走糧豆輪作均衡持續(xù)豐產(chǎn)的農(nóng)業(yè)發(fā)展道路*

韓天富，韓曉增

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所/國(guó)家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心，北京 100081；2.中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所/國(guó)家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系海倫綜合試驗(yàn)站，黑龍江 海倫 152300）

■專家視點(diǎn)

走糧豆輪作均衡持續(xù)豐產(chǎn)的農(nóng)業(yè)發(fā)展道路*

韓天富1，韓曉增2

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所/國(guó)家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心，北京 100081；2.中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所/國(guó)家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系海倫綜合試驗(yàn)站，黑龍江 海倫 152300）

大豆和其他豆類均可共生固氮，根茬落葉多且較易腐解，是良好的養(yǎng)地作物。糧豆輪作具有培肥地力、調(diào)節(jié)作物茬口、防治作物病蟲(chóng)害、促進(jìn)多種經(jīng)營(yíng)等方面的作用。我國(guó)是大豆等多種豆類的起源國(guó)，以糧豆輪作為基礎(chǔ)的耕作制度和以有機(jī)肥料（含農(nóng)作物秸稈還田）為主體的施肥制度，是我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精華。早在漢代，黃河中下游南部地區(qū)就建立了麥→豆→雜谷兩年三熟為主要形式的輪作復(fù)種制度；黃河中下游北部地區(qū)在后魏時(shí)代就形成了一年一熟的豆→谷輪作格局；東北地區(qū)在清末即通行豆→谷→谷三年輪作制，實(shí)行耲扣交替的輪耕壟作。

長(zhǎng)期定位試驗(yàn)證明，豆類與禾谷類作物輪作可實(shí)現(xiàn)持續(xù)增產(chǎn)增收的目的。農(nóng)業(yè)部公主嶺黑土監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)站30年的定位試驗(yàn)表明，在玉米→玉米→大豆輪作模式下，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加了0.15個(gè)百分點(diǎn)，較玉米連作提高13%，玉米產(chǎn)量較連作條件下增加11.2%。另?yè)?jù)國(guó)家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系海倫大豆綜合試驗(yàn)站21年的定位試驗(yàn)結(jié)果，大豆→玉米輪作比連作玉米土壤有機(jī)質(zhì)含量高15.6%，大豆茬比玉米茬土壤水分含量提高21.5%，速效磷含量提高16.3%。如果以連作玉米的產(chǎn)量為100%，大豆和玉米兩區(qū)輪作使玉米增產(chǎn)8.8%；玉米→大豆→小麥三區(qū)種植，玉米增產(chǎn)14.1%。黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所18年定位試驗(yàn)結(jié)果表明，大豆→玉米輪作時(shí)，大豆單產(chǎn)比連作2年的高26.52%，比連作15年的高21.21%。

美國(guó)、巴西、阿根廷等農(nóng)業(yè)大國(guó)均實(shí)行玉米→大豆輪作，配合實(shí)施秸稈還田、深松改土等技術(shù)，使土壤肥力不斷提高，生產(chǎn)成本明顯下降，玉米、大豆保持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。艾奧瓦及伊利諾依是美國(guó)玉米和大豆主產(chǎn)州，80%面積的玉米和大豆實(shí)行隔年輪作。在輪作過(guò)程中，在玉米茬施肥，大豆種植年份不施或少施肥料，玉米、大豆秸稈全部還田，土壤有機(jī)質(zhì)含量一直保持在較高水平，為玉米、大豆雙高產(chǎn)創(chuàng)造了條件。以2010年數(shù)字做比較，我國(guó)遼寧、吉林兩省玉米平均畝產(chǎn)比上述美國(guó)兩州玉米平均畝產(chǎn)低319.17公斤，差值相當(dāng)于中國(guó)兩省玉米平均畝產(chǎn)的79.3%；大豆平均畝產(chǎn)比美國(guó)兩州低61.07公斤，差值相當(dāng)于中國(guó)兩省大豆平均畝產(chǎn)的36.2%?？梢?jiàn)，我國(guó)遼寧、吉林兩省與美國(guó)艾奧瓦、伊利諾依兩州玉米產(chǎn)量的差距比大豆更大，原因之一是大豆尚實(shí)行不規(guī)范的輪作，而玉米長(zhǎng)期連作?？梢?jiàn)，缺少合理的輪作和土壤培肥制度，直接導(dǎo)致我國(guó)作物單產(chǎn)遠(yuǎn)低于美國(guó)。因此，即使從提高禾谷類糧食作物單產(chǎn)的角度出發(fā)，也要實(shí)行輪作倒茬。

新中國(guó)成立至二十一世紀(jì)初，大豆在我國(guó)各地輪作制度中有較重要的地位。東北地區(qū)的輪作方式有大豆→玉米、大豆→玉米→玉米、大豆→小麥、大豆→小麥→小麥、大豆→小麥→玉米、大豆→玉米→高粱→玉米等；黃淮海南部地區(qū)普遍實(shí)行冬小麥→夏大豆一年兩熟制，北部地區(qū)隔年在冬小麥?zhǔn)斋@后種植夏大豆；南方和西北地區(qū)則推行大豆和高稈作物（含林果）的間作套種。近十余年來(lái)，由于片面追求高產(chǎn)，上述輪作制度在一些地方受到破壞，在東北地區(qū)出現(xiàn)長(zhǎng)期連作玉米的局面，黃淮海地區(qū)的麥茬夏大豆被夏玉米替代，導(dǎo)致土壤肥力不斷下降，病蟲(chóng)害（如東北玉米螟、黑穗病，黃淮海小麥赤霉病、全蝕?。┌l(fā)生明顯加重，生產(chǎn)成本不斷上升，種植效益逐步下降，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量難以保證?；謴?fù)和改進(jìn)糧豆輪作制度是調(diào)整我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)“一增兩減三基本”目標(biāo)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

近幾年來(lái)，國(guó)家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系針對(duì)我國(guó)東北、黃淮海和南方大豆產(chǎn)區(qū)實(shí)際，研究、完善了大豆與主要糧食作物輪作倒茬和間套作的模式，建立了糧豆輪作均衡增產(chǎn)技術(shù)模式，創(chuàng)造了高產(chǎn)典型，為我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)提供了可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的樣板。在東北地區(qū)，國(guó)家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系開(kāi)展大豆→玉米不同輪作周期定位試驗(yàn)，分析比較不同輪作方式下玉米與大豆的產(chǎn)量與效益，獲得大量第一手資料；進(jìn)行玉米茬大豆機(jī)械化作業(yè)技術(shù)研究，發(fā)現(xiàn)利用秋季深松打破耕作犁底層可增加土壤活化深度，擴(kuò)大土壤有效容量；提出動(dòng)力配置、化學(xué)除草、田間管理、收獲貯藏等關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化組合方案，遴選出3種機(jī)械耕作模式；對(duì)玉米秸稈腐解情況進(jìn)行研究，認(rèn)為深埋能增加0～20厘米有機(jī)質(zhì)含量；對(duì)東北28個(gè)示范縣、32個(gè)調(diào)查點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查，進(jìn)一步明確了大豆、玉米田主要除草劑及藥害情況；開(kāi)發(fā)出新藥劑，對(duì)玉米茬除草劑對(duì)大豆產(chǎn)生的藥害有緩解作用；優(yōu)化根瘤菌接種施用技術(shù)，通過(guò)接種根瘤菌配施用緩釋氮肥使大豆單產(chǎn)提高6.6%。2014年，上述技術(shù)在東北地區(qū)9個(gè)綜合試驗(yàn)站服務(wù)區(qū)域示范16 987畝，大豆平均畝產(chǎn)244.5公斤，比對(duì)照畝增產(chǎn)22.7公斤，增幅為9.3%，按大豆目標(biāo)價(jià)4.80元/公斤計(jì)算，畝增效108.96元；改進(jìn)了在玉米前茬上進(jìn)行作業(yè)的大豆壟上三行“大壟密”栽培技術(shù)，2014年示范面積29萬(wàn)畝，大豆平均畝產(chǎn)達(dá)到219.87公斤，平均每畝增產(chǎn)大豆45.37公斤。

在黃淮海地區(qū)，立足麥→豆一年兩熟制，圍繞大豆播種環(huán)節(jié)麥秸資源化處理困難、焚燒麥秸造成空氣污染、土壤理化性質(zhì)變差、肥力不斷衰退等問(wèn)題，國(guó)家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系組織農(nóng)藝、農(nóng)機(jī)專家，提出了“側(cè)向拋秸、分層施肥、精量播種、覆土鎮(zhèn)壓、封閉除草、秸稈覆蓋”等6項(xiàng)作業(yè)一次完成的麥茬大豆免耕覆秸精量播種技術(shù)，系統(tǒng)研究了免耕覆秸條件下的品種選擇、密度設(shè)置、肥料施用、雜草防除、病蟲(chóng)害防治等田間管理技術(shù)和產(chǎn)量形成規(guī)律，并研制出配套農(nóng)機(jī)具，形成了農(nóng)藝、農(nóng)機(jī)有機(jī)結(jié)合的麥茬免耕覆秸精量播種技術(shù)體系。這項(xiàng)技術(shù)目前已開(kāi)始在大豆生產(chǎn)上示范應(yīng)用，取得了顯著的增產(chǎn)增收效果。

2012年，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所采用大豆新品系中作J9083和免耕覆秸精量播種技術(shù)，在晚播（7月4日播種）、全期未施肥、未灌水、未間苗、未中耕、未噴施生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、未防治病蟲(chóng)害的情況下，在北京市順義區(qū)獲得實(shí)收畝產(chǎn)275.7公斤的大豆高產(chǎn)。2013年，在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院新鄉(xiāng)試驗(yàn)基地，采用同一生產(chǎn)模式和大豆新品系中作XA12938，實(shí)收畝產(chǎn)311.2公斤，創(chuàng)造了黃淮海夏大豆節(jié)本高產(chǎn)典型。2014年，盡管大豆生長(zhǎng)前期遭遇嚴(yán)重干旱、鼓粒期間陰雨連綿，鼓粒不佳，仍在新鄉(xiāng)試驗(yàn)基地創(chuàng)造每畝實(shí)收大豆281.95公斤的高產(chǎn)典型。2015年，在河南新鄉(xiāng)采用免耕覆秸栽培技術(shù)種植超高產(chǎn)大豆新品系“中作XA12938”，經(jīng)專家實(shí)收，畝產(chǎn)達(dá)到336.28公斤，創(chuàng)造了我國(guó)大豆主產(chǎn)區(qū)（含東北、黃淮海和南方）大豆實(shí)收單產(chǎn)新紀(jì)錄。上述事例充分證明麥茬大豆免耕覆秸播種技術(shù)的優(yōu)越性，為在黃淮海糧食主產(chǎn)區(qū)建立麥→豆一年兩熟輪作體系提供了可靠的技術(shù)保證。

在南方地區(qū)，針對(duì)間作套種發(fā)展迅速而模式栽培不規(guī)范、缺少適宜小型機(jī)械、用工成本高等問(wèn)題，國(guó)家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系組織相關(guān)崗位科學(xué)家和綜合試驗(yàn)站在原有麥/玉/豆間作套種技術(shù)模式基礎(chǔ)上，通過(guò)篩選適合間套作的大豆與玉米品種、調(diào)整玉米大豆株行距和播期、控制旺長(zhǎng)、減施氮肥、防病治蟲(chóng)等措施，完善大豆與高稈作物帶狀復(fù)合種植技術(shù)，并研發(fā)出適合帶狀復(fù)合種植的配套動(dòng)力機(jī)械與播種機(jī)具，形成玉米大豆帶狀復(fù)合種植高產(chǎn)栽培技術(shù)體系。在大豆與玉米、甘蔗、木薯、馬鈴薯等作物的間套作模式下，通過(guò)不同年份作物苗帶調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)微區(qū)輪作。

鑒于豆類與玉米等禾谷類作物輪作倒茬具有保水保肥、提高土壤有機(jī)質(zhì)、減少化肥農(nóng)藥投入、增加作物產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本、提高種植效益的作用，建議在東北北部地區(qū)實(shí)行豆類→禾谷類作物隔年輪作；在東北中部和南部地區(qū)每種植2年或3年玉米輪作一次豆類；三江平原稻作區(qū)定期實(shí)行稻豆水旱輪作；黃淮海南部小麥赤霉病和全蝕病重發(fā)區(qū)推行麥→豆一年兩熟制；黃淮海平原其他小麥產(chǎn)區(qū)每隔2～3年麥后復(fù)種一季豆類（大豆、雜豆或花生）；在南方和西北地區(qū)，推廣大豆與禾本科糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物間套作，隔年實(shí)行微區(qū)輪作；在南方早、中稻產(chǎn)區(qū)推廣禾根豆。在當(dāng)前物價(jià)水平下，可在豆類種植年份（季節(jié)）向農(nóng)民每畝補(bǔ)貼200元，推動(dòng)輪作制度的建立，并配套推廣配方施肥、深松改土、秸稈還田、根瘤菌接種等技術(shù)和農(nóng)機(jī)具。實(shí)行輪作補(bǔ)貼后，全國(guó)豆科作物（含大豆、花生、雜豆等）總面積達(dá)到3億畝，大豆面積恢復(fù)到1.5億畝，總產(chǎn)可達(dá)2 200萬(wàn)噸以上，除滿足國(guó)內(nèi)食用大豆需求外，還可出口菜用大豆和大豆食品，并保持一定的油用大豆生產(chǎn)能力。2016年，可在黑龍江省第三、四積溫帶及安徽淮河以北地區(qū)、四川成都平原設(shè)立糧豆輪作試點(diǎn)，積累經(jīng)驗(yàn)后在全國(guó)推廣。

S344.1

C

1674-3547（2016）01-0001-03

2016-01-03

韓天富，研究員，國(guó)家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家，E-mail:hantianfu@caas.cn

農(nóng)業(yè)部財(cái)政部現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-04）；中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程