粉壟耕作技術(shù)對(duì)糧食生產(chǎn)和環(huán)境安全的影響

韋本輝

(廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，廣西南寧 530007)

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粉壟耕作技術(shù)對(duì)糧食生產(chǎn)和環(huán)境安全的影響

韋本輝

(廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，廣西南寧 530007)

介紹了粉壟技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)、科學(xué)實(shí)用性、應(yīng)用效果以及對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際意義，以期在全國(guó)推廣應(yīng)用，最大化友好利用土壤養(yǎng)分、水分、氧氣和光能等資源，改善生態(tài)環(huán)境，有效助力糧食、環(huán)境安全和國(guó)民健康。

粉壟；生態(tài)環(huán)境；深旋耕；改善

對(duì)土壤養(yǎng)分、水分、氧氣和光能等“自然資源”的最大化友好利用可永久持續(xù)性地實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)不增加甚至減施化肥量能自然性增產(chǎn)、提質(zhì)，并使土地能大幅增貯天然降水、改善生態(tài)環(huán)境，是當(dāng)今農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的重大命題。

2008年以來(lái)，廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院進(jìn)行了粉壟農(nóng)耕新方法研究，包括耕作工具的旋磨式深耕粉壟多功能機(jī)械、旱地作物粉壟栽培方法、水稻粉壟栽培方法等，以此構(gòu)成的粉壟活土增糧生態(tài)技術(shù)——簡(jiǎn)稱“粉壟技術(shù)”，具有涵蓋多領(lǐng)域、多功能的“大科學(xué)”、“大技術(shù)”的發(fā)展?jié)撃埽芍Z食和環(huán)境安全，拓寬人類生存與發(fā)展空間，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)耕的顛覆與變革。

1 粉壟耕作技術(shù)研究對(duì)象及方法

粉壟技術(shù)研究始于2008年，以木薯為對(duì)象，對(duì)3種土壤耕作生態(tài)類型研究，結(jié)果顯示土壤疏松比表皮板結(jié)、漬水板結(jié)增產(chǎn)15%以上，其土壤理化性狀、植株地上部性狀、光合效率、產(chǎn)量及淀粉含量等均優(yōu)于表皮板結(jié)、漬水板結(jié)2種土壤類型[1]。

粉壟耕作技術(shù)(又稱深旋耕技術(shù))是采用粉壟機(jī)械螺旋型鉆頭一次性深墾高速旋削碎土耕作整地，稻田粉壟加深到30 cm，旱地40 cm(比傳統(tǒng)耕作加深1倍)，激活犁底層或其以下部分土壤資源，破解了不能深耕又深松、土壤保持當(dāng)季和多季疏松狀態(tài)、土壤氧氣充沛、土地綜合生產(chǎn)能力提升的世界農(nóng)耕難題，使土壤養(yǎng)分、水分、氧氣和光能等“天地資源”最大化利用，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)、提質(zhì)、保水；而且首創(chuàng)的粉壟機(jī)械可以同一臺(tái)機(jī)實(shí)現(xiàn)粉壟深墾深松整地及滅茬、秸稈還田、施肥、播種等農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝最科學(xué)的耕種聯(lián)動(dòng)，節(jié)耕節(jié)能省工、大幅提高耕種勞動(dòng)生產(chǎn)率，體現(xiàn)農(nóng)業(yè)回歸自然和現(xiàn)代化發(fā)展方向，解決農(nóng)業(yè)及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的一些深層次問(wèn)題。

2 粉壟耕作技術(shù)

粉壟耕作技術(shù)包括耕作工具的旋磨式深耕粉壟多功能機(jī)械、旱地作物粉壟栽培方法、水稻粉壟栽培方法等而構(gòu)成，已形成了新的“活土、增糧、生態(tài)的耕作與栽培技術(shù)體系”。

廣西五豐機(jī)械有限公司首創(chuàng)的自走式粉壟機(jī)打破了現(xiàn)行拖拉機(jī)耕作與運(yùn)行理念，其垂直螺旋鉆頭旋削碎土，一次性完成深墾深松整地，耕深可達(dá)到30～50 cm，不僅比拖拉機(jī)耕作加深了1倍，而且土壤疏松不亂土層、蓄水納氧性強(qiáng)。2015年10月通過(guò)省級(jí)技術(shù)鑒定，在廣西旱地粉壟深度35 cm，耕作效率為0.47 hm2/t左右，耗油75 L/hm2左右、油費(fèi)低于450 元/hm2，內(nèi)蒙古等北方地區(qū)粉壟深度40 cm，耕作效率為0.67 hm2/t左右，并已在廣西、湖北、北京、內(nèi)蒙古、吉林、遼寧、四川、山東、海南等地作大面積應(yīng)用示范。

旱地作物粉壟栽培方法通過(guò)粉壟耕作后的土壤吸水納氧，土壤養(yǎng)分被激活，保水保肥能力提高，有利于作物根系深扎對(duì)水肥的利用，病害和雜草相對(duì)減少，作物產(chǎn)量得以大幅度提高，一般可增產(chǎn)20%，最高可達(dá)30%以上。

水稻粉壟栽培方法形式可多樣化，可將經(jīng)粉壟耕作30 cm左右的稻田，回水土壤軟化自動(dòng)找平田面(不再耙動(dòng)，保持土壤原生態(tài)環(huán)境狀態(tài))時(shí)移栽(可機(jī)插秧苗、手插秧苗，也可拋秧)；也可在稻田粉壟土壤干水時(shí)直接拋秧，然后回水軟土定植。這兩種方法可實(shí)現(xiàn)稻田內(nèi)的土壤、肥料原田保留不外流，保持稻田土壤自然生態(tài)，吸水納氧，促進(jìn)水稻根系特別發(fā)達(dá)，植株健壯，提高肥料利用率。回水拋秧、干土拋秧的田間水分管理，前14 d保持一定水層，此后干濕交替管理。一般增產(chǎn)15%左右，最高可達(dá)20%以上。水稻粉壟栽培還可直播種植，直播種植的要適當(dāng)平整田面才能直接播種。

3 粉壟耕作技術(shù)應(yīng)用意義

3.1 整體提高自然資源利用率

粉壟耕作技術(shù)擴(kuò)大了土壤養(yǎng)分、土壤水分、土壤氧氣等“三庫(kù)”庫(kù)容量，產(chǎn)生了“4266”效應(yīng)。即“四個(gè)增”——增加耕層松土量1倍以上、土壤原生養(yǎng)分利用量10%以上，增大“土壤水庫(kù)”100%以上、“土壤氧氣庫(kù)”1倍以上；“兩個(gè)減”——減少水土流失20%以上，減低耕層土壤含鹽量30%以上；“六個(gè)抗”——增強(qiáng)作物增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)抗干旱、高溫、低溫、病蟲(chóng)害、倒伏、衰老等能力；“六個(gè)提高”——促進(jìn)作物光合效率提高10%以上、土地農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出率大幅提高、產(chǎn)品品質(zhì)提高、比較效益提高、農(nóng)田生產(chǎn)能力提高、天然降水就地增貯量提高。

3.2 增強(qiáng)作物生理活力

粉壟種植作物根系、生物量均增加15%以上，粉壟作物籽粒灌漿速率提高。黃淮海北部地區(qū)粉壟春玉米中后期籽粒灌漿速率提高10.45%～11.28%，冬小麥籽粒灌漿速率提高8.84%～11.40%，夏玉米籽粒灌漿速率提高9.11%～11.85%[2]。

3.3 作物生長(zhǎng)后勁足延緩衰老

東北地區(qū)春玉米葉片的SOD、POD、CAT的活性分別比旋耕高22.81%、17.60%、13.33%，MDA活性比旋耕低12.33%[3]；南方地區(qū)粉壟玉米、大豆等生長(zhǎng)后期后勁足，可延緩早衰3～5 d。

3.4 作物抗逆性增強(qiáng)

粉壟耕作土層加深、土壤溫度提高1～4 ℃、耕層蓄水保墑能力增強(qiáng)、作物根系發(fā)達(dá)深扎，增強(qiáng)了作物對(duì)干旱、高溫、低溫等不良環(huán)境的抵御能力。如：2011年粉壟甘蔗歷經(jīng)40 d間歇性低溫天氣后，株高、莖長(zhǎng)、產(chǎn)量的增長(zhǎng)量分別比對(duì)照增加54%、62.42%、191.31%；2012年歷經(jīng)38 d低溫天氣后，粉壟甘蔗的完全葉、不完全葉、綠葉重比對(duì)照增加32.52%、14.54%、33.56%，葉綠素含量增加14.69%，丙二醛(MDA)含量降低23.88%[4]。

4 粉壟耕作技術(shù)應(yīng)用效果

2009年以來(lái)，在廣西、遼寧、河北、河南、寧夏、甘肅、湖南等18個(gè)省(區(qū))的水稻、玉米、小麥、馬鈴薯、甘蔗等20種作物應(yīng)用，證明不增加或減少10%化肥施用，具有增產(chǎn)10%～30%、品質(zhì)提升5%以上、比較效益提升15%以上、貯水增加1倍以上的效果[4,6-7]。

4.1 增產(chǎn)幅度大4.1.1

水稻。2011 年，廣西北流市民安鎮(zhèn)粉壟比對(duì)照增加1 845 kg/hm2、增幅22.4%；2013年，廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所干谷產(chǎn)量8 279.85 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)20.36%；2014 年，湖南省隆回縣粉壟耕作深度30 cm左右，產(chǎn)量為10 854.75 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)10.17%；2014年，湖南沅江常規(guī)稻早稻直播，產(chǎn)量為7 035 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)15%；2015年，廣西北流市民安鎮(zhèn)興上村采用“水稻粉壟干土拋秧種植法”，早稻產(chǎn)量增加1 891.05 kg/hm2，增產(chǎn)25.51%。

4.1.2 玉米。2011年，遼寧省昌圖縣粉壟耕作30 cm，增產(chǎn)20.8%[3]；2012年，寧夏銀川干粒產(chǎn)量16 683.0 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)1 802.7 kg/hm2、增幅12.12%[8]；2014年，廣西貴港增加8 373.0 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)16.19%。2015年9月23～25日，由中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院等專家對(duì)內(nèi)蒙古赤峰市橋頭鎮(zhèn)太平莊、內(nèi)蒙古通遼市大林鎮(zhèn)、吉林省德惠市夏家店鎮(zhèn)實(shí)施的“玉米粉壟生態(tài)高效栽培示范”進(jìn)行測(cè)產(chǎn)驗(yàn)收，最高增加2 773.5 kg/hm2，增產(chǎn)率達(dá)30.41%；一等田在有灌溉條件仍增加1 792.5 kg/hm2，增產(chǎn)率15.04%。

4.1.3 小麥。2012 年，河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院在潢川縣種植小麥增產(chǎn)5 007.0 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)26.25%；2014年，河南溫縣增產(chǎn)8 485.65 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)30.13%。

4.1.4 馬鈴薯。2012年，甘肅省定西市馬鈴薯增產(chǎn)35.4%。2010年，廣西玉林市冬種馬鈴薯增產(chǎn)5 607.0 kg/hm2，增產(chǎn)率25.05%。2011年，廣西北流市增產(chǎn)33 172.5 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)31.1%。

4.1.5 甘蔗。2013年，廣西崇左市龍州縣實(shí)施“甘蔗粉壟高產(chǎn)技術(shù)示范”項(xiàng)目，面積33.33 hm2，產(chǎn)量增加7 274 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)36.17%，增收13 027.5 元/hm2；2012年，廣西賓陽(yáng)縣產(chǎn)量比對(duì)照增加19 668.0 kg/hm2、增幅34.0%。

4.2 品質(zhì)改善

廣西北流市民安鎮(zhèn)粉壟稻米整精米率提高4.35%，稻米堊白粒率降低25%(由二級(jí)升為一級(jí))，稻米蛋白質(zhì)提高13.58%(由三級(jí)升為二級(jí))；甘蔗新臺(tái)糖22號(hào)粉壟的蔗糖分達(dá)15.67%，比對(duì)照增加5.17%；大豆桂早2號(hào)粉壟的蛋白質(zhì)達(dá)39.20%，比對(duì)照增加12%；甘肅馬鈴薯隴薯3號(hào)粉壟的粗淀粉含量達(dá)181.8 g/kg，比對(duì)照增加7.19%；牧草白花扁豆，粉壟的粗蛋白達(dá)16.6%，比對(duì)照增加18.8%[6]。

4.3 多季持續(xù)增產(chǎn)

2011～2014年，中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃研究所在河北省吳橋縣進(jìn)行連續(xù)4年試驗(yàn)，第2茬小麥增加1 924.8 kg/hm2、增幅34.2%，第3茬玉米最高增加3 819.75 kg/hm2、增幅38.2%[9]，2014年種植小麥仍增加2 123.85 kg/hm2、增幅32.57%。2011年起，北流市民安鎮(zhèn)粉壟耕作后第六季水稻增加1 832.7 kg/hm2、增幅22.7%，1～6季的凈效益平均每季增加21.82%[10]。2013年起，河南省農(nóng)科院在溫縣第2茬種植花生，產(chǎn)量為5 673.3 kg/hm2、增幅21.42%；潢川縣第2茬種植水稻增產(chǎn)9.3%。2012 年起，甘肅省定西市第2茬馬鈴薯增幅15.6%。湖南沅江第2茬晚稻直播產(chǎn)量為7 218.0 kg/hm2、增幅16.37%。

4.4 降低“化學(xué)農(nóng)業(yè)”程度

水稻、玉米、小麥等試驗(yàn)顯示降低了“化學(xué)農(nóng)業(yè)”程度：每產(chǎn)出100 kg糧食化肥使用量比傳統(tǒng)耕作減少0.35～4.29 kg，減幅10.81%～30.99%[6]。

4.5 增貯可利用水資源

粉壟耕作比傳統(tǒng)耕作耕層加厚1倍，貯水性能提高，整體增貯天然降水等水資源1倍左右。水土流失減少，據(jù)對(duì)廣西隆安縣15度旱坡地，粉壟種植木薯定點(diǎn)兩年觀察，地表徑流量減少42.03%，土壤流失減少44.62%，氮磷鉀養(yǎng)分流失分別減少49.61%、31.22%和42.49%。

5 粉壟耕作技術(shù)應(yīng)用前景

粉壟耕作技術(shù)是一項(xiàng)順應(yīng)自然、簡(jiǎn)單易行的戰(zhàn)略平臺(tái)技術(shù)，能將低產(chǎn)田變?yōu)橹挟a(chǎn)田，中產(chǎn)田變成高產(chǎn)田，能一次性完成深墾深松整地，不僅可最大化友好利用“天地資源”，增貯天然降水，而且可望在現(xiàn)代智能技術(shù)、信息技術(shù)的支撐下，使農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)碎稈還田、耕地整地、肥料施放(尤其深施)、播種種植等一機(jī)化、標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)代化，達(dá)到節(jié)耕節(jié)能的目的，有效應(yīng)對(duì)現(xiàn)代社會(huì)務(wù)農(nóng)人員減少、城鄉(xiāng)居民對(duì)農(nóng)產(chǎn)品需求日益增加等問(wèn)題。

根據(jù)粉壟能使作物增產(chǎn)10%～30%，貯水量增加100%的推測(cè)，在中國(guó)，如全國(guó)推廣0.67億hm2，可新增0.1～0.13億hm2耕地生產(chǎn)能力、節(jié)省化肥500萬(wàn)t、增存農(nóng)業(yè)用水300億m3(相當(dāng)于增建大型水庫(kù)300座及其灌溉系統(tǒng))，增產(chǎn)糧食可養(yǎng)活 2～3 億人。如果用于西北裸地生態(tài)重建、部分低產(chǎn)草原改造等建設(shè)綠色屏地，還可改善北京等華北地區(qū)環(huán)境氣候，解決華北地區(qū)長(zhǎng)期過(guò)度抽用地下水造成地下水資源不足等嚴(yán)重問(wèn)題，提升我國(guó)糧食生態(tài)及國(guó)民身體健康的安全度。

[1] 韋本輝，何虎翼，俞健，等.旱地土壤耕作生態(tài)對(duì)木薯生長(zhǎng)及環(huán)境的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38(2)：668-671，690.

[2] 李軼冰，逄煥成，李華，等.粉壟耕作對(duì)黃淮海北部春玉米籽粒灌漿及產(chǎn)量的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013(14)：3055-3064.

[3] 李華，逄煥成，任天志，等.深旋松耕作法對(duì)東北棕壤物理性狀及春玉米生長(zhǎng)的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013(3)：647-656.

[4] 韋本輝.中國(guó)粉壟活土增糧生態(tài)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2013：86-87.

[5] 韋本輝，甘秀芹，陳保善，等.粉壟整地與傳統(tǒng)整地方式種植玉米和花生效果比較[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011(6)：3216-3219.

[6] 韋本輝.農(nóng)耕革命：中國(guó)粉壟技術(shù)[M].南寧：廣西人民出版社，2015：50-105.

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[8] 靳曉敏，杜軍，沈潤(rùn)澤，等.寧夏引黃灌區(qū)粉壟栽培對(duì)玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)科學(xué)研究，2013(1)：50-53.

[9] 楊雪，逄煥成，李軼冰，等.深旋松耕作法對(duì)華北缺水區(qū)壤質(zhì)黏潮土物理性狀及作物生長(zhǎng)的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013(16)：3401-3412.

[10] 甘秀芹，韋本輝，劉斌，等.粉壟后第6季稻田土壤變化與水稻產(chǎn)量品質(zhì)分析[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2014(9)：1603-1607.

廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)(2014YZ07)；廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目(201405)；廣西農(nóng)業(yè)重點(diǎn)科技計(jì)劃項(xiàng)目(201503)；國(guó)家木薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系育種與種苗/種苗繁育(CARS-12-gxwbh)。

韋本輝(1954-)，男，廣西北流人，研究員，從事粉壟耕作栽培和薯類作物研究。

2015-11-16

S 34

A

0517-6611(2015)35-060-02