9月8日，國際頂級(jí)學(xué)術(shù)刊物《自然》（Nature）發(fā)表研究論文《科技小院讓中國農(nóng)民實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增效》。這一成果是由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位的14名研究人員經(jīng)過8年合作研究完成的。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資環(huán)學(xué)院副教授張衛(wèi)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(shí)不足、信息和資源缺乏、服務(wù)支撐不夠、土地產(chǎn)權(quán)制約、抗風(fēng)險(xiǎn)能力差等一系列問題困擾，科技進(jìn)步難以轉(zhuǎn)化為農(nóng)戶的生產(chǎn)力和農(nóng)民收益，這不僅是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的巨大挑戰(zhàn),也是全球小農(nóng)戶生產(chǎn)轉(zhuǎn)型的最大難題。 中國農(nóng)大資源環(huán)境與糧食安全研究中心的科技人員長期扎根基層、在農(nóng)村建立科技小院，與農(nóng)民共同剖析限制因素，因地制宜創(chuàng)新集成增產(chǎn)增效技術(shù)；他們以科技小院為平臺(tái)，整合科研機(jī)構(gòu)、政府和市場多方力量和資源，探索提升農(nóng)民科學(xué)種田水平和大面積實(shí)現(xiàn)區(qū)域增產(chǎn)增效的技術(shù)途徑和組織模式。
     創(chuàng)新的科技小院模式不僅對(duì)確保國家糧食安全和生態(tài)環(huán)境安全、推進(jìn)我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型具有重要意義，而且對(duì)小農(nóng)戶為主的其它發(fā)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(jīng)過老一輩科學(xué)家的艱苦努力實(shí)現(xiàn)了糧食自給，但在新時(shí)期如何進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)綠色增產(chǎn)和農(nóng)民增收仍面臨巨大挑戰(zhàn)。科技小院師生駐扎鄉(xiāng)村后，與曲周農(nóng)民同吃、同住、同勞動(dòng)，發(fā)現(xiàn)農(nóng)民農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際問題，并有針對(duì)性地進(jìn)行科技指導(dǎo)和技術(shù)示范。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的作物產(chǎn)量和氮肥生產(chǎn)效率最初僅為高產(chǎn)高效試驗(yàn)基地的63%和57%，科技小院入住五年后，曲周農(nóng)民農(nóng)業(yè)知識(shí)水平大幅提高，高產(chǎn)高效技術(shù)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(chǎn)實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)基地產(chǎn)量水平的79.6%全縣糧食總產(chǎn)增長了37%，養(yǎng)分效率提高20%以上，農(nóng)民收入增長了79%，曲周一躍成為全國糧食生產(chǎn)先進(jìn)縣。,
     曲周的上述轉(zhuǎn)變是依托科技小院應(yīng)用“土壤-作物系統(tǒng)綜合管理”理論和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。師生們通過產(chǎn)量差分析、農(nóng)戶參與式技術(shù)創(chuàng)新、農(nóng)戶組織模式創(chuàng)新與技術(shù)擴(kuò)散途徑創(chuàng)新等手段，系統(tǒng)破解了小農(nóng)戶增產(chǎn)增效的關(guān)鍵限制因素，集成創(chuàng)新了適合當(dāng)?shù)貤l件的增產(chǎn)增效技術(shù)，找到了農(nóng)戶大面積應(yīng)用技術(shù)的有效途徑。例如，國內(nèi)外已有的研究發(fā)現(xiàn)影響小農(nóng)戶產(chǎn)量差的因素多達(dá)20多個(gè),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(jīng)過駐村研究后發(fā)現(xiàn),小麥玉米全生育期十項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)都對(duì)產(chǎn)量差的貢獻(xiàn)超過5%，包括品種、播量、播期、施肥、灌溉、收獲日期、整地技術(shù)等等,但沒有一項(xiàng)是決定性的，因此必須采取技術(shù)集成與綜合管理才能解決問題。
    然而這些技術(shù)不僅知識(shí)集成度高而且采用程度還受制于特定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，如小麥深耕有助于提高土壤水肥供應(yīng)能力，但深耕機(jī)械寬4米，而農(nóng)戶地塊一般僅6米寬，機(jī)械跑一趟耕不完，跑兩趟不劃算，限制了農(nóng)戶采用。還有很多因素限制技術(shù)的采用，如灌溉資源配置機(jī)制制約了玉米適期播種、農(nóng)資市場不規(guī)范制約了優(yōu)良品種和適宜肥料的選擇、農(nóng)民兼業(yè)化影響了玉米晚收和小麥適期播種。在生產(chǎn)一線的研究證明只有當(dāng)科技人員置身于小農(nóng)戶當(dāng)中時(shí)才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些問題和定量這些復(fù)雜因素的影響，然后與農(nóng)民一起解決這些問題。
     為了破解各種技術(shù)應(yīng)用的制約因素，科技小院引導(dǎo)農(nóng)戶結(jié)合實(shí)際情況開展了大量的參與式技術(shù)創(chuàng)新，發(fā)現(xiàn)與農(nóng)戶一起進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新是提高技術(shù)適用性和綜合效益的關(guān)鍵舉措，例如農(nóng)戶采用小院推薦的深耕技術(shù)后增加了鎮(zhèn)壓，不僅減少一次澆水，每畝節(jié)省50多元錢，還降低勞動(dòng)力投入。這樣的參與式技術(shù)創(chuàng)新還有很多，農(nóng)民在小院提供的播量、播期等技術(shù)上也進(jìn)行了不少改進(jìn)，修改后的技術(shù)更適合當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶生產(chǎn)實(shí)際，簡便易行且效益提高。2009年至2014年五年中，共有71個(gè)科技農(nóng)戶進(jìn)行了608組技術(shù)優(yōu)化試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：農(nóng)戶修改后的技術(shù)體系可以達(dá)到試驗(yàn)基地產(chǎn)量水平的97%，而成本收益率和勞動(dòng)力效率均提高了43.8%——195.8%。
      絕大部分農(nóng)戶受教育程度低、對(duì)技術(shù)理解不夠、接受能力差制約了技術(shù)的大面積應(yīng)用，科技小院建立了“提升農(nóng)戶興趣-強(qiáng)化信息傳播-建立農(nóng)戶信任-實(shí)時(shí)決策咨詢”的新型技術(shù)擴(kuò)散途徑。逐步破解了傳統(tǒng)技術(shù)擴(kuò)散方式中農(nóng)戶不感興趣、看不到、看不懂、記不住、不能用的關(guān)鍵瓶頸，例如通過在村里開展舞蹈、識(shí)字班等文化活動(dòng)培育了與農(nóng)戶的信任度，大量示范和競賽激發(fā)了農(nóng)戶興趣，小院在村頭建立科技長廊、農(nóng)戶家里發(fā)放科技日歷解決農(nóng)民看不到技術(shù)信息的問題，通過大范圍培訓(xùn)解決農(nóng)戶看不懂的問題，通過實(shí)時(shí)咨詢解決農(nóng)戶記不住的問題。
     地塊狹小、分散經(jīng)營更是技術(shù)應(yīng)用的老大難問題，科技小院創(chuàng)建了“土地不流轉(zhuǎn)，也能規(guī)模化”的大方操作模式。通過讓30-40戶土地連片的農(nóng)戶組織起來，采取統(tǒng)一的“大方操作”方式既解決了機(jī)械操作和適時(shí)灌溉等硬件制約問題，而且還通過統(tǒng)一實(shí)施測(cè)土配方施肥、統(tǒng)一購置農(nóng)資、統(tǒng)一租賃農(nóng)機(jī)為農(nóng)戶每畝降低了40多元成本，提高了技術(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)化。針對(duì)農(nóng)資市場不規(guī)范、公共服務(wù)體系不健全的問題，科技小院與政府和企業(yè)建立了自主參與的多元化服務(wù)體系，如政府針對(duì)深耕推廣困難的問題設(shè)立了每畝30元補(bǔ)貼，政府用專用肥等標(biāo)簽區(qū)分了科技產(chǎn)品與普通產(chǎn)品，幫助農(nóng)戶正確選擇，科技效果及時(shí)傳播給企業(yè)也帶動(dòng)企業(yè)生產(chǎn)適合區(qū)域性需求的產(chǎn)品、提供農(nóng)民需要的服務(wù)，保障了技術(shù)大面積到位。
     美國科學(xué)院院士、斯坦福大學(xué)教授Vitousek和Matson認(rèn)為科技小院模式非常重要，提供了農(nóng)民與科學(xué)家交流、農(nóng)民創(chuàng)新、不同服務(wù)主體協(xié)作的平臺(tái)。《自然》雜志執(zhí)行編輯和評(píng)委對(duì)此文予以高度評(píng)價(jià)，國際小農(nóng)戶可持續(xù)發(fā)展研究專家Giller教授對(duì)科技小院這種扎根農(nóng)村助推農(nóng)戶增產(chǎn)增效的創(chuàng)新模式感到無比興奮，他認(rèn)為這是迄今為止國際上關(guān)于大面積推動(dòng)小農(nóng)戶增產(chǎn)增效的典型成功案例，是全球提高糧食產(chǎn)量、減少環(huán)境污染的重要途徑。國際產(chǎn)量差研究發(fā)起者之一的Van Ittersum教授認(rèn)為科技小院在大規(guī)模改變小農(nóng)戶生產(chǎn)方式方面取得了突破性進(jìn)展。
     自2009年在河北曲周建立第一個(gè)科技小院以來，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境與糧食安全研究中心以全國養(yǎng)分資源管理協(xié)作網(wǎng)為依托，已在全國21個(gè)省市建立了81個(gè)科技小院，探索不同區(qū)域、不同優(yōu)勢(shì)作物、不同經(jīng)營主體條件下農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的技術(shù)、應(yīng)用模式和區(qū)域大面積實(shí)現(xiàn)的途徑，取得了豐碩的成果，引起了社會(huì)各界的高度關(guān)注。科技小院模式是一種低成本高效率的服務(wù)體系,對(duì)于解決糧食安全、綠色增產(chǎn)和精準(zhǔn)扶貧等都有巨大的應(yīng)用潛力。
      這篇論文是張福鎖教授研究團(tuán)隊(duì)立足國家需求、在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一線開展國際前沿研究、同時(shí)解決問題的又一重大成果。該團(tuán)隊(duì)圍繞農(nóng)業(yè)可持續(xù)集約化發(fā)展道路問題，從理論、技術(shù)體系、解決途徑和實(shí)現(xiàn)改變等方面進(jìn)行了系統(tǒng)深入地探索，取得了一系列重大突破。如2010年該團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了過量施用氮肥造成中國農(nóng)田土壤大面積酸化問題。2013年在《自然》上發(fā)表了大氣氮沉降增加60%的結(jié)果，揭示了集約化農(nóng)業(yè)的代價(jià)和成因。2014年在《自然》上發(fā)表了《以更低的環(huán)境代價(jià)獲得更高的作物產(chǎn)量》一文，證明“土壤-作物系統(tǒng)綜合管理”理論和技術(shù)可以使全國糧食產(chǎn)量增產(chǎn)30%以上、氮素環(huán)境排放降低50%，從而同時(shí)滿足糧食安全和環(huán)境保護(hù)的國家需求，為未來高產(chǎn)高效農(nóng)業(yè)發(fā)展指明了方向。而此次發(fā)表的論文則闡述了“自下而上（Bottom-up）、扎根農(nóng)村和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一線、與農(nóng)民一起創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)縣域尺度大幅度增產(chǎn)增效的方法和路徑”，這為我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型、全面實(shí)現(xiàn)綠色增產(chǎn)增效提供了理論、技術(shù)和實(shí)現(xiàn)途徑。