粉垄耕作技术对粮食生产和环境安全的影响

韦本辉

(广西农业科学院经济作物研究所，广西南宁 530007)



粉垄耕作技术对粮食生产和环境安全的影响

韦本辉

(广西农业科学院经济作物研究所，广西南宁 530007)

介绍了粉垄技术的技术特点、科学实用性、应用效果以及对农业生产的实际意义，以期在全国推广应用，最大化友好利用土壤养分、水分、氧气和光能等资源，改善生态环境，有效助力粮食、环境安全和国民健康。

粉垄；生态环境；深旋耕；改善

对土壤养分、水分、氧气和光能等“自然资源”的最大化友好利用可永久持续性地实现农业不增加甚至减施化肥量能自然性增产、提质，并使土地能大幅增贮天然降水、改善生态环境，是当今农业科学研究的重大命题。

2008年以来，广西农业科学院进行了粉垄农耕新方法研究，包括耕作工具的旋磨式深耕粉垄多功能机械、旱地作物粉垄栽培方法、水稻粉垄栽培方法等，以此构成的粉垄活土增粮生态技术——简称“粉垄技术”，具有涵盖多领域、多功能的“大科学”、“大技术”的发展潜能，可助力粮食和环境安全，拓宽人类生存与发展空间，实现传统农耕的颠覆与变革。

1 粉垄耕作技术研究对象及方法

粉垄技术研究始于2008年，以木薯为对象，对3种土壤耕作生态类型研究，结果显示土壤疏松比表皮板结、渍水板结增产15%以上，其土壤理化性状、植株地上部性状、光合效率、产量及淀粉含量等均优于表皮板结、渍水板结2种土壤类型[1]。

粉垄耕作技术(又称深旋耕技术)是采用粉垄机械螺旋型钻头一次性深垦高速旋削碎土耕作整地，稻田粉垄加深到30 cm，旱地40 cm(比传统耕作加深1倍)，激活犁底层或其以下部分土壤资源，破解了不能深耕又深松、土壤保持当季和多季疏松状态、土壤氧气充沛、土地综合生产能力提升的世界农耕难题，使土壤养分、水分、氧气和光能等“天地资源”最大化利用，实现增产、提质、保水；而且首创的粉垄机械可以同一台机实现粉垄深垦深松整地及灭茬、秸秆还田、施肥、播种等农机与农艺最科学的耕种联动，节耕节能省工、大幅提高耕种劳动生产率，体现农业回归自然和现代化发展方向，解决农业及经济社会发展中的一些深层次问题。

2 粉垄耕作技术

粉垄耕作技术包括耕作工具的旋磨式深耕粉垄多功能机械、旱地作物粉垄栽培方法、水稻粉垄栽培方法等而构成，已形成了新的“活土、增粮、生态的耕作与栽培技术体系”。

广西五丰机械有限公司首创的自走式粉垄机打破了现行拖拉机耕作与运行理念，其垂直螺旋钻头旋削碎土，一次性完成深垦深松整地，耕深可达到30～50 cm，不仅比拖拉机耕作加深了1倍，而且土壤疏松不乱土层、蓄水纳氧性强。2015年10月通过省级技术鉴定，在广西旱地粉垄深度35 cm，耕作效率为0.47 hm2/t左右，耗油75 L/hm2左右、油费低于450 元/hm2，内蒙古等北方地区粉垄深度40 cm，耕作效率为0.67 hm2/t左右，并已在广西、湖北、北京、内蒙古、吉林、辽宁、四川、山东、海南等地作大面积应用示范。

旱地作物粉垄栽培方法通过粉垄耕作后的土壤吸水纳氧，土壤养分被激活，保水保肥能力提高，有利于作物根系深扎对水肥的利用，病害和杂草相对减少，作物产量得以大幅度提高，一般可增产20%，最高可达30%以上。

水稻粉垄栽培方法形式可多样化，可将经粉垄耕作30 cm左右的稻田，回水土壤软化自动找平田面(不再耙动，保持土壤原生态环境状态)时移栽(可机插秧苗、手插秧苗，也可抛秧)；也可在稻田粉垄土壤干水时直接抛秧，然后回水软土定植。这两种方法可实现稻田内的土壤、肥料原田保留不外流，保持稻田土壤自然生态，吸水纳氧，促进水稻根系特别发达，植株健壮，提高肥料利用率。回水抛秧、干土抛秧的田间水分管理，前14 d保持一定水层，此后干湿交替管理。一般增产15%左右，最高可达20%以上。水稻粉垄栽培还可直播种植，直播种植的要适当平整田面才能直接播种。

3 粉垄耕作技术应用意义

3.1 整体提高自然资源利用率

粉垄耕作技术扩大了土壤养分、土壤水分、土壤氧气等“三库”库容量，产生了“4266”效应。即“四个增”——增加耕层松土量1倍以上、土壤原生养分利用量10%以上，增大“土壤水库”100%以上、“土壤氧气库”1倍以上；“两个减”——减少水土流失20%以上，减低耕层土壤含盐量30%以上；“六个抗”——增强作物增产稳产抗干旱、高温、低温、病虫害、倒伏、衰老等能力；“六个提高”——促进作物光合效率提高10%以上、土地农产品产出率大幅提高、产品品质提高、比较效益提高、农田生产能力提高、天然降水就地增贮量提高。

3.2 增强作物生理活力

粉垄种植作物根系、生物量均增加15%以上，粉垄作物籽粒灌浆速率提高。黄淮海北部地区粉垄春玉米中后期籽粒灌浆速率提高10.45%～11.28%，冬小麦籽粒灌浆速率提高8.84%～11.40%，夏玉米籽粒灌浆速率提高9.11%～11.85%[2]。

3.3 作物生长后劲足延缓衰老

东北地区春玉米叶片的SOD、POD、CAT的活性分别比旋耕高22.81%、17.60%、13.33%，MDA活性比旋耕低12.33%[3]；南方地区粉垄玉米、大豆等生长后期后劲足，可延缓早衰3～5 d。

3.4 作物抗逆性增强

粉垄耕作土层加深、土壤温度提高1～4 ℃、耕层蓄水保墒能力增强、作物根系发达深扎，增强了作物对干旱、高温、低温等不良环境的抵御能力。如：2011年粉垄甘蔗历经40 d间歇性低温天气后，株高、茎长、产量的增长量分别比对照增加54%、62.42%、191.31%；2012年历经38 d低温天气后，粉垄甘蔗的完全叶、不完全叶、绿叶重比对照增加32.52%、14.54%、33.56%，叶绿素含量增加14.69%，丙二醛(MDA)含量降低23.88%[4]。

4 粉垄耕作技术应用效果

2009年以来，在广西、辽宁、河北、河南、宁夏、甘肃、湖南等18个省(区)的水稻、玉米、小麦、马铃薯、甘蔗等20种作物应用，证明不增加或减少10%化肥施用，具有增产10%～30%、品质提升5%以上、比较效益提升15%以上、贮水增加1倍以上的效果[4,6-7]。

4.1 增产幅度大4.1.1

水稻。2011 年，广西北流市民安镇粉垄比对照增加1 845 kg/hm2、增幅22.4%；2013年，广西农业科学院水稻研究所干谷产量8 279.85 kg/hm2，比对照增产20.36%；2014 年，湖南省隆回县粉垄耕作深度30 cm左右，产量为10 854.75 kg/hm2，比对照增产10.17%；2014年，湖南沅江常规稻早稻直播，产量为7 035 kg/hm2，比对照增产15%；2015年，广西北流市民安镇兴上村采用“水稻粉垄干土抛秧种植法”，早稻产量增加1 891.05 kg/hm2，增产25.51%。

4.1.2 玉米。2011年，辽宁省昌图县粉垄耕作30 cm，增产20.8%[3]；2012年，宁夏银川干粒产量16 683.0 kg/hm2，比对照增产1 802.7 kg/hm2、增幅12.12%[8]；2014年，广西贵港增加8 373.0 kg/hm2，比对照增产16.19%。2015年9月23～25日，由中国科学院、中国农业科学院等专家对内蒙古赤峰市桥头镇太平庄、内蒙古通辽市大林镇、吉林省德惠市夏家店镇实施的“玉米粉垄生态高效栽培示范”进行测产验收，最高增加2 773.5 kg/hm2，增产率达30.41%；一等田在有灌溉条件仍增加1 792.5 kg/hm2，增产率15.04%。

4.1.3 小麦。2012 年，河南省农业科学院在潢川县种植小麦增产5 007.0 kg/hm2，比对照增产26.25%；2014年，河南温县增产8 485.65 kg/hm2，比对照增产30.13%。

4.1.4 马铃薯。2012年，甘肃省定西市马铃薯增产35.4%。2010年，广西玉林市冬种马铃薯增产5 607.0 kg/hm2，增产率25.05%。2011年，广西北流市增产33 172.5 kg/hm2，比对照增产31.1%。

4.1.5 甘蔗。2013年，广西崇左市龙州县实施“甘蔗粉垄高产技术示范”项目，面积33.33 hm2，产量增加7 274 kg/hm2，比对照增产36.17%，增收13 027.5 元/hm2；2012年，广西宾阳县产量比对照增加19 668.0 kg/hm2、增幅34.0%。

4.2 品质改善

广西北流市民安镇粉垄稻米整精米率提高4.35%，稻米垩白粒率降低25%(由二级升为一级)，稻米蛋白质提高13.58%(由三级升为二级)；甘蔗新台糖22号粉垄的蔗糖分达15.67%，比对照增加5.17%；大豆桂早2号粉垄的蛋白质达39.20%，比对照增加12%；甘肃马铃薯陇薯3号粉垄的粗淀粉含量达181.8 g/kg，比对照增加7.19%；牧草白花扁豆，粉垄的粗蛋白达16.6%，比对照增加18.8%[6]。

4.3 多季持续增产

2011～2014年，中国农科院农业资源与区划研究所在河北省吴桥县进行连续4年试验，第2茬小麦增加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年种植小麦仍增加2 123.85 kg/hm2、增幅32.57%。2011年起，北流市民安镇粉垄耕作后第六季水稻增加1 832.7 kg/hm2、增幅22.7%，1～6季的净效益平均每季增加21.82%[10]。2013年起，河南省农科院在温县第2茬种植花生，产量为5 673.3 kg/hm2、增幅21.42%；潢川县第2茬种植水稻增产9.3%。2012 年起，甘肃省定西市第2茬马铃薯增幅15.6%。湖南沅江第2茬晚稻直播产量为7 218.0 kg/hm2、增幅16.37%。

4.4 降低“化学农业”程度

水稻、玉米、小麦等试验显示降低了“化学农业”程度：每产出100 kg粮食化肥使用量比传统耕作减少0.35～4.29 kg，减幅10.81%～30.99%[6]。

4.5 增贮可利用水资源

粉垄耕作比传统耕作耕层加厚1倍，贮水性能提高，整体增贮天然降水等水资源1倍左右。水土流失减少，据对广西隆安县15度旱坡地，粉垄种植木薯定点两年观察，地表径流量减少42.03%，土壤流失减少44.62%，氮磷钾养分流失分别减少49.61%、31.22%和42.49%。

5 粉垄耕作技术应用前景

粉垄耕作技术是一项顺应自然、简单易行的战略平台技术，能将低产田变为中产田，中产田变成高产田，能一次性完成深垦深松整地，不仅可最大化友好利用“天地资源”，增贮天然降水，而且可望在现代智能技术、信息技术的支撑下，使农艺与农机相结合，实现碎秆还田、耕地整地、肥料施放(尤其深施)、播种种植等一机化、标准化、现代化，达到节耕节能的目的，有效应对现代社会务农人员减少、城乡居民对农产品需求日益增加等问题。

根据粉垄能使作物增产10%～30%，贮水量增加100%的推测，在中国，如全国推广0.67亿hm2，可新增0.1～0.13亿hm2耕地生产能力、节省化肥500万t、增存农业用水300亿m3(相当于增建大型水库300座及其灌溉系统)，增产粮食可养活 2～3 亿人。如果用于西北裸地生态重建、部分低产草原改造等建设绿色屏地，还可改善北京等华北地区环境气候，解决华北地区长期过度抽用地下水造成地下水资源不足等严重问题，提升我国粮食生态及国民身体健康的安全度。

[1] 韦本辉，何虎翼，俞健，等.旱地土壤耕作生态对木薯生长及环境的影响[J].安徽农业科学，2010，38(2)：668-671，690.

[2] 李轶冰，逄焕成，李华，等.粉垄耕作对黄淮海北部春玉米籽粒灌浆及产量的影响[J].中国农业科学，2013(14)：3055-3064.

[3] 李华，逄焕成，任天志，等.深旋松耕作法对东北棕壤物理性状及春玉米生长的影响[J].中国农业科学，2013(3)：647-656.

[4] 韦本辉.中国粉垄活土增粮生态[M].北京：中国农业出版社，2013：86-87.

[5] 韦本辉，甘秀芹，陈保善，等.粉垄整地与传统整地方式种植玉米和花生效果比较[J].安徽农业科学，2011(6)：3216-3219.

[6] 韦本辉.农耕革命：中国粉垄技术[M].南宁：广西人民出版社，2015：50-105.

[7] 韦本辉，周佳，甘秀芹，等.中国粉垄助力粮食和环境安全[M].北京：中国农业出版社，2015：9-25.

[8] 靳晓敏，杜军，沈润泽，等.宁夏引黄灌区粉垄栽培对玉米生长和产量的影响[J].农业科学研究，2013(1)：50-53.

[9] 杨雪，逄焕成，李轶冰，等.深旋松耕作法对华北缺水区壤质黏潮土物理性状及作物生长的影响[J].中国农业科学，2013(16)：3401-3412.

[10] 甘秀芹，韦本辉，刘斌，等.粉垄后第6季稻田土壤变化与水稻产量品质分析[J].南方农业学报，2014(9)：1603-1607.

广西农业科学院基本科研业务专项(2014YZ07)；广西农业科学院科技成果转化项目(201405)；广西农业重点科技计划项目(201503)；国家木薯产业技术体系育种与种苗/种苗繁育(CARS-12-gxwbh)。

韦本辉(1954-)，男，广西北流人，研究员，从事粉垄耕作栽培和薯类作物研究。

2015-11-16

S 34

A

0517-6611(2015)35-060-02