2018年5月22日，陜西省表彰了2017年度陜西省科學(xué)技術(shù)成果獎獲得者，西北農(nóng)林科技大學(xué)李世清教授團隊完成的項目——“黃土高原旱地主要作物氮肥減施增效途徑與技術(shù)”， 因有力推動了黃土高原旱作玉米化肥減施增效技術(shù)進步，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟社會與生態(tài)效益，獲得陜西省科學(xué)技術(shù)二等獎。

       在西北黃土高原的半干旱區(qū)甚至一些干旱區(qū)，隨著地膜覆蓋，特別是雙壟溝覆膜栽培技術(shù)的發(fā)展和完善，西北旱作春玉米播種面積和產(chǎn)量顯著增加，對保障區(qū)域糧食和飼料供應(yīng)起到了重要作用。但受傳統(tǒng)栽培理念影響，覆膜春玉米實際產(chǎn)量不到產(chǎn)量潛力的50%，地膜覆蓋增產(chǎn)潛力和光熱資源潛力沒有得到充分發(fā)揮，水分生產(chǎn)效率和化肥生產(chǎn)效率較低，造成資源浪費。因此，充分理解旱作玉米增產(chǎn)高效機制，優(yōu)化旱地雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)水分管理措施，構(gòu)建和完善旱作春玉米高產(chǎn)和資源高效利用的生產(chǎn)體系，對挖掘旱地產(chǎn)量潛力、提高資源利用效率、保障退耕還林草工程成果具有重要意義。

       為此，近些年來，李世清團隊和西南大學(xué)教授陳新平團隊瞄準(zhǔn)國家需求，對標(biāo)“農(nóng)藥化肥雙減”和“化肥農(nóng)藥使用量零增長”，以及農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展等國家目標(biāo)，在“973”計劃課題“作物高產(chǎn)高效的地上地下互作機制與調(diào)控途徑（2015CB150402）”以及雙減課題“西北旱作玉米化肥農(nóng)藥減施增效技術(shù)集成與示范（2017YFD0201807）”等項目資助下，以我國西北黃土高原典型旱作農(nóng)業(yè)區(qū)的春玉米生產(chǎn)為對象，以驗證后的覆膜Hybrid-Maize模型為指導(dǎo)，構(gòu)建了旱地覆膜春玉米高產(chǎn)高效栽培體系，并進行了田間驗證和大面積示范推廣。

       另外，他們在上述研究成果的基礎(chǔ)上，還建立了包括黑色地膜代替白色地膜及輕簡施肥技術(shù)在內(nèi)的技術(shù)規(guī)程和綜合栽培模式，開展大面積示范應(yīng)用，培訓(xùn)農(nóng)技人員和新型職業(yè)農(nóng)民，實現(xiàn)了增產(chǎn)增效的技術(shù)突破。

       據(jù)研究團隊專家介紹，該技術(shù)體系在陜西長武、永壽、彬縣、旬邑，甘肅莊浪、隴東，寧夏固原，山西應(yīng)縣等進行了大面積示范推廣，年均示范推廣近90萬畝，較傳統(tǒng)生產(chǎn)方式增產(chǎn)增效15%以上，每年增產(chǎn)高于1000萬公斤，對推進旱作春玉米綠色生產(chǎn)不斷開創(chuàng)新局面具有積極意義。

       “在系統(tǒng)研究旱作覆膜春玉米養(yǎng)分需求規(guī)律、根層氮素實時監(jiān)控與管理、根系—水分利用—根層養(yǎng)分調(diào)控關(guān)系的基礎(chǔ)上，拓展了‘以肥促根，以根提水，水肥協(xié)同，減施增效’的途徑。”李世清對《中國科學(xué)報》說，“在覆膜Hybrid-Maize模型指導(dǎo)下，確定了適宜品種、播期和密度、施氮量和施肥時期，量化并成功構(gòu)建了耦合光熱資源—作物群體—土壤水肥資源的氮肥減施增效技術(shù)體系。”

       據(jù)了解，以陜西長武縣為例，基于模型指導(dǎo)，該地區(qū)宜選用“先玉335”或“陜單609”，適宜的播期為4月20~25日，適宜播種密度為6.5萬-8.5萬株/公頃（大面積生產(chǎn)密度為6.5萬-7.5萬株/公頃），適宜氮肥用量200-250公斤純氮/公頃，施用方式為40%基施，60%于拔節(jié)期（十葉期）追施。多年田間定位試驗和示范結(jié)果表明，采用這種種植模式，春玉米產(chǎn)量可以達到13~15噸/公頃，氮肥偏生產(chǎn)力可以達到58~69 kg kg-1，水分生產(chǎn)力可以達到34~37kg kg-1，與國際高產(chǎn)玉米區(qū)氮肥偏生產(chǎn)力和水分生產(chǎn)力接近。

       目前，雙壟溝覆膜栽培技術(shù)采用的白色透明地膜覆蓋，在生產(chǎn)中存在兩個突出問題：一是膜下雜草控制問題。需要在播前使用大量除草封閉劑，如果不用封閉劑，一方面膜下生長的雜草會和玉米競爭養(yǎng)分和水分，導(dǎo)致無效損耗，另一方面，雜草會頂破地膜使其碎片化，影響地膜增溫保墑作用，而且不利于地膜回收。二是玉米后期追肥問題。因為大部分是全膜覆蓋，后期追肥只能人工追施，會耗費大量人力。

       為解決上述問題，他們采用了“二替一控”的栽培模式。“一替”是采用黑色地膜代替白色地膜?？紤]到黑色地膜保水肥能力強的同時，他們依據(jù)地溫溫差小、透氣性好，抑制雜草生長的特點，用其替代白色地膜對地表進行全覆蓋，建立集雨、保墑、增溫、控制雜草等多功能的高效用水農(nóng)業(yè)技術(shù)模式，因光照條件不足，地面雜草難以生長，會有效抑制雜草生長，實現(xiàn)不用或少用除草劑。另外“一替”是用部分控釋肥替代部分速效氮肥。采用1/3控釋尿素和2/3普通尿素摻混播前一次輕簡施肥技術(shù)，既可以減少后期追肥人工投入，又可以避免玉米后期脫肥問題。“一控”就是通過使用黑色地膜控制膜下雜草。