伊犁墾區(qū)耕作制度的分析及優(yōu)化*

賴剛剛，郭丹麗，李 敏，張振國

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第四師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆 可克達(dá)拉 835219）

耕作制度又叫農(nóng)作制度，是一個(gè)地區(qū)或一個(gè)生產(chǎn)單位的作物種植制度，以及與其相適應(yīng)的土地保護(hù)培養(yǎng)制度的綜合技術(shù)體系，是耕作學(xué)研究的核心內(nèi)容[1-2]。耕作制度是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上一個(gè)帶有戰(zhàn)略性的綜合農(nóng)業(yè)技術(shù)體系，建立合理的耕作制度是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略措施[3]。

伊犁墾區(qū)地處新疆西部邊陲伊犁河谷的八縣三市，擁有18個(gè)農(nóng)牧團(tuán)場，具有典型的溫帶大陸性氣候特點(diǎn)?，F(xiàn)有總耕地面積121 593.3 hm2，年均日照時(shí)數(shù)2 661.5 h，年均降水量227～480 mm，無霜期140～180 d，≥10 ℃積溫3 400 ℃，農(nóng)業(yè)氣候資源豐富，是新疆和兵團(tuán)重要的糧、油、糖和香料作物生產(chǎn)基地[4]。

隨著伊犁墾區(qū)環(huán)境氣候變化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平提高及作物種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，原有的耕作制度已難以適應(yīng)當(dāng)前現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。伊犁墾區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)亟需制定適應(yīng)氣候變化、技術(shù)進(jìn)步及現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)代耕作制度，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、高效率、低成本生產(chǎn)。因此，建立適應(yīng)伊犁墾區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)水、土、光、熱等資源高效利用的耕作制度顯得尤為重要。如何根據(jù)伊犁墾區(qū)農(nóng)業(yè)資源的特點(diǎn)，耕作制度的演變規(guī)律，調(diào)整現(xiàn)行耕作制度，充分發(fā)揮伊犁墾區(qū)農(nóng)業(yè)資源的優(yōu)勢，建立高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、安全可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系，已成為伊犁墾區(qū)未來農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展亟需解決的問題。

1 近年來伊犁墾區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)狀況

近30年來，伊犁墾區(qū)耕作制度隨農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展發(fā)生了較大變化，農(nóng)作物種植總面積由1990年的99 400.0 hm2增加到2019年的127 066.7 hm2，主要以糧食作物種植面積增加為主。糧食作物總種植面積由1990年的59 000.0 hm2增加到2019年的78 173.3 hm2，其總產(chǎn)量由1990年的263 755.0 t增加到2019年的819 481.0 t，增加約3.1倍（見表1）。從1990年至2019年，糧食作物和棉花播種面積不斷增加，隨之產(chǎn)量也不斷增加，其中2005年以后，由于栽培、病蟲害防治等技術(shù)的提高，糧食作物產(chǎn)量大幅增加；油菜種植面積在2015年有所減少，但其產(chǎn)量相對(duì)穩(wěn)定，未見明顯波動(dòng)；甜菜產(chǎn)量隨其種植面積的變化波動(dòng)較為明顯。綜上所述，目前伊犁墾區(qū)主要以糧食作物種植為主，大部分地區(qū)以小麥-玉米連作為主，玉米-小麥-大豆輪作極少。長期用地而不養(yǎng)地，將造成農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)脆弱，抵御自然災(zāi)害能力較弱。

表1 1990—2019年伊犁墾區(qū)主要農(nóng)作物種植面積及產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

從表2可見，2019年伊犁墾區(qū)農(nóng)作物播種總面積為127 066.7 hm2，其中水稻、玉米、高粱、棉花、香料和瓜果主要集中在六十四團(tuán)、六十五團(tuán)、六十六團(tuán)、六十七團(tuán)、六十八團(tuán)、六十九團(tuán)、七十團(tuán)、七十一團(tuán)、七十二團(tuán)、七十三團(tuán)的東西部河谷平原墾區(qū)；小麥在全師各團(tuán)場均有分布，南部昭蘇高原墾區(qū)為小麥、馬鈴薯和油菜作物主產(chǎn)區(qū)；大豆、藥材、瓜果和甜菜類作物除少數(shù)團(tuán)場未種植外，大部分團(tuán)場均有分布。

表2 2019年伊犁墾區(qū)各團(tuán)場農(nóng)作物種植面積 hm2

伊犁墾區(qū)主要農(nóng)作物由以糧油作物為主逐漸演變?yōu)橐杂衩?、小麥、油菜、棉花、水稻、大豆、甜菜及香料八大作物為主的格局（見圖1）。截止2019年，伊犁墾區(qū)玉米種植面積33 146.2 hm2（占農(nóng)作物總面積的27.82%）、小麥25 307.1 hm2（占農(nóng)作物總面積的21.24%）、油菜17 211.1 hm2（占農(nóng)作物總面積的14.45%）、棉花11 048.2 hm2（占農(nóng)作物總面積的9.27%）、水稻8 249.7 hm2（占農(nóng)作物總面積的6.93%）、甜菜4 406.6 hm2（占農(nóng)作物總面積的3.70%）、大豆3 224.9 hm2（占農(nóng)作物總面積的2.71%）、香料2 813.4 hm2（占農(nóng)作物總面積的2.36%）。

圖1 2019年伊犁墾區(qū)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)

2 伊犁墾區(qū)現(xiàn)行耕作制度存在的問題

2.1 種植結(jié)構(gòu)比重失衡

伊犁墾區(qū)農(nóng)業(yè)以糧食作物為主，其中糧食作物占農(nóng)作物的51.9%以上，經(jīng)濟(jì)作物比重較小。據(jù)2010—2019年的統(tǒng)計(jì)資料表明，2010年伊犁墾區(qū)小麥播種面積為3.0萬hm2，占糧食作物播種面積的48.2%，產(chǎn)量為6 840 kg/hm2，其中冬小麥產(chǎn)量為7 485 kg/hm2，春小麥產(chǎn)量為6 390 kg/hm2；2019年伊犁墾區(qū)小麥年播種面積2.53萬hm2，占糧食播種面積的32.4%，產(chǎn)量為7 455 kg/hm2，其中冬小麥產(chǎn)量為7 425 kg/hm2，春小麥產(chǎn)量為7 455 kg/hm2。2010—2019年伊犁墾區(qū)小麥年播種面積有所減少，小麥在糧食作物中的占比也在減少，但小麥產(chǎn)量在增加。在依托技術(shù)實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)的同時(shí)，應(yīng)增加其他作物的種植比例。

2.2 生產(chǎn)成本增加的同時(shí)，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞

在追求經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，為克服連作障礙，生產(chǎn)中投入大量化肥、農(nóng)藥，不但增加了生產(chǎn)成本，同時(shí)也對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞[5]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018—2019年伊犁墾區(qū)的化肥施用量增長率為2.6%，農(nóng)藥施用量增長率為3.4%。

2.3 復(fù)種指數(shù)不高，土地、光溫資源利用率低

伊犁墾區(qū)大部分團(tuán)場作物仍以一年一熟制為主，目前復(fù)播作物主要有大豆、油葵和青貯玉米等。近年來復(fù)種指數(shù)不斷增長，但增長緩慢，復(fù)種指數(shù)較低。2019年伊犁墾區(qū)復(fù)種指數(shù)僅為104.5%，土地、光溫、水資源沒有得到充分利用。西部河谷平原墾區(qū)的冬小麥在6月下旬收獲，7月到10月的光溫?zé)豳Y源較少被利用，光溫水資源利用率較低。

3 伊犁墾區(qū)耕作制度發(fā)展建議

3.1 調(diào)整種植結(jié)構(gòu)

種植結(jié)構(gòu)調(diào)整是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要途徑之一。優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)，能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)健康持續(xù)發(fā)展，耕作制度也會(huì)隨著種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整進(jìn)一步優(yōu)化，以適應(yīng)當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，從而促進(jìn)種植業(yè)綜合生產(chǎn)能力提高，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)[6]。調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)不僅可以有效利用墾區(qū)水熱資源，而且在糧食生產(chǎn)得到充分保證的前提下，通過增加經(jīng)濟(jì)作物和飼料作物的比例增加經(jīng)濟(jì)收入，是促進(jìn)整個(gè)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要途徑。

根據(jù)伊犁墾區(qū)豐富的溫光熱資源和溫差大等氣候條件，西部河谷墾區(qū)應(yīng)集中力量大力發(fā)展制種玉米、棉花、水稻、香料、甜菜、瓜果、蔬菜等作物；東部墾區(qū)應(yīng)集中發(fā)展中草藥，兼顧制種玉米、水稻等；南部高原盆地墾區(qū)應(yīng)在保證糧食油料生產(chǎn)充分的條件下，適當(dāng)增加經(jīng)濟(jì)作物和飼料作物的種植面積。根據(jù)伊犁墾區(qū)的溫光熱資源等氣候條件，昭蘇墾區(qū)應(yīng)集中優(yōu)勢發(fā)展馬鈴薯、草業(yè)等比較效益高，抵御自然災(zāi)害能力強(qiáng)的作物，大力發(fā)展畜牧業(yè)。通過種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的直接結(jié)合，拓展生產(chǎn)的廣度和深度，使有限的耕地產(chǎn)出更多優(yōu)質(zhì)高效的農(nóng)產(chǎn)品。

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷提高，生產(chǎn)條件及需求等不斷變化，集約耕作制度將是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必要保障[7]。今后，研究者應(yīng)積極探索有利于資源環(huán)保、綠色發(fā)展、適應(yīng)全程機(jī)械化和高度集約化發(fā)展的耕作制度。

3.2 發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)

西部和南部墾區(qū)海拔較高，晴天多，光照資源豐富，氣候和資源環(huán)境優(yōu)越，發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)有其獨(dú)特的優(yōu)勢條件，能夠有效提高資源利用率。西部河谷墾區(qū)主要以一年熟制為主，作物生長期在4～10月份，可開發(fā)利用冬閑地，大力發(fā)展多種設(shè)施農(nóng)業(yè)，提高復(fù)種指數(shù)，特別是發(fā)展一些經(jīng)濟(jì)效益較高的作物，提高溫光資源利用經(jīng)濟(jì)效益，如大棚蔬菜、花卉、工廠化育秧、溫室瓜果等。另外，從節(jié)水情況看，西部河谷墾區(qū)也較適合發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，水資源相對(duì)短缺，而以節(jié)水灌溉為基礎(chǔ)的設(shè)施農(nóng)業(yè)，節(jié)水率可達(dá)70%以上。因此，發(fā)展集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不僅能夠提高資源利用率，而且能夠提高作物產(chǎn)量，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益[8]。

3.3 實(shí)行保護(hù)性耕作

保護(hù)性耕作可保水保墑、培肥地力，改善土壤理化性質(zhì)，增強(qiáng)作物抗旱能力，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)增收[9]。輪作復(fù)種是用地與養(yǎng)地不可或缺的措施，傳統(tǒng)的精耕細(xì)作和輪作休耕其本質(zhì)就是科學(xué)地用地與養(yǎng)地[10]。實(shí)行小麥、玉米、大豆及部分經(jīng)濟(jì)作物輪作，根據(jù)作物輪作的茬口，推行以深松為主體的“松、旋、翻”相結(jié)合的土壤耕作制度。此外，有研究表明，休耕可提高土壤中有機(jī)質(zhì)含量、光合作用效率、土壤蓄水保墑能力及田間二氧化碳利用率，因此，休耕可提高作物單產(chǎn)，能夠有效保護(hù)土壤農(nóng)業(yè)資源，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益[11-12]。經(jīng)過一段時(shí)間的保護(hù)性耕作，土壤潛力將得到最大限度的可持續(xù)利用[13]。在盡量減少收入損失的情況下，以短期回報(bào)為代價(jià)，提高未來土壤質(zhì)量，建立長期可持續(xù)的土壤管理。因此，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中更需要用養(yǎng)結(jié)合，生態(tài)高效、生產(chǎn)力持續(xù)、種養(yǎng)混作和循環(huán)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等不同形式的耕作制度[14]。

間套作可提高作物產(chǎn)量，配套現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效經(jīng)營[15]。目前，很多地區(qū)在主栽作物中套種經(jīng)濟(jì)效益高的蔬菜、果品或藥用植物，提高土地產(chǎn)出率和光熱資源利用率。

建立多種耕法合理組合的耕作體系，大力推行抗旱保墑耕作制度，形成松、耙、旋、翻相結(jié)合的少耕體系。在旱作農(nóng)業(yè)中，有效利用有限降水，獲得更高的作物產(chǎn)量是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的核心，但面對(duì)自然降水年際間和季節(jié)間分布不均的特點(diǎn)，須以保墑防旱和抗蝕保土為目標(biāo)，改多耕為少耕，改翻耕為深松，改全面松土為間隔松土；建立一套以少耕為特點(diǎn)的，以深松為主體的，深松、翻耕、耙茬、免耕相結(jié)合的，以合理輪耕為特征的，以新的物質(zhì)和技術(shù)為基礎(chǔ)、旱作改適時(shí)補(bǔ)灌為補(bǔ)充的現(xiàn)代化的耕作體系。

3.4 培肥土壤，科學(xué)施肥

伊犁墾區(qū)長期以來的廣種薄收，粗放種植，缺乏對(duì)土壤有效培肥，加上水土流失嚴(yán)重，使土壤愈種愈瘠薄，因此，應(yīng)搞好耕地培肥，恢復(fù)地力，加強(qiáng)有機(jī)肥與化肥相結(jié)合，抓好養(yǎng)畜積肥，提倡秸稈還田，做到用養(yǎng)并舉。牧草與多年生作物間作，作物輪作可提高土壤肥力和種植可持續(xù)性，如苜?！任?、谷物—豆類等輪作[16]。推廣草田間作、輪作，提高有機(jī)肥回收和利用率。推廣平衡施肥、測土配方科學(xué)施肥、分層施肥，提高化肥利用率，改善土壤微生物環(huán)境，促進(jìn)作物根系發(fā)育，實(shí)現(xiàn)以肥促根，以根調(diào)水，從而改善作物的生理抗旱性，確保土地持續(xù)增產(chǎn)?！熬G色培肥”是培肥地力的一種新途徑，綠肥改變了長期以來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)只施化肥和過量施用化肥的現(xiàn)象。應(yīng)大力提倡種植綠肥作物“以綠肥養(yǎng)田”；其次要提倡農(nóng)家肥、有機(jī)肥的使用[17-18]。

伊犁墾區(qū)耕地面積廣，地形多樣，氣候多變。通過調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)；實(shí)行保護(hù)地栽培，發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)；改變傳統(tǒng)的耕作技術(shù)，大力發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)；實(shí)施保護(hù)性耕作，以最大限度地發(fā)揮水、土、光、熱資源潛力。在今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)進(jìn)一步探索與不同地形、不同氣候、不同土壤類型條件相適應(yīng)的種植模式。并建議政府應(yīng)進(jìn)一步加大資金投入，支持耕作制度研究和可持續(xù)土壤的管理，建設(shè)保護(hù)性耕作示范基地。未來應(yīng)將致力于構(gòu)建作物高產(chǎn)、資源高效利用、節(jié)水減肥減藥的綠色種植制度，服務(wù)伊犁墾區(qū)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。