9月8日，國際頂級學術刊物《自然》（Nature）發表研究論文《科技小院讓中國農民實現增產增效》。這一成果是由中國農業大學等單位的14名研究人員經過8年合作研究完成的。中國農業大學資環學院副教授張衛峰和入住河北曲周科技小院的第一批研究生曹國鑫為共同第一作者，張福鎖教授為通訊作者。
     受知識不足、信息和資源缺乏、服務支撐不夠、土地產權制約、抗風險能力差等一系列問題困擾，科技進步難以轉化為農戶的生產力和農民收益，這不僅是我國農業發展面臨的巨大挑戰,也是全球小農戶生產轉型的最大難題。 中國農大資源環境與糧食安全研究中心的科技人員長期扎根基層、在農村建立科技小院，與農民共同剖析限制因素，因地制宜創新集成增產增效技術；他們以科技小院為平臺，整合科研機構、政府和市場多方力量和資源，探索提升農民科學種田水平和大面積實現區域增產增效的技術途徑和組織模式。
     創新的科技小院模式不僅對確保國家糧食安全和生態環境安全、推進我國農業轉型具有重要意義，而且對小農戶為主的其它發展中國家（如印度、東南亞、非洲等）都有廣泛的借鑒作用。
     河北曲周曾是有名的鹽堿灘,經過老一輩科學家的艱苦努力實現了糧食自給，但在新時期如何進一步實現綠色增產和農民增收仍面臨巨大挑戰。科技小院師生駐扎鄉村后，與曲周農民同吃、同住、同勞動，發現農民農業生產中的實際問題，并有針對性地進行科技指導和技術示范。統計數據顯示，當地農戶的作物產量和氮肥生產效率最初僅為高產高效試驗基地的63%和57%，科技小院入住五年后，曲周農民農業知識水平大幅提高，高產高效技術采用率從2009年的17.9%提高到了53.5%，2009至2014年，全縣糧食單產實現了試驗基地產量水平的79.6%全縣糧食總產增長了37%，養分效率提高20%以上，農民收入增長了79%，曲周一躍成為全國糧食生產先進縣。,
     曲周的上述轉變是依托科技小院應用“土壤-作物系統綜合管理”理論和技術實現的。師生們通過產量差分析、農戶參與式技術創新、農戶組織模式創新與技術擴散途徑創新等手段，系統破解了小農戶增產增效的關鍵限制因素，集成創新了適合當地條件的增產增效技術，找到了農戶大面積應用技術的有效途徑。例如，國內外已有的研究發現影響小農戶產量差的因素多達20多個,基本上無法定量,也沒有破解的成功案例。但科技小院師生經過駐村研究后發現,小麥玉米全生育期十項關鍵技術都對產量差的貢獻超過5%，包括品種、播量、播期、施肥、灌溉、收獲日期、整地技術等等,但沒有一項是決定性的，因此必須采取技術集成與綜合管理才能解決問題。
    然而這些技術不僅知識集成度高而且采用程度還受制于特定的社會經濟因素，如小麥深耕有助于提高土壤水肥供應能力，但深耕機械寬4米，而農戶地塊一般僅6米寬，機械跑一趟耕不完，跑兩趟不劃算，限制了農戶采用。還有很多因素限制技術的采用，如灌溉資源配置機制制約了玉米適期播種、農資市場不規范制約了優良品種和適宜肥料的選擇、農民兼業化影響了玉米晚收和小麥適期播種。在生產一線的研究證明只有當科技人員置身于小農戶當中時才能及時發現這些問題和定量這些復雜因素的影響，然后與農民一起解決這些問題。
     為了破解各種技術應用的制約因素，科技小院引導農戶結合實際情況開展了大量的參與式技術創新，發現與農戶一起進行技術創新是提高技術適用性和綜合效益的關鍵舉措，例如農戶采用小院推薦的深耕技術后增加了鎮壓，不僅減少一次澆水，每畝節省50多元錢，還降低勞動力投入。這樣的參與式技術創新還有很多，農民在小院提供的播量、播期等技術上也進行了不少改進，修改后的技術更適合當地農戶生產實際，簡便易行且效益提高。2009年至2014年五年中，共有71個科技農戶進行了608組技術優化試驗，統計結果表明：農戶修改后的技術體系可以達到試驗基地產量水平的97%，而成本收益率和勞動力效率均提高了43.8%——195.8%。
      絕大部分農戶受教育程度低、對技術理解不夠、接受能力差制約了技術的大面積應用，科技小院建立了“提升農戶興趣-強化信息傳播-建立農戶信任-實時決策咨詢”的新型技術擴散途徑。逐步破解了傳統技術擴散方式中農戶不感興趣、看不到、看不懂、記不住、不能用的關鍵瓶頸，例如通過在村里開展舞蹈、識字班等文化活動培育了與農戶的信任度，大量示范和競賽激發了農戶興趣，小院在村頭建立科技長廊、農戶家里發放科技日歷解決農民看不到技術信息的問題，通過大范圍培訓解決農戶看不懂的問題，通過實時咨詢解決農戶記不住的問題。
     地塊狹小、分散經營更是技術應用的老大難問題，科技小院創建了“土地不流轉，也能規模化”的大方操作模式。通過讓30-40戶土地連片的農戶組織起來，采取統一的“大方操作”方式既解決了機械操作和適時灌溉等硬件制約問題，而且還通過統一實施測土配方施肥、統一購置農資、統一租賃農機為農戶每畝降低了40多元成本，提高了技術采用標準化。針對農資市場不規范、公共服務體系不健全的問題，科技小院與政府和企業建立了自主參與的多元化服務體系，如政府針對深耕推廣困難的問題設立了每畝30元補貼，政府用專用肥等標簽區分了科技產品與普通產品，幫助農戶正確選擇，科技效果及時傳播給企業也帶動企業生產適合區域性需求的產品、提供農民需要的服務，保障了技術大面積到位。
     美國科學院院士、斯坦福大學教授Vitousek和Matson認為科技小院模式非常重要，提供了農民與科學家交流、農民創新、不同服務主體協作的平臺。《自然》雜志執行編輯和評委對此文予以高度評價，國際小農戶可持續發展研究專家Giller教授對科技小院這種扎根農村助推農戶增產增效的創新模式感到無比興奮，他認為這是迄今為止國際上關于大面積推動小農戶增產增效的典型成功案例，是全球提高糧食產量、減少環境污染的重要途徑。國際產量差研究發起者之一的Van Ittersum教授認為科技小院在大規模改變小農戶生產方式方面取得了突破性進展。
     自2009年在河北曲周建立第一個科技小院以來，中國農業大學資源環境與糧食安全研究中心以全國養分資源管理協作網為依托，已在全國21個省市建立了81個科技小院，探索不同區域、不同優勢作物、不同經營主體條件下農業轉型的技術、應用模式和區域大面積實現的途徑，取得了豐碩的成果，引起了社會各界的高度關注。科技小院模式是一種低成本高效率的服務體系,對于解決糧食安全、綠色增產和精準扶貧等都有巨大的應用潛力。
      這篇論文是張福鎖教授研究團隊立足國家需求、在農業生產一線開展國際前沿研究、同時解決問題的又一重大成果。該團隊圍繞農業可持續集約化發展道路問題，從理論、技術體系、解決途徑和實現改變等方面進行了系統深入地探索，取得了一系列重大突破。如2010年該團隊在《科學》雜志上發表了過量施用氮肥造成中國農田土壤大面積酸化問題。2013年在《自然》上發表了大氣氮沉降增加60%的結果，揭示了集約化農業的代價和成因。2014年在《自然》上發表了《以更低的環境代價獲得更高的作物產量》一文，證明“土壤-作物系統綜合管理”理論和技術可以使全國糧食產量增產30%以上、氮素環境排放降低50%，從而同時滿足糧食安全和環境保護的國家需求，為未來高產高效農業發展指明了方向。而此次發表的論文則闡述了“自下而上（Bottom-up）、扎根農村和農業生產一線、與農民一起創新，實現縣域尺度大幅度增產增效的方法和路徑”，這為我國農業轉型、全面實現綠色增產增效提供了理論、技術和實現途徑。