积水成流润旱田——渗水地膜技术助力科技扶贫

文|姚建民 山西省农业科学院农业资源与经济研究所

山西省农业科学院渗水地膜杂粮旱作高产技术创新团队研究开发渗水地膜机械化旱作技术，实现小雨资源高效利用，有效提升作物产量，助力科技扶贫。在2018年全国农业农村科技工作会议上，团队代表以渗水地膜机械化旱作技术做典型发言，得到了与会代表的认可，“相关技术值得在更多的地区推广”。

水是生命之源、生产之要、生态之基。农业生产离不开水，而干旱缺水已经成为世界性难题,高效利用水资源是21世纪农业可持续发展的关键技术。中国是世界上旱地农业发展历史最久的国家之一，如何让干旱的土地“喝饱”并“锁住”更多的水分，实现农水集约增效，利用科技破除农业发展的制约瓶颈，我国在旱地农业技术理论和实践这条艰苦探索的道路上从未停歇。

科研攻关 渗水地膜高效利用小雨资源

山西省农业科学院渗水地膜杂粮旱作高产技术创新团队研究开发渗水地膜、可完全生物降解渗水地膜、杂粮覆膜种植机械和冷凉干旱山区有机旱作技术，可以高效地将小雨资源利用，水肥利用率成倍提高，产量成倍增长，节约成本，全生物降解渗水地膜，符合绿色发展的理念。

我国北方地区耕地主要是旱地，旱作技术对于农业意义重大。为了从根本上找到提高旱地粮食产量的途径，研究团队统计分析多年的降水资料，对半干旱区气候变化和土壤分布特征进行了深入研究。首次研究出半干旱区旱地年降水量多数在300毫米～500毫米之间，而10毫米以下的小雨发生频率高达70%以上，在农业生产上多数为无效降水，生产上天然降水利用率只有30%左右。这些小雨年总量高达150毫米左右，占总降水量的35%～50%，全年累积起来每亩多达100立方米左右，相当于庄稼2-3次的灌溉用水量。可这100立方米左右的水由于瞬间蒸发基本无法起到任何作用，高效利用这些宝贵的无效降水，对旱作农业发展的开发潜力巨大。

普通地膜只有增温与保墒作用，研究团队通过多年探索试验，独创研究开发出双层非对称线性微孔渗水地膜。渗水地膜具有局部微米级双层结构的微孔，在膜的结构上比普通地膜增加了渗水功能和透气功能；弥补了普通地膜不能渗水的缺陷，有渗水功能就可以将天然降水中的微雨水资源渗入膜下，将无效的小雨资源高效收集利用起来；由于双层微孔结构在渗水的同时，可将入渗到膜下的水分得以保持，水的渗蒸发得到明显抑制。

由于具有透气功能膜下好气性微生物是菌肥菌，利于养分转化利用，提高表土层肥料利用率，而普通地膜不通气膜下是厌氧环境，厌氧菌将土壤中肥料转化成毒素，降低了土壤肥力。使用后期渗水地膜将形成米粒大小的不规则孔，使地膜呈现筛网状，既能使大雨快速入渗，又能为生活能力降低的作物根系提供较多的氧气，迅速恢复根系活力，促进作物生长发育进程，大幅度提高农作物单位面积产量，更适于冷凉旱作区杂粮高产稳产。

在春季或气温较低的季节，渗水地膜与普通地膜有相似的保温增温效应，渗水地膜的膜下地温仅比普通地膜的低1℃左右。在盛夏或高温季节(气温＞35℃)时，渗水地膜下的地温明显低于普通地膜下的地温，且随气温的升高与普通地膜下的温差增大。这样，在低温季节利于作物生长，在高温特别是极端高温季节或高温时刻由于比普通地膜的地温低，更能起到护根和促进作物生长的作用。

微通气和自动调温的结果，使渗水地膜具有抗老化的功能。经试验，在玉米等作物收获期，渗水地膜仍具有较大的弹性、地面覆盖保持完好状态，很容易从地面剥离，造成的土壤残留污染大大降低。

研究团队与中国科学院长春应用化学研究所联合协作攻关，成功地开展了聚碳酸酯PPC全生物降解渗水地膜的研发与试验示范，实现了降解渗水地膜周年覆盖保水，来年全部无害化分解，亩用量少，生产成本低，绿色环保，是替代现在聚乙烯PE地膜的最理想产品。

在宽幅渗水地膜试验示范推广过程中，量身设计开发出2MB-1/4波浪形铺膜精量穴播机系列产品以及波浪形覆盖模式，实现了开沟探墒、铺膜、压膜、定量覆土、精播、镇压、波浪微地形集雨等多道工序的一次性作业，免间苗、免除草，基本上实现机械化旱作，是提高土地产出率和劳动生产率的全新现代化技术。同时，还在谷子、高粱、豆类、油菜、麦类、药材等多种作物上进行了大面积示范推广，平均增产60%以上。

倾力推广 帮助农民增产增收

渗水地膜适宜在半干旱冷凉区进行推广，分布在降水300毫米到450毫米区域，我国最适宜在长城沿线、内蒙古东部和东三省西部、青海省与新疆北部等地区推行。目前上述镰刀湾地区的所有省区成功地进行了试验示范，2017年推广70万亩，增产幅度50%以上，成为山西省等地扶贫的主推技术，2018年预计近百万亩。

渗水地膜技术研发从小雨资源的潜力分析，到渗水地膜的构想，产品研发，配套机具，覆盖模式，攻克了无数的技术难题，使这套技术达到了有效和实用。但从科研实验室到百姓们的农田，从书本上的文字变成农民能熟练运用的技能的转化不止“最后一公里”，而是十几年坚持和上千公里的田间奔波。

研究团队长期深入贫困山区，瞄准半干旱地区冷凉干旱、缺水少雨的实际，开展技术攻关，通过高度创新和高度集成的物化技术解决短板，取得了良好的示范成效。渗水地膜旱作高产技术是一项多学科、高集成的创新成果，涵盖了农业新品种、新产品、新工艺，不仅实现了良种良法配套，还形成了农机与农艺的有效结合，铺膜播种一次完成，作业效率大幅提高，但在技术推广的过程中需要专业的指导、示范。在推广过程中也遇到很多难题，一些边远贫困山地丘陵区要整套推广成套技术缺乏规模支撑，有的地区缺乏配套农业机械，有的耕地大小、坡度情况不一，有的农民必须亲眼看到效果才用，示范对比工作量十分繁重。为使项目推广顺利实施，团队成员每年整个春季都奔波于数千公里的田间地头，对农户进行一组一组田间培训，面对对、手把手教学。

团队技术推广在建立起多个千亩示范片后，示范带动性强，农民认可度高，得到政府部门的重视。有了政府的支持，培训和推广工作才顺利进展。多部门联合推进协调组织效率高，通过对企业、合作社的重点扶持示范，做给农民看，教会农民干，打通了产供销渠道，带动了贫困种植户的大面积应用。这种技术转化推广的方式，市场路径好，符合国家镰刀湾地区农业调产政策和国家扶贫产业政策。

渗水地膜机械化旱作技术，增产增收成效显著。经过大面积试验示范，应用渗水地膜技术给旱地增加灌溉水，旱地粮食作物比普通地膜覆盖增产30%以上，比无覆盖的增产一倍，并创造出了旱地玉米吨粮田和旱地谷子千斤田，其中，神池县示范田的谷子平均亩产达到664．365千克，最高达到687．215千克，创下山西省乃至北方地区千亩规模旱作谷子的最高纪录，超过全国旱地谷子亩产纪录，农民增收显著。

成效显著 助力科技扶贫

2017年山西省贫困县计划在15个贫困县推广21万亩进行推广渗水地膜旱作谷子技术，由山西省农业厅、省扶贫办、省农机局和研究团队联合实施，最终在山西省40个贫困县推广完成60多万亩，旱地谷子产量普遍达400kg以上，比传统种植亩产230kg增产170kg以上，高产田亩产超过500kg，总增产10．2万吨，总增收4．08亿元，助力20多万贫困户实现脱贫增收，山阴等县摘掉了贫困县帽子。

位于山西省北部雁门关生态区的山阴县旱坡地海拔1200m左右，位于大同火山群富硒土壤地区，年均降水370mm，年均气温7℃，一月气温-10℃，七月气温23℃，无霜期130天。生长期无高温高湿天气，病虫害发生少；昼夜温差大，籽粒灌浆饱品质好。2017年，山阴县合盛堡乡双山村成功示范推广旱地渗水地膜谷子1000亩，平均亩产量由原来的150公斤增加到450公斤，每亩折合小米350公斤。“晋谷21号”谷子品质好，小米中硒、铁和锌含量高，由于是不施化肥只施牛粪，不灌溉、不除草，不打农药，注册了“关外火山土”商标，小米售价每公斤60元，亩产值高达21000元。农机专业合作社带头人陈永和将全村25个贫困户纳入合作社，实现了整村脱贫，成为朔州市的扶贫标兵。该品牌小米在深圳市场签订了百万斤订单，2018年村民们正在策划种植更大种植面积。

科技产业扶贫是检验科技成果水平的试金石，也是发现新领域形成新产业的过程，科技产业扶贫必然形成新兴产业。山阴县渗水地膜谷子2015年种植1万亩，2016年2万亩，2017年4万亩，2018年6万亩，渗水地膜机械化旱作技术成为了山阴县脱贫致富支柱产业，带动优质谷种植、特色小米加工、谷草饲料、谷草食用菌等一大批科技扶贫产业应运而生。

陕西省佳县是科技部对口扶贫县，当地科技部门积极引进渗水地膜旱作谷子技术，2017年在方塌镇和金明寺镇大面积示范种植，旱地谷子产量收入均翻番，得到贫困种植户的一致称赞和县委县政府的高度肯定。2017年12月8日，科技部副部长徐南平一行专程到示范点方塌镇羊塌村农田实地考察，深入贫困户调查访问，详细了解此项技术增产增收情况和对佳县“东方红、佳佳佳”等优质小米品牌的带动发展情况，并指示2018年要加大示范规模。佳县政府与研究团队签订了产学研协作协议，助力科技扶贫。渗水地膜旱作高产技术是助力产业脱贫的重要技术支撑，研究团队将进一步开展全生物降解地膜配方与工艺攻关，适于多种作物的山旱地机械的研发和节水省工旱作技术模式的研究与示范。主要在山西省吕梁山集中贫困片区、雁门关冷凉干旱农牧交错生态区、辽西半干旱生态区、晋陕蒙半干旱贫困山区、西海固半干旱贫困片区继续做好渗水地膜旱作高产新技术的示范推广工作，扩大应用规模，提高应用实效，大幅度增加社会、经济和生态效益，助力脱贫攻坚。