2022-11-02 21:24:55
南溝村蝶變背后的西農智慧
“這就是農業(yè)現(xiàn)代化，你們找到了合適的產業(yè)發(fā)展方向?！?0月26日，中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平在延安市安塞區(qū)高橋鎮(zhèn)南溝村的講話，讓給總書記介紹南溝村蘋果產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的駐村干部張光紅深受鼓舞。
張光紅曾說，“矮化密植山地蘋果，基礎設施配套必須齊全，如果實現(xiàn)不了節(jié)水灌溉，那就沒有用?！?/p>
張光紅口中的節(jié)水灌溉，有效解決用水和灌溉問題的背后，離不開我校節(jié)水農業(yè)和生態(tài)治理科技團隊對該村七年來持續(xù)的科技賦能。
科技“活水”精準滴灌山地蘋果的“毛細血管”
時間拉回到2015年，結合我校水保所馮浩研究員主持的“黃土高原生態(tài)服務功能提升與果園水肥協(xié)同技術”中科院重點部署項目、劉國彬研究員、陳云明研究員主持負責的“黃土丘陵溝壑區(qū)植被功能提升與山地果園管理關鍵技術及示范”十三五國家重點研發(fā)計劃項目等，我校科技人員對南溝村等黃土丘陵溝壑區(qū)山地果園的建設情況進行了實地考察和調研。
調研發(fā)現(xiàn)，干旱缺水和水土流失是制約陜北黃土丘陵溝壑區(qū)生態(tài)環(huán)境和社會經濟良性高效發(fā)展的瓶頸因素。充分開發(fā)利用當地有限的降水資源（包括地表徑流）是緩解當地農業(yè)和生態(tài)建設，實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的有效途徑。
帶著當地老百姓對果業(yè)發(fā)展和生態(tài)治理的科技需求和科學問題，節(jié)水灌溉團隊依托我校水保所國家節(jié)水灌溉楊凌工程技術研究中心專家應運而生，主攻陜北山地果園高效灌溉技術。
南溝村位于黃土高原溝壑丘陵區(qū)的延安市安塞區(qū)高橋鎮(zhèn)，地形以山地丘陵為主，曾是陜西省定貧困村。退耕還林還草政策實施以來，山地蘋果逐漸成為陜北黃土丘陵溝壑區(qū)農戶脫貧致富和地方經濟發(fā)展的主導產業(yè)，然而春夏兩季干旱缺水和土壤貧瘠成為制約山地果業(yè)發(fā)展的主要因素。
2016年，當地龍頭企業(yè)對土地進行集中整治，建成了近400畝的高標準矮化密植蘋果園。
寒來暑往，山峁溝岔里都留下了節(jié)水灌溉團隊的身影。
“矮化果樹的根系主要分布于淺層土壤中，其攝取土壤肥力的范圍就較小，對于干旱缺水的陜北山地，缺水缺肥成為制約矮化果樹生長和高產高效的主要因子。因此，發(fā)展以滴灌等高效節(jié)水為主要形式的水肥一體化灌溉施肥技術成為首要選擇。”馮浩娓娓道來。
“對，喬化果樹的根系長達十幾米，矮化果樹的根系只有1米左右。因此，矮化果樹對水分特別敏感，果樹蓄水不夠嚴重影響產量。” 連續(xù)七年為農戶開展技術培訓的范興科說。
Δ節(jié)水灌溉團隊科技加持南溝村蘋果園
團隊通過大量的田間試驗和調查研究，明確了陜北山地蘋果樹水分需求規(guī)律，提出了山地蘋果園水肥一體化灌溉施肥技術模式。主要包括在果樹萌芽前（4月）、花芽分化坐果后（5、6月）以及果實膨大期（7、8月）進行合理灌水；其次，提出了果園節(jié)水灌溉灌水定額計算新方法。即以單株蘋果樹為對象，以果樹冠層投影面積為最大濕潤區(qū)面積，以果樹主根系深度為計劃濕潤層深度，結合土壤含水率的增量計算每棵樹的灌水量；對于面積較小、地塊分散的農戶小果園，團隊還開發(fā)出了“首部共享”移動式水肥一體化灌溉施肥設備，形成了《半干旱區(qū)山地果園滴灌工程技術規(guī)范》。
針對南溝村近400畝山地矮化果園，專家組確定統(tǒng)一規(guī)劃水肥一體化灌溉施肥系統(tǒng)，分批實施。2016年首先對棒槌梁120畝山地果園實施水肥一體化滴灌施肥技術試驗示范。建設了高標準果園水肥一體化灌溉施肥系統(tǒng)，該系統(tǒng)只需1-2人不到1周就可完成一次果園灌溉施肥，相較人工澆灌，節(jié)省費用近萬元。2018年完成剩余260余畝的山地果園節(jié)水灌溉系統(tǒng)的鋪設。
2019年，南溝村集約化山地果園實施補灌兩次，基本緩解了蘋果園的干旱，果園第一年掛果，蘋果平均每畝產量近1400斤。2020年，果園補灌施肥三次，為果樹生長創(chuàng)造了良好的水肥條件，蘋果畝產量平均達到了2000至3000斤。2022年，蘋果畝產量有望達到了4000斤以上。
林下經濟、植被改造助力美麗南溝和生態(tài)旅游建設
樹上摘蘋果可致富，樹下還能干點什么？“黃土高原生態(tài)服務功能提升與果園水肥協(xié)同技術”項目綠肥油菜團隊開展的一項研究示范，為這個問題提交了一份令人驚喜的答案：樹上能摘果，樹下可賞花。
2022年，南溝村實現(xiàn)了油菜花海觀光旅游收入800多萬元。
對于當地農戶而言，果園套種油菜曾是他們難以言說的痛。如今，農旅結合，優(yōu)美的田園風光吸引八方來客，是運用了由陜西省雜交油菜中心和我校水保所、資環(huán)學院有關專家組成的綠肥油菜團隊的研究成果。
由于陜北山地果園立地條件差、土壤有機質和養(yǎng)分不足，2016年，安塞區(qū)高橋鎮(zhèn)在果園套種的油菜全被凍死。
在此背景下，綠肥油菜團隊在安塞區(qū)南溝流域從綠肥作物篩選、綠肥還田機具、綠肥還田效應等3個方面進行了持續(xù)系統(tǒng)研究。
團隊通過大量試驗，明確了適宜陜北山地果園套種的油菜品種和播種時期。項目組先后引進12個油菜品種，通過抗旱、抗寒、生物量品比、播期、播種方式等試驗，篩選出適宜陜北山地果園種植的3個強冬性品種，明確最佳播期為雨熱同期的8月10日到20日，有效協(xié)調油菜和果樹生長爭水矛盾。
團隊還研發(fā)出果園油菜套種的配套農機。集開溝、精量播種、覆土、鎮(zhèn)壓等一體的自走式多功能精量播種機，實現(xiàn)了機械化種植，大大節(jié)省了人工，提高效率，形成陜北山地蘋果園水平溝人工播種、輕簡化噴播、機械化機播三種栽培模式。
團隊進一步明確了山地果園油菜套種的生態(tài)和經濟效應。通過田間定位監(jiān)測，分析、比較間作不同類型的油菜果園土壤含水量、土壤含水量的相對差異、蘋果新梢生長狀況及品質等參數，發(fā)現(xiàn)果園套種油菜3年后，土壤有機碳平均增加26%，果園產量平均提高8%，水分利用效率平均提升19%，實現(xiàn)了以地養(yǎng)地、秋雨春用和山地果園產能提升，制定了陜西省地方標準《半干旱區(qū)果園間作豆菜技術規(guī)范》。
截止2020年，油菜套種在安塞區(qū)山地果園累計推廣面積10.23萬畝，實現(xiàn)了蘋果產業(yè)的立體化、高效益發(fā)展。
有山有水，有果有花，如何提高流域景觀面貌和生態(tài)服務功能，是“黃土高原生態(tài)服務功能提升與果園水肥協(xié)同技術”項目植被改造團隊研究的方向。
由我校水保所和林學院專家組成的植被改造團隊研究發(fā)現(xiàn)，人工刺槐林面積占延安市退耕還林總面積84%以上，刺槐林退化導致的生態(tài)功能下降成為黃土高原生態(tài)建設迫切需要解決的問題。
團隊在安塞區(qū)縣南溝從優(yōu)良灌木種篩選、撫育間伐技術和灌木種導入等3個方面進行了系統(tǒng)研究。確定了連翹、臭柏、杠柳、文冠果、白葉懸鉤子和狼牙刺等6個灌木種和白羊草、達烏里胡枝子2個草本植物種；發(fā)現(xiàn)不同強度撫育間伐均顯著促進了喬木樹高、徑生長，增加了林下物種多樣性和刺槐萌生；還發(fā)現(xiàn)間伐+導入的灌木種生長良好，植被蓋度達到90%以上，提高了林分穩(wěn)定性，提升了生態(tài)功能，形成了刺槐林撫育間伐和物種導入技術體系。
在專家團隊的指導下，南溝完成植樹造林和林分改造12000畝，流域景觀面貌和生態(tài)服務功能得以明顯提升，有效助力了美麗南溝和生態(tài)旅游建設。
山地果園雨水聚集 高效利用技術解難題
Δ陜北山地果園雨水集聚高效利用技術團隊在陜北果園開展工作
陜北山地果園90%屬于旱作雨養(yǎng)農業(yè)。黃土高原降水較少，干旱頻發(fā)，大部分農田都沒有灌溉條件，降水是本地寶貴的農業(yè)可用水資源。
“黃土高原生態(tài)服務功能提升與果園水肥協(xié)同技術”項目陜北山地果園雨水集聚高效利用技術團隊開展的一系列研究示范，解決了這一困擾山地果業(yè)發(fā)展的難題。
該團隊依托我校水保所國家節(jié)水灌溉楊凌工程技術研究中心和水建學院專家組成，主攻雨水集聚深層入滲技術和雨水集蓄水肥一體補灌技術。
基于黃土高原干旱缺水、降水集中的特點，團隊以坡面微地形集雨、多孔入滲導流和修剪后的樹枝、秸稈等腐熟化有機物料填充為主體，建造出根域微型中深層立體集雨工程，構建了雨水集聚深層入滲技術，實現(xiàn)當季降水到根區(qū)土壤水的直接補給利用，有效提高了自然降水利用率，同步緩解了干旱缺水和水土流失問題。
通過“雨水集聚-深層引流-根區(qū)入滲-保水蓄水-高效用水”的有機結合，最大程度實現(xiàn)坡面全部降水就地攔蓄入滲利用，實現(xiàn)了雨水就地疊加根域側向補給，提高了土壤有效水儲量和利用效率。在地處黃土高原的15個縣區(qū)的蘋果園進行示范應用，較傳統(tǒng)生產方式，0~2m土壤儲水量提高20%以上，土壤有機質含量增加70%以上，增產超過17%，被列入延安市果業(yè)局主推抗旱應用成果。
在雨水就地高效利用的基礎上，基于黃土高原秋季降水集中而春旱頻發(fā)、風光熱資源豐富的特點，集成“雨水匯集與蓄存—風光互補提水加壓—地下灌溉—水肥耦合”，進行“秋雨春灌”，研發(fā)出黃土高原雨水集蓄水肥一體補灌關鍵技術，實現(xiàn)了雨水資源、風能和太陽能資源的高效轉化利用，提高了降水資源、清潔能源和肥料的利用效率，有效解決了黃土高原電力缺乏地區(qū)果園補充灌溉問題。
在地處黃土高原的7個縣區(qū)的蘋果園進行示范應用，使蘋果畝產由無灌溉的平均1590公斤增加到1960公斤，更為重要的是，由于采用了風光互補提水加壓，有效解決黃土高原電力缺乏地區(qū)果園的灌溉問題。
團隊以雨水集聚深層入滲技術和集蓄水肥一體補灌技術為重點形成“黃土高原旱作果園雨水集蓄根域補灌技術”，該技術也是農業(yè)農村部農業(yè)2021年主推技術。
“總書記對南溝工作的肯定，是對我校陜北山地果園水肥一體化科技工作的充分認可，更是對黃土高原果業(yè)和生態(tài)治理科技工作者的肯定、鼓舞和鞭策。我們將繼續(xù)深入實踐、加強創(chuàng)新、持續(xù)攻關，發(fā)揮科技的支撐引領示范作用，為南溝及同類型地區(qū)的不斷發(fā)展提供西農智慧和方案?！瘪T浩堅定地說。
西農教授讓延川果農的日子過得更“甜”了
為了更好的發(fā)展延川蘋果種植產業(yè)，種出又大又甜的蘋果，同時有效利用果園生產產生的農業(yè)廢棄物，西北農林科技大學邱凌教授及綠色低碳農業(yè)研究團隊長期奮斗在黃土高原蘋果優(yōu)生區(qū)的陜西延川梁家河果沼畜模式試驗站，基于綠色低碳生態(tài)果園模式，將農業(yè)、林果業(yè)和微生物技術緊密結合，通過厭氧消化技術、熱解干餾技術，分別將農林廢棄物轉化為沼渣、沼液、生物炭、木醋液、木焦油等寶貴資源，用新型綠色有機肥替代化肥農藥，助力綠色低碳生態(tài)循環(huán)農業(yè)發(fā)展，在農業(yè)廢棄物的可持續(xù)利用的同時，使蘋果的產量和質量大幅提升。
Δ陜西延川梁家河果沼畜模式試驗站
Δ又大又好吃的梁家河山地生態(tài)有機蘋果
邱凌教授及綠色低碳農業(yè)研究團隊緊密圍繞延川山地綠色有機蘋果產業(yè)，開展農業(yè)固廢厭氧發(fā)酵-熱解干餾產物高值化農用提質增效技術研發(fā)與示范推廣。針對畜禽糞便等高氮原料厭氧發(fā)酵中易產生氨酸抑制，導致發(fā)酵中斷，影響沼氣工程的效率、效果和持續(xù)性等技術問題，以延川梁家河果沼畜模式試驗站為依托，進行生物炭強化厭氧發(fā)酵和產物綠色農用提質增效技術研發(fā)與示范推廣，推動畜禽糞便等農業(yè)廢棄物的資源化、高效化、生態(tài)化利用。
Δ邱凌教授及綠色低碳農業(yè)研究團隊
Δ蘋果有機肥替代化肥延川示范區(qū)
針對傳統(tǒng)農業(yè)施用化肥、農藥，造成土壤肥力下降，土質結構變差，有機質含量逐年降低等問題，邱凌教授及綠色低碳農業(yè)研究團隊以延川梁家河果沼畜模式試驗站為依托，進行了基于山地綠色生態(tài)有機蘋果生產的沼渣-生物炭基肥農用提質增效技術、沼液-木醋基液肥農用提質增效技術示范推廣，提高了蘋果的產量和品質，減少了化肥和農藥用量，推動了綠色低碳農業(yè)系統(tǒng)物質和能量高效循環(huán)利用。
Δ生物炭強化厭氧發(fā)酵提質增效技術
Δ沼渣炭基肥強化蘋果提質增產技術
針對長期施用化學肥料導致果樹腐爛病嚴重和施用化學防腐劑易造成環(huán)境污染等技術問題，邱凌教授及綠色低碳農業(yè)研究團隊研究開發(fā)了木焦油基果樹治腐劑，以延川梁家河果沼畜模式試驗站為依托，進行木焦油基果樹腐爛病防治技術研究和示范推廣，取得了果樹治腐“創(chuàng)可貼”的效果，深受延川廣大果農的歡迎，推動了綠色低碳農業(yè)系統(tǒng)生態(tài)良性循環(huán)。
Δ木焦油基果樹腐爛病防治技術
針對山地綠色生態(tài)有機蘋果生產生命周期營養(yǎng)需求和生長特性，邱凌教授及綠色低碳農業(yè)研究團隊通過沼渣炭基全營養(yǎng)微生物有機肥和多功能復合微生物促進劑技術研發(fā)和示范，達到提高作物抗逆性，增加產量，改善品質的目的。
Δ蘋果綠色健身栽培提質增產技術
邱凌教授及綠色低碳農業(yè)研究團隊根據延川文安驛鎮(zhèn)自然、地理、氣候特點，結合基地試驗研究成果，研發(fā)了《生物質熱解炭液油綠色農用提質增效技術》（包括生物炭基緩釋肥綠色農用提質增產技術、木醋液基促進劑綠色農用提質增產技術、木醋液基殺蟲劑防治農作物病蟲害技術、木焦油基治腐劑防治果樹腐爛病技術）、《農作物綠色健身栽培技術與成效》等專題宣傳片，編寫和印制了綠色生態(tài)有機蘋果生產管理年歷，深入延川縣鄉(xiāng)村，開展沼液、沼渣、木醋液、木焦油系列產品在綠色生態(tài)果園生產中的技術培訓，免費發(fā)放團隊研發(fā)的木醋液和木焦油系列產品，向示范戶現(xiàn)場教授了產品使用方法和技術要點，指導培訓梁家河流域綠色蘋果生產管理，為綠色低碳生態(tài)循環(huán)農業(yè)的發(fā)展提供了技術支持。
Δ邱凌教授團隊培訓綠色生態(tài)蘋果示范戶
產業(yè)興則鄉(xiāng)村興，邱凌教授及綠色低碳農業(yè)研究團隊研發(fā)和編制了“沼渣-生物炭基肥農用技術規(guī)程”、“沼液-木醋液肥果樹農用技術規(guī)程”、“木焦油防治果樹腐爛病技術規(guī)程”團體標準，通過生物炭強化厭氧發(fā)酵提質增效、沼渣-生物炭基肥農用提質增效、沼液-木醋基液肥農用提質增效、綠色蘋果健身栽培提質增產等技術的示范推廣，使示范區(qū)域的農業(yè)廢棄物得到無害化處理和資源化利用，化肥使用量減少86%，農藥使用量減少86%以上，果蔬畝產提高30%以上，畝節(jié)支增產95%以上。主持完成的“農林廢棄物厭氧發(fā)酵-熱解干餾產物高值利用”項目獲得全國能源環(huán)境創(chuàng)新大賽創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽特等獎，為推動綠色低碳生態(tài)循環(huán)農業(yè)的發(fā)展提供了技術支持。
經過多年的努力與發(fā)展，研究團隊老、中、青年齡結構合理，涵蓋厭氧發(fā)酵制氫烷、熱解干餾、好氧發(fā)酵有機肥、生物燃料電池、生物基先進材料等研究方向，通過引育并舉，已有國務院政府津貼邱凌教授，以及姚義清教授、陳鶴予教授、朱銘強研究員等國家級和省級人才4人次，為進一步提升我校農業(yè)生物質全資源低碳高值化利用的國際化水平、促進黃河流域農業(yè)綠色低碳發(fā)展、助推“雙碳”目標的早日實現(xiàn)提供有力支撐。
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