寒冬臘月，山西省晉中市壽陽縣常村的農戶們還在忙著修剪果樹枝條。過去，這里主要種植玉米，冬季是農閑時節。
常村村民侯志強說，如今，4600多畝旱地種上了玉露香梨。2019年，玉露香梨銷售收入700萬元，僅此一項，就讓全村人均收入超過1萬元。
為旱地農業挑選適宜種植的農作物，正是中國農業科學院（以下簡稱中國農科院）旱作農業創新團隊的成果之一。
在近日舉行的旱地農業創新發展報告會上，中國農科院研究員、旱地農業學科首席科學家梅旭榮說，旱地農業是我國農業的重要生產方式。隨著我國在西北、華北和東北等干旱缺水地區示范推廣旱地節水農業技術，旱地農業從被動抗旱逐步走向主動避旱。
長期定位試驗，摸清旱地“底細”
我國北方旱地農業區生產了全國58%的糧食（包含灌溉）和75%以上的牛羊肉，也覆蓋了70%以上的生態脆弱區，加強科技創新推動旱地農業發展對保障國家食物安全、生態安全的意義重大。
“完全依靠自然降水進行生產的農業，叫做旱作農業，和它相對的概念是灌溉農業。所以，旱作農業包括全部不進行澆灌的農業生產。這其中，在降水量入不敷出的干旱、半干旱地區則叫做旱地農業，也就是在干旱、半干旱的耕地上進行的旱作農業。”梅旭榮解釋道。
我國是世界上嚴重干旱缺水的國家之一，旱地農業主要分布在秦嶺、淮河及昆侖山以北的廣大北方地區，涉及16個?。ㄗ灾螀^、直轄市），國土面積和耕地面積均超過全國的一半，其中超過65%的耕地沒有灌溉條件。
“如果建立一種能適應干旱變化的種植制度，并匹配相應的抗旱適水栽培技術，就可以保證作物不受天氣變化的影響而減產?！泵沸駱s告訴《中國科學報》，這是旱地作物如何實現適水種植的難題。
“要做好旱地農業，首先了解它，摸清規律?！泵沸駱s說，“我們做的工作，一是查明了北方旱地自然降水利用的狀況，二是查明了主要農作物生產潛力的開發程度?！?/p>
中國農科院農業環境與可持續發展研究所研究員龔道枝介紹，該團隊長期扎根黃土高原東部壽陽旱作農業試驗站，定位觀測研究北方旱地農田降水轉化動力學過程與高效調控途徑。
自2001年以來，該團隊聯合國內多家優勢單位協同攻關，開展了北方旱地農業多點長期定位試驗，摸清了主要旱地作物干旱發生規律和適水種植優先序，闡明了旱地水碳氮高效轉化機制，攻克了土壤增碳擴容、地表覆蓋抑蒸、水肥協同提效等調控途徑，從而破解了旱地作物適水種植的科學難題。
團隊骨干孫東寶副研究員告訴《中國科學報》，研究發現，北方旱地主要作物種植西擴北移1~2個經緯度，受作物種植、生育期變化與降水減少、干旱頻發重發多因素互相作用，作物降水滿足率降低超過5個百分點。旱地地表覆蓋、秸稈還田、深松耕等技術提高水分利用效率程度與降水密切相關，提升效應最優的降水區間為年降水量450~550毫米的旱農區。
據此，他們明確了玉米、小麥、谷子、花生、大豆、馬鈴薯等作物在不同旱地類型區的適水種植優先序，也為科學布局種植結構并匹配適宜的節水栽培技術提供了科學依據。
五大模式提升旱地降水利用率
常村村民有了旱地農業的適水作物玉露香梨，從此過上小康生活。
選育抗旱作物無疑是旱地農業技術創新的基本工作之一，梅旭榮介紹，僅中國農科院，就選育了70多個抗旱豐產作物品種。
除了品種，田間管理技術同樣重要。龔道枝介紹，針對北方旱地農業的共性問題，研發團隊創新了集雨覆蓋抗旱、秸稈適水還田、適水間作等關鍵技術，研制了種子包衣劑、土壤結構調理劑和全生物降解地膜、智慧灌溉施肥系統、壟膜溝植播種機等產品和裝備。這些技術已經在不同的旱地農業典型區域進行了推廣應用。
與傳統種植方式不同，壽陽縣景尚鄉張韓村的種植大戶郭三平種植玉米采用了多種旱地農業技術。比如寬覆膜，這是一種保水增密的種植技術，使用1.6米寬的地膜，可以覆蓋4行，而普通地膜通常只覆蓋2行。寬覆膜使用降解膜，收獲時地膜基本降解。寬覆膜還利于增加種植密度，每畝可多種1000株左右，產量提高100~200公斤。
壽陽模式是該團隊打造的典型模式之一。不同的模式具有不同的旱地農業技術體系，適應不同環境的旱地種植。孫東寶介紹，我國已發展出五種旱地農業區域發展典型模式。
以山西壽陽模式為代表，針對華北山地丘陵區種植結構單一、種養分離、生產效益低等問題，提出了旱作農田玉米秸稈適水還田深施肥技術模式，解決了秸稈降解與玉米出苗生長爭水爭肥的難題，可實現玉米增產10％~25％。
以遼寧阜新模式為代表，針對東北風沙半干旱區熱量不足、水資源匱乏、耕地質量退化等問題，構建了地上—地表—地下立體調控技術系統，可使農田水分利用效率提高14％~19％，有效抵御了旱災發生。
以河北衡水模式為代表，針對華北地區水資源短缺、地下水嚴重超采等問題，通過旱地農業技術高效利用田間自然降水的前提下進行需水關鍵期的補充灌溉，提出將冬小麥正常生產的三水灌溉減為二水灌溉，從而達到小麥水分生產力最大化。
以甘肅鎮原模式為代表，針對西北旱塬半干旱區水土流失嚴重、降水利用難度大等問題創新的覆蓋節水種植技術，可讓玉米增產20％~30％、冬小麥增產40％。
以內蒙古武川模式為代表，針對內蒙古旱作區干旱少雨水資源短缺、農田風蝕沙化嚴重、土壤保水性差等突出問題，形成了半干旱偏旱區生物籬柔性防風、帶狀留茬間作和田間微集雨等三個技術體系，提高降水利用率8個百分點以上，減少水土流失30％以上。
向深度節水、極限節水進發
“十三五”期間，隨著旱地農業科技的發展，我國北方抗旱節水小麥品種覆蓋率提高到40%以上，旱地試驗示范田降水利用系數提高到0.70以上，噸糧耗水從844立方米下降到813立方米。
梅旭榮強調，旱地農業沒有灌溉水源，盡可能地提高對自然降水的利用率是關鍵技術之一。
2000年，我國北方旱地農業的自然降水利用率是56%。2020年這一數據提升到65%，相當于節約了近500億立方米水。而在旱地農業技術的典型示范區，這一數據甚至可以達到70％以上，遠比全球平均利用率的50％要高得多。
以中國工程院院士王浩、康紹忠為組長，中國農學會組織的評價小組認為，該團隊成果系統闡明了旱地農田土壤、地表和冠層協同調控機理與途徑；構建了主要類型區抗旱適水種植主導技術；降水利用率和水分利用效率等技術指標國際領先。
未來，旱地農業還亟須從深度節水和極限節水等方向開展科研攻關。梅旭榮舉例說，我國小麥平均耗水量是900~1000立方米，但極限節水的情況下可以降到噸糧耗水400~500立方米。
同樣，生產潛力也有可挖掘的空間。梅旭榮指出，當前，我國抗旱作物的單產潛力開發程度是45%，而可行的合理開發程度是65%，這中間尚有20個百分點的差距，每提升一個百分點，都需要科研人員付出巨大的努力。
“從整體上看，我們對旱地農業的重視程度仍需加強?！泵沸駱s表示，要在糧食生產優勢區提高單產、穩定總產能的同時，騰出空間發展旱農地區的生物多樣性，保護旱農區的生態環境，這是未來整個旱地農業需要重點關注的技術區域性難題。
