我國農(nóng)作物栽培與耕作制度科技探析

陳悅 李新杰

摘? ? 要：文章從農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的角度，對近幾年在農(nóng)作物生產(chǎn)與栽培體制上所取得的進(jìn)步進(jìn)行分析。主要介紹了高產(chǎn)作物的總體概況、農(nóng)業(yè)技術(shù)原理、關(guān)鍵技術(shù)與技術(shù)集成、技術(shù)成果的生產(chǎn)與應(yīng)用，并對今后的農(nóng)作物栽培及農(nóng)業(yè)科研的耕作發(fā)展動向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：農(nóng)作物栽培;耕作制度;科技新進(jìn)展

文章編號：1005-2690（2022）04-0142-03? ? ? ?中國圖書分類號：S31;S34? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

21世紀(jì)以來，我國農(nóng)業(yè)的栽培與耕作正在從數(shù)量到質(zhì)量，從粗放到集中方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)、多樣性、質(zhì)量、效益等方面都得到了有效改善。當(dāng)前，我國的農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展是當(dāng)務(wù)之急。農(nóng)作物生產(chǎn)與栽培體制的研究，將主要集中在增加單位面積產(chǎn)量、充分利用作物增產(chǎn)潛力等方面，開展技術(shù)集成、科研和發(fā)展。同時，地區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的調(diào)整與綜合開發(fā)也在不斷進(jìn)步，對我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到了重要的推動作用。

1 理論研究進(jìn)展

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化采用作物生產(chǎn)與栽培體系的基礎(chǔ)理論與技術(shù)原則，不僅可以為作物生長調(diào)控提供理論依據(jù)，而且可以實現(xiàn)品種一體化，研究養(yǎng)分、土壤肥料、高產(chǎn)作物的相關(guān)信息。同時，還應(yīng)致力于農(nóng)作物高產(chǎn)控制理論與技術(shù)原則的研究，以獲得高產(chǎn)量、高質(zhì)量的農(nóng)作物。在區(qū)域作物結(jié)構(gòu)調(diào)整、耕作制度優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)合作開發(fā)等方面，也獲得了明顯的成果[1]。

1.1 作物高產(chǎn)和超高產(chǎn)的群體結(jié)構(gòu)調(diào)控機(jī)制

群體控制是高產(chǎn)作物研究的重要內(nèi)容。日本學(xué)者于19世紀(jì)60年代首先提出了“最優(yōu)葉片面積”和“最優(yōu)?！钡母拍詈?，對“豐產(chǎn)群體”的理論研究成為了“高產(chǎn)”作物的重要課題?！熬盼濉睍r期，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)單位生產(chǎn)力與個體生產(chǎn)力之間的協(xié)同作用及其對高產(chǎn)群體的調(diào)節(jié)作用機(jī)理的研究有以下幾點。

一是對各種作物在不同生長環(huán)境、不同生態(tài)類型下的豐產(chǎn)進(jìn)行了比較系統(tǒng)的試驗驗證。比如“實力派”的水稻種植理念，從多年生、多芽、幼苗到“高起點”的培養(yǎng)，激發(fā)肥料的習(xí)性，創(chuàng)造出有效的田間穗根，以促進(jìn)養(yǎng)分的生長與繁殖。通過協(xié)同生長，達(dá)到“莖系強(qiáng)”“抽穗率高”的“根系強(qiáng)”，并在后期進(jìn)行控制，保證較高的播種和灌漿質(zhì)量。二是作物生長的規(guī)律和產(chǎn)量的確定，使個體與群體、地上地下、營養(yǎng)生長與繁殖生長之間的相互關(guān)系得到了改善。后提出了健康植株，防止高產(chǎn)小麥早衰的學(xué)說，并對其“穩(wěn)定”生長的技術(shù)要點進(jìn)行了闡述。在生長初期，保證了持續(xù)生長，并生產(chǎn)出足夠多的種粒。在生長后期，保護(hù)種子，增強(qiáng)根系，保護(hù)葉片，避免早衰，增強(qiáng)灌漿強(qiáng)度，并獲得期望的粒重。三是群體質(zhì)量成長的理論。推廣和加深栽培技術(shù)是我國農(nóng)作物生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的一項重要內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合作物群體質(zhì)量的基本原理，提出了“根旺、莖壯、穗重”的超高產(chǎn)栽培技術(shù)。在超高產(chǎn)目標(biāo)下，實現(xiàn)小麥單產(chǎn)達(dá)1 200 kg/667 m2的超高產(chǎn)目標(biāo)[2]。

1.2 以作物生態(tài)生理研究為基礎(chǔ)

通過對作物光合作用環(huán)境、栽培技術(shù)、環(huán)境因素調(diào)控和超高產(chǎn)生理機(jī)理等進(jìn)行研究，給出了相關(guān)的高產(chǎn)栽培技術(shù)原則。以我國目前的高產(chǎn)玉米為例，提出了擴(kuò)儲、限制源、增效的基本原理。在產(chǎn)量較高的情況下，對谷物的吸收速率遠(yuǎn)低于“源頭”;來源復(fù)雜和品質(zhì)降低，以及源存比例不平衡，是影響玉米產(chǎn)量的重要問題。合理減少資源增益，提高資源利用效率，促進(jìn)徑流發(fā)育，是實現(xiàn)玉米高產(chǎn)、超高產(chǎn)的關(guān)鍵。采用“促、穩(wěn)、促”技術(shù)，實現(xiàn)了春玉米1 000 kg/667 m2的高產(chǎn)目標(biāo)[3]。

1.3 初步提出農(nóng)作物信息栽培的理論框架

信息農(nóng)業(yè)的發(fā)展主要有以下兩方面。一是通過信息處理和控制植物生長發(fā)育過程中的信息的傳遞和調(diào)節(jié)來實現(xiàn)高質(zhì)量、高產(chǎn)量目標(biāo)。二是利用計算機(jī)和農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)進(jìn)行信息分析、決策和技術(shù)控制，保證農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量。

“九五”時期，對這兩個領(lǐng)域的研究有了長足發(fā)展。隨著各種化學(xué)、生物調(diào)控劑的應(yīng)用日益廣泛，水稻、小麥、玉米等大宗作物的產(chǎn)量日益提高，其理論研究也日益深入。比如，十幾種用于水稻生產(chǎn)的生長調(diào)節(jié)劑，小麥、棉花高產(chǎn)全程調(diào)控等技術(shù)已成為一種重要的群體品質(zhì)管理方法。另外，在現(xiàn)代信息技術(shù)的運用下，還需要在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中建立智能化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息系統(tǒng)，以及在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的輔助決策系統(tǒng)。品種選擇、施肥和決策等技術(shù)都在不斷發(fā)展[4]。

1.4 種植制度優(yōu)化的理論及技術(shù)原理

通過對不同作物的不同類型進(jìn)行了作物生態(tài)位協(xié)調(diào)、水肥協(xié)調(diào)利用等方面的綜合協(xié)調(diào)理論與技術(shù)分析。西北灌區(qū)的雜交水稻品種，黃淮、江漢平原地區(qū)的小麥、春玉米、夏玉米等呈現(xiàn)出新特點，并提出了一種基于規(guī)則的、多文化復(fù)合的理想動態(tài)結(jié)構(gòu)群體的技術(shù)方法。南部地區(qū)“三熟制”的突破在于對氣候潛在的空間的優(yōu)化利用。通過對小麥光溫資源的調(diào)控，提出了高中壯滿負(fù)荷的超高產(chǎn)新理念，以達(dá)到1 100 kg/667 m2的雙粒稻超高產(chǎn)目標(biāo)。同時，還深入了解連作作物的種植障礙及化感效應(yīng)。指出生物屏障對大豆的持續(xù)發(fā)展具有重要意義，對大豆的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了一定的影響，并對其產(chǎn)生了間接影響。持續(xù)耕種是造成這一現(xiàn)象的主要原因，通過根的分泌，使根際土壤發(fā)生了生化感化。

1.5 區(qū)域農(nóng)作制度調(diào)整優(yōu)化及生產(chǎn)力要求組合理論得到豐富和發(fā)展

從自然、經(jīng)濟(jì)、社會3方面著手，對部分地區(qū)的農(nóng)業(yè)綜合發(fā)展和耕地的研究和示范，從現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢及特征出發(fā)，對區(qū)域農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的調(diào)控與優(yōu)化進(jìn)行了探討，并將其運用于實際。以沿海發(fā)達(dá)地區(qū)、農(nóng)作物主產(chǎn)區(qū)、西部干旱區(qū)、山區(qū)、郊區(qū)等不同的生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)為對象，利用生產(chǎn)力要素和資源的最優(yōu)分配理論，從理論、模型、技術(shù)體系等方面對我國不同區(qū)域的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行了研究[5]。

2 關(guān)鍵技術(shù)及技術(shù)集成進(jìn)展

2.1 農(nóng)作物大面積高產(chǎn)技術(shù)組合及配套體系

以5大主糧為主體，通過選育優(yōu)質(zhì)品種，建立了超高產(chǎn)、大面積高產(chǎn)的區(qū)域性標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)技術(shù)體系。如在水稻種植上，針對高產(chǎn)、中、低產(chǎn)量的3種不同類型的水稻，分別采用3種不同的超高產(chǎn)技術(shù)。以“優(yōu)化種植質(zhì)量”和“氮肥回用”為核心技術(shù)，在種植地上，采用“優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)，促進(jìn)植物生長，預(yù)防早衰”的方法。高產(chǎn)“排、健康、防”一體化配套技術(shù)體系，完善了各種品種的配套技術(shù)體系，并形成了“多樣化、高產(chǎn)、高效”、移栽、地膜等核心技術(shù);棉花為高產(chǎn)棉區(qū)提供了“提高基礎(chǔ)施肥、穩(wěn)產(chǎn)、全程控制、防過量、綜合防治”;在制度和制度方面都有了很大的突破，為應(yīng)對大豆減產(chǎn)而采取的一系列技術(shù)措施。

2.2 農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)模式與技術(shù)組合

在培育優(yōu)質(zhì)、特色主要作物品種的同時，還應(yīng)將關(guān)鍵技術(shù)與生產(chǎn)經(jīng)營技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以達(dá)到規(guī)?；茝V、示范、推廣的目的，為今后的工業(yè)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。如從生長規(guī)律、生產(chǎn)因素、施肥表現(xiàn)、水稻形成、干物質(zhì)積累與分布等方面，提出了“三高一少”水稻的優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù);提出了生物產(chǎn)量高、產(chǎn)量指數(shù)高、水稻精度高、農(nóng)藥污染少的目標(biāo);提出了兩期抗旱新技術(shù)。將有機(jī)肥和無機(jī)肥結(jié)合，均衡利用營養(yǎng)元素，介紹穩(wěn)態(tài)前、穩(wěn)態(tài)中、動態(tài)目標(biāo)提升后控制和調(diào)節(jié)肥料的技術(shù);介紹了硬葉種子的批量調(diào)控技術(shù);通過植物檢疫作物，調(diào)整農(nóng)田小氣候、培育保護(hù)天敵、生物農(nóng)藥、有效、低效農(nóng)藥殘留、減少藥品用量，提高水稻衛(wèi)生質(zhì)量，實現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。

飼料稻是“三大三高”的“芽、莖、籽”“高產(chǎn)、高蛋白、糙米”的有機(jī)組合。優(yōu)質(zhì)專用小麥、玉米、大豆等通過對不同品種的篩選，建立了一套適應(yīng)于基本大作物的種植技術(shù)體系。

2.3 圍繞提出勞動生產(chǎn)率和適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢

與“精細(xì)播種”相結(jié)合。目前已初步形成了一套以群控、水肥、生產(chǎn)為一體的綜合技術(shù)體系。通過對玉米雙播區(qū)的大量玉米秸稈還田，實現(xiàn)了玉米秸稈的機(jī)械化改造，實現(xiàn)了玉米秸稈的大面積還田，確保了農(nóng)作物品質(zhì)、麥子的播種與萌發(fā)。同時，還可有效解決小麥的安全越冬及形成高產(chǎn)群體等問題。

非傳統(tǒng)的玉米拼接技術(shù)為實現(xiàn)全程機(jī)械化作業(yè)提供了新思路。采用種子包衣技術(shù)，對玉米萌發(fā)期進(jìn)行控制，并與玉米生長調(diào)節(jié)技術(shù)相結(jié)合，解決了小麥行間機(jī)械化收割問題及玉米機(jī)械化播種問題。另外，機(jī)械施肥、噴灑殺蟲劑、聯(lián)合收割等技術(shù)已經(jīng)和栽培技術(shù)有機(jī)結(jié)合，在推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化中起到舉足輕重的作用。

2.4 農(nóng)作物節(jié)水高產(chǎn)技術(shù)有明顯突破

通過對農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的改造，使設(shè)計和農(nóng)業(yè)節(jié)水有機(jī)結(jié)合，從而建立起支持不同地區(qū)、不同文化的節(jié)水技術(shù)體系，尤其在灌溉系統(tǒng)的優(yōu)化上有了很大的進(jìn)步。以華北平原為例，采用節(jié)水、高產(chǎn)的小麥種植技術(shù)為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了新的突破。2 m厚的土地被視為一個地下水庫，有效耗水因子較大。在小麥生育期，通過降低灌溉量，強(qiáng)迫小麥吸收土壤水分，從而使其在雨季吸收雨水的能力最大化，降低深層入滲造成的徑流量和流失。

在適當(dāng)?shù)墓喔葪l件下，品種、播期、密度、施肥技術(shù)等都是提高小麥產(chǎn)量潛能的重要因素。這一技術(shù)可以提高土壤的有效含水量，有效利用面積達(dá)48.3%。麥田節(jié)水1 500 m3/hm2，水分生產(chǎn)率為15 kg/（mm·hm2）。

2.5 農(nóng)作物栽培專家管理系統(tǒng)

在“九五”期間，我國20余個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）便開展了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)信息化示范和推廣?！靶←溤耘鄬＜夜芾硐到y(tǒng)”“玉米栽培專家管理系統(tǒng)”“棉花栽培專家管理系統(tǒng)”和“病蟲害診斷與防治專家系統(tǒng)”等技術(shù)在國內(nèi)外已處于領(lǐng)先地位。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理信息化建設(shè)的智能化程度日益提高。仿真模型技術(shù)、GIS、GPS、RS等技術(shù)也在全球范圍內(nèi)進(jìn)行了整合，從而推動了精準(zhǔn)的農(nóng)作物生產(chǎn)經(jīng)營。

2.6 高產(chǎn)高效種植模式及配套技術(shù)

為了確保高產(chǎn)高效，資源合理利用，保護(hù)環(huán)境，發(fā)展了一批新的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)和配套技術(shù)系統(tǒng)，其中包括了多種作物的新的種植方式，以及農(nóng)業(yè)與畜牧業(yè)的結(jié)合、3D耕作、有機(jī)耕作等。農(nóng)業(yè)改革對農(nóng)作物生產(chǎn)的集約化、高產(chǎn)化、可持續(xù)發(fā)展起到了巨大的推動作用。

2.7 掌握基本情況，突出主攻方向

我國的農(nóng)業(yè)科技栽培與耕作制度應(yīng)用工程數(shù)量龐大，涉及到作物制度改革、作物病蟲害防治、品種推廣以及先進(jìn)的作物管理。能否生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，不僅取決于品種和特點。由于各種自然力的作用，使其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的各種增產(chǎn)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的推廣和應(yīng)用都表現(xiàn)出了地域特征和適應(yīng)性。所以，在各地推行科技化的栽培與耕作制度之前，要對農(nóng)村的實際情況及所處的自然條件進(jìn)行調(diào)查。在實際生產(chǎn)中，要充分考慮到生產(chǎn)中存在的薄弱環(huán)節(jié)和問題，明確主要發(fā)展方向，并選定相應(yīng)的項目，使一批農(nóng)戶能夠適應(yīng)新的生產(chǎn)，使農(nóng)民快速獲益，利用其突破，開拓新的領(lǐng)域，加快推進(jìn)工作的新階段。

2.8 建立農(nóng)科戶，以點帶面，全面鋪開

在農(nóng)村尤其是在山區(qū)，由于實行了承包制，把土地租給了家庭，因此大規(guī)模的集體生產(chǎn)方式較少。所以，在農(nóng)業(yè)科技栽培與耕作制度中，相關(guān)工作人員不能簡單地執(zhí)行各級政府、農(nóng)辦機(jī)構(gòu)對其強(qiáng)制的行政命令，而是要動員大批農(nóng)民參與到農(nóng)事耕作中。并在農(nóng)事上節(jié)儉，要有一定的技術(shù)，要有科學(xué)的耕作制度，用多種方法宣傳科學(xué)耕作的益處與科學(xué)的耕作方法。在此基礎(chǔ)上，把科學(xué)種田、農(nóng)業(yè)科學(xué)等知識推廣出去。用傳播、幫助和引導(dǎo)的方式去影響和引導(dǎo)人民。

3 發(fā)展趨勢展望

3.1 向節(jié)本增效和提高資源效率方向發(fā)展

在作物栽培與耕作制度科技研究領(lǐng)域取得的大批成果中，高效型技術(shù)占比較大，特別是節(jié)水、高產(chǎn)、節(jié)肥、增效等技術(shù)。從發(fā)展的趨勢來看，連續(xù)高效的生產(chǎn)理念已逐步被人們所接受，并已成為我國農(nóng)作物生產(chǎn)與農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。

3.2 向優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)發(fā)展

隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)民收入增加，對農(nóng)作物的需求也在不斷增加。在大宗作物和某些經(jīng)濟(jì)作物中，優(yōu)質(zhì)高效的種植模式表現(xiàn)出強(qiáng)烈的市場需求和推廣潛力。自從我國加入WTO后，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)不斷提升，因此要大力發(fā)展優(yōu)質(zhì)的特色產(chǎn)品與綠色食品，進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的調(diào)整與創(chuàng)新。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展過程中，栽培技術(shù)和品質(zhì)監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢。

3.3 向以技術(shù)綜合配套的集成創(chuàng)新模式發(fā)展

隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和耕作制度的不斷完善，單項技術(shù)盈利份額正在不斷縮小，更多的是依靠科學(xué)技術(shù)的組裝配套，從而實現(xiàn)技術(shù)的集成化創(chuàng)新。由于目前在農(nóng)作物新品種的耕作應(yīng)用中，大多數(shù)的栽培與耕作技術(shù)作為配套技術(shù)使用。因此，在控制農(nóng)作物的生長、產(chǎn)量的過程中，采用各種新材料、新技術(shù)、新方法，使其成為優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的農(nóng)作物，這也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體制發(fā)展的必然趨向。

3.4 向規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、基本化栽培技術(shù)體系發(fā)展

隨著我國農(nóng)業(yè)工業(yè)化的不斷推進(jìn)，農(nóng)作物生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化要求日益提高，在WTO的發(fā)展要求下，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)成為必然趨勢?！敖y(tǒng)一供種，統(tǒng)一技術(shù)服務(wù)，統(tǒng)一質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”的農(nóng)業(yè)技術(shù)體系已經(jīng)在一些發(fā)達(dá)地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。作物栽培的理論與技術(shù)要與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展相適應(yīng)。如何依據(jù)市場需求、農(nóng)產(chǎn)品加工需求，建立標(biāo)準(zhǔn)化、基礎(chǔ)性的栽培方式及配套技術(shù)體系，是我國農(nóng)作物生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的重大課題。

3.5 設(shè)施農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)的需求增加

近年來，我國農(nóng)作物的種植面積已經(jīng)達(dá)到200萬hm2，對經(jīng)濟(jì)作物的技術(shù)要求在不斷提高。但是，相對于傳統(tǒng)的大田栽培，我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)研究與開發(fā)工作顯得十分薄弱，因此農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的研究與開發(fā)、生產(chǎn)體制的調(diào)整顯得尤為重要。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，作物品種選擇、輪作、環(huán)境調(diào)控與協(xié)調(diào)、信息管理等方面的研究與實踐將會得到進(jìn)一步發(fā)展。

3.6 應(yīng)用農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、信息技術(shù)等高新技術(shù)

采用新型生物制劑、生物技術(shù)方法、新產(chǎn)品，提升了作物栽培技術(shù)體系的整體水平，并大力推廣現(xiàn)代信息技術(shù)，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)信息化的快速發(fā)展。從世界各國的發(fā)展趨勢來看，一方面要大力推廣新技術(shù)，另一方面應(yīng)充分發(fā)揮傳統(tǒng)技術(shù)，如輪作、覆蓋、中間播種、生物防治等技術(shù)的潛在優(yōu)勢。

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