近日，“十四五”国家重点研发计划项目“黄土高原旱作适水改土与产能提升技术模式及应用”的三个课题，在陕西、甘肃、山西三省的示范基地完成田间观摩及现场验收。这项旨在破解干旱缺水、水土流失和土壤贫瘠等旱区农业核心瓶颈的研究项目，成功研发并示范了关键技术体系，显著提升了降水利用率与土壤质量，为黄土高原旱作区农业绿色发展和粮食安全保障提供了有力的科技支撑与全新的实践路径。

　　陇中黄土丘陵区：水肥一体增产“金蛋蛋”

　　“定西有三宝，土豆、洋芋、马铃薯。”这句当地人耳熟能详的玩笑话，背后是甘肃省定西市作为我国西北马铃薯核心产区的底气。这里产的马铃薯，薯块大、干物质含量高、口感绵爽，是名副其实的“金蛋蛋”。然而，陇中黄土丘陵区干旱少雨、土壤瘠薄的自然条件始终影响“金蛋蛋”产量的稳定性，成为制约区域马铃薯产业发展与农民收入稳定增长的关键因素。

　　破题的关键藏在技术创新。甘肃省农业科学院旱地农业研究所、甘肃农业大学等单位承担“陕甘黄土丘陵区适水改土与生态保育协同技术集成及示范”课题，集成高效耕作（立式深旋耕、垄上微沟耕作）、增碳培肥（有机物料还田）、化肥减量（有机替代）、合理密植及水肥精准管理等技术，以定西市鲁家沟镇花岔村示范基地为中心，应用推广马铃薯引水上山肥水一体化绿色增产增效技术模式。

　　“我们今年一共种了2000多亩马铃薯。”定西牧草农民专业合作社是该模式的示范主体，合作社负责人李聚东告诉记者，“水肥一体化模式和安定区农技推广中心的全程技术指导效果很好，亩产预计能达到6000斤以上。”

　　培肥先改土。子课题负责人、甘肃农业大学教授李玲玲介绍，陇中旱作区土壤结构较差、土壤有机质含量低，团队利用立式深旋耕作机粉碎紧实的犁底层，帮助马铃薯根系深扎；增加土壤的孔隙，让“土壤水库”扩库增容，优化作物生长环境。同时通过增施腐熟有机肥、有机肥替代化肥的方式提高土壤有机质含量，培肥土壤，构建良好耕层。

　　当智慧系统接管灌溉，水分与养分的双优化打通了增产增收的“最后一公里”。依托物联网智慧灌溉机，一块屏幕就能精准控制马铃薯从出苗到淀粉积累期的水肥控制，实现表层20厘米土壤含水量始终稳定在15%以上，让马铃薯安全生长。李玲玲教授介绍，应用智慧水肥管理技术后，降水利用率达72.1%，马铃薯平均亩产达到6000斤，较合作社传统灌溉方式水分利用效率提高48.1%，平均增产31.0%，亩均收益增加560元，耕地质量提升1.4个等级。

　　据了解，该项目自2022年起在定西市安定区建立示范区，到2025年示范区面积累计达6600亩，通过开展示范推广、组织科技培训、发放技术明白纸，模式累计辐射推广19.2万亩，2022—2024年新增经济效益7308万元。

　　定西市安定区马铃薯引水上山肥水一体化绿色增产增效技术模式示范点。王林林 摄

　　黄土高塬沟壑区：拦提蓄补浇灌“救命水”

　　在陕西省榆林市子洲县清水沟现代农业园区，站在山头向四周眺望，沟壑纵横、河谷深切、梁峁起伏，典型的黄土高塬沟壑区地貌尽收眼底。若将目光从大自然的鬼斧神工之中拉回，聚焦于脚下这座山，“人工雕琢”的痕迹同样令人目眩神驰。

　　在这片水资源季节性匮乏、灌溉条件有限的土地上，领先生物农业股份有限公司、西北农林科技大学等单位承担“黄土高原旱作适水改土关键产品研发及应用技术”课题，研发黄土高原旱作拦提蓄补“四位一体”集雨补灌技术，将沟壑改造为“水库”，将阳光转化为“动力”，为园区1050亩果园贮备上了一口“救命水”“增产水”。

　　子课题负责人、西北农林科技大学副研究员蔡耀辉告诉记者，团队采用沟道坝、截潜流等方式，最大程度拦蓄雨洪资源。同时，为了安全、高效地利用这些水资源，团队还利用人工智能技术，自主研发了一套区域降雨径流的智能预测模型。“之前黄土高原的小流域没有水文资料参考，现在使用预测模型，雨水要拦多少、能蓄多少、能用多少，我们都有把握。”蔡耀辉说。

　　拦下来的水如何提上山？基于旱区丰富的太阳能资源，团队研发形成光伏发电提水系统，每年雨季能将约6300方拦蓄的雨水提到165米高的山顶。同时，运用人工智能算法优化系统配置，每年每亩减少碳排放39千克。

　　为了实现秋雨春用、丰雨旱用，上山的雨水储存在团队合作研发的高分子复合织物一体成型大容量防蒸发蓄水池、PE装配式可扩容蓄水池等田间地头的蓄水设施中。“水到地头心不慌。”陕西崇仁水利工程有限公司高级工程师任利宇介绍，这些设施造价低、容量大、施工快，对土壤无污染，能够有效减少蒸发、防止渗漏，保障了灌溉用水的错季使用。

　　蓄起来的水如何更高效地利用？蔡耀辉介绍，团队以秸秆和粘土为原材料研发出可以直接粉碎还田的绿色碳基灌水器；开发绿色智慧集雨补灌系统管控平台，自动监测土壤墒情、气象要素、蓄水池水位等信息，根据作物的需水规律自主决策制定补灌计划；与中国水利水电科学研究院合作开发智能灌溉施肥机，实现水分和肥料的精准控制、高效利用。

　　曾经干旱缺水丰歉看天，如今千亩果园随时精准灌溉。据了解，清水沟村项目区苹果亩产2130千克，较当地其他果园亩增产近200千克，亩增收近2000元。目前该技术也被应用在鱼河峁镇黄崖窑村、天赐湾镇银湾村等地的旱作粮田和果园，与当地传统模式相比，玉米和苹果分别增产63.6%和19.5%。

　　榆林市榆阳区大田作物“四位一体”集雨补灌技术示范点。张志博 摄

　　晋东黄土丘陵区：秸秆还田“喂饱”丰收地

　　山西省晋中市寿阳县是晋东黄土丘陵区的典型代表，年均降水量500毫米左右，但蒸发强烈，旱地农田占绝对优势，长期面临土壤板结、耕层浅薄、水肥不协调等突出障碍。如何突破资源瓶颈，实现旱作农业高产稳产，成为当地农业发展的核心课题。

　　中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所等单位承担“晋东黄土丘陵区适水改土与种养结合协同技术集成及示范”课题，在寿阳县的三个千亩示范区，以技术集成精准破解当地旱作农业痛点。

　　在景尚乡景尚村2200亩示范田，往年当垃圾扔的玉米秆子，如今成了宝贝。子课题负责人、中国农科院农业环境与可持续发展研究所研究员孙东宝介绍，团队通过“一秆三吃”——颗粒化、粉碎深翻、过腹成肥，让秸秆多途径还田，变成了土地的“营养餐”。2024年数据显示，比起不还田的地块，秸秆还田地块的玉米增产15%～22.8%，土壤容重降低14.7%，踩上去软乎；土壤有机碳增加11.3%，“油水”变得更足。

　　在朝阳镇小东垴村，寿阳县嘉禾农业有限公司示范园的3879亩核心示范区推广了深松深度超过半米的“超深松”技术，配合秸秆细碎化还田和每亩3000公斤有机肥还田，形成两种技术模式，2024年玉米亩产较常规种植增长20.8%，土壤容重降低13.9%，有机质含量提升12.1%，成功破解“土壤板结-低产”恶性循环。

　　朝阳镇洞子咀村玉米-肉牛种养循环技术示范点。孙东宝 摄

　　在朝阳镇洞子咀村，课题组和奔腾农业开发公司合作，用1200亩示范田做起绿色循环。玉米秸秆变成牛饲料，肉牛吃饱喝足，产出的粪肥又肥沃了玉米地，形成“秸秆饲料化—肉牛养殖—废弃物肥料化”的闭环链条。公司负责人姜文婷介绍，2024年示范田的秸秆利用率达到95%以上，玉米增产20.6%，土壤容重降低8.8%，有机碳增加10.1%，化肥还少用了两成，耕地质量提高了1个等级。

　　昔日让人发愁的秸秆和粪污，如今成了田地的“营养师”。“寿阳县三个示范点虽然路子不同，但都证明了一点：在旱塬丘陵上，把秸秆科学地‘喂’回地里，配合适水改土技术，就是破解低产、提升地力、实现稳产高产的‘金钥匙’！”孙东宝说。

　　作者；农民日报·中国农网记者 黄中钜