2022-11-02 21:24:55
南溝村蝶變背后的西農(nóng)智慧
“這就是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，你們找到了合適的產(chǎn)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(xí)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(chǎn)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(chǔ)設(shè)施配套必須齊全，如果實(shí)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(nóng)業(yè)和生態(tài)治理科技團(tuán)隊(duì)對該村七年來持續(xù)的科技賦能。
科技“活水”精準(zhǔn)滴灌山地蘋果的“毛細(xì)血管”
時(shí)間拉回到2015年，結(jié)合我校水保所馮浩研究員主持的“黃土高原生態(tài)服務(wù)功能提升與果園水肥協(xié)同技術(shù)”中科院重點(diǎn)部署項(xiàng)目、劉國彬研究員、陳云明研究員主持負(fù)責(zé)的“黃土丘陵溝壑區(qū)植被功能提升與山地果園管理關(guān)鍵技術(shù)及示范”十三五國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)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(shè)情況進(jìn)行了實(shí)地考察和調(diào)研。
調(diào)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(jīng)濟(jì)良性高效發(fā)展的瓶頸因素。充分開發(fā)利用當(dāng)?shù)赜邢薜慕邓Y源（包括地表徑流）是緩解當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)和生態(tài)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的有效途徑。
帶著當(dāng)?shù)乩习傩諏麡I(yè)發(fā)展和生態(tài)治理的科技需求和科學(xué)問題，節(jié)水灌溉團(tuán)隊(duì)依托我校水保所國家節(jié)水灌溉楊凌工程技術(shù)研究中心專家應(yīng)運(yùn)而生，主攻陜北山地果園高效灌溉技術(shù)。
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(shí)施以來，山地蘋果逐漸成為陜北黃土丘陵溝壑區(qū)農(nóng)戶脫貧致富和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)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(dāng)?shù)佚堫^企業(yè)對土地進(jìn)行集中整治，建成了近400畝的高標(biāo)準(zhǔn)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(tuán)隊(duì)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(chǎn)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(shù)成為首要選擇?！瘪T浩娓娓道來。
“對，喬化果樹的根系長達(dá)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(yán)重影響產(chǎn)量?！?連續(xù)七年為農(nóng)戶開展技術(shù)培訓(xùn)的范興科說。
Δ節(jié)水灌溉團(tuán)隊(duì)科技加持南溝村蘋果園
團(tuán)隊(duì)通過大量的田間試驗(yàn)和調(diào)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(shù)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(shí)膨大期（7、8月）進(jìn)行合理灌水；其次，提出了果園節(jié)水灌溉灌水定額計(jì)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(jì)劃濕潤層深度，結(jié)合土壤含水率的增量計(jì)算每棵樹的灌水量；對于面積較小、地塊分散的農(nóng)戶小果園，團(tuán)隊(duì)還開發(fā)出了“首部共享”移動式水肥一體化灌溉施肥設(shè)備，形成了《半干旱區(qū)山地果園滴灌工程技術(shù)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(shí)施。2016年首先對棒槌梁120畝山地果園實(shí)施水肥一體化滴灌施肥技術(shù)試驗(yàn)示范。建設(shè)了高標(biāo)準(zhǔn)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(fèi)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(shè)。
2019年，南溝村集約化山地果園實(shí)施補(bǔ)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(chǎn)量近1400斤。2020年，果園補(bǔ)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(chǎn)量平均達(dá)到了2000至3000斤。2022年，蘋果畝產(chǎn)量有望達(dá)到了4000斤以上。
林下經(jīng)濟(jì)、植被改造助力美麗南溝和生態(tài)旅游建設(shè)
樹上摘蘋果可致富，樹下還能干點(diǎn)什么？“黃土高原生態(tài)服務(wù)功能提升與果園水肥協(xié)同技術(shù)”項(xiàng)目綠肥油菜團(tuán)隊(duì)開展的一項(xiàng)研究示范，為這個(gè)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(shí)現(xiàn)了油菜花海觀光旅游收入800多萬元。
對于當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶而言，果園套種油菜曾是他們難以言說的痛。如今，農(nóng)旅結(jié)合，優(yōu)美的田園風(fēng)光吸引八方來客，是運(yùn)用了由陜西省雜交油菜中心和我校水保所、資環(huán)學(xué)院有關(guān)專家組成的綠肥油菜團(tuán)隊(duì)的研究成果。
由于陜北山地果園立地條件差、土壤有機(jī)質(zhì)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(tuán)隊(duì)在安塞區(qū)南溝流域從綠肥作物篩選、綠肥還田機(jī)具、綠肥還田效應(yīng)等3個(gè)方面進(jìn)行了持續(xù)系統(tǒng)研究。
團(tuán)隊(duì)通過大量試驗(yàn)，明確了適宜陜北山地果園套種的油菜品種和播種時(shí)期。項(xiàng)目組先后引進(jìn)12個(gè)油菜品種，通過抗旱、抗寒、生物量品比、播期、播種方式等試驗(yàn)，篩選出適宜陜北山地果園種植的3個(gè)強(qiáng)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(diào)油菜和果樹生長爭水矛盾。
團(tuán)隊(duì)還研發(fā)出果園油菜套種的配套農(nóng)機(jī)。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(jī)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)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(jī)械化機(jī)播三種栽培模式。
團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步明確了山地果園油菜套種的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。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(zhì)等參數(shù)，發(fā)現(xiàn)果園套種油菜3年后，土壤有機(jī)碳平均增加26%，果園產(chǎn)量平均提高8%，水分利用效率平均提升19%，實(shí)現(xiàn)了以地養(yǎng)地、秋雨春用和山地果園產(chǎn)能提升，制定了陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)《半干旱區(qū)果園間作豆菜技術(shù)規(guī)范》。
截止2020年，油菜套種在安塞區(qū)山地果園累計(jì)推廣面積10.23萬畝，實(shí)現(xiàn)了蘋果產(chǎn)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(wù)功能，是“黃土高原生態(tài)服務(wù)功能提升與果園水肥協(xié)同技術(shù)”項(xiàng)目植被改造團(tuán)隊(duì)研究的方向。
由我校水保所和林學(xué)院專家組成的植被改造團(tuán)隊(duì)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(dǎo)致的生態(tài)功能下降成為黃土高原生態(tài)建設(shè)迫切需要解決的問題。
團(tuán)隊(duì)在安塞區(qū)縣南溝從優(yōu)良灌木種篩選、撫育間伐技術(shù)和灌木種導(dǎo)入等3個(gè)方面進(jìn)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(gè)灌木種和白羊草、達(dá)烏里胡枝子2個(gè)草本植物種；發(fā)現(xiàn)不同強(qiáng)度撫育間伐均顯著促進(jìn)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(dǎo)入的灌木種生長良好，植被蓋度達(dá)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(dǎo)入技術(shù)體系。
在專家團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)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(wù)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(shè)。
山地果園雨水聚集 高效利用技術(shù)解難題
Δ陜北山地果園雨水集聚高效利用技術(shù)團(tuán)隊(duì)在陜北果園開展工作
陜北山地果園90%屬于旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)。黃土高原降水較少，干旱頻發(fā)，大部分農(nóng)田都沒有灌溉條件，降水是本地寶貴的農(nóng)業(yè)可用水資源。
“黃土高原生態(tài)服務(wù)功能提升與果園水肥協(xié)同技術(shù)”項(xiàng)目陜北山地果園雨水集聚高效利用技術(shù)團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)依托我校水保所國家節(jié)水灌溉楊凌工程技術(shù)研究中心和水建學(xué)院專家組成，主攻雨水集聚深層入滲技術(shù)和雨水集蓄水肥一體補(bǔ)灌技術(shù)。
基于黃土高原干旱缺水、降水集中的特點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)以坡面微地形集雨、多孔入滲導(dǎo)流和修剪后的樹枝、秸稈等腐熟化有機(jī)物料填充為主體，建造出根域微型中深層立體集雨工程，構(gòu)建了雨水集聚深層入滲技術(shù)，實(shí)現(xiàn)當(dāng)季降水到根區(qū)土壤水的直接補(bǔ)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(jī)結(jié)合，最大程度實(shí)現(xiàn)坡面全部降水就地?cái)r蓄入滲利用，實(shí)現(xiàn)了雨水就地疊加根域側(cè)向補(bǔ)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(gè)縣區(qū)的蘋果園進(jìn)行示范應(yīng)用，較傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，0~2m土壤儲水量提高20%以上，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加70%以上，增產(chǎn)超過17%，被列入延安市果業(yè)局主推抗旱應(yīng)用成果。
在雨水就地高效利用的基礎(chǔ)上，基于黃土高原秋季降水集中而春旱頻發(fā)、風(fēng)光熱資源豐富的特點(diǎn)，集成“雨水匯集與蓄存—風(fēng)光互補(bǔ)提水加壓—地下灌溉—水肥耦合”，進(jìn)行“秋雨春灌”，研發(fā)出黃土高原雨水集蓄水肥一體補(bǔ)灌關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了雨水資源、風(fēng)能和太陽能資源的高效轉(zhuǎn)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(bǔ)充灌溉問題。
在地處黃土高原的7個(gè)縣區(qū)的蘋果園進(jìn)行示范應(yīng)用，使蘋果畝產(chǎn)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(fēng)光互補(bǔ)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(tuán)隊(duì)以雨水集聚深層入滲技術(shù)和集蓄水肥一體補(bǔ)灌技術(shù)為重點(diǎn)形成“黃土高原旱作果園雨水集蓄根域補(bǔ)灌技術(shù)”，該技術(shù)也是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)2021年主推技術(shù)。
“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(rèn)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(shí)踐、加強(qiáng)創(chuàng)新、持續(xù)攻關(guān)，發(fā)揮科技的支撐引領(lǐng)示范作用，為南溝及同類型地區(qū)的不斷發(fā)展提供西農(nóng)智慧和方案?！瘪T浩堅(jiān)定地說。
西農(nóng)教授讓延川果農(nóng)的日子過得更“甜”了
為了更好的發(fā)展延川蘋果種植產(chǎn)業(yè)，種出又大又甜的蘋果，同時(shí)有效利用果園生產(chǎn)產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)廢棄物，西北農(nóng)林科技大學(xué)邱凌教授及綠色低碳農(nóng)業(yè)研究團(tuán)隊(duì)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(yàn)站，基于綠色低碳生態(tài)果園模式，將農(nóng)業(yè)、林果業(yè)和微生物技術(shù)緊密結(jié)合，通過厭氧消化技術(shù)、熱解干餾技術(shù)，分別將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)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(jī)肥替代化肥農(nóng)藥，助力綠色低碳生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展，在農(nóng)業(yè)廢棄物的可持續(xù)利用的同時(shí)，使蘋果的產(chǎn)量和質(zhì)量大幅提升。
Δ陜西延川梁家河果沼畜模式試驗(yàn)站
Δ又大又好吃的梁家河山地生態(tài)有機(jī)蘋果
邱凌教授及綠色低碳農(nóng)業(yè)研究團(tuán)隊(duì)緊密圍繞延川山地綠色有機(jī)蘋果產(chǎn)業(yè)，開展農(nóng)業(yè)固廢厭氧發(fā)酵-熱解干餾產(chǎn)物高值化農(nóng)用提質(zhì)增效技術(shù)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(chǎn)生氨酸抑制，導(dǎo)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(shù)問題，以延川梁家河果沼畜模式試驗(yàn)站為依托，進(jìn)行生物炭強(qiáng)化厭氧發(fā)酵和產(chǎn)物綠色農(nóng)用提質(zhì)增效技術(shù)研發(fā)與示范推廣，推動畜禽糞便等農(nóng)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(nóng)業(yè)研究團(tuán)隊(duì)
Δ蘋果有機(jī)肥替代化肥延川示范區(qū)
針對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)施用化肥、農(nóng)藥，造成土壤肥力下降，土質(zhì)結(jié)構(gòu)變差，有機(jī)質(zhì)含量逐年降低等問題，邱凌教授及綠色低碳農(nóng)業(yè)研究團(tuán)隊(duì)以延川梁家河果沼畜模式試驗(yàn)站為依托，進(jìn)行了基于山地綠色生態(tài)有機(jī)蘋果生產(chǎn)的沼渣-生物炭基肥農(nóng)用提質(zhì)增效技術(shù)、沼液-木醋基液肥農(nóng)用提質(zhì)增效技術(shù)示范推廣，提高了蘋果的產(chǎn)量和品質(zhì)，減少了化肥和農(nóng)藥用量，推動了綠色低碳農(nóng)業(yè)系統(tǒng)物質(zhì)和能量高效循環(huán)利用。
Δ生物炭強(qiáng)化厭氧發(fā)酵提質(zhì)增效技術(shù)
Δ沼渣炭基肥強(qiáng)化蘋果提質(zhì)增產(chǎn)技術(shù)
針對長期施用化學(xué)肥料導(dǎo)致果樹腐爛病嚴(yán)重和施用化學(xué)防腐劑易造成環(huán)境污染等技術(shù)問題，邱凌教授及綠色低碳農(nóng)業(yè)研究團(tuán)隊(duì)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(yàn)站為依托，進(jìn)行木焦油基果樹腐爛病防治技術(shù)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(nóng)的歡迎，推動了綠色低碳農(nóng)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(shù)
針對山地綠色生態(tài)有機(jī)蘋果生產(chǎn)生命周期營養(yǎng)需求和生長特性，邱凌教授及綠色低碳農(nóng)業(yè)研究團(tuán)隊(duì)通過沼渣炭基全營養(yǎng)微生物有機(jī)肥和多功能復(fù)合微生物促進(jìn)劑技術(shù)研發(fā)和示范，達(dá)到提高作物抗逆性，增加產(chǎn)量，改善品質(zhì)的目的。
Δ蘋果綠色健身栽培提質(zhì)增產(chǎn)技術(shù)
邱凌教授及綠色低碳農(nóng)業(yè)研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)延川文安驛鎮(zhèn)自然、地理、氣候特點(diǎn)，結(jié)合基地試驗(yàn)研究成果，研發(fā)了《生物質(zhì)熱解炭液油綠色農(nóng)用提質(zhì)增效技術(shù)》（包括生物炭基緩釋肥綠色農(nóng)用提質(zhì)增產(chǎn)技術(shù)、木醋液基促進(jìn)劑綠色農(nóng)用提質(zhì)增產(chǎn)技術(shù)、木醋液基殺蟲劑防治農(nóng)作物病蟲害技術(shù)、木焦油基治腐劑防治果樹腐爛病技術(shù)）、《農(nóng)作物綠色健身栽培技術(shù)與成效》等專題宣傳片，編寫和印制了綠色生態(tài)有機(jī)蘋果生產(chǎn)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(chǎn)品在綠色生態(tài)果園生產(chǎn)中的技術(shù)培訓(xùn)，免費(fèi)發(fā)放團(tuán)隊(duì)研發(fā)的木醋液和木焦油系列產(chǎn)品，向示范戶現(xiàn)場教授了產(chǎn)品使用方法和技術(shù)要點(diǎn)，指導(dǎo)培訓(xùn)梁家河流域綠色蘋果生產(chǎn)管理，為綠色低碳生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)支持。
Δ邱凌教授團(tuán)隊(duì)培訓(xùn)綠色生態(tài)蘋果示范戶
產(chǎn)業(yè)興則鄉(xiāng)村興，邱凌教授及綠色低碳農(nóng)業(yè)研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)和編制了“沼渣-生物炭基肥農(nóng)用技術(shù)規(guī)程”、“沼液-木醋液肥果樹農(nóng)用技術(shù)規(guī)程”、“木焦油防治果樹腐爛病技術(shù)規(guī)程”團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，通過生物炭強(qiáng)化厭氧發(fā)酵提質(zhì)增效、沼渣-生物炭基肥農(nóng)用提質(zhì)增效、沼液-木醋基液肥農(nóng)用提質(zhì)增效、綠色蘋果健身栽培提質(zhì)增產(chǎn)等技術(shù)的示范推廣，使示范區(qū)域的農(nóng)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(nóng)藥使用量減少86%以上，果蔬畝產(chǎn)提高30%以上，畝節(jié)支增產(chǎn)95%以上。主持完成的“農(nóng)林廢棄物厭氧發(fā)酵-熱解干餾產(chǎn)物高值利用”項(xiàng)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(jiǎng)，為推動綠色低碳生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)支持。
經(jīng)過多年的努力與發(fā)展，研究團(tuán)隊(duì)老、中、青年齡結(jié)構(gòu)合理，涵蓋厭氧發(fā)酵制氫烷、熱解干餾、好氧發(fā)酵有機(jī)肥、生物燃料電池、生物基先進(jìn)材料等研究方向，通過引育并舉，已有國務(wù)院政府津貼邱凌教授，以及姚義清教授、陳鶴予教授、朱銘強(qiáng)研究員等國家級和省級人才4人次，為進(jìn)一步提升我校農(nóng)業(yè)生物質(zhì)全資源低碳高值化利用的國際化水平、促進(jìn)黃河流域農(nóng)業(yè)綠色低碳發(fā)展、助推“雙碳”目標(biāo)的早日實(shí)現(xiàn)提供有力支撐。
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