论文标题：Innovation and application of technology models for wheat green production in China

期刊：Frontiers of Agricultural Science & Engineering

作者：Gang HE, Wanyi XIE, Lei FAN, Xiaotian MI, Zhaohui WANG

发表时间：15 Sept 2025

DOI：10.15302/J-FASE-2025606

微信链接：点击此处阅读微信文章

绿色增产增效技术

Green Technology for High Yield and Nutrient Use Efficiency

专 辑 文 章 介 绍

· 第八篇 ·

▎论文ID

Innovation and application of technology models for wheat green production in China

中国小麦绿色生产技术模式的创新与应用

文章类型：Research Article

发表年份：2025年

第一作者：何刚

通讯作者：王朝辉

Email: w-zhaohui@263.net

作者单位：西北农林科技大学资源环境学院

Cite this article :

Gang HE, Wanyi XIE, Lei FAN, Xiaotian MI, Zhaohui WANG. Innovation and application of technology models for wheat green production in China. Front. Agr. Sci. Eng., 2025, 12(3): 519-529 DOI:10.15302/J-FASE-2025606

· 文 章 摘 要 ·

面对日益增长的粮食需求与小麦种植面积缩减的双重挑战，提高小麦产量及资源利用效率将成为实现小麦可持续生产的关键。为应对这一挑战，本研究构建了小麦绿色生产框架，基于该框架量化了关键技术及技术模式在提升小麦产量与氮素利用效率 (NUE) 方面的效益，并创新提出了一种技术推广新模式。该框架涵盖土壤、根层与冠层三大系统，在此框架下应用单项技术，可通过改善土壤肥力、调控土壤养分供应、构建高产体系等途径，实现小麦产量与氮素利用效率的提升。通过整合特定单项技术，本研究分别建立了旱地作物全年覆膜种植模式与灌溉区作物高效水肥管理技术模式，二者在提高小麦产量与氮素利用效率方面均成效显著。此外，研究还开发了多主体联合创新技术模式，该模式可作为桥梁，推动农业技术向农业生产力转化。未来，要实现我国小麦产量的可持续增长，需聚焦关键技术与技术模式创新、研发新型技术推广模式，并凝聚全社会力量协同推进。

· 文 章 亮 点 ·

1. 从土壤、根层与冠层系统维度，构建了小麦生产框架。

2. 基于该框架的单项技术可有效提高小麦产量与氮素利用效率。

3. 依托单项技术开发的技术模式，可产生更显著的效益。

4. 多主体联合推广模式的建立，为技术推广提供了助力。

5. 实现了我国小麦绿色生产技术模式的创新与应用。

· Graphical abstract ·

· 研 究 内 容 ·

▎引言

我国作为全球最大的小麦生产国，年产量达1.36亿吨，其生产状况对全球粮食供需平衡具有重要影响。近年来我国小麦进口量迅速增长，2022年达到996万吨，持续的高进口量可能加剧国际粮食市场波动。因此，提高国内小麦产量对维护全球粮食安全和市场稳定至关重要。

长期以来，化学肥料的过量使用虽提高了小麦产量，却也带来了高昂的环境代价。在粮食安全与环境保护的双重压力下，通过农艺管理措施与技术模式的创新实现绿色生产，已成为农业可持续发展的核心议题。近年来，一系列作物管理技术被广泛应用，它们在提高产量的同时显著降低了环境风险。然而，单一技术往往在增产和提效方面存在局限，因此，将多项技术集成的“技术模式”逐渐显示出更大潜力。

农业技术推广是技术成果转化的重要环节。传统的政府主导推广模式已逐渐拓展为多元主体参与的新型服务模式。随着土地流转加速与规模化农业经营主体的增多，对专业化、媒体化和多元化的农业技术推广方式提出了更高要求。

在此背景下，本研究构建了小麦绿色生产的技术框架，系统评估了关键技术及技术模式对产量和氮肥利用效率 (NUE) 的影响，并探索了以多主体联合为核心的创新推广模式，以推动小麦生产向绿色、高效和可持续方向转型。

▎材料与方法

本研究通过系统收集2021年12月之前发表的中英文文献，构建了关于小麦管理措施与产量反应的数据库。此外，研究通过田间试验验证了典型技术模式的实际效果。在旱作区，设计了全年覆膜栽培模式 (YPM)，优化了施氮量与方式；在灌区，建立了高效水肥管理技术模式 (ENWM)，依托土壤硝态氮监测与滴灌技术实现水肥协同调控。

▎结果与讨论

1. 小麦绿色生产的技术框架

小麦绿色生产旨在将高资源消耗、高环境代价的生产方式转变为高产量和高资源利用效率的可持续模式。该框架将小麦生产系统划分为土壤系统、根层系统和冠层系统三个子系统。土壤系统主要通过添加有机质提升地力和抗逆性；根层系统通过优化肥料管理、耕作和灌溉方式，最大限度提高水肥利用，减少损失；冠层系统则通过播期、播量和品种优化构建高产群体，增强光温水利用效率。这一系统化管理框架为技术创新与模式集成提供了理论依据。

2. 绿色生产关键技术的效应

基于上述框架，多项关键技术的应用显示出显著效益。在土壤系统中，施用有机肥在等氮量条件下使土壤固碳效率提高至26%，固碳速率提升205%，产量增加15.1%；秸秆还田使固碳效率达11.7%，固碳速率提高150%，产量增加6.6% (图1)。保护性耕作如免耕和少耕也可提高固碳速率38%，且不造成减产。

图1 土壤和作物管理技术对土壤有机碳固存、小麦产量及氮肥利用效率的影响。

在肥料管理方面，优化追肥和深施分别使小麦增产7.3%和7.1%，氮肥利用效率提高5.5%和8.3%；增效肥料 (EEFs) 的使用使产量和氮效分别提升4.7%和16.6%。然而，单纯以有机肥替代部分化肥反而降低了产量和氮效，主要因其释放速率难以匹配作物需求。

灌溉优化同样效果显著：在灌水量减少41%的情况下未造成减产，优化灌水时期则增产7.1%；滴灌技术相比漫灌增产5%，氮肥利用效率提高16%。品种更新和栽培优化分别带来9.3%和8.1%的增产效果，以及7.9%和9.1%的氮效提升。这些结果说明，基于系统框架的各项关键技术均在不同层面推动了小麦绿色生产。

3. 典型技术模式的构建与效益

相比单一技术，集成多项关键环节的技术模式在增产与环保方面展现出更大潜力。针对旱作区水分限制严重的问题，本研究构建了全年覆膜栽培模式 (YPM)，不仅在生长季覆膜，还覆盖夏闲期，并优化了施氮量。结果显示，YPM模式使播种期土壤储水量增加7%，花后叶面积指数和净光合速率分别提高69%和12%，平均产量、蒸散量和水分利用效率分别提升11%、4%和8%，氮肥偏生产力 (PFPN) 提高19% (图2)。同时，植株吸氮量增加5%，土壤硝态氮残留降低34%，氮淋溶损失减少63%。但长期覆膜也带来地膜残留污染的风险，需引起重视。

图2 旱作区小麦生产典型技术模式。

在灌区，建立了高效水肥管理（ENWM）模式，依托土壤硝态氮监测和滴灌技术实现水肥协同供应。该模式使灌水量和化肥氮用量分别减少33%和30%，花后叶面积指数提高24%，产量、氮肥利用效率和灌溉水利用效率分别增加10%、57%和65%（图3）。滴灌改善了根区水肥条件，促进了养分向根系的运移和作物吸收利用。

图3 灌区小麦生产典型技术模式。

4. 技术推广的新模式：多主体联合创新

随着土地流转与规模经营主体的增多，农业技术推广模式也亟需创新。研究提出了“多主体联合创新技术 (MJIT)”推广模式 (图4)，该模式以政策为导向，以高校和科研机构为技术源头，以作物技术推广和生产型企业为核心，以区域小麦主产区为对象，实现近距离服务生产。

图4 中国西北地区小麦生产技术扩散模型的框架与实施。

MJIT模式的创新体现在三方面：一是紧扣区域小麦生产中的重大科技问题；二是整合多学科、多机构资源，将基层技术顾问纳入创新主体，加快技术转化；三是依托大型农场、合作社和示范户开展技术应用与展示，提供技术推广平台。

传统的“科技小院”模式为小农户技术应用提供了成功范例，而MJIT模式更适用于规模化、区域化的生产需求，为现代农业发展提供了组织化、本地化的技术支持路径。

· 结 论 ·

本研究通过构建土壤-根层-冠层系统框架，明确了绿色生产的技术方向，系统评估了关键技术与技术模式在增产提效方面的作用，并开发了以多主体联合为特色的技术推广新模式。结果表明，集成多项单一技术的生产模式具有更好的综合效益。旱作区全年覆膜和灌区高效水肥管理均显著提高了产量和资源效率。而创新推广模式则有效缩短了技术与应用之间的距离，加速了农业科技成果的转化。

《前沿》系列英文学术期刊

由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》（Frontiers）系列英文学术期刊，于2006年正式创刊，以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础科学、生命科学、工程技术和人文社会科学四个主题，是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群，其中12种被SCI收录，其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录，具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式，保证文章以最快速度发表。

中国学术前沿期刊网

http://journal.hep.com.cn