深读周刊·调查｜小麦如何“减肥”又高产
转自：河北新闻网
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6月12日，辛集市炜达硒粮家庭农场内举行了一场小麦测产观摩活动。这次活动吸引了来自农业农村部、河南农业大学、河北省农林科学院等多家单位的多名专家。
6月12日上午，辛集市炜达硒粮家庭农场，“十四五”国家重点研发计划部省联动项目“黄淮海北部集约化农区氮素面源污染发生过程与调控机制”课题测产现场。河北日报记者常方圆摄
测产麦田为什么能吸引这么多专家的关注？
因为这是一片“减肥”小麦示范田，与对照田相比，示范田的化学肥料投入减少了15%。
测产结果当天出炉，“减肥”小麦表现不俗——亩产731.4公斤，与对照田相比，增产率达11.5%。
小麦为何要“减肥”？“减肥”小麦如何实现高产？记者展开调查。
小麦“减肥”好处多
“2、4、6……45，小麦穗粒数45，灌浆饱满，籽粒均匀。”
6月12日上午，辛集市炜达硒粮家庭农场，农业农村部环境保护科研监测所研究员周其文蹲在田埂上，认真观测田间小麦的生长情况。数完，他又拿起一粒小麦种子，放入嘴中咬了一下。“水分低，收成差不了。”他判断。
这片麦田是综合技术模式示范田，进行的是“十四五”国家重点研发计划部省联动项目“黄淮海北部集约化农区氮素面源污染发生过程与调控机制”课题。该课题由农业农村部环境保护科研监测所主持，当天正进行田间测产。作为课题主持人，周其文对测产过程十分关注。
记者发现，示范田里分不同的小块田，每块地一侧插着红色的标识牌，大多数小块田里的小麦长势肉眼看上去并无明显差别。
“我们对小麦做了不同处理。比如这两块地：一块进行高氮处理，每亩施用氮肥30公斤；一块进行减氮处理，每亩仅施用氮肥15公斤。你看，‘减肥’的小麦长得也很好。”农业农村部环境保护科研监测所研究员张贵龙指着眼前的两块麦田对记者说。对即将出炉的测产结果，他很有信心。
收割机进场作业，机器声隆隆，不一会儿，饱满的麦粒就堆满了收割机的储粮仓。
临近中午，测产结果出来了——综合技术示范田小麦亩产731.4公斤，对照田亩产656.1公斤，增产率达11.5%。而与对照田相比，示范田化学肥料投入减少了15%。
不仅不减产，还能增产，这是项目组为小麦科学“减肥”的效果。
为了给小麦科学“减肥”，项目组采用了多种技术。辛集市炜达硒粮家庭农场负责人冯平群说，专家们来了后，种地确实和以前不一样了。
“就拿春天施肥来说，原来我们一亩地最多要用尿素30公斤。按专家的指导，一亩地只需用17到18公斤。也不再是一股脑儿都用了，专家们会根据实际情况具体指导施肥方法。”冯平群说，除了施肥，播种、浇地都和以前不一样了。
示范田“不一样”的管理方法包括秸秆还田深翻、有机无机肥料配施、水肥一体化等综合技术，项目组将其总结为氮素面源污染阻控“辛集模式”。
“‘辛集模式’关键在于‘减、控、用’三个字，通过综合技术，在源头上减少氮肥施用量，并控制土壤中的氮素向大气挥发和向地下水淋溶，提高氮肥的使用率。”项目首席专家、河南农业大学原校长介晓磊说，“辛集模式”既满足作物高产优质需求、保障粮食安全，又减少面源污染，保障土壤、地下水、大气的环境安全。与对照田相比，示范田减少氨挥发、降低硝态氮淋溶均超过40%。
小麦玉米轮作是黄淮海地区粮食生产的主要方式，氮肥、磷肥等是保障粮食高产稳产的重要肥料。而化肥使用的过量和不当，也已成为农业面源污染的主要原因之一。
“施肥量大是黄淮海地区面临的一个共性问题。河北以旱涝保收的水浇地为主，灌溉强度高，会加剧氮磷损失。同时，黄淮海地区也是全国集约化养殖的密集区，畜禽废弃物中含有大量的氮磷，也给农业面源污染防治带来了难题。”河北省农林科学院农业资源环境研究所副所长孙世友说。
二十世纪七八十年代起，化肥开始在农业生产中普遍应用，一段时间内，施肥量增加确实给粮食产量带来了增长，但农业已从主要依靠拼资源、拼消耗转为寻求可持续发展，如何在保证粮食产量稳定增长的同时，为作物合理“减肥”，成为现阶段农业绿色发展面临的重要课题。
用新技术改变旧观念
6月15日，保定市清苑区宏泽现代农业园区完成了夏玉米播种工作。今年，该园区有1000多亩地轮种小麦、玉米。
“今年播玉米，我们平均一亩地用了40公斤肥料。”园区负责人段广勤告诉记者，合作社已经连续4年使用增效复合肥。这款肥料，正是孙世友团队联合企业研发的。
“以往用普通肥，不管是小麦还是玉米，一亩地都得用70到80公斤。”段广勤说，孙世友团队刚来示范推广这款新化肥时，他对效果曾有过担心。“种地都讲‘粪大水勤不用问人’，想要收成好，就得大水大肥。化肥一下少用这么多，那产量还有保障吗？”
用新肥的第一年，虽然专家建议每亩地施肥40公斤即可，但段广勤还是把每亩的肥量加到了50公斤。“开始就是怕肥不够，产量上不来。但其实我们是白担心了，产量一点都不差。”段广勤说。
那为什么新肥可以减量施用？
“‘十三五’以来，我们联合国内16家单位，通过深入研究，发现了肥料氮释放转化的减损机制，明确了影响硝态氮转化的关键因素。通过在化肥中添加有效的增效剂、抑制剂，能起到减少氮素损失、提高氮素利用率的效果。”孙世友解释。
也就是说，这款新型增效复合肥中，有一些普通化肥中没有的原料，能让新肥发挥出比普通化肥更好的效果。
腐殖酸改性膨润土便是这样的关键原料之一。
膨润土是化肥生产中使用的黏合剂，孙世友团队联合山东省农科院沈玉文团队研究发现，用腐殖酸对膨润土进行改性，改变其物理结构后，可抑制酰胺态氮的水解、增强铵离子的吸附作用，从而达到固氮的效果。
“除了腐殖酸改性膨润土，我们还联合北京市农林科学院肖强团队，通过实验筛选了控释—抑制双控材料，首次揭示了尿素氮‘前期控释、后期抑制’减损机理。此外，还从分子水平探明了土壤有机碳与硝态氮转化微生物活性的正相关关系。这些研究为新型肥料研发提供了理论依据。”孙世友说。
而对段广勤来说，孙世友口中的理论依据，远不如地里粮食的产量更有说服力。
新型增效复合肥虽然用量少，但提高了营养素的利用率，让“减肥”小麦也能“吃得饱”。
段广勤说，今年，园区的小麦又实现了丰收，亩产600公斤以上。
化肥用少了，投入就少，产量又不减，从而实现了降本增收。
“一亩地肥料投入少了三四十元，还能增产60元以上，算下来每亩地能多收入100元以上。”段广勤说，周边许多农户看合作社的新肥使用效果好，也开始试着用新肥了。
孙世友更关注新技术和新产品对减少农业面源污染的意义。近3年，该团队研发的全程调控氮素转化的肥料产品和技术模式，已在河北、河南、山东等地大面积推广应用。
“通过推广应用新技术，在新型农业经营主体的示范带动下，让更多农民改变大水大肥的旧观念，也能自觉地参与面源污染防治。”孙世友表示，下一步，他们要继续引导农业生产者科学使用化肥，实现化肥的源头减量，从源头上控制面源污染。
小麦“减肥”还有大潜力
近期，石家庄鑫农机械有限公司（以下简称“鑫农公司”）和几家新型农业经营主体签订了一批深埋渗灌水肥一体化设备合同，涉及农田1000亩。
6月14日，鑫农公司总经理胡佳宁邀请孙世友来到公司，讨论相关设备升级问题。
深埋渗灌，是将管网埋设在地下30厘米左右，借助土壤毛细管作用实现灌溉的一种方法。这种方法结合水肥一体化技术，可以实现节水节肥。
鑫农公司的种植基地内，有12亩的深埋渗灌水肥一体化农田。农田边的井屋外，摆放着一套水肥一体化控制设备。
“灌溉用水从水泵抽上来以后，要经过三级过滤，去除水中杂质，在经过第二次过滤后，和从施肥罐中放出的化肥汇合，再经过第三次过滤，灌溉到田间。”孙世友指着几台设备告诉记者。
这些设备由3个白色施肥罐和1组绿色过滤罐组成，经过三级过滤后，水中杂质小于80微米，这是为了避免管网堵塞，延长设备使用寿命。
深埋渗灌水肥一体化能实现“减肥”，关键是通过对肥料的精准控制来提升肥料利用率。
“通过深埋渗灌水肥一体化技术，可根据作物不同时期的需肥量进行定量供肥。一般的灌溉施肥方式，肥料利用率在40%左右。在我们的试验中，深埋渗灌水肥一体化的肥料利用率为60%至70%。”孙世友说。
几年前，鑫农公司生产的水肥一体化设备完成了由“按键版”到“手机远程控制版”的升级。这次，胡佳宁又提出了新的需求：“我们想把设备再升级为‘远程精准控制版’，不仅能通过手机远程控制是否浇水、施肥，还要实现对施肥量的精准控制。”
胡佳宁的需求，也正是孙世友研究的方向。在河北省农林科学院农业资源环境研究所国家农业科学石家庄观测实验站的试验基地内，就有一套这样的“升级版”水肥一体化设备。从外观看，这套“升级版”设备与鑫农公司内的设备相比，多了一些计量泵、传感器等装置。
“这套设备的精准化，不仅体现在对水肥用量的定量控制上，还体现在与田间在线监测设备的匹配应用上。田间设备可实时监测土壤水分、温度、盐分等数据，结合这些数据，就能实现调亏灌溉——根据土壤的实际需要，缺多少水肥补多少。”孙世友说。
这就是智能控制。通过田间感知系统，对土壤的“水-肥-气-热”四要素进行实时监测，再匹配作物的需肥规律，通过计算，自动得出科学的施肥方案，实现智慧农业应用。
“理想的水肥精准控制，肥料利用率可达80%以上，作物‘减肥’的效果将更加明显。当然，这还需要大量的深入研究。”孙世友说。
深埋渗灌水肥一体化技术的优势，还体现在对沼液的使用上。目前，鑫农公司正建设存栏规模100头的小型养猪场，探索种养结合的新模式。
畜禽粪污被称作“放错了位置的资源”，它虽然容易带来污染，但又含有大量的营养。
与畦灌、喷灌、浅埋滴灌等方式相比，深埋渗灌更适合沼液还田应用。深埋渗灌能有效防止铵态氮挥发，避免出现臭气熏天的现象，也不会在作物苗期对作物根茎产生伤害。
“河北是产粮大省，也是畜禽养殖大省，用好沼液还田，实现化肥的有机替代，是开展农业面源污染防治的一个重要方向。”孙世友说。（河北日报记者常方圆）
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农业发展新力量
“我们这儿的水肥一体化设备怎么继续升级；马上建成的养猪场，沼液怎么用……”6月14日，河北省农林科学院农业资源环境研究所副所长孙世友受邀来到石家庄鑫农机械有限公司，刚一进门，公司总经理胡佳宁就提出了一连串的问题。
鑫农公司的种植基地路边，摆放着一排农机。两人往农田里走两步，就停下来围着农机讨论个不停。
“我们特别欢迎孙老师来作指导。孙老师懂理论、见识广，总能给我们带来新思路。”胡佳宁说。
胡佳宁的鑫农公司与孙世友的团队已合作多年，两人已经成了老朋友。而在孙世友的微信里，像胡佳宁这样的“农友”，还有2000多人。他们中，既有返乡创业的大学生“新农人”，也有与土地打了几十年交道的“老把式”。
几乎每天，孙世友都能收到这些“农友”发来的信息，内容多是他们在农业生产中碰到的各种问题。孙世友总是会认真分析这些问题，尽其所能为他们提供帮助。
“有的问题对我也很有启发，我们的科研工作做什么、怎么做，就是要从这些问题中找方向、找答案。”孙世友说，“农友”们强烈的求知欲望让他感触颇深。“当前，年轻的‘新农人’已经不是过去‘泥腿子’的形象了，他们爱思考也善思考，愿意主动拥抱新技术，有能力在农业领域干出一番事业。”
孙世友与“农友”们的交流，架起了科研与农业生产实际需求的桥。
农业现代化，关键是农业科技现代化。加强农业科技创新，需要把论文写在大地上。
像孙世友这样的科研人员走出实验室，到田间地头来，关注农业生产中的实际问题，研究农业生产中的关键技术，将科研成果转化为实际生产力，对农业发展是重要助力。
“作为农业科研工作者，既要仰望星空，探索农业科技的未知领域；又要脚踏实地，确保每项科研成果能解决真问题，惠及农民。”孙世友说。
农业科研工作者努力创新，农业生产参与者积极求新，聚起了一股农业发展的“新”力量。希望的田野上，正铺展出一幅生机勃勃的农业发展新图景。
文/河北日报记者常方圆