关于现代粮食作物农业生产方式发展战略的研究

摘要：本文分析了现代农业作物经济可持续发展的关键因素，提出高效低投入生态农业概念及其最佳生产模式。认为多年生粮食作物品种培育和推广，规模化机械化生产，提高复种指数、加强救荒填闲可以获得全年高产和稳产，充分利用作物的多重用途发展相关产业，是现代农业生产高效率的关键基础。由于多年生荞麦等多年生粮食作物的高度抗旱耐瘠薄性和防止水土流失特性，以此为基础的高效低投入生态农业模式特别适合喀斯特山区的农业生产。

关键词：高效懒农业；可持续发展；多年生粮食作物；荞麦

中图分类号：S03

文献标识码：A

文章编号：1008-0457（2017）02-0001-05国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2017.02.001

Abstract：After analyzing the key factors of sustainable development of modern crop agricultural economy， the concept of ecological agriculture with low-input and high-output and its best model were put forward. It is suggested that variety breeding of perennial grain crops and their promotion， commercial and mechanization production， increasing multiple crop index， calamity relief and catch cropping for stable annual value， and developing related industries based on multiple uses of crops are key basis of high effectiveness of modern agriculture production. Since perennial grain crops such as perennial buckwheat with highly endurance to drought and barren and highly protection for water and soil， the ecological agriculture with low-input and high-output based on them is fit for agricultural production in Karst mountain area.

Key words：high effective lazy agriculture； sustainable development； perennial grain crops； buckwheat

1农业作物经济的关键要素

现代农业作物经济首先应符合循环经济模式。循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、资源化”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征，符合可持续发展理念的经济增长模式，就是要减少资源消耗、减少废物产生，将废物直接作为原料进行利用或再生利用、对环境无明显有害影响的一种可持续经济模式，是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统增长模式的根本变革。国务院2013年2月6日印发我国首部循环经济发展战略规划——《循环经济发展战略及近期行动计划》[1]，明确了我国循环经济发展的重点任务是构建循环型工业体系，同时提出要构建循环型农业体系，即在农业领域推动资源利用节约化、生产过程清洁化、产业链接循环化、废物处理资源化，形成农林牧渔多业共生的循环型农业生产方式，改善农村生态环境，提高农业综合效益。归根结底是要实现现代农业的可持续发展。

现代农业作物可持续发展主要有如下几个关键要素：

11土地和气候

土地和气候是农业生产的最根本要素（阳光+水+养份），它决定了当地所能进行的农业生产活动。目前农业生产方式主要是家庭联产承包制[2]。由此导致的主要问题是土地严重分割、不利于机械化和规模化生产，经济效益低下，而土地流转不畅、农村劳动力不足，又进一步降低了生产效益，制约着农业发展。实现土地规模化经营是农业产业化、农业现代化、农业参与国际竞争的需要。土地的规模化是农业现代化、产业化和可持续发展的基本条件。因此从小农经济向规模经济是基本的发展战略。在工业化、城镇化高速推进的现代社会，农业工作辛苦和低效，无法留住青壮年农民，农村主要劳动力多数外出务工，造成农村劳动力严重缺乏、土地抛荒现象普遍发生。“谁来种地”、“怎么种地”已经成为急需解决的重大问题。对此应大力推进土地适度流转。按照依法、自愿、有偿原则，鼓励和引导农户以转包、转让、入股、租赁等方式，流转土地承包经营权，发展专业大户、家庭农场、农业企业规模经营等多种形式的规模经营。

12劳动力

即从事农业生产的人员。目前主要是受教育程度较低的农民为主。提高劳动力的知识水平和受教育程度，是提高农业生产效益的主要方法。教育是民族發展和社会进步的阶梯，大力发展教育、加大科技普及力度，是推动产业发展的基础性策略。重点是要培育一批有文化、懂技术、会经营、善管理的新型职业农民和种养大户，为农业规模化经营提供人才保障。应鼓励和支持高等院校毕业生、返乡农民工、个体工商户以及农业科技人员从事农业创业，使新型乡土人才和相关专业人才逐步成为新型农业产业经营的主体。同时，还应提升农民组织化水平，大力发展农民专业合作社、大力兴办农产品加工企业或参股农业龙头企业，通过联合生产、规模经营，将分散的资金、劳动力、土地和市场组织起来，形成完整产业链，解决市场对接问题。在订单农业或其他规模化生产中进行技术培训、规范栽培和生产过程，一方面提升劳动力的素质，另一方面保障了企业原料的品质。

13作物生产技术

作物生产技术主要包含作物育种技术、作物栽培技术和作物加工技术等。针对不同作物品种，采用高产稳产、优质、无公害栽培技术和低成本高效益的加工技术，从小农经济向机械化的规模化栽培转变是现代农业生产的重要发展战略。

14作物生产资料

作物生产资料包括种子、肥料、设施等。良好的种子、相适应的肥料和设施是作物品种发挥最大潜力的关键。加大生产资料的研发，更加具有针对性地、高效地、无公害地满足农业生产的需求，是农业发展主要之路。

上述要素中，作物种子的特点决定了其主要的生产方式，即决定了其最佳的栽培技术和加工技术以及所需要的最低劳动力投入和所需要的土地特点等。

2作物高效低投入生态农业的概念及最佳模式

传统的作物农业生产尤其是粮食作物生产主要是利用一年生作物如水稻、小麦、玉米等。其主要问题是每年都需要购买种子、每年每季都需要进行播种栽培，不仅导致土地外露易于水土流失，还使得用工量和成本相当沉重。如何降低用工量又大幅提升农业生产水平是当今农业发展的瓶颈问题。这里提出高效低投入生态农业（简称高效懒农业）概念，就是指以最低的用工量和最少的投入获得最多收获的农业生产模式，是高效农业中的最佳模式。这种模式的基础是“一次栽培，总是收获”，即“plant once， harvest always”。

多年生作物是指第一年栽培后，以后各年不再需要播种，只需适当管理即可进行各年各季收获的作物，这对于农业生产来说是最理想的作物。目前农业生产上的多年生作物主要是果树等林木和少数多年生蔬菜和花卉，未见多年生粮食作物生产。一旦培育出多年生粮食作物品种，在一些地势较平坦的地区，还可以结合使用联合收割机等农机进行农业机械化耕作、管理和收获，可极大提高农业生产效率和降低用工量及成本。这种高度节约人力物力的多年生粮食作物生产模式是未来农业发展的必然趋势之一，是现代高效农业的最佳模式。

多年生作物具有三大优点：（1）高度节约人力物力资源，一次栽培，总是收获，无需年年播种和用种；（2）防止水土流失、维护生态平衡。多年生作物对水分和养分利用效率高，其发达的根系可拦截、保留和利用更多的降水，防止水土流失，对表层土壤与肥料的保持能力强；（3）极强适应性和抗逆性，可以在一年生作物生长极端不利的环境中生长。正是这些优点吸引着人们开展多年生粮食作物育种。

目前，多年生粮食作物育种研究计划已在美国、澳大利亚、加拿大等国协作展开。主要涉及多年生小麦、多年生玉米、多年生水稻等研究。国内已有少数关于多年生粮食作物的研究报道。但国内外都还没有多年生粮食作物的规模化生产。

孙玉等[3]尝试利用多年生偃麦草与普通小麦杂交，将偃麦草的多年生及其它有益基因导入小麦，选育多年生小麦，培育多年生新的麦草饲料品种，相关研究取得一定进展，并发现在远缘杂交后代多年生特性会逐渐减弱，甚至变成一年生，而且由于大量异源染色体的导入，导致育性不正常。同时一些不良性状也一并导入，降低了品种的丰产性和商品性。尽管早在20世纪20年代，前苏联就开始了通过将一年生小麦与多年生近缘种偃麦草杂交来培育多年生小麦的研究，目前仍未取得突破性进展。

多年生玉米的研究主要是利用四倍体多年生玉米（Zea perennis，2n=40）与二倍体一年生普通玉米杂交，以便将其多年生特性导入普通栽培玉米中[4-5]。

水稻属也有一些种类和变异类型如长雄野生稻（Orizae longistaminata）、药用野生稻（O.officinalis）、澳洲野生稻（O.australiensis）有较发达的地下茎，是多年生的。李勤修等[6]以柳州野生稻和长药野生稻为材料，利用有性杂交产生宿根原种固定杂种优势，无性繁殖扩大利用的育种方式，培育出了宿根越冬再生杂交稻。胡凤益[7]通过建立F2遗传群体对长雄野生稻（Oryzae longistaminata）地下茎的有无、多少、分支数、长度、节间数、干重、分蘖数等进行了SSR分子标记QTL定位，发现了地下茎9个性状涉及16个QTL位点分布于8个染色体上。重庆市三峡农业科学研究所从重庆忠县马灌镇农民胡代书家征集到一份珍稀稻种资源— 多年生糯稻89-1。赵正武等[8]对该多年生水稻种质进行了主要农艺性状的遗传变异研究。但是这些多年生水稻的主要问题是宿根来年春季发芽不整齐导致产量较低。

上述主要作物的多年生特性大多数来源于野生种类，多年生类型的丰产性和商品性较差，难以直接利用。目前尚无多年生粮食作物大面积推广。

中国西南部是荞麦起源地和多样性中心，有最丰富的荞麦野生和栽培资源。荞麦属约有23个种左右[9-10]，可分为两个组，即大粒组和小粒组。大粒组7个种，有较大的经济价值，包括普通荞麦（甜荞，F.esculentum， 第1栽培种，一年生二倍体）、苦荞（F.tataricum， 第2栽培种，一年生二倍体）、佐贡野荞（F.zuogongense，一年生四倍体）、大野荞（F.megaspartanium，多年生二倍体）、毛野荞（F.pilus，多年生二倍体）、金荞（F.cymosum，多年生异源四倍体）、巨荞（F.giganteum，一年生异源四倍体）。小粒组与栽培荞麦亲缘关系较远，经济价值低，包括F.gracilipes（一年生）、 F.leptopodum（一年生）、 F.urophyllum（多年生）等16个种。除栽培种类广泛分布外，其它种类均相对集中地分布于中国西南部[9-10]。从上述可知，荞麦属植物同时具有多年生和一年生类型，其中以甜荞、苦荞、金荞麦复合物最重要。

金荞麦复合物是一种常用的中药材，是多年生类型，包含三个生物学物种，即二倍体大野荞、二倍体毛野荞、异源四倍体金荞麦，由于其形态上较相似又都是多年生植物，被称为金荞麦复合物[10]。金荞麦复合物植物都是野生植物，其中大野荞和毛野荞生长极其茂盛，抗旱抗寒耐瘠薄，但是具有强烈的落粒性和种子休眠特性，难以收获到种子。其中大野荞是较常用的中药材，具有大叶、大花、大果等特性，生长最繁茂，丰产性能最佳，据估计单产可达300kg/亩以上，大大超过栽培荞麦，而且极其抗旱抗寒耐瘠薄。贵州师范大学荞麦产业技术研究中心通过大量收集和变异筛选，于2012年已获得了较不落粒的金荞麦新品系暂命名为“红心金荞麦”。该新品系再生力极强、枝条扦插很容易存活，缺点是花期对高温敏感，因此春季开花不结实，只有秋季开花季节可以获得一季产量，而且花柱异长自交不亲和虫媒传粉，产量对环境要求高。2014年春陈庆富将一年生的栽培苦荞与多年生金荞麦“红心金荞麦”进行杂交，2014年秋获得杂种植株，经三亚2014年冬繁，2015年春季、秋季、冬繁，2016年春季、秋季、冬繁，已获得F8代稳定品系，在世界上首创的高产优质贵多苦003、贵多苦60、贵多苦74等多年生苦荞新类型系列品[11]。由于这种类型的后代分離出了具备双亲的优点（母本的自交可育、高结实率、株型好；父本的多年生、再生能力强、种子大粒），又克服了双亲的缺点（母本的一年生、种子小粒、再生力弱；父本的自交不亲和、自交结实率低、落粒、株型差），具有很大的发展潜力。我们把这种类型，称为多苦荞系列，特别是其多年生特性，使得多苦荞系列品系具有强大的再生力，栽培割刈收获一季后，可再生自发收获1～2季，直到地上部分冬季冻死。在冬季较温暖地区，其宿根来年可再自发生长，由此实现栽培一季，季季收获、年年收获即“Plant once， and harvest always”。这就是以多年生植物为基础的高效懒农业粮食生产模式。这种模式摆脱了常规农业生产的频繁翻耕土地导致水土流失、生态失衡、农民辛苦劳作、成本高昂、效益低下等问题，或将对我国乃至世界农业粮食生产产生革命性影响。在这里，我只是展望了前景，关于是否一定能实现这个变革，还需要进一步研究。特别是在产量和越冬性上需要进一步的研究和提升。

综合上述，荞麦作为粮食作物尤其是多年生荞麦作为粮食作物栽培驯化，可使其在高效低投入生态农业的发展上率先做出贡献，由此带动生产方式从传统的频繁播种、导致水土流失的高成本、高投入、不利于水土保持的方式向低成本、低投入、有利于水土保持和生态环境保护的高效懒农业方式转变。

中国南方喀斯特石漠化地区，由于土地干旱瘠薄，一般一年生粮食作物很难生长并获得高的收益，而且由于频繁播种的耕作翻土会导致水土流失。但对于抗旱耐瘠薄的多年生粮食作物则可以抵抗和耐受，因此以多年生粮食作物为基础的高效低投入生态农业模式可能是喀斯特山区的最理想模式。

3改进农业耕作制度，发挥救荒填闲作物的功能，提高复种指数，争取全年稳产和高产

除了种植方式从一年生向多年生转变外，充分利用救荒作物的早熟性，发挥其救荒填闲作用，提升农业生产抗自然灾害能力的同时，大大提高全年生产效益和全年生产总值。

粮食安全是人类面临的重大问题。自然灾害严重影响农业生产，导致粮食危机，威胁着人类的生存和发展。减轻自然灾害的影响，确保粮食安全是各国政府和科学家共同关心的重大问题。

据联合国统计，20世纪90年代每年全球约有2.5万人丧生于自然灾害，财产损失约500到1000亿美元，其中，气象水文灾害造成的损失占90%以上。中国地处东亚季风区，是遭受自然灾害最严重的国家之一，20世纪90年代以来，平均每年受灾约3亿多人，因灾死亡约6000多人，直接经济损失超过1500亿元。

自然灾害除了导致人员伤亡和财产损失外，还导致作物严重减产或绝收，严重威胁人民生活和制约经济发展。在农业生产上，如何在遭受严重减产和绝收后及时翻耕、补种救荒作物，弥补所遭受的粮食损失以保障人民生活，是農业自救的基本措施之一。

在救荒方面，历史上主要使用普通荞麦作为救荒作物。其主要原因是普通荞麦生长迅速、生育期短，一般60天左右就可以收获。普通荞麦对日照和温度要求不严格，只要温度在10℃以上，都能生长，因此可以在春夏秋任何时节播种，只要在霜前（11月底）能够成熟即可获得相当产量。

据估计，每年全国大约有数千万亩作物严重受灾，其中大多数也可以采用救荒减灾增产。2009～2010年中国西南地区百年不遇的夏-冬-春三季连旱，使小麦等作物绝收面积达1500多万亩。这些绝收的作物面积可以在旱情缓解后种植荞麦等速生作物，可以增产增收。如果其中大约一半面积用普通荞麦救荒，即700万亩，按亩产100kg计算，可产70多万吨，按每4元/kg 荞麦计算，可以弥补产值十多亿元。显然，救荒是减灾增产的有效措施。

中国南方省作物耕作制度中，每年玉米、水稻收获后（8月中旬）大多数搁荒至小麦播种（10月20日～11月10日）或下一季玉米播种，这段时间可以用速生高产型荞麦栽培一季，多获得1季荞麦产量。据统计，中国南方这种搁荒面积上千万亩。如果其中一半如500万亩都增加1季荞麦，按亩产100kg计算，全年可增加50万吨荞麦种子，产值达10亿以上。显然，调整农业结构，发挥荞麦填闲功能，是农业增产增收的有效途径。

4利用作物多重用途，发展相关产业，扩大生产规模和增加产值

这里以荞麦为例加以说明。荞麦不仅可以做粮食，更是保健佳品和特色蔬菜[1.12]。栽培荞麦幼苗嫩茎尖和种子发芽芽菜，多年生金荞麦的地下横走幼嫩茎秆、地上幼嫩茎尖等都可以用于特色蔬菜生产。荞麦的叶和花序富含黄酮类物质[13]，可以生产荞麦茶。苦荞种子黄酮含量也比较丰富[14-15]，还含有很多蛋白质等营养成分[16-17]，可生产苦荞种子茶及系列保健产品如酒、醋、酱油、提取物等[18]。甜荞花朵艳丽，培育花色多样和富观赏性的品种是发展农业旅游观光产业的有效途径。因此培育多重用途或专用型的特色荞麦品种，开发利用荞麦的多重价值，可增加荞麦产业规模。

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