白谷、毛谷、晋谷 33、晋谷 21、张杂 3、张杂 6、张杂13、张杂 10、晋谷 40、晋谷 29、岚州 1、长生 07、长农35、沁黄2等。

渗水地膜谷子在山西省内进行示范推广的同时，在我国镰刀湾半干旱地区的云南、甘肃、宁夏、陕北、河北、天津、辽宁、吉林、内蒙古南线和东线，也均有技术示范点，示范面积总计6 667 hm2。渗水膜栽培谷子种植面积在0～667 hm2的有5个省，其中，辽宁省种植面积总计200 hm2；宁夏省固原市种植面积为333 hm2；陕西省榆林市和延安市种植面积分别为 300，200 hm2，总计 500 hm2；天津市静海区种植面积为200 hm2；河南省伊川县和三门峡市种植总面积为267 hm2。种植面积在667～3 333 hm2的有3个省，其中，内蒙古锡林浩特市和赤峰市种植总面积为833 hm2；河北省张家口市种植面积为1 000 hm2；此外，甘肃省天水市种植总面积达到3 333 hm2。

2017年渗水膜谷子在我国半干旱区域推广面积达46 667 hm2，约占全国谷子总面积的3.9%。此外，渗水地膜不仅在谷子种植上应用广泛，在豆类、高粱、麦类、牧草等作物上也得到推广。镰刀湾地区1 333万hm2左右具有冷凉干旱环境特点的耕地，正在通过渗水地膜技术转变为可生产有机特色杂粮和饲草作物的有利土地资源。

3 对接扶贫效果分析

参照农业部《2012年粮棉油糖高产创建项目实施指导意见》中的杂粮高产创建测产方法，组织专业技术人员和项目实施乡镇联合对山西省典型贫困县（北部的山阴县、偏关县，西部的岚县和中部的武乡县）示范推广的数万亩渗水地膜谷子严格按照测产标准和程序，进行测产验收。其中，鲜籽粒含水率用国家认定并经校正的种子水分测定仪（PM-8188-A）测定，按国家标准含水量14%进行计重。相对传统栽培方法，采用渗水地膜结合机械精量穴播技术，解决干旱缺水、气候冷凉的环境问题，同时免除谷子间苗、定苗、锄草和中耕的繁重劳动，4县谷子产量均有很大提高，增产幅度在37.4%～89.0%（图1）。在山西西北部的偏关县，未覆膜谷子（对照）产量最高，但平均增产幅度未达50%（图1），而位于山西北部的山阴县虽然对照产量最低，其平均增产幅度却大于80.0%（图1），可能是谷子品种的差异造成（表1）。由于张杂谷系列品种在产量、品质、抗逆性、适应性等方面具有明显优势[17]，在年活动积温为2 600℃的寒冷地区，张杂3分蘖成穗高，极有利于抗旱保穗，保持高产[18]，而作为名优谷子品种的晋谷21适宜在山西中部和陕西北部春播种植。因此，同晋谷系列品种相比，张杂谷可能更适合于山西北部寒冷地区的种植，因其本身产量高，所以，增产幅度小；而在年均气温为7.6℃左右，最低气温为1月，且平均气温-10.7℃，最高气温为7月，且平均气温28.6℃，年日照总时数2 832.3 h，无霜期130 d，常年多刮偏西风，年平均风速2.6 m/s的山西北部山阴县选用属于旱地优质谷的晋谷系列和谷子渗水地膜机械化波浪形穴播技术集成，充分利用光能和水、肥、气、热等条件，创建了高光效高产群体结构[19]，从而使增产幅度显著提高。

2017年在山阴县13个乡镇示范推广2667hm2，面积最大的是后所乡，为399 hm2，面积最小的是古城镇，为60hm2；在岚县9个乡镇示范推广1000hm2，各乡镇的推广面积在53～200 hm2；在武乡县5个乡镇示范推广 667 hm2，最大为蟠龙镇（353 hm2），最小为大有乡（13 hm2）；在偏关县示范推广4 000 hm2，推广最多的是楼沟（793 hm2），最少的是天峰坪（153 hm2）。渗水地膜在4个县的推广种植中均涉及贫困人口（表1）。其中，山阴县涉及130个村，包括14个贫困村，涉及农户4 868户，贫困户占比12.8%；岚县涉及75个村，其中，贫困村42个，涉及农户5 521户，贫困户占比70.9%；武乡县涉及农户2 666户，贫困户占比62.2%；偏关县涉及203个村，其中，贫困村91个，涉及农户12 276户，贫困户占比49.8%。使用渗水地膜后，山阴县种植的谷子最低产量为4 530 kg/hm2，最高产量为5 970 kg/hm2，较传统技术增产2 298 kg/hm2，预计2 667 hm2渗水膜谷子增产6128.8t；岚县最低产量7101kg/hm2，最高产量7 600 kg/hm2，较传统技术增产3 478 kg/hm2，预计1 000 hm2渗水膜谷子总增产3 478 t；武乡县最低产量为5 652 kg/hm2，最高产量为5 868 kg/hm2，较传统技术增产2 140 kg/hm2，预计667 hm2渗水膜谷子总增产1 427.4 t；偏关县最低产量5 472 kg/hm2，最高产量5757kg/hm2，较传统技术增产1530kg/hm2，预计4 000 hm2渗水膜谷子总增产6 120 t。由于各县的小米价格不一，4个县谷子每公顷的增收不一定同增产呈正相关，4个县涉及的农户户均增收均超过千元，其中，山阴县的每户增收最多，超过了5 000元。

表1 2017年特色产业扶贫“渗水地膜谷子穴播技术示范推广”情况

2017年4个典型贫困县的贫困人口收入显著增加（图2），其中，山阴县的贫困人口人均增收最高，为1 784元；其他3个县的贫困人口人均增收基本持平，约为500元左右。此外，山西省政府实行渗水地膜补贴政策，每公顷补贴60～67 kg地膜（折合人民币900～1 005元），每23 hm2配备一台铺膜穴播机，每公顷补贴田间作业费600元和复合肥600 kg。

另外，全国多个贫困县将政府、企业、农户等相互衔接，不仅有利于渗水膜穴播谷子的技术推广，更为扶贫项目作出重大贡献。其中，山阴县泰宏农业科技公司对贫困户统一提供优良种子、统一全膜覆盖机械播种、统一田间管理、统一联系订单销售等服务，推动了当地渗水地膜谷子的示范推广种植；佳县实行农户提供土地、负责谷子生长期管理及采收等工作，佳县一隆农副产品购销有限公司和榆林市东方红食品开发有限责任公司负责产前播种和产后销售等服务，佳县科技局负责定期组织农民进行技术培训，且政府支持利用互联网平台建立线上与线下相结合的销售模式。采用政府＋龙头企业＋农户的模式，真正做到产、供、销一体化服务，用科技扶贫手段助力脱贫攻坚战。

渗水地膜谷子穴播技术仅比普通田多投入地膜与机播费用，但解决了农村劳动力缺乏和间苗难等问题[20]，并取得显著的增产增收效果，收到良好的社会效益与经济效益，在农业产业扶贫发展方面具有重大的推动作用。

4 存在的问题及建议

4.1 农民科技意识差，应加大培训力度

部分农民担心采用渗水地膜免间苗技术后谷子不能正常生长，随意间苗，影响产量，影响技术推广的效果。建议加强科技培训，加大宣传力度，提高播种质量，以便更好地发挥渗水地膜的覆盖效应。

4.2 各地采购的渗水地膜与播种机结算时间较晚，建议设计有效的资金链

2017年经费未到位时，部分技术转化企业进行大额度风险投资投产，确保示范推广农资的及时供应。其中，长治市永成农机公司投资数百万元提供近千台播种机，山西物产集团民生塑料制品公司等省内企业以及甘肃福雨塑料公司投资近4 000万元提供3 000 t渗水地膜产品。7月国家下拨的资金已经到位；到9月底，省里的资金文件才下发到县；企业贷款压力巨大，春季供应的农资到秋收后的10月下旬，仍未能回款。建议督促示范县尽快结算的同时，为来年设计更有效的资金使用方式。

4.3 尽快研究建立和推广高效用水旱作技术体系

落实习近平总书记指示，大力发展有机旱作农业，在山西省北部和西北部发展有机旱作农业包括建立秋雨春用、小雨大用、周年保水的旱作技术体系，发展旱坡地旱平地秋深耕加春季渗水地膜波浪形覆盖穴播谷子、豆类、高粱等旱作高产技术示范推广、高海拔旱平地缓坡地渗水地膜波浪形全覆盖穴播燕麦（莜麦）旱作高产技术示范与推广、降解渗水地膜覆盖马铃薯并在膜上全面覆土的旱作高产技术示范等工程。

5 发展前景

谷子渗水地膜机械化穴播技术实现良种良法配套[21]与农机农艺融合的完美效果[22]，使镰刀湾半干旱地区10 mm以内降水资源的利用率显著提高。近年来，我国深入推进农业供给侧结构改革，推动农业结构调整与产业转型升级，用科学技术打造有竞争力的产业，发展以渗水地膜谷子为主的特色杂粮产业，同时注意加强产业全链条的支撑，及时做好与企业对接，与市场对接，提高贫困人口的人均收入，达到精准扶贫、精准脱贫[23]，实现科技扶贫。随着渗水地膜谷子穴播技术的大面积推广应用，有利于实现规模化种植、产业化经营，对振兴杂粮产业和脱贫攻坚具有深远意义。