水，是生命之源，也是农业生产的命脉。然而，全球81%的耕地，中国49%的耕地缺乏灌溉条件，依靠降水生产，降水却总是入不敷出，这些耕地名为旱地。在漫长的历史中，低产、低效、靠天吃饭是旱地的代名词。但同时，它又是人类粮食生产最重要的区域。黄土高原上的山西寿阳宗艾村，年景不好的时候亩产百八十斤，一家人都吃不饱，经过三代科研工作者努力，现在地里玉米已有半人高，亩产可达千斤。
旱地农业30年。新京报记者 周怀宗 拍摄 制作
中国旱地 最独特的旱作区代表
7月3日，山西寿阳，黄土高原纵横交错的山脉上，散落着一片片中国西北特殊的耕作区——塬面农田。盛夏季节，半人高的玉米，正在悄悄拔节。
四面陡峭、顶上平坦的塬，是黄土高原独特的地貌。这里的农田被称为塬面农田，干旱缺水，千百年来依靠降水生产。新京报记者 周怀宗 摄
完全依赖降水生产的旱地绝大部分处在热带、亚热带。但中国的旱地是特殊的，这是一片唯一处于温带的旱地。
“青藏高原的拔高效应，让原本应该是干旱半干旱地区的中国南方，变成了水资源丰富的鱼米之乡，旱地则北移到秦岭、淮河、昆仑山以北的地区。”长期研究北方旱地农业水土资源利用的中国农科院副院长梅旭荣说。
7月3日，中国农科院副院长梅旭荣到寿阳站的试验田里调研。作为旱地农业技术的研究者，他几乎每个月都会来这里。新京报记者 周怀宗 摄
在中国农业生产的版图上，秦岭、淮河昆仑山以北的旱作区，占国土面积的65%，耕地面积的56%，但水资源只有19%。更重要的是，这个区域，生产了全国58%的粮食，其中旱地生产了全国43%的粮食。
在农耕文明悠久的中国，旱地种植的历史可以追溯到农业最初的起源。考古发现，至少在1万年前，北京地区就开始人工种植谷子了。至少在7000-8000年前，西北地区就开始种植五谷之一黍。至少3500-4000年前，小麦就传入了中国……
千万年的旱作农业历史，积累了许许多多的农耕经验和农业技术，梅旭荣介绍，“北方传统农业主要以旱作为主，数千年积累了许多优秀的经验，比如梯田，并不仅仅是为了耕作方便，更重要的是可以保持水土，防止水土流失。比如砂田，通过砂石覆盖，可以达到保墒的效果。还有鱼鳞坑，用来集雨存水。再如间作、轮作……”
不过，随着农业现代化的推进，传统的经验和技术，越来越不能满足生产需求，先进农业技术需求的瓶颈问题日渐凸显。“如何才能更好地挖掘旱地生产潜力，是保障粮食安全的重要基础之一，在过去的脱贫攻坚中如此，未来的乡村振兴中也是如此，因为它要解决的是生产条件最恶劣、经济条件最不发达地区的农业农村发展问题。”
旱农兴起 粮食稳产水资源保护
增加水资源的供给，无疑是提高旱区粮食产量最有效的途径和方法。新中国成立以来，我国大力推进水利建设。历数新中国成立以来的灌溉工程，可以看到一大串在历史中闪闪发光的名称：苏北灌溉总渠、引黄灌济卫工程、红旗渠、黄河三门峡水利工程……来自水利部的数据显示，到2018年，我国农田灌溉面积达到10.2亿亩，位居全球第一，占全国农田总面积的50%以上。
以北京为例，新中国成立后曾经多次推动粮食保障工程。资料显示，至1965年，北京已建成百万亩水浇地，到1982年，水浇地已超过500万亩。
然而，水浇地快速增长的同时，对水资源的利用也不断逼近极限。数据显示，2018年，我国水资源总量仅有27462.5亿立方米，而农业用水总量就达3693亿立方米，占全国用水总量的61.4%，部分地区甚至超过90%，这其中灌溉用水又占到全部农业用水的90%以上。
“水是农业的命脉，但我们的水资源挖掘已经到了极限，再想增加水浇地，难上加难，所以，占耕地面积近一半的旱地，成为未来稳产增产最重要的部分之一。”梅旭荣说。
上世纪八十年代至九十年代，我国就开始开展北方旱地调研，调查摸排北方旱地生产情况，1986年，我国将“旱地农业增产技术研究”列入国家重点科研计划。随后，一批旱地农业科学观测站在各个旱作区建立起来。位于山西寿阳的寿阳站，即是其中之一。
旱地技术 改变的不仅是产量
山西寿阳位于黄土高原上，也是我国旱地区域的腹地，地质运动和风水侵蚀造就的特殊地形，让这里成为观测中国旱地生产的典型区域。
7月3日，寿阳宗艾村72岁的农民牛全成，受邀参加了寿阳站建站30周年的纪念活动。牛全成所在的宗艾村是寿阳站最初的坐落地，他几乎经历了整个寿阳站发展的历程。
“一群科学家来到我们村，没有地方，租了村民十多间房子，既是宿舍也是实验室，又在原来村里牛圈的地方，搞起了试验田，那时候的条件真艰苦啊。”牛全成告诉记者。
宗艾村是一个典型的塬上村落，四面是陡峭的悬崖，顶上一平地。村里的人们祖祖辈辈耕耘这块贫瘠的土地，种植高粱、谷子、荞麦、大豆等赖以为生的杂粮。
“以前种杂粮，产量很低，年成好的时候，每亩能打个300斤粮食就很不错了。年景不好，亩产百八十斤，一家人都吃不饱，挨饿是常事。”牛全成说，“比低产更绝望的，是绝产。塬上的旱地全靠雨水，下种的节点，如果没雨，就种不下去，一年什么收成就都没了。”
牛全成经历过那样的绝望，他告诉记者，“小时候遇见过，播种的时候，净刮风不下雨，下不了种，一年到头没吃的。”
技术的变革，给这个靠天吃饭的村庄带来了变化的契机，“最开始是包产到户，老百姓有了积极性，后来有了新的品种、化肥等，产量也快速提高了，但水的问题，一直都解决不了。”他说。
试验田里的科研仪器，长期监测各项农业数据。新京报记者 周怀宗 摄
宗艾村如今有3000多人，但只有7000多亩地。在寿阳建站之前，家家户户几乎没有种过主粮，“生产队的时候，种过少量小麦，亩产只有几十斤，种几十亩也就刚够分给各家过年的时候包顿饺子，改善一下生活。”上世纪八十年代，村里也尝试过种玉米，“不高产，没有新技术，传统的方法，种什么都不成。”
寿阳站落成之时，仅有40亩左右的试验田，在这里，科学家们研发推广了许多新技术，而这些技术，又以最快的速度，惠及这个村落。
7月3日，记者在宗艾村看到，玉米长得快的，已经接近一人高，“30年中，寿阳站积累了很多好的技术和经验，现在这里的玉米，亩产可以达到1000斤。”梅旭荣介绍。
旱田核心 怎样有效利用降水
从产量太低农民不种，到亩产千斤，地还是那些地，降水也还是那些降水，改变一切的究竟是什么？寿阳站的历史，或许也是我国旱地农业发展的历史。
“30年，寿阳站培养了三代人。”梅旭荣介绍，“三代科研工作者，研究的重点不断提升，但又是一脉相承的。”
7月3日，寿阳站试验田中，科研人员在查看监测数据。新京报记者 周怀宗 摄
30年前，第一代科研工作者面对的第一个问题，是种什么的问题。梅旭荣介绍，传统的农民，种植的种类相对固定，有没有产量全靠自然降水。降水多，产量就好，降水少，产量低，降水更少的时候，可能就没有产量。科研工作者们要解决的，就是在降水少的时候，怎样才能稳产甚至增产。“在那个技术水平很低的时代，作物品种的选择至关重要，直接关系到一年的产量。”
寿阳站建立伊始，就长期雇佣了多位当地农民帮助打理试验田，牛全成就是在那个时候加入寿阳站，见证了寿阳站变化的全过程。他告诉记者，种试验田，和种普通的地完全不一样，在这里几乎所有的活儿都靠人力完成，播种、锄草、施肥、取样……科研人员，也几乎和他们干同样的活，“特别辛苦，不像个科学家，反而比一般农民干的农活更多。”
2000年前后，我国实施大玉米战略，寿阳站也开始研究示范相关的旱地农业技术。这个时候，也是第二代科研人员进入寿阳站的时期。梅旭荣告诉记者，他也算是农科院来的第二代，从那个时候开始，科研人员研究的主题，开始转为如何通过农业技术来稳产、增产。
“水是旱地农业技术最重要的核心之一。”梅旭荣说，“旱地农业，主要依靠降水，能否更有效地利用降水，是我们研究的重点之一。2000年前，这一数据是56%。”
事实上，并非所有落在农田里的降水，都会成为农业生产的助力。自然条件下，农田对降水的利用效率很低，2000年前，这一数据是56%。更重要的是，集中降水还可能给农田生态带来严重危害。资料显示，黄土高原区，年降水量在200-700毫米之间，其中65%以上集中于7、8、9三个月，降水强度过大，往往一次暴雨即占全年降水量的30%甚至更多，这是产生地表径流，导致水土流失的重要原因。
旱农体系 水分平衡增加土壤肥力
降水利用率低、土地贫瘠和过度开发、种植品种落后、产量低下……这许许多多的问题，都是30年来旱农技术攻关的关键目标。
30年后，这些目标正在逐渐被攻克。
在寿阳景尚站，记者看到，一块280多亩的新试验田，被分割成小块，种植着玉米、高粱、大豆、蚕豆等旱地作物，这些小地块，承担着不同的试验任务，如“旱地农田水分平衡研究”、“旱地农田生物多样性与提升机制研究”、“可控生物降解地膜研发”等，有些试验，已经持续多年。同时，也在探索不同作物在旱区的丰产技术。
寿阳站的试验田被分割为许多小块，每一块都承担着不同的科研任务。新京报记者 周怀宗 摄
“30多年来，我们已经探索出了一整套旱地农业技术。如改良土壤、培育和营造土壤水库，提高土壤蓄水能力，以此提高可利用水量。如利用畜禽粪便、秸秆还田等技术，增加土壤有机质，增强土壤肥力。再如通过可降解地膜、秸秆覆盖等，减少土壤水分蒸腾，提高水分利用率等。”梅旭荣说。
这些技术最终被总结为一套集水、蓄水、保墒、提效的技术体系，极大地提高了水资源利用率。数据显示，与二十世纪初的56%相比，我国旱地水资源利用率已提升至68%，超出了12个百分点，梅旭荣说，“在我们的试验田中，水资源利用率最高可以达到70%，远比全球平均水平50%高。”由寿阳站试验总结而成的旱地农业技术模式，正在更广泛的区域中应用。“十二五”以来，累计应用面积5043万亩，新增粮食22.1亿千克，新增产值91.7亿元。
试验田中种植的毛叶苕子，这是一种绿肥作物，科研人员计划未来种在旱地果树下，改善土壤肥力。新京报记者 周怀宗 摄
对旱地农业的变化，亲历者牛全成感受更深，在宗艾这个塬上村庄里，今天的农业已不复旧貌，“以前打点儿粮食，都是人扛马驮，还打不了多少，现在全程机械化，我们这个塬上的地小，而且梯田多，但也有小型机械可以用，从种到收都是靠机器。”在寿阳站工作多年的牛全成，甚至也能说很多专业名词，“就好像这个秸秆还田，特别好，地表覆盖，保水保墒，土壤的肥力还能提高不少。”
旱区优势 土壤洁净受污染少
30年后的旱地耕作，将和30年前完全不同。梅旭荣说，“虽然还是靠天吃饭，但品种、技术的进步，让旱地也可以成为粮食稳产增产的压舱石。”
当然，技术进步的同时，仍有隐忧。梅旭荣告诉记者，“未来我们要面对的问题，第一是全球气候变化给农业生产带来的挑战，旱地对降水的依赖程度更高，应对气候变化的需求也更迫切。其次是北粮南运带来的压力。生产粮食需要水，业界有个说法，叫吨粮千方水，我国生产一吨粮食平均耗费的水资源是800方，北粮南运，其实也就意味着北方干旱地方的水，被运到南方水资源丰富的地方，这个水并不是真的水，而是虚拟水，是生产这些粮食所耗费掉的水。多年以来，北方连续丰收、持续高产，这是好事，有力保障了我国粮食安全。但也要看到，持续高产背后的资源压力，包括水资源的压力、土地肥力的压力等。”
在未来，发掘更好的抗旱品种、提高水资源利用率，仍是旱地农业技术发展的重要任务。但在另一方面，梅旭荣认为，还应该更进一步挖掘和发挥旱区农业本身的优势。
“对农业来说，干旱是劣势，但并不意味着，旱区就没有自身的优点，”梅旭荣介绍，千万年的旱作历史，累积的并不仅仅是对抗干旱的经验和技术，还有旱作区独有的特征、物种等，“比如土壤更洁净，受到的污染更少，这本身给现代农业的发展提供了很好的基础。再如旱区生物的多样性，我国旱区面积非常广泛，涵盖甘肃、宁夏、山西、陕西、河南、河北、山东、新疆、内蒙古、东北三省等，长期以来聚集种类多样、品质上乘的特色农产品，比如谷子、高粱、大豆等。此外，多数旱区光照条件好、昼夜温差大，是生产优质农产品的天然基础。”
在今天，生态发展、绿色发展已成共识，农业亦是如此。梅旭荣表示，“在生态、绿色发展领域，传统的旱作农业，拥有大量优秀的经验。传统农业本身就是一种有机农业，和现在的有机不同，传统农业的有机，主要在施用有机肥、秸秆还田、间作轮作等领域，是一种可持续发展的农业。同时，旱地农业对我国实现‘碳达峰’、‘碳中和’目标也有重要的意义，据测算，旱区未来的固碳潜能在1.5亿吨至2亿吨之间，发展旱地农业技术，也是生态发展未来的重要部分之一。”
新京报记者 周怀宗
编辑 张树婧 校对 危卓
