粉垄技术发展与推广的调查研究*

王 锋，万辅彬

（广西民族大学 科技史与科技文化研究院，广西 南宁 530006）

0 引言

中国拥有悠久的农业历史，不仅有许多值得研究的传统农业技术，也有一些亟待开拓创新的优秀传统农业思想，粉垄技术就是其中的代表之一，值得深入研究。

粉垄技术是由广西农业科学院韦本辉①韦本辉，广西农业科学院二级研究员，粉垄技术发明人、广西2019 年推荐中国工程院院士候选人。已获国家科技进步奖二等奖和省部级科技奖共14 项，发明专利授权15 项，出版专著10 部，发表论文170 多篇。获国务院特殊津贴专家、全国优秀科技工作者、广西壮族自治区优秀专家、广西有突出贡献科技人员等荣誉。研究员带领的粉垄团队发明的，是一种深耕深松不乱土层、一次性完成耕整地作业的新型农业耕作技术。自2008 年粉垄技术诞生以来，粉垄团队与农机企业合作，研发出多款粉垄耕作机械。粉垄技术凭借其对土壤改良的核心技术优势，在作物栽培、生态改良等领域发挥的作用日益明显。粉垄团队在全国开展各类实验研究，获取了大量实验数据，在阐释粉垄技术保水、提质、增产、改善生态的深层原理的同时，也在积极推广粉垄技术的应用。现已在全国26个省份对49 种作物进行了应用试验，取得了较显著的经济效益和生态效益。

1 粉垄技术的起源

韦本辉在研究木薯增产的科研实践中，发现同一种土壤质地的地块在作物品种、施肥管理水平一致的情况下，疏松土壤种植的木薯比板结土壤种植的木薯在产量和品质上效果更佳。[1]韦本辉认识到，保持良好土壤生态、维持透气疏松土壤性状是农作物产量高效稳定增长的重要途径。

经过大量调研，韦本辉发现当时市面上销售的耕整地机械主要为犁、耙、旋耕等。这些耕作机械在耕整地时，普遍无法达到同时完成深耕深松不乱土层的高要求。韦本辉开始思考如何改变现有农田耕作层低、土壤板结的状况。2008 年，韦本辉团队开始自主研发全新的耕地机械和与之配套的技术方法来实现上述要求，耕出韦本辉心中的“良田”。

据韦本辉回忆：“粉垄机械的发明灵感来自‘木匠钻孔’。”《光明日报》曾报道了此经历：

“2009 年的一天晚上，他脑海中浮现出小时候看木匠打家具的情形：木匠在木板上钻孔时，用牛筋拉动铁钻头反复转动，孔就会越钻越深，粉末状的木屑也会随之浮上来。

如果用螺旋钻头代替犁头耕地，不就可以把板结的土壤打得更深，浮起来的土壤不也就更加粉细、疏松了吗？”[2]

于是韦本辉手绘草图，寻找宾阳当地的农机师傅手工制作，拥有螺旋钻头的初代粉垄机就此诞生。粉垄团队随即在南宁市宾阳县邹圩镇展开了“五千年耕作模式实验”，以古今农耕技术的发展阶段为依据，设立了5 个对照组：刀耕火种、人力锄地、铁犁牛耕、拖拉机犁地耙地、粉垄螺旋钻头耕地。玉米、花生在“零施肥”的条件下，采用这5 种耕作模式分别耕种，每种耕作模式均比前者增产8%以上，而相比拖拉机犁耙耕作，粉龚耕作的增产幅度更是超过13%。粉垄机械的增产效果十分显著，但手工制作的初代粉垄机因机械性能原因，仅能满足实验要求，无法满足实际生产需要。

2009 年底，韦本辉带领团队与广西五丰农业机械公司合作，研发出了新型粉垄机。其中的“立式粉垄深松深耕机”于2011 年通过广西农业机械技术鉴定，获得了国家实用专利授权，而且在全国各地的整地作业和作物栽培试验中，取得了较好的成效。立式螺旋钻头耕作过后，土壤被螺旋刀具横向切割粉碎自然悬浮成垄，韦本辉故将其命名为“粉垄”，“粉垄”之名由此得来，并沿用至今。

2 粉垄耕作机械的研发历程

粉垄技术的出现源自深耕深松不乱土层的耕作理念，要将粉垄技术理念落地实践，粉垄耕作机械是核心要义。因此梳理粉垄耕作机械的研发历程具有一定的必要性。粉垄耕作机械诞生之后，粉垄团队不断优化设计，完善机械性能，在多方的研发合作中，完成了粉垄机械的迭代更新。总体来看，大致可以将粉垄耕作机械的研发历程分为三个阶段：研发阶段、合作阶段、创新阶段。

2.1 研发阶段：初代粉垄机的诞生

2009 年，韦本辉主持初代粉垄机的生产设计工作，他将设计理念、技术方案绘制成图，先后委托广西桂林市和宾阳市从事农机生产的师傅加工制作。[3]初代粉垄机的设计由电机带动的螺旋钻头进行螺旋钻耕作业，耕作试验时，故障频发，无法满足实际生产需要。随后，韦本辉在宾阳县找到一位农机维修师傅升级初代粉垄机：拖拉机柴油机带动皮带，皮带通过传动轴带动粉垄刀轴变速箱，为钻头旋转提供动力；利用拖拉机的控制阀，调控液压系统，控制螺旋钻头升降，达到开沟深耕的目的。螺旋钻头通过传动轴机械传动，较电机动力有所加强。

研发阶段，第一款概念型粉垄机在宾阳完成首耕。这款粉垄机实现了“粉垄理念”的落地实践，并在2009-2010 年间完成了一系列粉垄耕作栽培试验，积累了宝贵的实践经验，但仍存在机械稳定性较差、动力不足、耕作效率较低、油耗成本高等问题。

2.2 合作阶段：与广西五丰机械有限公司开展技术合作

为了改善初代粉垄机的诸多缺点，粉垄团队与专业的机械厂家开始寻求技术合作。2010年6 月，韦本辉与广西五丰机械有限公司开展合作，授权其研制和生产粉垄耕作机械。

2010 年10 月20 日，历 经5 个 月 的 艰 苦 研制，粉垄团队与广西五丰机械有限公司（以下简称五丰机械）合作设计的第一代“立式粉垄深松深耕机”生产成功并正式投入市场，实现了粉垄耕作机械的产品化。2014 年8 月11 日，“自走式粉垄深耕深松机”研发成功，这是五丰机械和粉垄团队研发的第二代粉垄机。第二代粉垄机由全新设计的粉垄钻头和橡胶履带底盘组成，使用大马力柴油发动机提供动力，更适用于南方丘陵地带作业。2016 年7 月4 日，该款机型凭借良好的耕作效果，获得了广西农业机械的推广鉴定。第三代粉垄机在第二代粉垄机的基础上进行了细节优化和模块化设计改造，加装了300 马力的玉柴发动机，于2016 年底通过了省级农机技术鉴定。2017 年初上市销售，销售价格为85 万元/台，因价格过高，难以推广。为了降低制造成本，研发团队放弃了履带式牵引设备，改用拖拉机牵引，采用悬挂式设计，研发了第四代悬挂式粉垄机，于2019 年11 月26 日通过广西农机具鉴定认证。发动机单独为旋耕粉垄装置提供动力，保证了动力输出的有效性，降低了机械制作成本，也利于粉垄设备的后期维护和保养。

在粉垄团队与五丰机械的合作中，粉垄机械研发大致经历了4 个阶段，从立式悬挂式、自走式到智能化的自走式，再到较低成本的牵引式。粉垄机械产品不断升级的同时，五丰机械对粉垄机的研发生产逐渐走向正轨，粉垄技术也度过了初步的推广阶段。

2.3 自我创新阶段：成立广西粉垄科技发展有限公司

2019 年10 月30 日，广西粉垄科技发展有限公司在南宁注册成立，韦本辉是主要投资人，其研发主要专注于糖料蔗生产全程机械化。

2020 年7 月9 日，广西粉垄科技发展有限公司的第一款粉垄机“1SGFX-120-90 型立式粉垄深耕深松机”通过广西农机具鉴定，进入市场。该款粉垄机采用三点式悬挂，万向节连杆传动，液压控制钻头垂直入土深度，而且拥有全新的粉垄刀头，使用钻头中空的设计方案，大大减小了前进阻力。左右刀具对称安装，旋转方向相反，利于土壤被切割粉碎旋转悬浮成垄。该款粉垄机根据甘蔗粉垄“145”技术模式研发，是种植甘蔗专用的粉垄机械，具有造型小巧灵活、耕地速度快的特点，操作简单，易于上手。另外，还可在粉垄机机箱后加装犁刀、开槽器等，便于播种。粉垄团队又配套研发了2.4 m 耕幅的1SGFX-180-240 型六刀空心钻粉垄机，以适应大面积耕作的需要，可以有效地提高耕作效率和耕作质量，改良土壤性质，提高耕地作物产量。

3 粉垄技术的推广应用

3.1 粉垄技术应用于作物栽培

粉垄栽培技术也是粉垄技术体系的重要组成部分。粉垄栽培技术的研究从早期专用于旱地作物，到逐渐应用于水稻，再到根据作物属性要求全程机械化地应用粉垄栽培技术，例如甘蔗粉垄“145”技术等，在发展中逐渐走向成熟，现已在49 种作物中得到应用。

旱地作物粉垄栽培技术是粉垄团队最早提出的技术理论之一，其第一项发明专利就是《旱地作物粉垄栽培方法》，这也是粉垄技术应用于作物栽培的早期代表。旱地作物粉垄栽培技术可以根据作物的特点，实施深度不同的粉垄耕作作业，以适应作物的生长需求。对旱地作物实施粉垄栽培，比用传统模式耕作的土壤更加疏松，可有效贮藏更多的天然降水，形成粉垄技术特有的耕地水库，在干旱地区效果尤为明显，部分作物甚至可以做到粉垄雨养，无需灌溉。粉垄栽培可使土壤氧气含量增加，利于作物根部呼吸，作物根系生长旺盛，植株粗壮高大，作物产量明显提升。[4]疏松的土壤，充足的水分，更加适合块茎类作物生长，增产效果明显。旱地作物粉垄栽培技术的代表作物有木薯、淮山、玉米、小麦、大豆、马铃薯等。

2011 年，粉垄技术初次应用于水稻栽培。在稻田干旱、土壤未回水的情况下，使用粉垄机械垂直入土，一次整地即可满足插秧需求，无需回水后进行耙田作业，减少了耕整地作业次数，有效节省人力成本，减少耕地碾压次数。在播种方面，粉垄栽培水稻不仅可以在回水软土后利用传统方法插秧种植，还可以选择干土粉垄后，在土壤适当湿润的条件下，干土抛秧或者在垄面直接播种。粉垄团队不断优化细节，完善粉垄水稻种植技术，多地应用粉垄水稻栽培技术后，水稻长势喜人，增产效果明显。

甘蔗种植在广西农业生产中一直占有较大比例。在粉垄技术的研发初期，韦本辉就以甘蔗为对象进行栽培实验。[5]十年间，粉垄团队持续研究粉垄甘蔗栽培技术，于2019 年研发出可实现甘蔗全程机械化种植采收的甘蔗粉垄“145”技术模式，并研制了专用粉垄机械。

甘蔗粉垄“145”技术模式，是利用粉垄专用机械深耕作业后，新种植甘蔗1 年，宿根4年，共种植5 年，相比传统拖拉机旋耕种植方法，每亩甘蔗单一生长周期（1 年）增产糖料蔗1 吨，每亩地单一种植周期（5 年）共增产糖料蔗5 吨的全新甘蔗栽培技术。[6]甘蔗粉垄“145”技术模式采用宽窄行种植方法，窄行深耕种植双行甘蔗，宽行土地免耕、免种或者浅耕套种。5 年一个甘蔗种植周期，种植区域由原先的窄行横向平移到宽行，避免耕地长期连续种植单一作物出现产量下降、地力无以为继的情况。甘蔗粉垄“145”技术的核心，就是将原本1 亩的肥水养分集中用于3 分地，在保障甘蔗株数的同时，恢复地力，实现甘蔗长期增产。

3.2 粉垄技术与生态环境改良

粉垄技术在盐碱地改造和草原修复改良等生态领域也有应用成果。粉垄团队使用粉垄机械在改变土壤结构、改良盐碱地方面，取得了优异成绩。利用粉垄技术改良盐碱地主要是在雨雪季节前的非种植阶段，对土地进行深度在40 cm 以上的粉垄耕作，根据各地实际情况，利用天然降水或人工进行灌溉；利用淋溶作用，使得盐碱地上层土壤的盐分随着渗透水向下迁移，沉积于地表40 cm 以下的非耕作层；钻头旋转切断土壤毛细管，有效降低盐碱地的土壤蒸腾作用，避免土壤底层盐分随着水分向上迁移，使得耕作层土壤拥有作物种植的条件，完成对盐碱地土壤的改良。这一理念和方法可利用粉垄技术修复耕地重金属污染。

目前，粉垄技术改良盐碱地生态效果良好，尤其在山东营口“粉垄改造滨海盐碱地试验示范项目”中表现优异。在改良轻度、中度、重度盐碱地上都有良好效果，形成了具有完整理论技术体系的盐碱地改良方案，对其他滨海平原的盐碱地修复有较好的示范作用。

粉垄技术修复退化草场有“粉垄旋耕槽渠方案”[7]和“粉垄底层遁耕方案”[8]两种技术路线。前者是使用粉垄机械在退化草场利用“井字型”或“环型”的部分耕作模式进行粉垄耕作，在耕作区域进行人工种草、丰草，而非作业区间则保持原生态。后者使用新研发的粉垄特种机械进行草原遁耕，在草原土壤的中层位置进行松土作业，在不扰乱草原表层土壤结构、不破坏地表牧草作物、减少侵扰的同时，遁耕土壤，储存天然降水，平衡土壤三相结构，促进牧草生长，完成对草原生态环境的修复改良，促进草原生态良性循环和畜牧业发展。

4 粉垄技术发展困境及其推广策略

4.1 粉垄技术发展困境

粉垄技术现已逐渐被多地农户接受并推广使用，但在发展与推广过程中，依旧面临一些难题，这些问题制约着粉垄技术的发展。

(1)机械问题。粉垄机械早期生产成本较高，虽然后期有所下降，但是产量较少，竞争优势不明显。粉垄机械售后保障能力不足，相关零配件较难获得。

(2)宣传问题。宣传推广手段单一，效果不佳。传统媒体的宣传人员不懂技术，文案不严谨；技术人员专业性强，但缺乏通俗易懂的宣讲能力。

(3)人才问题。推广培训人员自身知识技术不到位，有的只懂农艺，有的只懂农机，缺乏知识的专业性、系统性。农忙时节，技术过硬的优秀农机手紧缺，基层缺乏推广人才。

(4)推广问题。基层人员对粉垄技术的知识掌握不到位，缺乏对粉垄技术核心观念的认识。在推广过程中，缺乏统一的技术指导标准和推广策略。缺乏可复制、易学习的全程粉垄机械化的种植模式。

4.2 粉垄技术推广策略

(1)加大对粉垄机械的研发投入。建议粉垄团队与国内大型农机生产企业合作，深入研发粉垄机械，着力对粉垄机械的核心零部件——粉垄钻头进行技术攻关，设计制造不同种类的粉垄钻头以应对各地多样的土壤条件，提高耕作效率、质量和经济性，完善售后技术服务支持。研发大耕幅粉垄机械，拓宽粉垄耕作机械与其他播种施肥机械的配套协作，可以根据客户的实际生产需求进行定制化设计服务，提供多种配件供用户加装、选装。研发支持北斗定位的自动驾驶系统，实现远程可控的智能化无人驾驶功能，解决农机手操作难度高和用工紧张问题。

(2)加大粉垄技术宣传力度。尤其是新型粉垄机械及其技术模式的宣传，避免旧认知看待新机器，阻碍新技术推广。在实际工作中，不仅可以通过现场培训会、学习交流会等传统模式进行传播，也可以利用抖音、快手等农户喜闻乐见的短视频平台，更加直观地传播粉垄技术的使用方法、适用范围、技术优势等。

(3)扶植专业人才培养。不仅要培养农业技术人才，更要培养宣传推广人才。在实际工作中，既要培养一批懂技术、懂农艺，愿为粉垄技术推广深入田间地头做出贡献的专业型人才，又要培养一批懂技术、懂宣传的复合型人才，提升粉垄技术的宣传质量。

(4)丰富实地推广模式。设立粉垄技术试验示范基地，编写粉垄技术应用手册，广泛开展培训、交流、示范活动。粉垄团队可为主要农作物提供技术指导方案，建立有效、可复制、适合推广的粉垄农业机械化生产模式，形成全程机械化的粉垄技术体系。在实际推广中，强调技术模式可复制，但要注意结合当地土壤、气候环境、种植历史等诸多客观因素，选择适宜的技术方案，因地制宜，切勿照搬照抄。

5 结语

粉垄技术由粉垄耕作理念发展而来，通过粉垄机械的螺旋钻头横向切割粉碎土壤完成深耕，来实现粉垄作物栽培技术和粉垄生态环境改良，其中粉垄耕作机械是粉垄技术的核心，耕地土壤改良是技术实现的基础。粉垄技术完成了农机与农艺技术的有机结合，实现了良田与良法思想的精准贯穿。粉垄机械经过多年迭代更新，机械性能和耕作质量逐渐提高，综合来看，粉垄技术拥有广阔的发展空间。