一、平台简介

 农业农村部华北黄土高原作物栽培科学观测实验站是2016年10月建设完成，依托单位内蒙古农业大学。实验站利用内蒙古黄土高原地区作物生长与生态环境监测平台，在作物栽培技术和耕作制度等方面主要开展了深耕改土、秸秆还田培肥，玉米、马铃薯、燕麦等作物的高产、群体光热资源匹配、肥水资源高效利用、抗旱耐寒及全程机械化等的理论及技术研究。并对不同栽培和耕作措施下的农田生态系统田间气象因子、作物灾害、农田土壤肥力动态和作物生产投入产出等指标进行长期定位监测；对作物生长发育、产量构成因素、品质与资源利用效率等相关指标进行测定及观测。

 二、研究方向

 1.作物栽培技术

 在作物生长发育、产量构成因素、品质与资源利用效率等相关指标的测定及观测，建立完善的观测和监测网络，研究作物对农艺措施的响应机制与反馈作用机制。按照统一规范的监测指标和技术方法，进行长期定位观测与实验，集成相应技术并示范，建立观测数据共享信息系统。

 2.现代农作制度

 在农田生态系统的田间气象因子、作物灾害及其影响、农田土壤肥力动态和作物生产投入产出指标观测、监测方面，将建立完善的观测和监测网络，研究农田生态系统对种植模式优化、防灾减灾及保护性耕作技术响应机制与反馈作用机制。按照统一规范的监测指标和技术方法，进行长期定位观测与实验，集成相应技术并示范，建立观测数据共享信息系统。

 三、标志性研究成果

 2016年以来，农业农村部华北黄土高原作物栽培科学观测实验站承担科研项目40余项，总经费10000万元以上，发表论文200余篇，获批地方标准28项；出版专著5部，获批专利13项，认定科技成果6项，获得科技进步一等奖2项，二等奖2项，中华农业科技奖三等奖2项，内蒙古农牧业丰收一等奖2项。集成了作物高产高效技术模式15项，筛选了高产优质多抗广适的种质资源108份，并明确了其优良品质的遗传特性；培育高产优质绿色高效新组合33份。标志性成果为：玉米“两改一增二保”丰产增效栽培理论及技术研究与应用，成果主要内容是：

 针对内蒙古玉米主产区耕地质量劣化、品种与区域光温资源及密植需求不匹配、群体密度低质量差、化肥投入高浪费大、农机农艺融合度低等限制丰产增效的技术瓶颈问题，以实现内蒙古春玉米大面积丰产节本增效为目标，开展了玉米"两改一增二保"栽培理论与技术研究。并获得了以下理论突破和技术创新：

 1.主要理论突破

 两改：一是改土。以改良耕地质量、提升土壤基础生产力为目标，在揭示土壤基础生产力与玉米产量和氮肥利用效率定量化关系的基础上，阐明了土壤有机质、有效氮含量、土壤氮矿化量、土壤贮水能力为地力提升的主控因子，提出了深松35cm 和秸秆全量深翻还田2年以上的土壤改良技术途径。二是适应改土基础的改品种。从根系构型和冠层光氮效率对耕层结构响应的角度阐明了耐密品种的耐密生理机制；以实现品种与区域热量匹配为目标，将我区玉米划分为6个旱作区和7个灌溉区，并明确了各生态区内的品种熟期分布，建立了与生态区划和耕层改良相匹配的品种鉴选更新技术途径；

 一增：在"两改"的基础上安全增密。以增加群体容量匹配区域光照和土壤资源为目标，明确了内蒙古玉米主产区密植安全群体分布规律。并在阐明了深松改土再增密生理生态机制的基础上，提出了以生态条件确定群体上限、以"两改"支撑提高群体下限的密植高效技术途径；在当前密度基础上，通过"两改"再增密1000株/亩以上，增产15% 以上，光辐射利用率提高22% 。

 二保：一是减肥增效环保。以提升氮肥利用效率、减氮节本为目标，阐明了氮高效品种通过高活性根系与土壤硝态氮空间耦合实现氮素高效吸收的生理生态机制；提出了利用氮高效品种实现减氮稳产增效环保的技术途径；实现节氮60-80kg/公顷，产量不降低，氮肥农学效率提高20-30% ，氮素损失降低20% 以上。

 二是机械化保障。以农机保障"两改一增一保"农艺措施标准化，实现农机农艺高度融合为目标，明确了整地至籽粒直收各生产环节机械化作业参数，并构建了适宜于不同生态区域生产特征的玉米全程机械化作业规范，全程机械化示范田实现了出苗率平均提高6.2% 、群体整齐度提高8.3% ，杂草防除率提高7.5% ，较农户常规亩增产60kg以上，增产率8% 以上。以此为基础，集成创新了玉米"两改一增二保"技术体系并模式化。项目研发了地方标准7项、获批专利2项、出版玉米"两改一增二保"等技术挂图12项，参编专著7部，发表论文36篇，其中，SCI收录1篇、EI收录2篇。技术成果自2011年开始在内蒙古玉米主产区示范应用，实现了连续7年百亩高产示范田实测亩产1100kg以上，最高产量达1242.8kg/亩；2015-2017年累计示范推广3131.7万亩，总增产玉米籽粒237.3万吨，总计为项目区节本3.07亿元，总节本增效32.96亿元，为我区春玉米大面积丰产增效提供了理论与技术支撑。

 成果经专家鉴定认为，"项目技术先进成熟、实用性强，核心技术有创新，主要技术经济指标、技术水平居国内领先水平。"

 2.主要的科技创新

 ①阐明了土壤基础生产力与玉米产量和氮肥生产效率的定量化关系，明确了地力提升的主控因子和中长期改良调控目标，提出了"深松改土强根蓄水，秸秆还田增碳培肥"的土壤改良理论及技术途径，并研发了配套装备。与农户浅旋灭茬相比，实现产量和水分利用效率提高8% -15% 、降水利用效率提高5% -10% 。

 ②阐明了耐密品种根系构型对密植压力响应敏感，根系生长量和冠层效率对密植压力响应迟钝的耐密生理机制；建立了基于环境适应性指数和指标归一化变异系数的耐密品种评价鉴选方法；以玉米种植区划和品种区划为基础，明确了与生态区划和耕层改良匹配的品种更新技术途径。

 ③揭示了产量差异及群体密度对光温资源的响应特征，明确了内蒙古玉米主产区密植安全群体分布规律；阐明了深松改土再增密的生理生态机制；提出了以生态条件确定群体上限、以"两改"支撑提高群体下限的密植高效技术途径。

 ④揭示了氮高效品种"陡、密、深"根系构型和"早积累、快转运、氮经济"冠层表型特征；阐明了氮高效品种通过高活性根系与土壤硝态氮空间耦合实现氮素高效吸收的生理机制；提出了利用氮高效品种优化减氮和培肥增密综合措施实现增效环保的技术途径。

 ⑤明确了秸秆深耕还田、精播增密齐苗、肥料机械深施、籽粒机械化直收等机械化作业参数；构建了适宜于不同生态区域生产特征的玉米全程机械化作业规范，实现机械化籽粒直收实测产量1000kg/亩以上。

 ⑥集成创新了玉米"两改一增二保"技术体系，制定出版了不同生态区域玉米"两改一增二保"技术规范挂图。实现了大面积增产14.1% 、亩均降低成本10.9元，生产效率提升16.3% 的丰产节本增效目标。

 实验站在2018-2020年连续3年举办了“玉米低水分籽粒直收现场观摩会”，邀请了国内育种、栽培耕作、营养肥料、植保、农机等领域玉米专家、我区农业管理部门领导，各级农技推广部门的农技人员，涉农企业、农业合作社、新型经营主体和农民，以及新闻媒体记着等共200余人参加，现场观摩玉米全程机械化的装备、整地及籽粒低水分直收技术。被农民日报、中国科技网、内蒙古新闻联播、内蒙古农牧频道等进行报道。

  四、平台负责人

  高聚林，教授；联系人：于晓芳，教授；联系电话：0471-4302176；电子邮箱：yuxiaofang75@163.com