2023年中央一號文件提出,加力擴種大豆油料。這是基于保障國家大豆油料安全作出的決策。
自然資源部最新調(diào)查結(jié)果顯示,我國耕地面積僅有19.14億畝。如果大豆油料作物擴種且單作,勢必要減少糧食作物種植面積,這與穩(wěn)糧的總目標相抵觸。
花生玉米帶狀復(fù)合種植示范田
如何在不減少糧食作物種植面積和總產(chǎn)的前提下,擴種大豆油料?山東省農(nóng)業(yè)科學院萬書波團隊創(chuàng)建了花生玉米帶狀復(fù)合種植新模式。
探索:篩選種植模式 尋找適宜品種
花生玉米帶狀復(fù)合種植技術(shù),原名玉米花生寬幅間作技術(shù),是萬書波研究員帶領(lǐng)團隊歷時13年研發(fā)的一種新模式。
間作套種,作為我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精髓之一,古已有之,早在兩千年以前的漢代,勞動人民就已實行間作套種。合理的間作套種不僅能集約利用農(nóng)業(yè)資源、提高單位面積復(fù)合生產(chǎn)力,還能增加農(nóng)田生物多樣性,是發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)的有效途徑。
然而,傳統(tǒng)的玉米花生間套作已不適應(yīng)當前國家保障糧食安全與機械化、規(guī)模化生產(chǎn)的要求。因此,創(chuàng)新玉米花生間作模式十分迫切。
萬書波超前謀劃,于2010年抽調(diào)團隊骨干,開始探索。
間作時,玉米、花生的行數(shù)之比多少最適宜?這是首先需要回答的問題。
答案僅靠理論測算并不可靠,試驗一番才能得出準確結(jié)論。于是,玉米:花生=2:2(即玉米2行、花生2行,以下類似)、2:3、2:4、2:6、3:2、3:3、3:4、3:6、4:3、4:4、8:8、16:16……多種種植模式的試驗相繼展開。
2010年5月,在萊西市望城鎮(zhèn)山東省花生研究所試驗基地,團隊選了僅有2畝多的地塊,做小面積試驗。
2011年,團隊揮師西進,來到濟南市章丘區(qū)龍山街道,開展大面積試驗。此后繼續(xù)向西,又在曹縣設(shè)了一個試驗點。
之后,布設(shè)的試驗田地域范圍更大,包括膠東半島的萊西、平度,魯西南的鄄城,魯西北的陽谷、高唐、冠縣,魯北的臨邑、濟陽、陽信和墾利,沂蒙山區(qū)的莒南、費縣等地。
再后來,團隊的科研人員走出齊魯大地,北到遼寧、吉林,南至安徽、廣東、廣西,西抵四川,聯(lián)合全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心,相關(guān)院所、高校、農(nóng)技推廣部門和種植戶、家庭農(nóng)場、合作社,進行大面積試驗示范。
歷經(jīng)多年多地試驗,結(jié)果逐步呈現(xiàn)在眼前:高肥力地塊適宜選玉米:花生=2:4模式,中肥力地塊適宜選3:4模式。而在廣闊無垠的東北平原,8:8、16:16大寬幅種植模式,便于大型機械操作,頗受機手和農(nóng)場主歡迎。
篩選種植模式的同時,選擇適宜品種的試驗也在悄然進行。試驗結(jié)果是,玉米:緊湊耐密、矮稈、中熟的登海605、魯單818、迪卡517等品種被看中;花生:耐蔭、中大果、中熟、高產(chǎn)的花育25、花育36、濰花8、濰花16和冀花2、冀花4等品種更受黃淮海地區(qū)種植戶青睞。
2015年,國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)《關(guān)于加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的意見》,指出要大力推廣間作套作,重點在黃淮海地區(qū)推廣玉米花生(大豆)間作套作模式。
科研走對了路徑,且與國家規(guī)劃相吻合,團隊科研人員積極性高漲,信心倍增。
春種秋收,各地試驗示范田陸續(xù)傳來喜訊——
2015年9月13日,一個面向全國的觀摩會在臨邑縣德平鎮(zhèn)富民家庭農(nóng)場召開。農(nóng)場主魏德東對收成做了預(yù)估:“玉米基本不減產(chǎn),還能多收一季花生。”
2016年10月10日,中國工程院農(nóng)業(yè)學部組織專家走進高唐縣梁村鎮(zhèn)百畝試驗示范方,實地考察了當?shù)夭捎名湶缦牟ビ衩谆ㄉ鷮挿g作技術(shù)的效果。同時進行測產(chǎn),結(jié)果喜人:畝產(chǎn)玉米517.7公斤、花生191.7公斤,畝增效益大約500元。
自2017年起至今,花生玉米帶狀復(fù)合種植連續(xù)多年入選農(nóng)業(yè)農(nóng)村部主推技術(shù),并在生產(chǎn)中大面積推廣應(yīng)用。
配套:研制設(shè)備 促進農(nóng)機農(nóng)藝融合
2012年,在團隊探索花生玉米間作模式的同時,萬書波提出,另一件事兒也必須要考慮——研制配套的農(nóng)業(yè)機械,為實施機械化、規(guī)模化,農(nóng)藝與農(nóng)機融合,做好設(shè)備儲備。
當時團隊成員們學習和研究的專業(yè)局限于農(nóng)作物栽培與生理領(lǐng)域,缺少農(nóng)業(yè)機械研發(fā)人才。針對這種情況,萬書波決定,內(nèi)挖潛力、外借“大腦”,組建一個攻關(guān)小組。團隊骨干成員郭峰被委以重任:繪制玉米花生同播播種機示意圖。
郭峰通過多種途徑搜集了大量不同機型、款式播種機的文字資料和照片,還走進農(nóng)機生產(chǎn)廠家以及田間地頭現(xiàn)場觀摩,仔細比較不同作物、不同款式播種機的使用范圍、性能和工作效率。他回憶說,那些日子,白天晚上都在琢磨這件事兒。
一天天、一月月過去,新農(nóng)機研發(fā)卻遲遲沒有突破。一天,郭峰忽然想到,在花生播種機兩側(cè),各外掛一個單行播種玉米的部件如何?他找到一臺性能優(yōu)良的花生播種機,仔細揣摩。同時,按照玉米:花生=2:4、3:4的種植模式,在一張白紙上勾畫草圖,時間不長,一幅示意圖便呈現(xiàn)在眼前。這圖,在內(nèi)行看來似乎畫得不很規(guī)范,卻展示出兩種農(nóng)作物同播的協(xié)調(diào)、高效狀態(tài)。
之后,經(jīng)過一番認真修改,郭峰把示意圖交給山東理工大學教師耿端陽,請他繪制標準的機械圖紙。慶云縣頤元農(nóng)機制造公司依照圖紙,試著生產(chǎn)樣機。
2015年4月,以3:4種植模式為基礎(chǔ)的第一臺玉米花生間作一體化精量播種機問世。
2015年5月15日,播種機在臨邑縣德平鎮(zhèn)富民家庭農(nóng)場試用,只見播種機緩緩向前行駛,一粒粒花生和玉米種子同時播入土壤,一機同播取得初步成功。
2015年7月,團隊申報發(fā)明及實用新型專利,2015年12月獲批實用新型專利。
隨后,科研人員繼續(xù)著手研發(fā)植保機械。玉米、花生分別屬于單子葉植物、雙子葉植物,噴灑除草劑時,給玉米除雜草會誤殺花生植株,給花生除雜草則會滅掉玉米植株。他們采用分帶隔離的方法,研制成玉米花生分帶隔離一體植保機,破解了這道難題。
之后,團隊陸續(xù)成功研發(fā)了花生秧收割機、花生挖掘機等新型農(nóng)機具。配套機械的研發(fā)成功,為實現(xiàn)全程機械化生產(chǎn),大面積示范推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
與此同時,團隊的另外一個小分隊圍繞植物生理機理,也開展深入研究。
其中一項研究的目的,是明確花生玉米間作帶來的變化,即固氮固碳減少溫室氣體排放量,評估間作在全球范圍內(nèi)減少溫室氣體排放的潛力。
為了獲得準確數(shù)值,需要在玉米抽雄期的8月份進行田間測量。此時氣溫高達近40℃。科研人員來到山東省農(nóng)科院濟陽基地,鉆入2米多高、密不透風的玉米地里,一會兒汗水便順著脊背往下流,濕透了衣衫。按照試驗要求,測量需要每2天—3天進行一次,每次24小時不間斷。2021年8月的一天,由于長時間在悶熱的田間測量氣體,一名年輕的科研人員中暑暈倒在地。
關(guān)于生理機理研究,團隊骨干孟維偉博士寫過一份總結(jié)。她寫道,經(jīng)過多年多點試驗,團隊創(chuàng)新改進的花生玉米帶狀復(fù)合種植模式土地當量比均大于1,表現(xiàn)出明顯的產(chǎn)量優(yōu)勢,間作玉米產(chǎn)量隨凈面積上穗數(shù)的增加而顯著增加。在玉米花生間作體系中,間作顯著增加玉米干物質(zhì)和氮的積累與轉(zhuǎn)運,其提高玉米產(chǎn)量的效果明顯高于氮肥的調(diào)控效應(yīng)。同時研究發(fā)現(xiàn),花生玉米間作系統(tǒng)比單作具有顯著的氮吸收優(yōu)勢,整個間作系統(tǒng)的氮肥利用率較花生單作提高了14.2%;間作增加了玉米行光照強度,增加了具有邊行效應(yīng)的玉米面積,玉米積極的邊行效應(yīng)有利于生物量積累和產(chǎn)量提高;通過玉米對花生帶氮素的競爭吸收,可強化花生自身的固氮能力,減輕了花生的“氮阻遏”,提高了間作體系氮素利用率。
升級:兩種秸稈混貯 新技術(shù)提高附加值
2022年9月29日,高唐縣清平鎮(zhèn)劉海子村,玉米花生帶狀復(fù)合種植示范田。一臺花生秧收割機開進田間,把一棵棵鮮綠的花生秧貼著地皮割斷,“吞入腹中”。“吃飽”的收割機抵達地頭,“吐出”的細碎花生秧,通過運輸車送到打捆機旁,從這端填入料斗,一會兒那邊就“吐出”一個碩大的結(jié)結(jié)實實的草捆。
團隊試驗負責人、山東省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)作物種質(zhì)資源所所長張正研究員介紹,隨后還要收獲新鮮的玉米秸稈。這些用花生秧打成的草捆,將被運往飼養(yǎng)場,與收割的新鮮玉米秸稈混貯,做成高值化的飼料。
這一系列步驟,依靠的是團隊在花生玉米機械化帶狀復(fù)合種植的基礎(chǔ)上,研發(fā)的秸稈裹包混貯利用技術(shù)。
對此,今年3月18日,中國農(nóng)業(yè)大學教授陳阜領(lǐng)銜的專家組給予高度評價。該技術(shù)有效解決了花生玉米機械化帶狀種植的秸稈高效利用問題。在每畝收獲玉米籽粒500公斤以上+花生莢果150公斤左右的基礎(chǔ)上,同時收獲玉米秸稈+花生秧混貯優(yōu)質(zhì)飼草2.5噸左右,畝產(chǎn)值可增加1500元左右。在“穩(wěn)糧增油”的同時推動了秸稈高值飼料化利用,實現(xiàn)了種養(yǎng)結(jié)合。
該技術(shù)生產(chǎn)的混貯飼料品質(zhì)優(yōu)良、營養(yǎng)價值高,飼喂肉牛日增重1.7公斤,比飼喂青貯全株玉米每增重1公斤降低成本0.5元,實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)秸稈混貯飼料的高效利用。
再接再厲:一年兩季鮮食種植 跨向“萬元田”
近年來,團隊根據(jù)鮮食玉米生育期短、鮮食花生提前收獲的特點,在花生玉米帶狀復(fù)合種植技術(shù)基礎(chǔ)上,還創(chuàng)新研發(fā)了鮮食花生鮮食玉米帶狀復(fù)合種植兩季栽培技術(shù)。
萬書波站在大食物觀的角度,闡釋了此舉的意義:鮮食玉米是全營養(yǎng)谷物,鮮食花生是高蛋白高營養(yǎng)食品,二者頗受大眾青睞。采用這一技術(shù)生產(chǎn)的鮮食玉米、鮮食花生營養(yǎng)豐富,適口性好,可以作為主食口糧,替代面食。這項改革符合國家糧食安全和大食物觀戰(zhàn)略,能夠滿足城鄉(xiāng)居民優(yōu)化膳食結(jié)構(gòu)、提高營養(yǎng)健康水平的需求。
萬書波從農(nóng)民增收角度提出新目標:從“噸糧田”向“萬元田”跨越。
科學搭配適宜品種,充分利用光熱資源和土地,鮮食花生鮮食玉米帶狀復(fù)合種植,一年兩季,可大幅度提升經(jīng)濟效益。
2022年,在山東農(nóng)業(yè)科學院濟陽基地試驗田中,試驗獲得成功——
第一季于4月9日播種,7月15日收獲。畝收鮮食玉米2965穗(1138.9公斤)+鮮食花生329.1公斤,鮮玉米秸稈1937.3公斤+花生秧882.5公斤。
第二季于7月20日播種,10月17日收獲。期間盡管遇到低溫、澇害等極端天氣,依然獲得豐收:畝收鮮食玉米3025穗(954.6公斤)+鮮食花生205.7公斤,鮮玉米秸稈1369.6公斤+花生秧471.6公斤。
兩季合計畝收鮮食玉米5990穗(2093.5公斤)+鮮食花生534.8公斤、鮮玉米秸稈3306.9公斤+花生秧1354.1公斤。
按照產(chǎn)地價格第一季鮮食玉米每穗1元、第二季每穗1.2元計算,鮮食花生按照產(chǎn)地價格每公斤5元計算,混貯秸稈按照每噸800元計算,畝產(chǎn)值可達1.29萬元以上,畝利潤可達1萬元。若再種植一季越冬菠菜,可實現(xiàn)一年三收,畝利潤超過1.2萬元。
中國工程院院士張新友、宋寶安、康紹忠、趙振東等專家深入現(xiàn)場考察后認為,山東省農(nóng)科院立足于保障糧油安全戰(zhàn)略和提高農(nóng)民收入,研究創(chuàng)建的這項技術(shù)試驗示范效果顯著,符合新時期糧經(jīng)飼協(xié)調(diào)發(fā)展的國家需求。采用這項技術(shù)是黃淮海、東北等地區(qū)調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的重要途徑,為解決我國糧油協(xié)調(diào)發(fā)展問題探索出了一條新路子,對促進農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革具有重大意義。
作者:陳建志
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