科技小院创新发展：现实需要、功能定位与运行保障机制

科技小院是现代农业发展的创新组织模式,也是推进乡村振兴的重要科技支撑。本文基于宏观和微观层面阐释科技小院产生的现实需要,结合实地调研系统分析其发展演变与功能定位,探讨其运行保障机制与取得的实践成效,提出引导科技小院高质量发展的思路与建议。研究表明,科技小院的产生顺应了微观层面农户对先进农业技术需求增加,以及宏观层面现代农业发展对农业科技进步依赖加大的现实需要,在发展过程中演绎出“自下而上”式农业科技创新、“科普志愿”式农业社会服务和“产教融合”式农业人才培养三重功能,且三重功能定位以科学技术为纽带,形成了激励相容关系。科技小院以高校科研院所为内核,各主体之间形成了不同目标导向的利益联结机制,其中正式制度施加规范约束、服务互动融入社会规范、多方支持构成物质保障,推动科技小院有效运行。科技小院创新了农业技术推广模式、促进了现代农业高质量发展、提高了农民综合素质水平、开创了农业人才培养新模式,取得了显著的综合效益。因此,未来科技小院发展应深入明确功能定位、强化制度约束、加强组织创新和推广经验典型,走错位发展、规范发展、融合发展和共享发展之路。     

氮管理对冬小麦产量和品质影响的整合分析

【目的】氮是影响小麦产量和籽粒蛋白质含量的关键因素之一,然而产量的不断提升一定程度上稀释了籽粒的蛋白质含量,小麦高产和优质难以协同实现。因此如何通过优化氮管理实现小麦增产和籽粒品质的协同提升是小麦可持续生产的关键。【方法】搜集了1990—2017年间发表的2 758个氮管理措施对小麦产量和蛋白质品质影响的研究案例,利用整合分析的方法,评估了氮肥管理方式对小麦产量和籽粒的影响,并且结合氮流动分析方法,提出了综合氮管理措施实现小麦提质增效的方案。【结果】1990—2017年间,总体来讲,增施氮肥小麦产量提高了42%±1.2%,籽粒蛋白质含量提高了19%±0.7%;随着施氮量的增加,小麦产量和籽粒蛋白质含量均呈现先增加后降低的趋势,氮肥的增产效应在施用量200—250 kg N·hm^-2时最显著,而籽粒蛋白质的增加效应在施氮量384 kg N·hm^-2时最显著;小麦产量提高和籽粒蛋白质提升在基追比为1—2时效应最显著。与施氮量>300 kg N·hm^-2相比,将施氮量控制在200—250 kg N·hm^-2能有效降低氮损失,提高氮利用效率。在其他管理措施一致的条件下,与单一优化氮肥用量或基追比相比,同时优化氮肥用量和基追比使氮肥的增产效应提高8%—30%,提质效应提高19%—21%。【结论】增施氮肥能够实现小麦产量提高和籽粒蛋白质含量提升,不同施氮量和基追比对施氮的增产提质效应均有显著影响,同时优化施氮量和基追比的综合氮管理措施不仅能协同实现小麦高产和优质的目标,还能降低环境排放,这为未来的小麦可持续生产管理提供了案例支撑。     

华北平原潮质土壤协同实现有机碳提升，粮食增产稳产的途径——以曲周县为例

土壤有机碳(SOC)的提升和持续的粮食增产和稳产是当前农业可持续发展所面临的重大挑战之一。然而,在农业生产系统中,协调SOC提升,粮食增产及稳产的机制尚不明确。通过收集不同历史时期(1980s、1990s、2000s和2010s)曲周县粮食产量、土壤有机质含量、有机肥施用量等数据,以及对曲周若干个田间定位试验的整合,分析不同时期曲周县的碳投入量和作物产量差异。主要研究结果如下:(1)曲周县作物产量和土壤有机质含量在空间上呈显著区域特征,临近县城范围内作物产量和土壤有机质含量明显较高;(2)从1980s到2010s曲周县粮食产量从2.9 t·hm^-2提高到7.7 t·hm^-2,产量变异系数从22.9%降低到3.3%,土壤有机质含量从8.5 g·kg^-1提高到13.8 g·kg^-1,全县农田平均碳投入从1.4 t·hm^-2提高到9.3 t·hm^-2;(3)基于长期定位试验结果分析,与空白对照相比,优化处理的SOC显著提升,平均每年提高5.9%,粮食产量10年平均增加84.1%。同时变异系数降低了3.9%。通过秸秆还田、有机肥施用等优化管理措施可以提高SOC含量,促进粮食增产和稳产。随着产量增加,秸秆数量进一步提高,将更多的碳投入到土壤中。产生了地上-地下的良性循环,协同实现土壤有机质提升、作物增产及稳产。     

灌溉条件下覆膜对冬小麦根系分布及抗倒性状的影响

为了验证小麦地膜覆盖技术是否适用不同气候地区。于2012－2013年在河北省曲周县中国农业大学万亩“双高”示范基地，在灌溉条件下观测了地膜覆盖对冬小麦生长发育及倒伏性能的影响。试验结果表明，地膜覆盖对小麦生长发育，尤其是前期群体数量和叶面积等有一定的促进作用，但在当季小麦生长后期雨水较多的情况下，会因使根系分布变浅、基部节间变长而增加小麦倒伏风险，抵消其增产增收的效果，据此探讨了华北灌区小麦覆膜栽培中需要注意的问题。