2602 lines
590 KiB
Plaintext
2602 lines
590 KiB
Plaintext
序言
|
||
杂交水稻之父、国家最高科学技术奖获得者、中国工程院院士袁隆平对粉垄技术的评价
|
||
旱地农业生理生态学家、中国工程院院士山仑对粉垄技术的评价
|
||
粉垄技术研究应用的“已知”与“未知”（代前言）
|
||
第一部分 粉垄增产增效助力中国粮食与环境安全
|
||
第一章 粉垄农耕回移自然可提升中国粮食与环境安全度
|
||
第一节 粉垄技术可推动农业生产方式和战略思维转变
|
||
民以食为天，国以民为本。中国的粮食安全、环境安全、食物安全，是中华民族持续发展和实现伟大复兴的头等大事。
|
||
粮食生产、食物安全、环境改善，在于科技创新，在于农业生产方式的转变，在于善用自然资源，增辟食物来源、保障国民健康的战略思维转变。
|
||
粉垄技术，颠覆了千年犁翻碎土的耕作模式，其所包含的耕作方式、施肥灌溉、种植管理技术等，都发生了重要而深刻变化。作为一种全新的耕作方法，它的应用范围和领域，是传统耕作所不能比拟的，除了充分利用耕作层及其以下土壤资源和天然降水，提高农作物产量之外，还可以在部分盐碱地、部分草原和部分经济林地上探索应用，以及在减排土壤重金属、土壤农药化肥残留等污染物，改善耕地土壤和江河水体等生态环境上发挥作用。
|
||
粉垄技术，在一定程度上是一种农耕革命。
|
||
粉垄农耕的出现与应用，将有助于人们对农业科学理论、生产方法、生产模式，以及与经济社会发展关系等，展开新的研究与探索。粉垄技术，由于导致耕作整地作业的改变，作物赖以生长发育的土壤环境的变化，灌溉施肥、田间管理等农艺作业也会发生变化，有利于对现有不合理的耕作、施肥、灌溉乃至田间管理与栽培模式进行改革与优化，由繁杂栽培管理模式向轻简的生产模式转变；由于合理利用“天地资源”，带动有效利用土壤中的养分和人工施用的养分，提高农田化肥利用率，有利于摆脱目前生产上依赖增施化肥农药提高单产的被动局面；由于粉垄耕作重构良好的土壤耕作层，有利于构建良田，提高农田生产能力，摆脱目前生产上普遍存在的“良种至上”“唯良种能增产”的狭隘的“短板”农业生产模式，推广“良种+良田”的可持续发展的生产方式。
|
||
总体上，粉垄技术，有利于改变目前中国农业生产格局；有利于由现行强调依靠良种（“唯良种增产论”）和依赖增用化肥、农药、农用塑料薄膜等化学品的“高消耗”“高污染”“高成本”生产方式，转变到更多地回归自然、利用自然资源、创建良好土壤生态环境的“良种+良田+良法+良态”，以适量减少化学品使用量、农艺人工投入量和提高土地农产品产出率、农业劳动生产率的科学生产模式上来，实现增产增效的农业新发展。
|
||
因此，粉垄耕作的研究与应用，破解了深耕不能深松、土壤在作物种植期内不能保持疏松和良好的供氧状态的“世界难题”，不仅总结和揭示了人力、畜力、拖拉机和粉垄机械耕作的自然增产规律，提出粉垄农耕的重大科学内涵：利用自然，顺应自然，拓宽农业增产路径，而且针对支撑经济社会发展的农业生产问题，提出了新的重大战略思维。
|
||
第二节 粉垄技术回移自然高效独特的耕作特点
|
||
粉垄耕作，是继人力、畜力、拖拉机耕作之后的第四种耕作模式，是目前农业耕作上耕作效果最好、土地产出率最高的一种耕作方法。
|
||
粉垄耕作，是广西农业科学院韦本辉研究团队发明的农耕新技术。该技术，利用发明的粉垄机械的一个或一组或一字形排列若干组螺旋形钻头，按照作物（植物）种植对耕层土壤深浅需求，一次性垂直横向快速旋磨粉碎土壤，使土壤自然悬浮成垄，或成厢，或整块（田、地），达到作物（植物）播种或种植的田面要求。
|
||
粉垄耕作特点：比传统拖拉机耕作形成的松土层可加深1倍或1倍以上，耕层土壤深松而不乱土层，达到活土、透气、保水、增氧、增温，促进“天地资源”高效友好利用，有利于减少化肥、农药使用量，有利于自然性提高作物单产与品质，有利于降低农业生产成本。
|
||
第三节 粉垄技术使土地生产能力提升10%以上和具多个“10%～30%”效应
|
||
一、粉垄耕作土地生产能力提升相当纵深增加耕地面积10%～30%
|
||
粉垄耕作，打破了现有耕地的犁底层，可有效利用耕作层及其以下部分土壤资源，重新构建比拖拉机旋耕等耕作加深1倍或1倍以上的耕作层，使各种农作物增产10%～30%，耕地土壤天然降水储存能力提升100%，综合生产能力可提高10%～30%。从耕地面积上来说，利用纵深土壤资源提升生产能力，也相当于增加耕地面积10%～30%。
|
||
二、粉垄技术具多个“10%～30%”效应
|
||
根据中国农业科学院、宁夏农垦农林牧技术推广中心、广西农业科学院等单位专家的研究报道，经过梳理，粉垄技术至少具有4个“10%～30%”效应。
|
||
（1）各种农作物增产幅度在10%～30%。
|
||
（2）每产出100kg农产品（如稻谷、小麦、玉米）其化肥使用量节省10%～30%。
|
||
（3）每产出100kg农产品化肥成本降低10%～30%。
|
||
（4）每产出100kg农产品灌溉节水10%～30%。
|
||
第四节 粉垄技术的多个“10%～30%”效应助力中国粮食与环境安全
|
||
粉垄技术在各种农作物上的应用可增产10%～30%，品质可提升5%，耕地天然降水储水量增存100%（每667m2耕地每年至少可增存30m3）。粉垄耕作土地生产能力提升相当于纵深增加耕地面积10%～30%。
|
||
根据这一成果，以水稻、玉米、小麦等粮食作物平均能增产15%、土地生产能力提升15%计算，如全国应用粉垄技术0.67亿hm2，将带来以下效果：
|
||
（1）耕地面积，相当于纵深增加了1000万hm2，即由0.67亿hm2提升为0.77亿hm2的生产能力。
|
||
（2）耕地天然降水可增存300亿m3，相当于增加修建了300座大型水库。
|
||
（3）以2013年中国粮食平均每667m2产出329.65kg计，每667m2可增产49.45kg，可新增粮食692.3亿kg（考虑0.67亿hm2中将有0.27亿hm2一年两作，共0.94亿hm2的产出量），若按人均粮食消费量为395kg计，新增粮食可养活1.75亿人口。
|
||
（4）以2013年化肥施肥量5911.86万t为基数，可节省化肥施用量485.60万t。
|
||
（5）节省化肥施用量485.60万t，不仅节省成本97.12亿元（按每吨2000元计），而且减轻了环境污染。
|
||
（6）以每千克粮食产出耗水0.41m3计（2013年，我国粮食总产量是6.02亿t，按全国农田灌溉的年平均用水量约为3500亿m3的70%用于粮食生产计算），新增粮食692.3亿kg，可节省283.84亿m3灌溉用水。
|
||
显然，粉垄技术的广泛应用，将给中国粮食与环境安全带来新的保障，具民生特征和国家战略意义。
|
||
第五节 粉垄技术与环境保护
|
||
几十年来，中国推行农业现代化，大力推广应用各种作物高产杂交良种，持续大量依靠增施化肥促进作物生长和使用大量农药防控病虫危害，良种和化肥、农药的大量使用，在促进作物增产和保障国家粮食增收方面发挥了重要作用。
|
||
目前，国人正在对这种依靠增用化肥、农药、农用塑料薄膜等农用化学品的“高消耗”“高污染”“高成本”生产方式进行反省，认为潜在的危害和污染环境问题严重，有的已经达到触目惊心的地步，不但影响资源环境，还在一定程度上影响国民健康。耕地土壤和江河水体等环境污染问题，如得不到遏制和解决，中华民族将面临失去生存与发展的基本条件。
|
||
粉垄技术，不但可以深耕深松，保持耕层疏松透气，利于微生物的活力和分解耕层养分，同时，在粉垄耕作过程中，可根据排除土壤中重金属、化肥农药残留等污染物的需要，调增部分粉垄机械的螺旋钻头长短程度，在耕作层下设置排污暗沟，进行滤土排污。
|
||
粉垄技术的排污功能与效果，无疑给目前已遭受矿山开采、过度施用农用化学品的污染耕地和土壤，带来减排和清洁的可能。当然，最好是利用雨季和洪水进行减排，以利于保持江河水体的相对环保与安全。
|
||
由于应用粉垄技术可更多地增存天然降水，从而使坡度15°左右耕地可以减少20%以上水土流失；稻田粉垄耕作与栽培几乎可以实现水、土、肥的少量排放或者零排放。因此，推广应用这一技术，可以实现减少水土流失，减少江河水体污染，改善生态环境。
|
||
土壤和土壤中的养分是十分宝贵的自然资源，它是作物增产的基础，是人类赖以生存的基本资源之一。
|
||
中国耕地每年水土流失的土壤和土壤养分十分严重。据在15°左右的坡地上试验，粉垄耕作可减少水土流失30%左右，其土壤氮、磷、钾养分也随之减少流失。
|
||
如按照粉垄耕作最少可减少土壤中氮、磷、钾养分5%的流失计算，0.67亿hm2耕地采用粉垄技术耕作，可避免土壤流失的养分折算化肥损失28.83亿元。其中，减少氮素损失1.64亿kg，相当于尿素35.76万t，以每吨2000元计可节约7.15亿元；减少磷素损失905.0万kg，相当于钙镁磷肥5.03万t，以每吨1100元计可节约0.55亿元；减少钾素损失4.52万t，相当于氯化钾75.42万t，以每吨2800元计可节约21.13亿元。
|
||
第六节 创制的高效耕作粉垄机械可加速粉垄技术推广应用
|
||
粉垄耕作和粉垄栽培技术的应用推广，关键环节是粉垄机械。
|
||
目前，已发明了可超越拖拉机的高效耕作和深耕深松的自走式粉垄机，并由广西五丰机械公司研制成功。
|
||
自走式粉垄深耕深松机有132389W（180马力）和239037W（325马力）等机型，比拖拉机耕作的耕作层加深1倍（30～40cm，同时可将秸秆、杂草粉切入土还田），在北方地区耕作深度35～40cm，每667m2耗油约4kg，每小时可耕作6670m2以上，每667m2油耗等成本30元左右；南方土壤相对黏重，耕作深度30～35cm，每667m2耗油5～6kg，每小时可耕作3335～4002m2，每667m2油耗等成本40～50元。
|
||
第七节 粉垄技术可拓宽农业生产新领域 助力中国未来发展
|
||
中国未来的发展，必须突破现有环境资源制约，走一条农业生产善用自然资源、不断增加产量和提高品质、提高效益的可持续发展道路，以满足经济社会发展需求。
|
||
粉垄技术的发明，尤其是粉垄机械的研制成功，它一方面可打破现有耕地的犁底层，有效利用耕作层及其以下部分土壤资源，为作物生长提供更多的土壤原生养分；另一方面，粉垄机械螺旋钻头耕作时，是利用刀片横向切割碎土，土壤结构改善，土壤中毛细管容易被切断，盐碱地中的土壤盐分不容易随水分蒸腾作用上浮，起到一定的“淡盐”作用，为盐碱地改造利用提供可能。
|
||
粉垄机械的创新与功能多样化，更有现实和战略意义的是，为部分草原、部分经济林地的改造与种植利用，以及西北地区生态重建提供可能。
|
||
中国是个农业大国，农业资源人均占有率低。利用粉垄技术，配套其他技术手段，可拓宽农业生产新领域。如对中国现有可作农业利用的1333万hm2盐碱地、部分低产草原地进行开发利用，就可增加粮食和肉类食物来源，意义重大。1333万hm2盐碱地的成功利用，以每667m2增产粮食100kg计算，可增粮食200亿kg；2000万hm2低产草原改造，以草代粮，所得肉类产量效果不可低估。
|
||
第八节 粉垄技术可引发农业发展新的战略思维
|
||
由于耕作整地模式的改变和耕作后土壤能多年保持疏松状态，农业生产性能得到提高，因此粉垄技术是可形成高效农业模式的一种农业生产新技术。
|
||
根据这一特点，各地可因地制宜，探索高效农业新模式。
|
||
在广西，就可试行：水稻高效简化栽培+轻耕或免耕晚稻的栽培模式；粉垄甘蔗“一种三收”高效栽培模式；粉垄冬种马铃薯+次年早稻+晚稻栽培模式；粉垄早稻+再生稻+晚秋马铃薯栽培模式。
|
||
在生产方式上，由于更多地利用了“天地资源”，特别是通过粉垄耕作后的土壤中的氧气、水分、微生物状况的极大改善，可大幅度提高养分利用率，由此可以减少化肥的使用量，实现粉垄耕作以回移自然换取减少部分化肥投入的目的；加上耕地土壤储水功能，以及农艺作业程序的优化与人工削减，为农业生产提供了节本增效的广阔前景。
|
||
综上所述，粉垄技术不但可实现农业耕作更多利用土壤等自然资源，促进作物增产，使耕地就地增存天然降水，减少土壤污染和水体环境污染，还能应用于盐碱地、草原改造和经济林地种植，拓宽了农业增产增效新路径，而且，也由此会引发农业发展的新的战略思维。
|
||
第九节 粉垄技术可引发农业科学新理论的探索与创新
|
||
粉垄农耕，是对传统农耕技术的革新，是具有先进性的现代农耕新技术，科学内涵丰富。
|
||
粉垄技术，由于善用天地资源，农作物生长特性、产量、品质都与传统耕作与栽培大为不同，表现为耕作层土壤环境、作物根系、植株性状、生理代谢等，与传统栽培发生了重大变化。
|
||
因此，提出的粉垄农耕带来的“以根为本”的“根本理论”、营养供应平衡理论、“源”与“库”代谢平衡理论、抗逆丰产理论，以及其他值得探索与研究的理论，可在粉垄技术的多个领域研究中加以深入。
|
||
第二章 粉垄栽培作物实现多年多季持续增产增效
|
||
第一节 粉垄技术增产减肥节本
|
||
一、水稻粉垄栽培增产及其每产出100kg稻谷的减肥增效情况
|
||
2013年，广西农业科学院水稻研究所根据安排，在南宁市广西农业科学院水稻试验田实施验证性的水稻粉垄栽培试验项目，经组织广西农业厅、广西大学等单位专家进行测产验收，结果：粉垄栽培每667m2产量为551.99kg，比对照458.62kg净增产93.37kg，增产率达20.36%。
|
||
该试验项目，每667m2施用化肥为38.40kg，按照上述产量折算，每产出100kg稻谷其所需化肥用量，粉垄栽培的为6.96kg，比对照8.37kg减少了1.41kg，化肥使用量减少率为16.85%，比对照每667m2可节约化肥使用成本18.13元。粉垄栽培水稻使化肥的利用率得到了大幅度提高。
|
||
据专家观察，粉垄耕作更利于水稻植株分蘖中后期生长，每667m2有效穗比对照增加1.84万穗、增幅11.00%，且整个生育期白根多、根系活力强，分蘖盛期粉垄耕作根系体积和干重分别比对照增加26.70%和42.40%；成熟期，水稻叶片SPAD值比对照增加32.18%，净光合速率粉垄栽培比对照增加27.75%；叶片持绿时间长，有利于光合同化物的产生和积累，成熟期干物质积累量增加25.15%。
|
||
显然，在同等施用化肥数量条件下，粉垄栽培水稻生理性状明显优于对照，为每产出100kg稻谷的化肥使用量大幅减少提供了科学依据。
|
||
二、小麦、玉米粉垄栽培增产及其每产出100kg小麦、玉米的减肥增效情况
|
||
（一）小麦
|
||
粉垄栽培每667m2产量503.33kg，比对照每667m2产量375.00kg增产128.33kg，增产率达34.22%。
|
||
每667m2施用化肥58.67kg，折算每产出100kg小麦所需化肥用量，粉垄耕作为11.66kg，比对照15.64kg减少了3.98kg，减少率为25.45%，比对照每667m2可节约化肥使用成本59.83元。
|
||
（二）玉米
|
||
粉垄栽培每667m2产量875.19kg，比对照每667m2产量666.86kg增产208.33kg，增产率达31.24%。
|
||
每667m2施用化肥32.00kg，折算每产出100kg玉米所需化肥用量，粉垄耕作为3.66kg，比对照4.80kg减少了1.14kg，减少率为23.80%，比对照每667m2可节约化肥使用成本15.23元。
|
||
三、木薯粉垄栽培增产及其每产出100kg木薯的减肥增效情况
|
||
广西玉林市农业科学院在玉林市苏立村实施木薯粉垄栽培试验，结果：粉垄栽培每667m2产量3658.62kg，比对照每667m2产量2524.82kg增产1133.80kg，增产率达44.91%。
|
||
每667m2施用化肥28.30kg，折算每产出100kg木薯所需化肥用量，粉垄耕作为0.77kg，比对照1.12kg减少了0.35kg，减少率为30.99%，比对照每667m2可节约化肥使用成本11.88元。
|
||
第二节 南方地区水稻粉垄移栽增产效果
|
||
一、湖南省隆回县羊古坳乡超级稻粉垄栽培增产10.17%
|
||
2014年，由湖南省杂交水稻研究中心牵头，湖南农业大学、广西农业科学院经济作物研究所等单位协作，在湖南省邵阳市隆回县羊古坳乡实施超级稻粉垄高产栽培试验示范项目。
|
||
4月9～11日，由广西五丰机械公司提供粉垄样机，进行稻田粉垄耕作。耕作时稻田干水，粉垄耕作深度28cm，传统耕作（对照）约为15cm。5月24日移栽，品种为R298、深两优1号等，由农民按当地习惯管理，8月16日抽穗。田间表现，采用粉垄技术种植的杂交稻普遍长势好、稻穗长、稻秆健壮，且抗病虫害；传统耕作栽培，株高略矮，病虫危害程度相对较重。
|
||
9月18日，由湖南省作物学会组织湖南省农业厅、湖南省农业科学院、湖南农业大学和邵阳市农业科学研究所等单位专家，组成专家组进行测产验收。结果：粉垄耕作（深两优1号）示范田的稻谷每667m2产量723.65kg，传统耕作的稻谷每667m2产量656.82kg，粉垄耕作田比对照田每667m2增产66.83kg，增幅为10.17%。
|
||
羊古坳乡，海拔高度500m左右，土壤肥沃，其小气候有利于水稻高产。袁隆平院士团队在此建立水稻高产特别是超级稻高产攻关试验基地，2014年每667m2产量突破1000kg。根据现场观察，袁隆平院士团队建立的超级稻高产攻关试验田，其耕作层深度达30cm，由此看来，水稻高产，不仅需要高产良种，需要好的气候环境，还需要良好的深厚土壤环境，才能达到创高产的目的。这是给推广应用粉垄技术，进一步提高水稻单产的重要启示。
|
||
二、广西桂林市首次在收完早稻之后的湿田条件下进行粉垄耕作
|
||
2014年，广西农业厅土肥站在桂林市农业科学院实施了“早稻收获后粉垄耕作种植晚稻试验”项目。
|
||
7月16日，在收完早稻之后，由广西五丰机械公司提供粉垄样机，进行湿田粉垄耕作，这是首次在收完早稻之后的湿田条件下进行粉垄耕作。粉垄耕作深度28cm。
|
||
7月18日移栽晚稻。粉垄移栽的秧苗表现出返青早、分蘖快，根系发达且白根多，8月5日调查，每蔸分蘖数达25个，比对照增加5个，增幅达25.00%。中后期，植株群体生长良好，表现后劲较足。
|
||
该试验项目是首次在收完早稻之后的湿田条件下进行粉垄耕作，虽与冬春的干田粉垄不同，但该试验表明，收完早稻之后的湿田条件下粉垄耕作种植晚稻，也是可行的，为粉垄栽培水稻提供了更广阔的发展前景。
|
||
三、广西北流市民安镇连续4年8季进行水稻粉垄栽培试验，多年多季持续增产
|
||
1．粉垄栽培水稻第一季增产22.4%
|
||
2011年2月，粉垄机械螺旋形钻头入田耕层深度22cm左右，碎土后悬浮稻田土层厚度26cm左右。
|
||
水稻品种为Y两优1号，2011年4月7～9日移栽。
|
||
7月22日，由广西农业厅组织湖南农业大学、广东省农业科学院、国家杂交水稻工程技术研究中心等单位专家进行现场测产验收，粉垄栽培平均每667m2干谷产量672.0kg，对照每667m2干谷产量549.0kg，每667m2增产干谷123.0kg，增产率为22.4%。
|
||
2．粉垄栽培水稻第二季增产9.25%
|
||
第二季为免耕抛秧种植。
|
||
水稻品种为Y两优1号，2011年6月28日播种，7月27～29日免耕抛秧移栽。
|
||
11月5日，由广西农业厅组织湖南农业大学、广东省农业科学院、国家杂交水稻工程技术研究中心等单位专家进行现场测产验收，粉垄后的平均每667m2干谷产量614.3kg，对照每667m2为562.3kg，每667m2增产干谷52.0kg，增产率为9.25%。
|
||
3．粉垄栽培水稻第三季增产8.88%
|
||
在2011年粉垄栽培早稻，免耕种植晚稻的稻田上，继续进行第三季轻耕种植水稻。
|
||
水稻品种为C两优608，2012年3月15日播种，4月1日抛秧。
|
||
7月5日，由广西农业厅组织广东省农业科学院、国家杂交水稻工程技术研究中心等单位专家进行现场测产验收，粉垄后的平均每667m2产干谷505.86kg，比对照464.60kg增产41.26kg，增产率为8.88%。
|
||
4．粉垄栽培水稻第四季增产5.23%
|
||
第四季为轻耕栽培晚稻试验。
|
||
水稻品种为C两优608，2012年7月8日播种。
|
||
11月3日，经组织玉林市农业科学研究所、玉林市土壤肥料工作站、玉林市农业技术推广站相关专家测产验收，粉垄后的晚稻每667m2产量为549.3kg，比对照522.0kg增产27.3kg，增幅5.23%。
|
||
5．粉垄栽培水稻第五季增产5.28%
|
||
第五季为轻耕栽培早稻试验。
|
||
粉垄后的早稻每667m2产量为578.5kg，比对照549.5kg增产29kg，增幅5.28%。
|
||
6．粉垄栽培水稻第六季增产18.44%
|
||
第六季为轻耕栽培晚稻试验。
|
||
水稻品种为深两优5814。
|
||
10月29日调查和测定：粉垄稻田土壤松土层深度保持在22cm，比传统耕作加深了7cm；稻田土壤紧实度，粉垄耕作层0～15cm为0，比传统耕作0～15cm 71 kPa减少100%以上；粉垄15～20cm 867 kPa，比传统耕作15～20cm 1398 kPa减少37.98%。土壤容重降低10.56%，土壤有效氮、有效磷、速效钾含量每667m2分别增加48.46%、23.85%、32.89%，土壤全氮、全磷、全钾含量每667m2分别增加25.03%、31.12%、25.59%，有机质含量增加21.46%。
|
||
11月4日，由广西农业厅组织广西农学会、广西农业职业技术学院等单位的专家进行测产验收，结果为：粉垄后的晚稻每667m2产量为641.56kg，比对照541.68kg增产99.88kg，增幅为18.44%。
|
||
7．粉垄栽培水稻第七季增产7.4%
|
||
第七季为轻耕栽培早稻试验。
|
||
粉垄后的早稻每667m2产量为580.7kg，比对照540.7kg增产40.0kg，增产率为7.4%。
|
||
8．粉垄栽培水稻第八季增产5.93%
|
||
第八季为轻耕栽培晚稻试验。
|
||
水稻品种为中浙优10号。2014年7月9日播种，7月28日抛秧种植。
|
||
11月7日，由玉林市农业科学院、玉林市农业技术推广站和北流市民安镇农业服务中心专家进行测产验收，粉垄后的晚稻每667m2产量为584.0kg，比对照551.3kg增产32.7kg，增产率5.93%。
|
||
四、海南省三亚市杂交水稻超高产粉垄栽培试验增产6.73%
|
||
2012年12月至2013年5月，由袁隆平院士团队主持的“杂交水稻超高产粉垄栽培示范”项目，在湖南杂交稻研究中心三亚基地实施。
|
||
12月17日，进行干田粉垄，耕作深度25cm左右，对照为传统浆耕整田（经测量松土层为18cm）；12月27日，插秧移栽，品种为广湘24S/R374，整个生育期粉垄栽培与对照肥水管理在同条件下进行；本田生育期为120d。
|
||
2013年4月27日，广西农业厅组织广东省农业科学院水稻研究所、海南大学农学院、三亚南繁科学研究院等单位专家进行测产验收，超级稻粉垄栽培每667m2产量干谷698.9kg，比对照654.8kg增产44.1kg，增产率为6.73%。
|
||
项目验收组组长、广东省农业科学院水稻研究所栽培室主任黄庆表示：“在高产稻田里能增产6%已很不简单，这表明粉垄耕作对沙质土的良田也有增产作用。”进一步表明：在高产田利用粉垄栽培技术仍有较大增产空间。
|
||
值得指出的是，该试验项目是在高水高肥条件下实施的，粉垄栽培生物产量明显增加，植株高大，有效穗多，但是，植株表现后劲过足，有贪青和病虫危害趋重的现象，表明施肥量过多。黄庆认为，如适当减少化肥施用量，增产效果将更好一些。
|
||
五、广西农业科学院水稻研究所验证性试验增产20.36%
|
||
2013年，由广西农业科学院水稻研究所承担的“粉垄耕作方式下水稻农艺性状和土壤特性研究”项目，在广西农业科学院水稻研究所试验田（院本部）进行，试验稻田的土壤肥力中等。
|
||
水稻品种为桂两优2号，2013年1月28日由广西五丰机械公司派出的粉垄机组进行粉垄耕作，粉垄深度25cm左右；对照为拖拉机耕作，深度18cm左右。
|
||
3月24日，对粉垄田块回水软土，对照拖拉机浆耕整田；3月26日移栽。
|
||
成熟期时，在田间调查有效穗，粉垄每667m2有效穗18.56万穗；对照每667m2有效穗16.72万穗，粉垄栽培比对照每667m2增加1.84万穗，增幅11.00%（表2-2）。
|
||
7月2日，由广西农业科学院组织广西大学、广西农业技术推广总站等单位专家进行现场收割测产验收，结果同一块中等肥力稻田，粉垄栽培每667m2干谷产量551.99kg，比对照每667m2产量458.62kg增产93.37kg，增产率达20.36%（表2-2）。
|
||
表2-2 不同耕作方式水稻产量及其构成因素
|
||
六、北流市民乐镇粉垄栽培水稻大面积示范增产率16.13%
|
||
2012年在北流市民乐镇实施水稻粉垄栽培示范26.67hm2。7月10日，广西北流市农业局组织专家对该市民乐镇石塘村实施的水稻粉垄栽培示范项目进行测产验收，稻田类型为中产田，粉垄栽培折干谷每667m2产量最高为630.8kg，平均为570.6kg。同一田对比，粉垄栽培折干谷每667m2产量576kg，比对照496kg增产80kg，增产率为16.13%。粉垄第二季仍表现较好的增产效果。
|
||
七、北流市民安镇水稻粉垄干土抛秧种植大面积示范增产25.51%
|
||
2015年，广西农业科学院经济作物研究所、中国农业科学院农业资源与农业区划研究所、广西五丰机械公司和北流市民安镇农技站协作，在广西北流市民安镇兴上村实施“水稻粉垄干土抛秧种植技术”项目，示范面积6.67hm2，水稻品种为Y两优372，粉垄耕作深度为30cm，传统拖拉机浆耕（对照）约15cm。 7月14日，广西农业科学院组织广东、湖南等省专家对该项目进行测产验收。结果显示，该技术种植的水稻平均每667m2产量为620.23kg，比对照494.16kg增产126.07kg，增产率为25.51%。
|
||
第三节 水稻粉垄直播栽培增产效果
|
||
水稻粉垄直播栽培始于2011年，并在广西玉林市福绵区首次试验取得成功，表现植株粗壮，根系发达，穗大粒多，具有较好的增产效果。缺点是，田间杂草和落地谷再生，一时难以处理。2014年，湖南杂交水稻研究中心在湖南农业大学、广西农业科学院经济作物研究所的协作下，在湖南省沅江市阳罗镇跃进村第十三组开展常规稻（早稻）直播粉垄耕作新技术试验示范。
|
||
4月7～8日，由广西五丰机械公司提供粉垄样机，进行稻田粉垄耕作。耕作时稻田干水，粉垄耕作深度28cm，传统耕作（对照）约为15cm。
|
||
4月10～11日，进行直播，品种为常规品种潭两优215。
|
||
7月15日，经当地农业部门组织专家进行测产验收，常规稻粉垄直播栽培每667m2产量为469kg，比对照增产15%。
|
||
第二茬继续进行直播晚稻试验示范。7月22日进行播种。
|
||
10月22日测产，粉垄栽培每667m2有效穗19.59万穗、每穗粒数140.75粒、结实率76.49%、理论产量540.0kg，分别比对照增加0.85万穗、7.18粒、2.15个百分点、64.3kg；粉垄耕作没有纹枯病发生。
|
||
最后测产，粉垄栽培比对照株高增加5.61cm、每穗实粒数增加13.4粒、结实率增加5.1%，粉垄栽培每667m2产量481.2kg，比对照增产67.7kg，增幅16.37%。
|
||
经济效益分析，粉垄栽培早稻每667m2产量468.8kg，每667m2产值1125.12元，晚稻每667m2产459kg，每667m2产值1147.5元，扣除早晚稻合计成本1159元，粉垄净利润1113.62元；对照早稻每667m2产量406.3kg，每667m2产值975.12元，晚稻每667m2产量404.35kg，每667m2产值1010.9元，扣除早晚稻合计成本1110元，对照净利润876.02元。全年粉垄直播水稻比对照每667m2增收237.6元，增幅达21.33%。
|
||
第四节 北方地区玉米、小麦粉垄栽培持续增产效果
|
||
一、河北省吴桥县玉米、小麦增产9.80%～38.19%
|
||
（一）粉垄耕作对土壤容重、土壤蓄水量等产生良好的效果
|
||
1．粉垄耕作处理过的土壤容重显著降低
|
||
粉垄深度30cm时，在20～30cm土层，容重比拖拉机旋耕（对照）降低13.99%；粉垄深度50cm时，在20～30cm土层，容重比拖拉机旋耕降低14.51%。
|
||
2．粉垄耕作后土壤表现出利于降水入渗、储蓄更多水分的优势
|
||
如在春玉米关键生育时期抽雄吐丝期，粉垄深度30cm时，在0～30cm土层土壤蓄水量比拖拉机旋耕增加19.51mm，提高55.82%；粉垄深度50cm时，在0～50cm土层土壤蓄水量比拖拉机旋耕增加37.67mm，提高60.57%。并且越是干旱的时段，表现越突出，如在冬小麦开花期，粉垄深度30cm时，在0～30cm土层土壤蓄水量比拖拉机旋耕增加3.86mm，提高9.21%；粉垄深度50cm时，在0～50cm土层土壤蓄水量比拖拉机旋耕增加12.93mm，提高17.43%。
|
||
（二）粉垄栽培增产明显
|
||
1．粉垄后第一季播种春玉米
|
||
品种为先玉335。2011年4月14～15日完成粉垄耕作作业，2011年4月16日播种春玉米，2011年8月25日收获。
|
||
粉垄耕作深度30cm处理的每667m2产量达到了729.06kg，比传统旋耕（对照）每667m2产量663.68kg增产9.80%；粉垄耕作50cm处理的每667m2产量达到了748.44kg，比对照增产12.78%。
|
||
2．粉垄后第二季轻耕后播种冬小麦
|
||
2011年10月5日，粉垄后第二季轻耕后播种冬小麦，2012年6月13日收获。
|
||
粉垄耕作深度30cm处理的每667m2产量达到了503.33kg，比传统旋耕（对照）每667m2产量375.01kg增产34.22%；粉垄耕作50cm处理的每667m2产量达到了492.39kg，比对照增产31.30%。
|
||
3．粉垄后第三季轻耕后播种夏玉米
|
||
品种为郑单958。2012年6月14日，粉垄后第三季轻耕后播种夏玉米，2012年10月7日收获。
|
||
粉垄耕作深度30cm处理的每667m2产量达到了875.19kg，比传统旋耕（对照）每667m2产量666.87kg增产31.24%；粉垄耕作50cm处理的每667m2产量达到了921.51kg，比对照增产38.19%。
|
||
4．粉垄后第四年播种冬小麦
|
||
2014年7月29日，据德州市农业科学院院长董国豪提供的数据显示，粉垄耕作深度30cm处理的每667m2产量达到了576.25kg，比传统旋耕（对照）每667m2产量434.66kg增产32.57%；粉垄耕作50cm处理的每667m2产量达到了555.93kg，比对照增产27.90%。
|
||
2014年4月29日，韦本辉和山东省农业科学院作物研究所邱瑞进研究员、国家小麦产业技术体系栽培岗位科学家王法宏研究员等，在德州市农业科学院院长董国豪陪同下前往考察粉垄后第四年种植的小麦生长情况。邱瑞进和王法宏经现场考察后认为，粉垄技术是耕作上的一次革命，在华北地区，粉垄耕作能够打破犁底层，增厚松土层，极大地提高了土壤通透性和保水性能，并且能保持粉垄一次多年多季持续增产，按照目前的情况分析，在华北地区的旱地上粉垄耕作一次，可持续5～7年保持增产，值得研究和推广。
|
||
二、辽宁省昌图县玉米增产10.1%～23.0%
|
||
2011年，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所和辽宁省农业科学院，在辽宁省昌图县东嘎镇坤都村进行粉垄耕作种植玉米试验，发现不同粉垄处理的耕地其土壤容重均低于对照，并能促进玉米地上部生长发育，显著增加了玉米穗长、穗粗、行粒数和百粒重，增加了籽粒产量。
|
||
当年4月6～8日，由广西农业科学院经济作物研究所委派广西五丰机械公司粉垄机组前往进行粉垄耕作作业。
|
||
玉米品种为良玉88。4月16日播种，9月29日成熟收获，粉垄耕作30cm和50cm处理的玉米籽粒每667m2产量分别为724.31kg和733.53kg，分别比传统旋耕增产10.1%和11.5%；粉垄耕作30cm+地膜覆盖和粉垄耕作50cm+地膜覆盖处理的玉米籽粒每667m2产量分别为795.28kg和809.16kg，分别比传统旋耕增产20.8%和23.0%。
|
||
研究人员认为，粉垄耕作可有效打破犁底层，显著改善土壤某些物理性状，从而利于玉米根系下扎，促进玉米生长发育。粉垄耕作结合地膜覆盖对土壤层的增温作用和保墒效果更明显，水温协同效应延长了玉米营养生长时间，增加了前期积累，为作物高产奠定了基础。因此，在多年旋耕出现犁底层增厚、土壤变硬、容重增大，导致土壤保水保肥能力降低的情况下，采用粉垄耕作能够显著提高玉米产量。
|
||
2011年9月17日，韦本辉在中国农业科学院农业资源与农业区划研究所逄焕成研究员和辽宁省农业科学院安景文所长等陪同下，实地考察了连片5.33hm2粉垄栽培玉米试验示范基地。当时当地出现了低温天气，看到粉垄耕作30cm以上的玉米植株仍然有生命活力迹象，而对照则表现明显的早衰现象。
|
||
三、宁夏银川市粉垄栽培玉米增产12.12%
|
||
宁夏回族自治区农业综合开发办公室与广西农业科学院经济作物研究所韦本辉课题组协议引进粉垄农耕新技术，2012年首次在宁夏银川市宁夏农垦平吉堡现代农业科技示范园应用于玉米种植并获得成功。
|
||
4月15～18日，由广西农业科学院经济作物研究所委派广西五丰机械公司粉垄机组前往宁夏粉垄耕作作业。粉垄深度40cm，传统拖拉机整地（对照）深度20cm。
|
||
玉米品种为先正达408（中早熟品种）。5月6日播种玉米，粉垄和对照处理的灌溉均采用滴灌水肥一体化技术，9月22日收获，全生育期124d。
|
||
粉垄栽培玉米根系特别发达，植株健壮，绿叶数量多，玉米棒秃尖减少，出籽率高（粉垄达84.99%，比对照80.4%增加4.59个百分点）。
|
||
9月22日，经宁夏农业科学院等单位的专家实收测产，粉垄耕作每667m2产量玉米干粒1112.2kg，比对照每667m2产量992.02kg增产120.18kg，增产率达12.12%。
|
||
当地研究人员认为：粉垄耕作打破了犁底层，改善了土壤环境，促进了玉米根系发育，产量增加。土壤孔隙度增加，20～40cm土层土壤容重下降7.23%；20～40cm土层有机质，由12.41g/kg增加到16.90g/kg，增加36.18%；速效养分总量增加；松土层土壤盐分下降54.72%。
|
||
四、广西贵港市粉垄栽培玉米
|
||
2014年2月28日至7月11日，广西玉米研究所、广西玉林市农业科学院在贵港市港北区港城镇平富村，进行粉垄栽培玉米试验示范。
|
||
粉垄栽培采用专用多钻头粉垄机械粉垄，耕层深23cm；常规栽培采用传统手扶拖拉机进行翻耕（对照），耕层深16cm。
|
||
玉米品种为桂单0810。
|
||
粉垄栽培玉米的出苗率达到98.9%，比对照高出5.7个百分点；在苗期和大喇叭口期，粉垄栽培的玉米每株根系数量比对照分别增加2条和9条，增幅分别为15.4%和22.5%，平均根系长度分别增长8.6cm和16.5cm，增幅分别为60.6%和78.7%，其中在大喇叭口期根系长度差异最为显著。
|
||
粉垄栽培，小区每667m2产量585.3kg，比对照504.4kg增产80.9kg，增产率为16.04%；大田每667m2产量558.2kg，比对照480.4kg增产77.8kg，增产率为16.19%。
|
||
粉垄栽培和对照每667m2整地耕作费分别按180元和90元，玉米价格按2.4元/kg计，其他农资投入相同，粉垄栽培玉米每667m2增收104.2元。
|
||
五、河南省潢川县粉垄栽培小麦增产26.25%
|
||
2011－2012年，河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所引进粉垄技术，在该省潢川县民丰种植专业合作社进行小麦粉垄栽培试验。
|
||
2011年10月底，由广西农业科学院经济作物研究所委派广西五丰机械公司粉垄机组前往河南进行粉垄耕作作业。粉垄深度20～30cm，传统拖拉机整地（对照）深度15～20cm。
|
||
2011年11月2日播种，小麦品种为郑麦9023，每667m2播种量为13kg。两个处理施肥相同，其他管理措施相同。
|
||
2012年5月22日，组织有关专家进行测产。结果如下：粉垄耕作，平均每667m2有效穗49.8万，每穗粒数24.1粒，千粒重39.7g，实收每667m2产量333.8kg；对照，平均每667m2有效穗54.2万，每穗粒数16.7粒，千粒重42.7g，实收每667m2产量264.4kg。粉垄栽培小麦比对照每667m2增产69.4kg，增产率为26.25%。
|
||
六、河南省温县粉垄栽培小麦增产30.13%
|
||
2014年，由河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所承担的“河南省粮食作物粉垄耕作技术研究与示范”项目在河南温县黄庄镇西虢村进行。
|
||
2013年10月12日播种小麦，品种为金地828；2014年5月29日经河南省科学技术厅组织河南农业大学等单位的专家进行测产验收。结果显示，粉垄栽培的小麦平均每667m2穗数为50.76万，平均穗粒数为31.20粒，折合每667m2产量达565.71kg，比对照每667m2产量434.71kg增产131kg，增幅达30.13%。
|
||
专家的测产意见，除了报告上述数据，还强调了“粉垄耕作技术具有明显的增产效果”。
|
||
河南省农业科学院副院长张新友研究员等在现场考察粉垄耕作技术种植的小麦后，对这一增产效果给予高度评价，并对粉垄耕作地下一茬的花生、玉米种植试验示范工作做出了具体安排。张新友认为，河南是农业大省，粉垄耕作技术具有广阔的应用前景。
|
||
第五节 马铃薯粉垄栽培增产效果
|
||
一、甘肃省定西市粉垄栽培马铃薯增产效果
|
||
1．甘肃省定西市粉垄栽培马铃薯当年增产35.48%
|
||
2011年，甘肃省农业科学院旱地农业研究所从广西引进粉垄栽培技术，在甘肃省定西市进行粉垄栽培马铃薯试验研究，经组织甘肃省发展和改革委员会、兰州大学等单位的专家进行测产。结果显示，粉垄覆膜栽培的马铃薯每667m2产量达1168.6kg，比对照（当地最优技术全膜双垄沟栽培）增产305.7kg，增产率35.48%。
|
||
2．甘肃省定西市粉垄栽培马铃薯第二年增产26.55%
|
||
2012年，甘肃省农业科学院旱地农业研究所继续在甘肃省定西市进行粉垄栽培马铃薯试验，设置拖拉机旋耕和粉垄耕作2个处理，不施肥、配方施肥及75%配方施肥3个施肥水平。结果显示，在不施肥条件下，粉垄栽培马铃薯每667m2产量为1511.72kg，比拖拉机旋耕增产26.55%；在配方施肥水平下，粉垄栽培马铃薯每667m2产量达1818.29kg，比拖拉机旋耕增产13.91%；在75%配方施肥水平下，粉垄栽培马铃薯每667m2产量为1744.29kg，比拖拉机旋耕增产25.00%。
|
||
二、广西玉林市粉垄栽培马铃薯增产效果
|
||
1．玉林市福绵区粉垄栽培马铃薯增产25.05%
|
||
2010年，在广西玉林市福绵区首次进行稻田粉垄冬种马铃薯试验。
|
||
2010年11月10～15日进行粉垄整地，11月19～23日播种，马铃薯品种为荷兰15（脱毒二级种薯）。
|
||
2011年3月8日收获，测产结果显示，与对照相比，粉垄栽培的马铃薯株高增加33.03%，根系数量和长度分别增加37.56%、52.04%；单株结薯数多1.3个，增加率为35.14%，单薯重增加21g，增加率36.84%，每667m2产量增加373.8kg，增产率25.05%，商品薯率也提高3.7个百分点。
|
||
2．北流市民乐镇粉垄栽培马铃薯增产31.1%
|
||
2011年，北流市绿迪薯类种植专业合作社在广西北流市民乐镇进行稻田粉垄冬种马铃薯试验，面积13.33hm2。
|
||
粉垄时间为2011年11月21～28日，粉垄深度25cm，垄面宽60cm，垄距120cm。播种时间为2011年11月23日至12月2日，马铃薯品种为荷兰15，每667m2施用复合肥50kg，有机肥40kg。马铃薯出苗后，天气一直处于低温阴雨，阳光少的情况下。但是，由于采用粉垄栽培技术，具有一定的抵御低温等不良环境的作用，因此，粉垄栽培马铃薯表现植株生长协调，在低温条件下叶片仍然有光泽。
|
||
2012年3月17日，由广西北流市农业局组织相关专家，对北流市绿迪薯类种植专业合作社应用广西农业科学院经济作物研究所农耕新方法粉垄栽培技术实施的“200亩稻田粉垄冬种马铃薯示范”项目，进行现场测产验收结果，粉垄栽培平均每667m2产量2211.5kg，比传统栽培（对照）平均每667m2产量1686.9kg，增产524.6kg，增产率达31.1%。
|
||
第六节 甘蔗粉垄栽培增产效果
|
||
一、广西龙州县粉垄栽培甘蔗增产33.81%～36.17%
|
||
2013年1月开始，广西农业科学院经济作物研究所在广西崇左市龙州县水口镇实施“甘蔗粉垄栽培高产技术示范”项目，该项目属广西2013年国家农业综合开发土地治理集中科技推广费项目，示范面积为33.33hm2，行距1.3m，种植带粉垄深度45～50cm，宽度35cm，使种植带形成疏松的U形槽，有效增储和利用天然降水，促进甘蔗生长，并提高抗旱能力；对照采用拖拉机深翻旋耕。
|
||
经广西财政厅农业综合开发办公室组织专家现场验收，新台糖22品种，粉垄栽培每667m2有效茎数4750条，平均株高346.3cm，茎粗2.90cm，单茎重1.53kg，每667m2产量7274kg；对照每667m2有效茎数3800条，平均株高324.4cm，茎粗2.84cm，单茎重1.41kg，每667m2产量5342kg。粉垄栽培比对照每667m2增产1932kg，增产率36.17%，每667m2增加纯收入868.5元（甘蔗价格：450元/t）。
|
||
粤糖60品种，粉垄栽培每667m2有效茎数5200条，平均株高287.75cm，茎粗3.31cm，单茎重1.73kg，每667m2产量8988kg；对照每667m2有效茎数4250条，平均株高220.55cm，茎粗2.95cm，单茎重1.58kg，每667m2产量6717kg。粉垄栽培比对照每667m2增产2271kg，增产率33.81%，每667m2增加收入1021.95元（甘蔗价格：450元/t）。
|
||
二、广西武鸣县粉垄栽培甘蔗增产21.91%～27.35%
|
||
2010-2011年，在广西武鸣县进行粉垄栽培甘蔗试验。
|
||
甘蔗品种选用新台糖22（ROC 22）和柳城03-1137。试验采用随机区组设计，3次重复，小区长8m，宽6m，面积48m2。试验设粉垄栽培和传统种植（CK）两个处理。粉垄栽培规格：深度60cm，地下槽沟宽40cm，垄面宽60cm，垄距1.2m；传统种植：先旋耕30cm，再开种植沟（行距1.2m）。
|
||
新台糖22，于2010年4月15日下种，下种量为每667m2 6000芽，2010年12月17日收获考种；柳城03-1137，于2010年5月20日下种，下种量为每667m2 5500芽，2011年1月20日收获考种，田间管理与常规大田生产一致。
|
||
粉垄栽培处理的甘蔗，根系特别发达，功能叶片数增加，其株高、茎长、茎粗、单茎重、单位产量等性状均优于 CK，处理间产量差异达显著水平。
|
||
具体表现为：粉垄栽培处理新台糖22的株高、茎长分别比CK高出30.94cm和27.79cm；下、中、上茎粗依次增加1.75mm、2.23mm和3.18mm；单茎重增加0.32kg，增加率达29.29%；每667m2产量增加1022.24kg，增产率达27.35%。柳城03-1137的株高、茎长分别比CK高出15.8cm和15.9cm；下、中、上茎粗依次增加2.17mm、3.10mm和4.13mm；单茎重增加0.30kg，增加率达28.85%；每667m2产量增加1051.9kg，增产率为21.91%。
|
||
三、广西宾阳县粉垄栽培甘蔗增产34.0%
|
||
2012年，广西农业科学院经济作物研究所和宾阳县邹圩镇马脚塘村甘蔗协会，在广西宾阳县邹圩镇马脚塘村利用粉垄栽培技术实施“宾阳300亩甘蔗粉垄栽培示范”项目，粉垄比传统栽培平均每667m2增产1311.2kg，增产率达34.0%。
|
||
粉垄深度50cm，粉垄栽培甘蔗与传统种植的甘蔗差异明显，粉垄种植的甘蔗根系特别发达，植株高大，叶片在较长时间低温条件下仍然保持青绿色，保持良好的生长态势。
|
||
甘蔗品种粤糖00-236，粉垄栽培的每667m2有效茎数5011条，单茎重1.76kg，每667m2产量原料蔗5169.1kg；传统栽培的每667m2有效茎数3763条，单茎重1.39kg，每667m2产量3857.9kg。粉垄栽培比传统栽培平均每667m2增产1311.2kg，增产率达34.0%。
|
||
甘蔗品种柳城03-1137，粉垄栽培每667m2有效茎数6142条，单茎重1.23kg，平均每667m2产量7520.0kg。
|
||
粉垄后第四年种植甘蔗，仍表现增产。
|
||
第七节 花生粉垄栽培增产效果
|
||
一、河南省温县粉垄种植花生增产21.42%
|
||
2014年，河南省农业科学院实施粉垄技术试验与示范。
|
||
第一茬种植小麦，增产30.13%；第二茬种植花生，粉垄深度40cm每667m2产量378.22kg，比对照增产66.72kg，增产率21.42%（表2-3）。
|
||
表2-3 河南粉垄后第二茬种植花生增产效果
|
||
二、宁夏银川市粉垄种植花生增产18.8%
|
||
宁夏回族自治区农业综合开发办公室与广西农业科学院经济作物研究所韦本辉课题组协议引进粉垄农耕新技术，2012年首次在宁夏银川市宁夏农垦平吉堡现代农业科技示范园应用于玉米和花生种植并获得成功。
|
||
当年在宁夏粉垄种植花生，粉垄深度为30cm。9月23日经有关人员测产：粉垄栽培花生每667m2产量为341kg，比对照287kg增54kg，增产率18.8%。
|
||
第八节 其他作物粉垄栽培增产效果
|
||
一、木薯粉垄栽培应用效果
|
||
1．广西武鸣县粉垄栽培增产达29.22%以上
|
||
2009－2010年，在广西武鸣县进行粉垄栽培木薯试验，设置粉垄栽培和常规种植（CK）2个处理，采用随机区组设计，3次重复，小区行长10m，宽6m，面积60m2，粉垄规格为深60cm，宽30cm，垄距1.2m，对照按常规耕作方法（拖拉机旋耕后人工起垄，垄距1.2m）进行。
|
||
结果显示，2009年，木薯品种华南205，粉垄栽培每667m2产量达2854.7kg，比对照1857.2kg增产53.71%；木薯品种新选048，粉垄栽培每667m2产量达3527.4kg，比对照2153.7kg增产63.78%。2010年，木薯品种华南205，粉垄栽培每667m2产量达3043.0kg，比对照2209.2kg增产37.75%；木薯品种新选048，粉垄栽培每667m2产量达4016.8kg，比对照3108.4kg增产29.22%。
|
||
2．广西玉林市粉垄栽培木薯增产46.49%
|
||
2010年，广西玉林市农业科学研究所在玉林市玉州区沙田镇苏立村山坡地进行木薯粉垄栽培试验。
|
||
试验设2个处理，分别为粉垄栽培与传统耕作栽培（CK），每处理3个重复。粉垄深70cm、宽30cm，悬浮成垄高出地面25cm，地上垄面呈梯形，顶部垄宽50cm，底部垄宽约70cm，垄距150cm；传统整地栽培用拖拉机深耕40cm，耙平。
|
||
木薯种茎用施保克1000倍液浸种消毒5min。3月25日播种，将木薯种茎斜插入畦面，株行距0.9m×1.5m，小区面积16.2m2；基肥每667m2施俄罗斯产复合肥（15∶15∶15）50kg+过磷酸钙25kg，其他管理按大田常规进行。
|
||
12月20日收获。结果显示，粉垄栽培木薯每667m2产量达3658.6kg，比对照2524.8kg增产46.49%。
|
||
3．湖南省长沙市粉垄栽培木薯增产86.4%
|
||
2012年，湖南农业大学在湖南长沙实施粉垄栽培木薯试验。
|
||
由广西农业科学院经济作物研究所委派广西五丰机械公司粉垄机组前往进行粉垄耕作作业，粉垄深度40cm，传统拖拉机整地（对照）深度20cm。
|
||
供试木薯品种为华南9号，3月31日种植。结果显示，粉垄栽培木薯每667m2产量达2986kg，比对照增产86.4%；粉垄栽培木薯干物质含量42.55%，比对照36.81%增加15.59%；粗淀粉含量33.67%，比对照28.72%增加17.24%。
|
||
二、淮山药粉垄栽培应用效果
|
||
1．广西隆安县
|
||
2012－2013年，广西农业科学院经济作物研究所在广西隆安县那桐镇进行国家公益性行业（农业）科研专项经费项目“淮山药高效栽培技术研究与示范”中的粉垄栽培淮山试验。
|
||
2012年4月25～30日播种，供试品种为桂淮7号。粉垄深度为80～100cm，宽度约为30cm，行距为1.5m。种植时每667m2施200kg有机肥、20kg复合肥作基肥，期间追施复合肥50kg。
|
||
2013年3月10日，广西农业职业技术学院、广西植物保护学会、广西大学等专家进行测产验收。结果显示，粉垄栽培的淮山药每667m2有效株数1453株，平均单株重1.99kg，最大单株薯重4.78kg，折算淮山药每667m2鲜薯产量为2894.2kg。传统栽培（对照）的淮山药每667m2有效株数1621株，平均单株重1.23kg，最大单株薯重3.15kg，折算淮山药每667m2鲜薯产量为1996.9kg。
|
||
粉垄栽培比对照每667m2增产897.3kg，增产率44.93%。
|
||
2．宁夏、陕西粉垄种植淮山药
|
||
（1）宁夏
|
||
2011年首次在宁夏粉垄种植淮山药1.87hm2获得成功。在宁夏银川市永宁县金沙开发区实施粉垄栽培淮山药试验。粉垄深度100cm。
|
||
2011年4月种植，5月出苗。9月20日，经宁夏回族自治区农牧厅、农林科学院、宁夏大学等有关专家的实地测产，所种植的新日本大和长芋、铁棍山药、丰产黄金山药三个淮山药品种每667m2产量分别为3477.4kg、3168.3kg、978.3kg。
|
||
宁夏首次利用粉垄栽培技术种植淮山药获得成功，标志着引进的粉垄栽培技术及相关淮山药品种，在宁夏等西北地区具有良好应用前景。
|
||
2012年，宁夏回族自治区农业综合开发办公室在银川市等地实施粉垄栽培淮山药示范。据调查，粉垄栽培淮山药每667m2产量均在3000kg以上。应用推广前景广阔。
|
||
（2）陕西
|
||
在广西农业科学院经济作物研究所的指导下，2013年，陕西省榆林市农业科学院引进淮山药品种和粉垄技术，在当地进行试验，当年取得成功，每667m2产量在2500～3000kg。2014年，种植面积扩大到13.33hm2，每667m2产量达3000kg左右。
|
||
三、大豆粉垄栽培应用效果
|
||
2010年，广西农业科学院经济作物研究所在广西宾阳县实施粉垄栽培大豆试验。
|
||
7月20日，经广西农业厅组织专家测产，粉垄栽培大豆单株豆荚数、单株豆粒数、百粒重分别较对照提高了55.10%、58.16%、6.59%。由此可见，粉垄栽培处理大豆各产量构成因素明显得到了显著改善，因而最终大豆籽粒产量也较高。粉垄栽培处理大豆鲜豆荚每667m2产量为649.7kg，比对照590.6kg增产10.01%。
|
||
四、甘薯粉垄栽培应用效果
|
||
宁夏回族自治区农业综合开发办公室与广西农业科学院院经济作物研究所韦本辉课题组协议引进粉垄农耕新技术，2012年首次在宁夏银川市宁夏农垦平吉堡现代农业科技示范园应用于玉米种植并获得成功。
|
||
2013年，粉垄种植甘薯。粉垄深度为30cm。9月23日，经有关人员测产：粉垄栽培甘薯每667m2产量达2313kg，比对照1746kg增产32.5%。
|
||
五、桑树粉垄栽培应用效果
|
||
2010年，广西农业科学院经济作物研究所进行粉垄栽培桑树的试验，粉垄深度50cm。
|
||
4月22日移栽长势大致相同的桑苗，移栽规格为1.1m×1.1m，田间管理按常规进行。9月30日，由广西农业厅组织相关专家进行测产。结果显示，与对照相比，粉垄栽培桑树的根系数、单株枝条数、单株枝条总长分别增加64.71%、37.55%、34.65%；每667m2叶片产量比对照增加54.81%。
|
||
六、白花扁豆粉垄栽培应用效果
|
||
2011年，广西畜牧研究所在本所试验场进行粉垄种植豆科牧草白花扁豆试验。
|
||
供试土壤有效氮100.1mg/kg，有效磷18.5mg/kg，速效钾108.8mg/kg，有机质12.3mg/kg，pH5.56。
|
||
2011年7月16日粉垄整地，试验设置2个处理，分别为粉垄50cm和深松50cm（对照）。
|
||
粉垄栽培的白花扁豆生长显著优于对照区植株。9月13日、11月29日、12月29日分别对2个处理的白花扁豆进行了产量调查。结果显示，采用粉垄栽培的白花扁豆产量分别较对照增产14.8%、20.3%、20.8%。
|
||
七、烟草粉垄栽培应用效果
|
||
2014年，广西农业科学院经济作物研究所和百色市烟草公司在靖西、隆林两县烟区，实施烟草粉垄栽培试验项目。
|
||
3月7日进行粉垄整地，粉垄深度30cm。
|
||
粉垄栽培烟草植株株高显著高于对照，且根系发达。
|
||
第三章 粉垄技术为开创“半有机性食物生产线”提供条件
|
||
第一节 中国目前的食物状况有必要对食物生产线进行反思
|
||
“病从口入”，是人们对吃入的食品的一种认识，是人们通常讲的要防止食用“被污染”的食品。
|
||
目前，中国人对食品和食品安全存在忧虑，这种忧虑来源于两个：一是生产源头田间和养殖产出农产品的安全性，另一个是食品在加工环节过程中的安全性。
|
||
现在，在人们“吃得饱”的时候，更多要关注的是“吃得好，吃得健康”，即关注种植和养殖生产出的农产品的安全性，这是食品安全的首要环节。
|
||
关于食物安全的问题，事实上，是近几十年来中国国民比较关心的问题。对食物安全关心的背景，是由于这些年来，食品在加工过程中，一些不法分子添加了一些对人体造成健康影响的化学品，常常被媒体报道曝光；另外一种背景，尚为隐性的，就是这些年在农业生产过程中，由于工业化、城镇化的发展，农村劳动力大量转移，传统农业生产过程中所使用的农家肥大量减少，随之而来的是大量靠使用化肥、农药、除草剂、激素等，来确保粮食和其他农产品的增长，它对人体健康的潜在影响造成医院人满为患，也开始被一些人们所认识。
|
||
在食物生产过程，从“农田到餐桌”的每一环节，由于大量使用农用化学品，通过被污染的土壤、被污染的灌溉水源甚至被污染的空气，都有可能对食物生产造成直接或者间接的污染。
|
||
因此，化肥农药等农用化学品大量使用，造成土壤污染、水体污染、粮食质量下降，以及养殖和食品加工过程中掺用农用化学品，这一问题已成为国民关注的焦点。在这种背景下，对目前的食物状况及其食物生产线，我们有理由进行反思，在保证中国人“吃得饱”的前提下，必须更多地考虑如何解决“吃得好，吃得健康”的问题。
|
||
第二节 传统农业可以说是一种“有机性食物生产线”
|
||
我国农业生产，从最初的刀耕火种到传统农业，经历了漫长的演变。
|
||
随着社会的发展，人类对自然、对农业生产的认知不断加深，农学思想也逐步形成和不断完善。由最初对大自然的畏惧、生存完全取决于大自然的“恩赐”的“顺天时，量地利”来取得食物维生，到传统农业阶段的通过传承、应用生产活动中积累的经验来发展生产，逐渐形成以农业为主，以畜牧业为辅的生产格局，以畜力牵引或人工操作的铁农具为其生产力标志，主要通过农业内部的能量循环进行再生产，此时中华民族以植物为主的食物结构开始确立，这种食物结构，应当说是最初的“有机性食物生产线”。
|
||
古代的刀耕火种农业，以烧成灰烬的林木杂草灰当作“肥料”，还未开始施用粪肥。传统农业的食物生产线，即“有机性食物生产线”，是遵循内部循环的模式，除草木灰外，已开始进行牲畜粪肥和农作物残体还田等循环利用的方式，形成人与自然协调发展的局面。
|
||
这一阶段，形成的食物生产模式——“有机性食物生产线”。它的特征，应当说是完全遵循了“天道法则”，是以人力使用锄头、畜力使用犁头等翻耕碎土耕作，有限度地利用了部分天地资源和施用农家肥来种植农作物，种植和养殖获取的农产品都是天然的，并形成良好的生产与消费循环。
|
||
这一“有机性食物生产线”，年年季季，产出的粮食、肉类，都是有机的，对人类是健康的、安全的；这一条“食物链”第一车间种植，单位面积土地产出率虽然较低，但品质好，对环境无污染，是我们祖先创造发明并千年延续的，它维持了青山绿水，对人类贡献巨大。
|
||
第三节 现行的现代化农业是“含有化学品成分的食物生产线”
|
||
经历了几千年的传统农业阶段，我们的祖先改造了田地，创造了农业工具，发展了农业文化；同时，发现和培育了大量植物优良种质资源，培育了大量的农家品种，是人类生存与发展的宝贵财富。
|
||
传统农耕，传统种植方法，传统施肥措施，不但养活了我们的祖先，而且给我们留下宝贵的农耕技术，留下了大片耕地，这些耕地，有地力，有沃土。可以想象，我们祖先生活的年代，可能是一种十分休闲的农业时代，天是蓝的，水是净的。
|
||
近几十年，随着工业化进程加快，农业现代化的探索与建立，以良种化、化学化（化肥、农药、激素、薄膜等）、机械化等为特征的现代化农业的生产途径，得到快速发展。由于工业“三废”、重金属等污染源，现代农业生产中过度投入的化肥、农药、激素等农用化学品，农业废弃物及牲畜排泄物等污染物的不合理排放，造成整个人类生存环境、农业生产环境，及整个食物生产线的污染日益加剧。这些问题，已经对我国粮食安全、食品安全和人类健康安全产生较大威胁。
|
||
现代化农业的生产过程，由于过度依赖农用化学品，我们可将这种生产模式，暂且称为“含有化学品成分的食物生产线”。
|
||
这种生产线，在现代化农业条件下，在拖拉机耕作过程中利用了部分天地自然资源，称为内部资源，外部资源则使用化肥等农用化学品，这种模式，虽然给农业生产带来了新的增产效果，但外部农用化学品的使用，导致了土壤、水体、大气等环境的污染，最终导致食物的污染，使自然界的“食物链”受到很大影响，包括田间害虫及天敌等和水体鱼虾被药杀，生态平衡受到严重破坏等多种负面效应也在日益显现。
|
||
良好的农业环境，是生产优质和不含毒物的农产品、畜产品和水产品的基本条件。罗锡文院士曾忧心指出，农业生产环境的安全与否，直接决定了农产品的质量与安全，而食品大多数来源于农产品，“农产品不安全，加工出来的食品也不会安全”。农业环境遭到污染，不但会破坏农业生产力，并且会直接威胁到广大人民的健康。
|
||
因此，现行农业生产模式下形成的“含有化学品成分的食物生产线”，是近几十年来，随着人口不断增长对粮食总量需求量不断增加而建立起的一条生产线。
|
||
这条生产线，一是以拖拉机犁翻或旋耕碎土耕作，广泛使用良种和水利灌溉，因耕层相对浅薄和土壤板结等限制了天地资源的充分利用，加上农家肥又甚少施用，不得不大量使用化肥、农药、薄膜、激素等，种植农作物获得了含有这些化学品成分的高额粮食（食物）产量，这些粮食（食物）又供饲喂畜禽而生产肉蛋；二是一些地区实行农田免耕栽培，大量使用化肥和农药防控病虫害，生产出含有农用化学品成分的农产品。两种耕作形式，如此年复一年的形成生产含有化学品成分的粮食、肉蛋“食物链”循环；这种生产线，单位面积土地产出率虽然比第一条生产线高，但农产品品质存在某些不足，有的被污染甚至对人体健康产生影响，有的还同时给土壤、水体、环境带来恶性污染。
|
||
第四节 粉垄农耕为形成“半有机性食物生产线”创造条件
|
||
一、“半有机性食物生产线”符合中国国情
|
||
美国加利福尼亚大学伯克利分校研究人员最新的研究表明，工业化农业中化肥的大量使用，不但对环境产生影响，其增产能力也在降低；加大可持续的有机种植方式在农业中所占的比例，是一种必然趋势，它可以减少对土壤、水体的污染和生物多样性的危害。
|
||
如果说，中国现行的现代化农业是一条“含有化学品成分的食物生产线”，不但影响环境，而且对人的健康造成危害，是目前中国人均耕地占有量少而不得不为之的，那么，粉垄技术的出现，可对这一食物生产线进行协调，既兼顾中国粮食增长不能完全摆脱对农用化学品的依赖程度，又能考虑中国粮食安全、环境安全乃至中华民族的安全，即使用以粉垄技术为重要载体+良种+适量化肥+重用天然降水+养殖的“半有机性食物生产线”的食物生产模式。
|
||
可见，这种“半有机性食物生产线”，符合中国国情。
|
||
二、“含有化学品成分的食物生产线”的利与弊
|
||
从历史看，我们的祖先实行的是一条“有机性食物生产线”。
|
||
在古代，农业生产主要是刀耕火种，以焚烧草木产生的草木灰为肥料，传统农业阶段以草木灰、人畜农家肥、秸秆还田等有机肥为肥料来源，这两个阶段所有生产资料都是内部循环，都是“有机”生产模式。
|
||
现在，由于进入现代化，面临人口增长与资源有限的双重压力，加上大量推广需要高肥高水方能发挥增产潜力的高产良种，还有农村劳动力转移等因素，中国正在走一条以大量使用化学肥料、农药、激素和薄膜等农用化学品的“含有化学品成分的食物生产线”。这一生产线，由于获得较好的增产作用，有利于增加中国粮食总产量，对促进中国经济社会发展发挥了作用。
|
||
但是，如上所说，这一生产线，潜在的土壤、水体等环境污染和对人体健康的危害问题，是不容忽视的。
|
||
三、粉垄技术应用于“半有机性食物生产线”的优势
|
||
“半有机性食物生产线”，是以粉垄技术为载体的传统与现代结合并轨的一种生产方式。
|
||
粉垄技术，由于可以善用天地资源，注重对天地资源的有效合理利用，在继承传统农业种地养地，加大施用有机肥料（农家肥和秸秆还田）的同时，适当减少化肥施用量，做到有机与无机相结合，既能保障现有土地农产品产出率的水平，又能提升农产品质量，更可贵的是可以减少水土流失和土壤、水体污染，能够实现农业的可持续发展目标。
|
||
“半有机性食物生产线”的特征，是利用天地资源高效友好利用型的粉垄技术，农作物最大限度利用土壤原生养分、土壤氧气和增存天然降水，提高作物光合效率，在合理施用或适量减少化肥农药等农用化学品条件下，能使作物增产10%～30%、品质提高5%以上；因为农产品部分回归自然，养殖的肉蛋品质也将会有所提升，因之暂且称为“半有机性”食物。
|
||
人类源于自然，就要与自然和谐相处，可以利用自然，但不能干扰或破坏自然。粉垄耕作技术，是现阶段最好地回移自然，是最利于人与自然协调发展的农业生产模式。因此，粉垄技术应用于“半有机性食物生产线”值得重视。
|
||
四、粉垄技术应用于“半有机性食物生产线”也是一种绿色增产模式
|
||
粉垄农耕，本着人与自然和谐共存的理念，通过增加内部循环减少对化肥和农药的依赖，减少对资源的压力和对环境的损害，保障粮食、食物安全，维护生态环境安全，进而保障人类的健康安全。它是传统农业和现代农业的“双轨合并”，即拥有了传统农业耕作上的培肥地力、与自然和谐发展的环保生态优势，又有了现代农业的高产出、高效率，从而可获得高经济效益。
|
||
因人口多、资源少，中国再走第一条食物生产线，已不现实；在中国，目前在走的仍然是一条粮食、肉类均含有农用化学品成分的“食物链”的食品生产线，粮食生产过程中化肥、农药单位面积施用量比世界平均高出2倍，比美国高出3倍，养殖过程中除了使用含有农用化学品成分的饲料，还使用含有激素等的添加剂饲料；粮食产量和肉蛋产量等增加了（粮食“十一连增”），但相对于第一条“有机性食物生产线”而言，不但农用化学品成分含量增加，同时也招致土壤、水体和大气污染，如此循环并长此以往，就可能形成不良累加效应，给国人造成健康与安全的隐患，其后果是可以想象的并且严重的，应引起国人警醒。
|
||
粉垄技术，应用于“半有机性食物生产线”，有利于回移自然。
|
||
农业部总经济师毕美家表示，中国粮食连年增产，但粮食生产的各种资源要素已经绷得很紧，生态环境承载压力在不断加大，今后应突出绿色增产模式攻关，把绿色理念贯穿于增产模式攻关的全过程，努力提升土地产出率、投入品利用率和劳动生产率。
|
||
农业部门正在采取一系列措施提高农业可持续发展能力，包括改良酸化、盐渍化等障碍性土壤，培肥地力，通过测土配方施肥、水肥一体化、深耕深松，保持耕地的肥力，促进水资源有效利用等。
|
||
显然，粉垄技术，也可以说是一种绿色增产模式，利用自然资源提升土地产出率、投入品利用率和劳动生产率，与现代农业的过度依赖农用化学品增产而言，也是在一定程度上回归了自然，回归了传统农业的部分色彩。
|
||
第二部分 粉垄增产机理与基本理论
|
||
第四章 粉垄耕作具有利用“天地资源”和促进作物增产的强势
|
||
第一节 “天地资源”的概述
|
||
一、“天地资源”的基本内涵
|
||
浩瀚宇宙，自然资源丰富，无穷循环。所谓“天地资源”：天的资源，是指太阳光能、天然降水（雨水、雪水）、空气中营养性漂浮物（通过天然降水下沉地面）、雷电（天空中下放的矿物质营养）、空气（氧气）等；地的资源，是指地球陆地表层上能耕作的土壤、土壤养分、土壤水分、土壤氧气、土壤微生物及地面有机物（动植物残体等）。
|
||
二、人类通过农耕利用天地资源
|
||
宇宙之万物生灵，自有其自然安排，各得其所，应当是一种“天道法则”。如牛马羊吃草，鱼类活于水体当中，人类取食于谷物与肉类，多是大自然之使然。
|
||
农作物生长发育，土地农产品产出，有周期性的规律，是一种自然规律与现象。可见，农作物的种植与利用，很大程度上是靠天、靠地、靠自然。但是，人类为满足农作物生长所需要的养分、水分等，为了获取更多的土地农产品产出量，适当增加土壤耕作深度与土壤松土量，增加施肥、灌溉等人为措施，创造良好的土壤生态环境和营养环境，以土壤中的氧气、水分、微生物等因素促进和带动其他天地资源和人工施用的肥料等的整体高效利用，促进作物更高产，也是可行的。
|
||
第二节 古老农耕对天地资源的利用
|
||
一、人类文明源于农耕
|
||
农业，是人类文明的第一基石，也是推动经济社会发展的第一要素；没有农业，就没有人类文明的延续，就没有今天高度文明和进步的社会存在。显然，人类文明源于农耕。
|
||
古老农耕，是人类最伟大的创制，它为人类的生存与发展开辟了先河。
|
||
二、中国农耕的起源
|
||
中国的古代农业，它的起源，一直是国内外考古学家、历史学家和农业科学家广泛关心的问题。
|
||
中国的农耕，应当是在距今约1.2万年前就开启了。当时，由于环境变化，需要人类开辟新的食物来源途径，于是在采集可食用植物的过程中，逐渐熟悉和掌握了食用植物的生长习性，然后开始尝试种植，并最终成功实现作物的栽培。从这时开始，就意味着人类开始用自己生产的食品，来代替自然提供的野生食物，即开创了一个伟大而崭新的农耕时代，这标志着我国农业的正式诞生。
|
||
三、中国农业的起源
|
||
中国的祖先，利用自己种植的植物（作物）获取的农产品，来养殖动物，距今约有1万年。其实，人们通过发明自己种植作物和饲养动物的生存方式，来获取肉蛋等食品来源，增加人体营养需求，这也是一个伟大事件。至此，人们就有了种植、养殖于一体的农业生产体系之雏形，也就是今天所说的农业生产体系，所说的人类食物生产线。
|
||
四、祖先的自然性农耕与生产
|
||
事实上，自有人类开启农事活动以来，我们的祖先，就完全是靠天、靠地、靠自然种植农作物来取得“五谷丰登”，解决当时人类生存和社会发展问题。诚然，人类在农事农耕发展过程中，这种靠天、靠地、靠自然谋求生存与发展，是利用当时的劳动工具（耕作工具），通过农耕活动，将部分天地资源转化为食物和生活所需。显然，不同时代，由于耕作工具的关系，对土壤耕作深浅程度不同，其利用天地资源数量和质量，明显不同。
|
||
在刀耕火种的条件下，人们只能采用以木质、石质的耒、耜、铲、锄等农具为主的耕作工具来从事简单的农事活动；这种农耕方式，所种植的植物或作物，其产量是可以想象的，因此，其所利用的天地资源数量也是非常有限的。
|
||
在这漫长的刀耕火种或低级耕作方式条件下，也形成了中国农业的传说——神农氏传说。
|
||
所谓神农氏传说，是中国农业从发生到确立的一整个历史时代的反映。《白虎通·德伦》记载：“古之人民，皆食禽兽肉，至于神农，人民众多，禽兽不足，于是神农因天之时，分地之利，制耒耜，教民劳作。”意味着中国农业从其产生之始，就是以种植业为中心的。
|
||
据《淮南子》记载：“古者，民茹草饮水，采树木之实，食蠃蠬之肉，时多疾病毒伤之害。于是神农乃始教民播种五谷，相土地宜，燥湿肥墝高下，尝百草之滋味，水泉之甘苦，令民知所辟就。”从“尝百草”到“播五谷”和“种粟”，就是这一过程的生动反映。对不同环境条件“相土地宜”，意味着当时已处于农业对天地资源利用模式的萌芽阶段。
|
||
第三节 传统农耕对天地资源的利用
|
||
一、农耕工具的发明、使用与传统农业
|
||
所谓传统农业，是在自然经济条件下，以铁器农具为主要生产工具，以人力、畜力为主要农业动力，靠世代沿袭下来的耕作方法和农业技术，以自给自足的自然经济居主导地位的农业。
|
||
传统农业技术，以铁犁、牛耕为标志，产生于战国，发展于秦，运用于两汉，成熟于隋唐，是在历史上形成的且又系统流传下来影响至今的一种农业文化。它具有低能耗、低污染等特点，在当今时代，依然有重要的借鉴意义。
|
||
随着传统农业的发展和技术的进步，农耕生产工具和生产技术都有了很大改进和提高。所谓“犁、耙、耱、打、压、锄”相结合的耕作技术，是传统农耕的高度体现。它是在传统农业发展阶段中，人们使用简单、合适的生产工具和长期生产实践中积累的经验技术，是靠大量使用人力、畜力以谋求产量提高的农耕方式。
|
||
农耕工具的改进，有力地推动了耕作方式和耕作制度的发展。生产工具是衡量生产力性质和发展水平的客观尺度，是人类改造自然能力的物质标志。青铜农具的出现是我国农具材料的一个重大突破，开始了金属农具代替木质、石质农具的漫长过程，开始了古代农业向传统农业阶段的转型。
|
||
传统农业阶段，主要由铜质农具、铁制农具、牛耕技术等作为生产的主要动力、技术；铁犁、牛耕的形成、发展，对我国传统农业技术的发展做出了里程碑式的贡献。
|
||
中国传统农业生产技术是由农业生产者在长期生产实践中通过经验积累形成并代代相传的。铁制整地农具，铁犁、铁锄、铁耙、耦犁、耧车的出现和运用极大地提高了生产力，农业技术对农业生产力的作用也显著增强。它的出现是传统农业精耕细作技术的前提，为后来的畜力——牛耕及精耕细作技术的提高提供了技术保障。汉代《盐铁论·水旱篇》记载：“农，天下之大业也；铁器，民之大用也。”《盐铁论·农耕篇》记载：“铁器者，农夫之生死也。”可见，农业生产与铁制农具已经密不可分。
|
||
牛耕（畜力）技术的运用是我国农业技术史上农用动力的一次革命。牛拉铁犁的牛耕时代（尤其是耦犁推行之后）的到来和广泛应用使农业生产面貌焕然一新，实现以畜力代替人力，明显扩大了耕地面积，并促进了深耕，引起了农业耕作上一系列的技术革新，是中国农业生产力发展中出现的一个新的里程碑。恩格斯也曾说过：“首先，我们在这里初次看到了带有铁铧的用家畜拉的耕犁，有耕犁以后，大规模耕种土地，即田间耕作，从而食物在当时条件下实际上无限制地增加，便有可能了。”这时候，人们就已深刻认识到耕作技术的提高对产量的提高有显著作用。据《荀子·富国》记载：“人善治之，则亩益数盆，一岁而再获之。”
|
||
二、传统农耕与耕作制度
|
||
传统农业的主要生产模式，尤其是北方旱作和南方水田技术的逐渐成熟，使得我国成为了当时世界上最大的农业国家，同时也奠定了中国文明早期的强大和日后的相对稳定。其主要是通过利用自然动力，使用农家肥料、灌溉技术和水产养殖中注意生物的有机循环利用而实现农业生产的。
|
||
在传统农业时期，人们在长期农业生产实践中，积累了丰富的传统农业经验，农学思想也得到认识，懂得如何因地制宜，保墒蓄水，合理利用自然资源，改土培肥地力等农业措施，同时开启了由连作种植，逐步取代古代农业阶段的休闲种植制，并在此基础上形成灵活多样的轮作倒茬方式。
|
||
三、传统农业的文明
|
||
几千年的中华传统农业，创造了灿烂辉煌的农业文明，她是中华文明的重要组成部分。传统农业技术，是人们在世世代代与自然的斗争和融合中不断积累和发展起来的，是广大劳动人民集体智慧的结晶，既受到自然条件的制约，又不断地改造自然，既受到政治、经济、社会制度的影响，又反作用于政治、经济、社会制度。经过与自然条件和社会条件的长期磨合，传统农业技术已具备了其完善的形式。
|
||
传统农业技术解决了人类的生存延续问题，应用传统农业技术生产出来的产品是绿色无污染的产品，其生产作业方式是可持续发展的农业生产方式。我国历来注重天人合一的生态观念，注重人与自然的协调相处，这种相互协调的思想在农业上的具体体现就是对自然资源的循环利用。
|
||
《齐民要术》的大农业观念主要表现为多种经营，这是我国传统农业的基本内容。“多种经营方式是在有限的土地上，开展地尽其利，物尽其用，尽量发挥人尽其才的作用，将水、陆资源之间和动、植物资源之间的相互关系调动起来，有机结合起来，利用生物作用在最大限度内使非生物（水、土、空气、阳光）为人类服务，从而形成良性生态系统。”说明在传统农业生产中，注重农业生态系统中光、热、水、气、土壤肥料与农作物生长发育之间及其农作物与农作物之间的组合搭配、协调统一，注重对光、热、水、气、土壤等天地资源的利用，才能使生态系统协调高效运作。
|
||
中国传统农业技术，大大提高了土地生产能力和粮食产量，为国家的粮食安全和民族的繁衍兴旺做出了不可磨灭的贡献。19世纪上半期，中国人口数量达到近代人口增长趋于停滞前的峰值4亿数千万。当时的中国传统农业，较先前相比，无论耕地面积还是粮食作物单位面积产量，也都有很大的增加或提高，从而才养活了数倍于以前的巨量人口。
|
||
传统农业阶段就已注重农业生产必须要尊重自然规律，农业对自然资源的利用要“取之有度”“以时禁发”。《齐民要术·种谷篇》曰：“顺天时，量地利，则用力少而成功多；任情返道，劳而无获。”强调农业生产只有在遵循自然规律的前提下才能获得发展；反之，违背自然规律，农业生产只会徒劳无获。《管子·八观调》曰：“山林虽广，草木虽美，禁发必有时；山泽虽广，草木毋禁，壤地虽肥，桑麻毋数……闭货之门也”，也就是说即使有充足的自然资源，但如果不注意把开发和保护结合起来，也无法利用它们来达到致富的目的。
|
||
另外，据贾思勰所著的《齐民要术》记载，当时人们就已经意识到，合理适当的养护土地，实际上有着非常深厚的学问。其中详细阐述了包括改造和熟化土壤、保蓄水分、提高地力、作物轮作换茬、绿肥种植翻压、田间井群布局以及冬灌等方面的用地养地问题。该书中还强调在尊重自然规律的基础上，充分发挥人的主观能动性，对自然资源进行充分而合理的开发利用。当时人们已意识到生态系统各要素间的相生相利、相斥相克的关系，并对其加以充分利用，使农业生产在不破坏原有自然生态系统的前提下满足人们的需要。
|
||
四、与刀耕火种相比，人力、畜力耕作增加了天地资源的利用
|
||
古代农业的雏形，是刀耕火种，是一种原始、典型的自然性农业。由于是刀耕火种，作物（植物）几乎在土地浅层种植，利用天地资源的数量是十分有限的。
|
||
随着人力、畜力等耕作方式的发展，加深了土地的耕作深度和提高了土壤的碎土量，在一定程度上增加了天地资源的利用数量，进而提高了农作物单位面积的产量。
|
||
第四节 现行农耕对天地资源的利用
|
||
一、现代农业概念
|
||
现代农业，相对于传统农业而言，是广泛应用现代科学技术、现代工业提供的生产资料和科学管理方法进行的社会化农业。
|
||
现代农业的产生和发展，大幅度地提高了农业劳动生产率、土地生产率和农产品商品率。现代农业阶段主要以科学技术为核心，生产技术和方法建立在科学理论和科学实验基础上，通过不断的技术革新推动农业技术的发展和农业的革命。
|
||
二、现代农业的耕作特征
|
||
现代农业的耕作特征，是沿用传统耕作的畜力犁头翻耕碎土耕作模式的痕迹，由以拖拉机为动力牵引犁耙等工具进行犁翻碎土，耕作深度较畜力犁头耕作加深，耕作效率提高，从而促进作物单产提高。
|
||
拖拉机耕作，是农耕史上发生的一次重要创举。它是农业生产经历了古代农业和传统农业两个发展阶段后，随着工业化进程的加快，人类向自然索取食物的技术能力大大增强，可配置犁头（犁铧）的整地工具——拖拉机的诞生与广泛应用，大大加快了农业机械化的步伐，极大地加快了耕地面积的扩大，耕层土壤深度的增加。
|
||
三、拖拉机耕作再次增加了天地资源的利用
|
||
根据观察，传统人力、畜力耕作，一般耕作深度为8～10cm，深的可达12cm左右；拖拉机耕作，小型拖拉机如旋耕机一般耕作深度为10～12cm，大型拖拉机耕作深度可达20cm以上，但是由于其需要多次往返犁耙碎土，在机械重力车轮碾压下，往往深耕不能保持深松，多数情况下，耕层松土层保持在16～18cm。尽管如此，拖拉机耕作不仅在耕作效率上比人力、畜力提高数倍，而且耕作层得到较大幅度加深，对天地资源利用的数量和质量也随之显著增加，土地农产品产出率也得到较大幅度提高。
|
||
四、拖拉机耕作是现代农业发展的基础
|
||
我国是从19世纪40年代起迈入现代常规农业技术期的；而我国真正进入现代农业时期，是新中国成立以来，逐渐发展起来的以大量使用农业机械、育种技术、化肥制造与施肥技术、有机合成农药技术、塑料薄膜技术以及灌溉技术等为基础的以工业投入为主的工业化农业阶段。现代农业，广泛引入和应用了现代科学技术。近些年，现代工程技术、信息技术、生物技术（以基因工程技术为主）等高新技术也发挥着越来越大的作用，使农业生产力水平显著提高，农作物产量大大增加，粮食的产量基本上满足了当代人对食物的需求。
|
||
第五节 粉垄耕作为高效友好利用天地资源提供新路径
|
||
一、粉垄技术解决了千年耕作加深的期盼
|
||
由广西农业科学院韦本辉研究团队发明的粉垄机械及粉垄耕作技术，为高效友好利用天地资源提供了新路径。
|
||
土地、土壤是农作物赖以生长的基础；耕地土壤的耕作层和松土层的厚薄，在一定程度上决定作物的生长好坏及产量。人类为了加深耕地土壤的耕作层和松土层，苦苦探索和追求，经历了数千年，由原始的石器工具，发展到铁器的锄头、犁头，到拖拉机牵引的犁头、刀具，耕作深度由几厘米逐步加深到现在的十几二十厘米。
|
||
在这漫长的过程中，人们的农耕和农事活动追寻的目标，希望通过加深土壤耕作层的形式，来更多地利用天地资源，以提高作物产量，同时又能就地更多地增存天然降水，解决人类所需要的食物、环境等，终于由粉垄技术的发明，而得以解决。
|
||
二、粉垄耕作具有拖拉机等累加增产效应规律
|
||
千年以来，以锄头、犁头等农具进行翻耕碎土种植作物方式，经历了从人力、畜力到拖拉机耕作的由浅耕到深耕，其松土量由少到多，天地两个方面的资源利用数量，也由少到多，作物产量也相应地由低到高的发展过程。可见，对天地资源利用的数量程度，土地深耕深松的比浅耕且土壤板结的大，作物产量也高，这是一种自然规律。
|
||
笔者的试验结果显示，在没有施肥的条件下种植玉米、花生，采用人力、畜力、拖拉机、粉垄等耕作方式，后者对应前者增产依次呈8%～10%的规律效应（图4-1）；但是，粉垄耕作比拖拉机耕作可加深1倍以上，重新构建良好的土壤耕作层，更有效地利用天地资源，较大程度回归自然（可适当减少化肥施用量等），而使农作物增产10%～30%，土地增存天然降水100%。
|
||
图4-1 不同耕作模式的规律性增产效应示意
|
||
第五章 粉垄技术善用天地资源促进作物增产和环境改善的机理
|
||
第一节 粉垄耕作的独特功能与效应
|
||
作物（植物），是个生命体，与动物及其他生物一样，需要养分、水分、空气（氧气），需要温度、光能，等等。农作物生存与繁衍至今，既经受了自然的选择，又适应了自然而生长。它的产量高低、品质好坏，在较高程度上决定于自然，决定于自然土壤生态环境与养分、水分、空气（氧气）的供给程度。
|
||
自然环境，也是经过长期的人类活动和自然运动而形成的。与人类活动最为密切的是耕地土壤、江河湖泊乃至气候等。耕地土壤的状况好坏，直接影响到农作物的生长发育；反过来，人类农耕不合理的操作，尤其是在种植过程中过度 “索取”，过度使用化肥、农药等农用化学品，也会造成土壤贫瘠，甚至造成土壤被污染破坏。
|
||
可见，农业活动和农业生产，一方面要遵循自然“天道法则”，按照农作物生长发育规律，满足其高产所需基本条件；另一方面，也应当做到种地养地，维护生态环境的平衡，以期做到可持续发展。
|
||
粉垄农耕，就是建立在既按照农作物生长发育规律，满足其高产所需基本条件，又力求做到种地养地，维护生态环境的平衡的基础上发展而来的耕作措施。它的出发点和落脚点，在一定程度上，可称为一种遵循自然“天道法则”的农业生产措施。
|
||
粉垄技术，是一种善用天地资源的技术，它在粉垄耕作过程中产生了重要效应：一是由于粉垄耕作比拖拉机耕作深耕深松，重构了耕地的耕作层；二是粉垄耕作利用螺旋钻头的盘刀横向切割土壤碎土，土层组成不改变；三是粉垄耕作土壤结构更趋合理，疏松透气，且不易板结，在作物种植期内甚至两三年都不容易黏结，保持较好的通透性；四是粉垄耕作土壤，由于粉垄耕作螺旋钻头高速运转切割土壤，在瞬间高温等物理条件下，土壤养分容易被激活而使速效性提高。
|
||
由于这些效应，粉垄耕作与栽培营造了传统耕作难以实现的功能：一是营造和扩大了良好的土、水、气“三库”的库容量；二是在作物生长过程中具有“4461”效应；三是在作物栽培上表现了“六个提高”的效果。
|
||
粉垄耕作与栽培取得作物增产、品质提升，耕地天然降水储存增加，是由于友好高效利用了天地资源的结果，显然是粉垄技术促进作物增产、环境改善的机理所在。
|
||
第二节 粉垄耕作营造和加倍扩大耕地土、水、气“三库”库容量
|
||
一、粉垄耕作重构耕作层，扩大土壤原生养分库
|
||
粉垄耕作，打破现有犁底层，重新构建了耕作层，松土层比传统耕作加深1倍或1倍以上，其松土总量也相应增加1倍或1倍以上。
|
||
人类自从有了农耕和农业以来，种植农作物，主要靠土壤中原生养分和速效养分的有效供给；不同耕作方式对土壤深松程度不同，作物利用原生养分数量和生长效果不同；作物对土壤原生养分和速效养分利用与产量表现，在人力整地、牲畜整地、拖拉机整地和粉垄耕作整地方式上，已经经过试验证明，呈递增式的增产规律，递增幅度一般在8%左右。
|
||
粉垄耕作过程中，螺旋形钻头快速旋磨粉碎土壤，其一是旋磨过程瞬间释放的热量可有效地激活、释放土壤中的养分，尤其是犁底层及其以下土壤中沉积的养分有效活化；其二粉碎后的土壤土质疏松，土体中水分分布均匀，透气性好，氧气含量丰富，近而增加了好氧微生物的活性和土壤酶活性，促进了其对有机质的分解与利用，使粉垄耕作具有培肥地力的功效。因此，粉垄耕作土壤可形成一个庞大的“土壤养分库”。
|
||
粉垄整地后有机质和土壤速效养分显著增加：
|
||
（1）2010年，广西农业科学院经济作物研究所分别在广西武鸣县宁武镇、广西农垦金光农场进行的粉垄整地操作结果表明，旱地实施粉垄整地土壤比未整地的原土土壤有机质、有效氮、有效磷和速效钾含量分别增加3.02%～35.16%、6.80%～39.54%、2.81%～44.46%、7.72%～53.71%；在广西南宁市心圩镇的结果显示，水田实施粉垄整地比未整地的原土土壤有机质、有效氮、有效磷和速效钾含量分别增加19.64%、24.02%、24.27%、57.78%。
|
||
（2）宁夏农垦农林牧技术推广服务中心在宁夏回族自治区引黄灌区实施的粉垄栽培玉米试验显示，在玉米收获后，粉垄较对照有机质、有效磷含量增加，全氮、有效氮含量降低；0～20cm土层速效钾含量增加5mg/kg，20～40cm土层降低36mg/kg。
|
||
（3）2010－2011年，对稻田粉垄后早季种植水稻，晚季免耕种植水稻后的土壤进行测定，结果显示，粉垄栽培后第二季的土壤速效养分含量及单位面积速效养分总量仍然增加。与对照相比，粉垄稻田的有效氮每667m2总量增加率为46.62%，有效磷每667m2总量增加率为51.67%，速效钾每667m2总量增加率为115.12%。
|
||
第六季采用轻耕栽培种植早稻。粉垄稻田土壤有效氮、有效磷、速效钾含量每667m2分别增加48.46%、23.85%、32.89%，土壤全氮、全磷、全钾含量每667m2分别增加25.03%、31.12%、25.59%，有机质含量增加21.46%。
|
||
二、粉垄耕作营造和扩大土壤水库
|
||
1．粉垄耕作后的土壤蓄水量显著提高
|
||
（1）中国农业科学院农业资源与农业区划研究所在河北省沧州市吴桥县对粉垄耕作的土壤进行土壤物理性状及粉垄耕作对多季作物生长的影响研究显示，粉垄耕作后的土壤更利于降水入渗，具有储蓄更多水分的优势，尤其是干旱时期，这一优势更加明显。
|
||
土壤蓄水量两年内粉垄耕作比旋耕处理显著增加，不同耕作处理在不同生育时期的土壤蓄水量有较大的差异，在春玉米抽雄吐丝期，粉垄30cm处理的0～30cm土层土壤蓄水量比旋耕处理增加19.51mm，提高55.82%；冬小麦返青期，粉垄30cm处理的0～30cm土层蓄水量比旋耕处理增加4.39mm，提高8.22%；冬小麦开花期，粉垄30cm处理的0～30cm土壤蓄水量比旋耕处理增加3.86mm，提高9.21%；在夏玉米抽雄吐丝期，粉垄30cm处理的0～30cm土层土壤蓄水量比旋耕处理增加6.36mm，提高6.77%。
|
||
（2）甘肃省旱地农业研究所吕军峰等进行了粉垄栽培马铃薯研究，该研究通过测定粉垄栽培马铃薯后越冬休闲期的土壤储水量，表明粉垄耕作的0～100cm土层土壤平均含水量为16.05%，比对照提高了27.38%；粉垄栽培马铃薯后越冬休闲期每667m2土壤储水量为107m3，比对照增加6.2m3，增幅达6.15%。
|
||
2．粉垄耕作后的水分利用效率大幅提高
|
||
中国农业科学院农业资源与农业区划研究所在河北省沧州市吴桥县实施了粉垄耕作，对土壤水分及春玉米生长利用土壤水分效率的研究发现，粉垄耕作后的耕层疏松深厚，土壤调蓄水分能力增强，总耗水量降低，产量水分利用效率显著提高，粉垄30cm处理的产量水分利用效率为23.6kg/（mm·hm2），比旋耕提高了31.1%。
|
||
3．粉垄耕作后的土壤水分入渗速率显著加快
|
||
利用取自广西隆安县旱地的粉垄耕作土壤和拖拉机耕作土壤（对照）测定水分入渗速率，结果显示粉垄耕作土壤比对照下渗速率加快54.05%（表5-1）。表明粉垄能提高对天然降水的储存利用率。
|
||
表5-1 粉垄耕作土壤水分入渗速率
|
||
三、粉垄耕作营造和扩大土壤氧气库
|
||
1．粉垄耕作土壤孔隙度增加、容重显著降低
|
||
（1）不同耕作处理对土壤容重影响很大，粉垄耕作可以改变土壤物理性质，在实施粉垄耕作两年内土壤容重一直保持显著低于旋耕处理。中国农业科学院农业资源与农业区划研究所的研究显示，在春玉米收获期，粉垄30cm处理在15～20cm土层土壤容重比旋耕降低6.23%；在夏玉米收获季，粉垄30cm处理在20～30cm土层土壤容重比旋耕降低13.99%。
|
||
（2）中国农业科学院农业资源与农业区划研究所在辽宁昌图县实施了粉垄耕作对东北棕壤物理性状及春玉米生长的影响研究，该研究发现粉垄耕作30cm与旋耕（12～15cm）相比，0～20cm土层土壤容重降低3.68%～6.25%，20～40cm土层土壤容重降低2.88%～7.87%；粉垄耕作50cm与旋耕相比，0～20cm土层土壤容重降低3.68%～9.38%，20～40cm土层土壤容重降低4.32%～8.66%。
|
||
（3）宁夏农垦农林牧技术推广服务中心，在宁夏银川引黄灌区实施了粉垄栽培对玉米生长和产量的影响研究，结果表明，在玉米收获后，土壤容重比种植前降低。粉垄与对照相比，种植前和收获后，0～20cm土层土壤容重分别降低3.05%和1.41%，20～40cm土层土壤容重分别降低7.41%和4.58%。
|
||
（4）河南省农业科学院在潢川县现代农业示范基地进行小麦粉垄栽培试验研究，在小麦生长后期进行土壤耕层紧实度的田间测定，结果表明粉垄耕作土壤耕层（0～15cm）紧实度为7.2kPa，对照土壤紧实度为17.87kPa，粉垄比对照降低59.71%。
|
||
（5）粉垄耕作后的土壤种植多季作物后仍能保持较深耕作层，且土壤质地疏松，有良好通透性。
|
||
2012年7月，对在广西玉林市福绵区、北流市民安镇稻田粉垄后第三季土壤紧实度的测定结果显示，在福绵区试验点，与对照相比，粉垄耕层深度15～30cm土壤紧实度降低68.0%～333.33%；在北流市试验点，与对照相比，粉垄耕层深度22～30cm土壤紧实度降低56.55%～126.00%。
|
||
2012年10月，对在广西玉林市福绵区、北流市民安镇稻田粉垄后第四茬土壤紧实度的测定结果显示，在福绵区试验点，与对照相比，粉垄耕层深度20～30cm土壤紧实度降低20.34%以上；在北流市试验点，与对照相比，粉垄耕层深度20～30cm土壤紧实度降低63.19%以上。
|
||
在北流试验点的稻田粉垄耕作深度至第六季时仍保持22cm，与对照相比，耕作层加深7cm，土壤容重降低10.56%。粉垄稻田土壤紧实度耕作层0～15cm为0，比传统耕作0～15cm 71kPa减少100%以上；粉垄稻田土壤紧实度耕作层15～20cm 867kPa，比传统耕作15～20cm 1398kPa减少37.98%。
|
||
（6）2015年8月，对广西北流市民安镇稻田粉垄后第一季进行干土抛秧种植水稻，第二季实行轻耕或免耕后种植水稻，在分蘖盛期测定土壤松紧度，结果显示，粉垄耕作土壤比对照降低59.43%～80.14%，表明粉垄稻田在淹水条件下仍具有良好的通透性，让水稻根系更充分地利用氧气，促进其生长发育。
|
||
2．粉垄栽培的作物根系活力增强间接表明“增氧”的功效
|
||
（1）广西农业科学院水稻研究所在南宁市广西农业科学院实施的粉垄栽培水稻验证性试验表明，粉垄耕作方式，有利于水稻植株分蘖中后期的分蘖生长，全生育期白根多，根系活力强，叶片叶色值SPAD显著增加，且叶片持绿时间长，叶片净光合速率高。
|
||
（2）中国农业科学院农业资源与农业区划研究所在辽宁昌图县进行的粉垄耕作栽培玉米研究发现，在拔节期，粉垄耕作30cm处理与旋耕相比，玉米根数、根长和根体积分别高12.00%、6.97%和20.93%；粉垄耕作50cm处理与旋耕相比，玉米根数、根长和根体积分别高13.20%、9.67%和23.26%。在灌浆期，粉垄耕作30cm处理与旋耕相比，玉米根数和根长分别高10.00%和10.93%；粉垄耕作50cm处理与旋耕相比，玉米根数、根长和根体积分别高14.00%、13.46%和7.29%。
|
||
（3）广西畜牧研究所蒋玉秀等进行了粉垄拖拉机整地后种植豆科牧草白花扁豆试验研究，结果显示，粉垄栽培的豆科牧草白花扁豆生长显著优于对照区，与对照区相比，白花扁豆根数增加17.6%～60.85%，主根长增加10.4%～90.2%，根瘤数增加42.7%～223.3%，分蘖数增加47.8%～118.1%，株高增长20.4%～106.9%。
|
||
土壤疏松、通透性能好，根系才能长好，活力才能更强，植株才能生长得更好。以上这些研究都间接地证明，粉垄耕作后的土壤具有“增氧”的功效。
|
||
原生养分大幅增加，土壤中溶氧空间大，氧气大量增加，土壤中储藏的水分数量增加，为作物进一步高产创造了良好的土壤生态环境。粉垄这种高效利用土壤、水分、氧气等自然资源促进作物增产，并兼顾水资源利用和生态功能，是传统农业特别是传统精细农业的一种“升级版”，是突破现代农业目前处于停滞不前的一个突破口。
|
||
第三节 粉垄技术产生的“4461”效应
|
||
一、粉垄耕作产生的“四个增”效果分析
|
||
粉垄耕作深度可达35～40cm，比传统拖拉机耕作的15～20cm可加深1倍甚至更多，因此，土壤耕层松土量相应增加1倍以上；如上所述，粉垄耕作，增扩土壤“三库”库容量，激活土壤原生养分，使土壤原生养分利用量增加10%以上；增加土壤储存天然降水的能力，进而增大土壤水库100%；使土壤疏松透气，容氧量大幅提升，土壤氧化还原电位可增加3倍以上，而促进土壤氧气库库容增大1倍以上。
|
||
二、粉垄耕作产生的“四个减”效应
|
||
1．减少水土流失20%以上
|
||
2013－2014年，在广西隆安县坡度15°左右旱坡地连续实施2年集雨地表径流试验，3次重复共6个集雨区。结果显示：木薯粉垄种植保水保土保肥能力提高20%～50%。其中，粉垄栽培发生地表径流12次，比对照减少7次，减幅达36.84%；粉垄栽培径流流失水量每667m2 3864.25L，比对照减少2840.79L，减幅达42.37%；粉垄栽培土壤流失量每667m2 393.72kg，比对照减少435.33kg，减幅达52.51%。因此，粉垄耕作过的土壤减少水土流失至少可达20%以上。
|
||
2．减少碳排放量
|
||
有报道显示，淹、灌稻田甲烷的年释放量可达2×107～1×108t，占甲烷释放总量的4%～20%。水稻在甲烷释放中起了重要作用，由水稻植株释放的甲烷可占稻田甲烷释放量的90%。影响甲烷排放的几个主要因素有温度、产甲烷细菌和甲烷氧化细菌、pH。环境中的甲烷在厌氧生境中由产甲烷细菌形成，粉垄耕作的稻田，在水稻的整个生育期，大部分时间处于干水状态，且土壤通透性能好，氧气含量高，抑制了产甲烷细菌的活性，利于增强甲烷氧化细菌活性，因此，大大减少了水田的甲烷等温室气体的排放，降低了稻田碳排放量。
|
||
3．减低耕层土壤含盐量30%以上
|
||
粉垄耕作具有“淡盐”效果。2012年，宁夏农垦农林牧技术推广服务中心在宁夏引黄灌区农垦平吉堡现代农业示范园区进行粉垄玉米试验研究，测定种植前粉垄耕作与传统耕作的土壤发现，粉垄耕作0～20cm土层土壤含盐量比对照降低54.72%，对照土壤含盐量为1.06g/kg，粉垄耕作土壤含盐量仅为0.48g/kg。
|
||
4．减低重金属含量
|
||
初步分析，粉垄耕作，土壤疏松，土壤中含有的一些重金属通过雨水渗透下沉，尤其是稻田，通过干湿交替，部分可能随水排掉。
|
||
三、粉垄耕作栽培使作物“六个抗”能力提升
|
||
1．抗干旱
|
||
粉垄耕作与栽培，由于粉垄土壤疏松，尤其是土壤表层不容易黏结结膜，下雨时得以迅速将雨水吸收下渗；由于土层比传统耕作加深了1倍，松土层厚，有利于储存大量雨水；再由于土壤结构良好，部分毛细管被切断，土壤中的水分不容易被蒸发损失；土壤中的水库，在干旱气候条件下，随时能够调用给作物（植物）生长利用。
|
||
因此，粉垄耕作营造的土壤“水库”，具有较好的抗干旱能力和作用。
|
||
2．抗高温
|
||
粉垄耕作土层加深，作物根系生长与分布环境明显优于传统耕作的土壤环境。粉垄耕作与栽培，作物根系在土壤中多呈垂直分布状态（传统耕作土壤作物根系呈横向分布），根系增长而加深。
|
||
不同深度的土壤温度受外界气温影响不同，一般土层深厚的土壤温度变化较小，相对恒定。在高温条件下，越往表层土壤温度越高。粉垄耕作栽培的作物，由于部分根系处在较深土层中，在一定程度上也抵御了高温环境的不利影响。
|
||
3．抗低温
|
||
在北方实施粉垄耕作后，可使土壤温度提升。据中国农业科学院农业资划与农业区划研究所在辽宁省昌图县东嘎镇坤都村进行的试验结果表明，粉垄比传统旋耕土温提高1℃左右；结合地膜覆盖的处理土温比旋耕提高2～4℃。
|
||
4．抗病虫害
|
||
2014年，由湖南杂交水稻研究中心在湖南省隆回羊古坳乡进行的粉垄栽培杂交稻试验研究的专家组测产结果表明，采用粉垄技术种植的杂交稻，比传统耕作的杂交稻，普遍长势好、稻穗长、稻秆健壮，且抗病虫害。
|
||
5．抗倒伏
|
||
粉垄耕作栽培，作物根系特别发达，深扎广布，抗倒伏能力增强。
|
||
据观察，粉垄栽培水稻，不但根系发达，植株健壮，而且其植株基部2个节的茎壁厚度，比传统耕作栽培的水稻增厚20%左右。如湖南省隆回县羊古坳乡种植的粉垄超级稻，其茎壁明显比对照增厚。
|
||
在不良环境条件下，如水稻成熟期遇到强降雨或台风天气，传统耕作的水稻容易倒伏，而粉垄栽培的水稻仍表现较好的抗倒能力。广西北流市民安镇，粉垄耕作后第八季种植的水稻，在成熟期仍表现较好的抗倒伏、保增产特性。
|
||
6．抗衰老
|
||
粉垄耕作抗衰老能力较强。中国农业科学院农业资源与农业区划研究所研究显示，在春玉米灌浆中后期群体叶面积指数均极显著高于旋耕处理，其中粉垄30cm处理的群体叶面积指数比旋耕处理高1.04，提高22.91%；在冬小麦花期差异最大，其中粉垄30cm处理的群体叶面积指数比旋耕处理高1.96，提高48.89%。
|
||
四、粉垄耕作可获得“一个提高”
|
||
粉垄栽培促进作物光合效率提高10%以上。
|
||
2010年，在南宁市宾阳县测定粉垄栽培玉米和花生在收获前20d的光合相关指标，结果表明，粉垄整地种植玉米和花生的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率均高于拖拉机整地、畜力整地和人力整地，且与它们之间达到了显著或极显著差异水平，其中，粉垄比拖拉机整地的净光合效率提高12.30%。
|
||
植物的“源”与“库”是相辅相成的关系，作物生长前期，根部“源”长势好，根系发达多且壮，具有吸收和利用更多养分和水分的能力，就能为地上部的“库”转运更多的养分和水分，促进地上部快速生长，所谓“根深叶茂”，地上部长得茁壮旺盛，光合效率提高，就能将更多的碳水化合物提供给根部，以相互促进，共同生长。
|
||
第四节 粉垄技术产生的“六个提高”
|
||
一、土地农产品产出率大幅提高
|
||
自2009年以来，在中国农业科学院和多个省农业科学院专家配合下，在广西、广东、湖南、河南、河北、辽宁、甘肃、宁夏、海南等9省份的水稻、玉米、小麦、马铃薯等13种作物上进行粉垄栽培应用，证实其增产10%～30%；南方地区水稻可增产10%～20%，北方小麦、玉米可增产15%～30%。表明粉垄技术使土地农产品产出率得到大幅提高。
|
||
（1）2014年，广西农业科学院与湖南杂交水稻研究中心和湖南农业大学合作，在湖南省隆回县羊古坳乡进行粉垄超级稻试验，粉垄栽培杂交稻每667m2产量723.65kg，比传统耕作的杂交稻增产10.17%。
|
||
（2）2011年2月起，广西农业科学院在广西北流市民安镇兴上村定点进行稻田粉垄栽培试验，该研究显示粉垄耕作一次后可多年多季持续增产，该试验点的研究结果显示，第一季水稻每667m2产量达672.00kg，比对照增产22.40%；第六季每667m2产量达641.56kg，比对照增产18.44%；6季水稻总产量平均每667m2达599.03kg，比对照增产11.10%。
|
||
（3）2011－2012年，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所在河北省沧州市吴桥县进行粉垄试验，粉垄后当季种植春玉米，粉垄耕作30cm处理的每667m2产量达到了729.06kg，比对照增产9.80%；第二季经旋耕后种植冬小麦，每667m2产量达503.06kg，比对照增产34.22%；第三季经旋耕后种植夏玉米，每667m2产量达到875.19kg，比对照增产31.24%。粉垄耕作后第四年小麦每667m2仍增产141.59kg，增幅32.57%。
|
||
（4）2011年，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所和辽宁省农业科学院在辽宁昌图县进行粉垄耕作种植玉米试验，粉垄耕作30cm处理的玉米籽粒每667m2产量达到了724.3kg，比对照增产10.1%。
|
||
（5）2011年，与宁夏农垦局合作，在宁夏引黄灌区进行粉垄栽培玉米试验，粉垄栽培的玉米产量比传统整地增产12.1%。
|
||
（6）2011年，甘肃省旱地农业研究所在甘肃定西进行了粉垄栽培马铃薯研究，马铃薯当年增产35.48%，第二年增产15.6%。
|
||
（7）2011年，在广西玉林市福绵区进行稻田粉垄栽培马铃薯试验，研究结果显示，与对照相比，每公顷产量增加5607kg，增产率25.05%。
|
||
（8）2011年，广西畜牧研究所进行粉垄拖拉机整地后种植豆科牧草白花扁豆试验研究，结果显示，粉垄栽培的豆科牧草白花扁豆生长显著优于对照区，植株产量增加14.8%～20.8%。
|
||
（9）河南省温县2014年粉垄深度为30cm以上栽培的小麦平均每公顷产量8485.65kg，比对照6520.65kg增加1965kg，增幅达30.13%；第二茬种植花生每667m2增产66.62kg，增幅21.42%。
|
||
（10）湖南杂交水稻研究中心粉垄直播水稻每年每667m2增130.5kg，增幅15.88%。
|
||
（11）河南省潢川县2012年粉垄当季栽培小麦增产23.4%，第二季种植水稻增产9.3%。
|
||
（12）2014年，广西农业科学院水稻研究所粉垄栽培水稻试验，在节省化肥10%条件下每667m2增产水稻93.37kg，增幅20.36%。
|
||
（13）2015年，广西农业科学院在北流市民安镇兴上村实施“水稻粉垄干土抛秧种植技术”，平均每667m2产干谷620.23kg，比对照增产126.07kg，增幅25.51%。
|
||
二、农产品品质提高
|
||
粉垄耕作后使农产品品质得到提高。
|
||
（1）广西农业科学院在北流市民安镇兴上村试验表明，粉垄栽培的稻米整精米率提高4.35%，稻米垩白粒率降低25%，由二级升为一级，稻米垩白度下降43.75%，稻米蛋白质含量提高13.58%，由三级升为二级。
|
||
（2）甘蔗新台糖22，粉垄栽培的甘蔗蔗糖分达15.67%，比对照增加5.17%；蔗汁蔗糖分达18.56%，比对照增加5.75%；蔗汁还原糖分为0.37%，比对照降低9.76%。
|
||
（3）粉垄栽培的大豆桂早2号蛋白质含量达39.2%，比对照增加12%。
|
||
（4）粉垄栽培马铃薯陇薯3号的粗淀粉含量达181.8mg/kg，比对照增加7.19%；水分含量为76.3%，比对照降低1.3%（甘肃省农业科学院测试中心检测）。
|
||
（5）粉垄栽培的不同木薯品种鲜薯淀粉含量增加3.23%～18.67%。
|
||
（6）粉垄栽培的豆科牧草白花扁豆粗蛋白含量达16.6%，比对照增加18.8%。
|
||
可见，在不增施化肥、农药等农用化学品的情况下，粉垄耕作可使农产品产量增加和品质改善，这为国人吃得饱、吃得健康提供了食物基础，有利于降低国人因长期大量食用过量农用化学品食物带来的健康风险。
|
||
三、比较效益提高
|
||
（1）中国农业科学院专家在河北沧州市吴桥县曹洼乡前李村进行了粉垄栽培连续试验，2011年粉垄深度30cm以上，第二年小麦每公顷增产1924.8kg，增幅34.2%，第三年玉米每公顷增产3124.9kg，增幅31.24%。
|
||
（2）甘肃定西粉垄耕作马铃薯，同一块地第一年每667m2纯收入891.86元，比对照增收263.48元，增幅41.93%；第二、三年传统耕作栽培，3年合计，增收639.07元，增幅23.14%。
|
||
（3）2014年，在湖南沅江实施的粉垄双季稻直播试验，粉垄耕作的早稻每667m2净利润548.12元，传统耕作早稻每667m2净利润480.12元，每667m2净效益比传统耕作增加14.16%；粉垄耕作的晚稻每667m2净利润565.5元，传统耕作晚稻每667m2净利润395.9元，每667m2净效益比传统耕作增加42.84%，双季稻合计每667m2年净效益增加237.6元，增幅21.33%。
|
||
（4）广西农业科学院在北流市民安镇兴上村定点试验，与传统耕作相比（对照），粉垄栽培第一至六季平均每季每公顷增产897.75kg，增幅11.10%，净效益平均每季增加21.82%。
|
||
四、农田生产能力提高
|
||
（1）2011年起，广西北流市定点试验，水稻稻田粉垄耕作深度20～23cm，第一季稻谷产量增加23.87%，至第六季时耕作层加深了7cm（耕作层仍保持22cm），土壤容重降低10.56%，土壤有效氮、有效磷、速效钾含量分别增加48.46%、23.85%、32.89%，土壤全氮、全磷、全钾含量分别增加25.03%、31.12%、25.59%，有机质含量增加21.46%，第六季仍增产达18.84%，第一季至第六季水稻净效益平均每季增加21.82%。
|
||
（2）中国农业科学院在河北沧州市吴桥县曹洼乡前李村进行粉垄耕作后，3年持续保持增产20%以上，也表明其粉垄后土壤生产能力得以持续提升。
|
||
五、天然降水就地增储量提高
|
||
1．平地粉垄土壤储水量增加1倍以上
|
||
从粉垄土壤疏松、通透性好，天然降水下渗速度比传统耕作要快，耕层加厚，加上土壤结构良好，部分毛细管被切断，不容易蒸发水分来分析，粉垄耕作土壤，以一个年度来评估，总体单位面积的储藏天然降水量，预计比传统耕作会增加1倍或1倍以上。
|
||
（1）与拖拉机旋耕深度20cm比较，粉垄深度25cm时每667m2储水量增加22.2m3，增幅166.92%；粉垄深度60cm时储水量增加309.02%。
|
||
（2）甘肃省农业科学院在定西市旱地粉垄栽培马铃薯，7月12日测定，0～60cm土层，粉垄耕作土壤含水量比露地（对照1）增加1.12%～17.63%，比双垄沟（对照2）增加17.27%～31.20%。
|
||
2．旱坡地减少水土流失20%以上
|
||
据2013－2014年连续两年在广西隆安县坡度15°左右旱坡地进行集雨地表径流试验，3次重复共6个集雨区观察，在当地年降水量为1119.1～1177.7mm的条件下，粉垄耕作比传统拖拉机耕作减少地表径流次数的幅度达20.83～36.84%；每667m2减少水分流失量3.36～3.86t，减幅41.63%～42.37%，径流量减少9.00～13.73mm，减幅26.16%～37.90%。
|
||
3．北方地区旱地粉垄春玉米抽雄吐丝期土壤储水量最高可增加60%
|
||
2011年，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所在河北沧州市吴桥县对粉垄耕作种植春玉米的进行物理性状相关研究，结果显示，在春玉米关键生育时期抽雄吐丝期，深旋松耕30cm和50cm土层土壤蓄水量均极显著高于旋耕处理和间隔深松处理，其中深旋松耕30cm处理的0～30cm土层土壤蓄水量比旋耕处理增加19.51mm，提高55.82%，比间隔深松处理增加10.24mm，提高23.16%；深旋松耕50cm处理的0～50cm土层土壤蓄水量比旋耕处理增加37.67mm，提高60.57%，比间隔深松处理增加26.41mm，提高35.96%。
|
||
4．西北干旱地区粉垄土壤每667m2越冬储水增加6m3
|
||
2011年9月20日至2012年3月25日越冬后测定：0～100cm土层土壤平均含水量为16.05%，比对照12.6%增加27.38%；折算每667m2越冬土壤储水量达107m3，比对照100.8m3增加6.2m3，增幅6.15%。
|
||
六、耕种效率提高
|
||
传统拖拉机的耕作，一般要先通过犁、耙、打等作业程序才能播种与种植。粉垄耕作，可一次性耕作就能完成整地任务，有的作物可在同一台粉垄机械上完成施肥、耕作、播种（种植）等，缩短季节性耕种农艺时间，提高农业劳动生产率，可大量减少劳动力投入，减少人工操作量，耕种效率明显提高，有利于农业集约化经营与生产。
|
||
第五节 粉垄耕作有利于增强微生物活力
|
||
土壤微生物的种类和活力，是耕地肥力高低的重要指标之一。土壤微生物，在土壤中扮演分解者的角色。土壤疏松，含氧量多，有利于微生物的生长与活跃，有利于土壤肥力的提升和作物根系对养分的吸收利用；反之，土壤板结，通透性差，含氧量低，厌氧微生物活跃生长，不利于作物根系对养分的利用。
|
||
粉垄耕作，土壤疏松，特别是在作物生长期内，能较好地保持土壤疏松状态，含氧量高，有利于增强微生物活力。据初步对稻田水稻生长中期取样测定，粉垄稻田土壤细菌数量每克土2.34×107个，对照稻田土壤细菌数量每克土只有6.83×106个，对比数量增加2.42倍，同时，放线菌和真菌数量也有所增加。
|
||
第六节 粉垄耕作有利于水土保持
|
||
一、粉垄耕作减少旱地稻田水土流失
|
||
旱地和水田经粉垄耕作与栽培后，水土保持与传统耕作大不相同。旱地粉垄耕作，小麦粉垄栽培可以是整田粉垄深度35cm以上；甘蔗、棉花等条状性整地栽培的可以在种植带下，利用粉垄机械螺旋形钻头深耕形成U形的松土槽，其他作物可参照小麦或甘蔗、棉花等的粉垄耕作栽培模式，这种模式不但有利于作物增产，也有利于水土保持，减少水土流失。
|
||
在稻田，提倡干田粉垄，水稻移栽前回水软土，在整个生长期内，除了前期保持浅水层，几乎是靠天要水。这种粉垄耕作后回水软土代替了传统犁耙浆耕的整田方式，田水、泥、肥几乎不外流，水土几乎处于“零排放”状态。
|
||
二、坡地粉垄耕作减少水土流失
|
||
1．粉垄耕作减少水土流失
|
||
粉垄耕作，由于在种植带中形成U形槽，可有效集聚天然降雨，减少地表径流产生的水土流失。
|
||
2013－2014年两年，广西隆安县那桐镇年降水量为1119.1～1177.7mm，粉垄耕作比传统拖拉机耕作（对照）减少地表径流次数为20.83%～36.84%；每667m2减少水分流失量3.36～3.86t，减幅41.63%～42.37%；径流量减少135.0～205.9mm，减幅26.16%～37.90%粉垄耕作，每667m2地表土壤流失量881.64kg，比对照1473.90kg减少592.26kg，减少40.18%。
|
||
2．粉垄耕作减少地表土壤养分流失
|
||
试验结果表明，粉垄耕作与传统耕作比较，全氮的流失量每667m2可减少1.55kg，减幅47.11%；有效氮每667m2减少0.35kg，减幅42.17%；全磷每667m2减少0.48kg，减幅26.52%；有效磷每667m2减少0.016kg，减幅21.33%；全钾每667m2减少3.48kg，减幅38.45%；速效钾每667m2减少0.16kg，减幅29.09%。可见，钾素的损失是最大的，氮次之，再次是磷。
|
||
第七节 粉垄善用天地资源促进耕地生产能力的提高
|
||
上述情况表明，粉垄耕作营造和扩大了土壤养分库、土壤水库、土壤氧气库3个库的库容量，以3个库的库容量的扩大为载体，充分利用了天上和地下自然资源，有效促进耕地生产能力的进一步提高。
|
||
从几年来的实践证明，由于粉垄耕作重构耕作层，加上地面植物残体的回田入土利用，形成种地、养地、肥地的良性循环，使低产田变成中产田，中产田变成高产田。
|
||
第三部分 粉垄技术破解中国农业与生态难题
|
||
第六章 粉垄技术突围中国农业未来增产困局
|
||
第一节 中国粮食“十一连增”背后的隐忧
|
||
中国是一个农业大国，农业在国民经济中占有很大的比重。中国农业发展至今取得最耀眼的成绩就是用世界9%的耕地养活了世界21%的人口。
|
||
2014年，中国粮食生产又是一个丰收年，据国家统计局公布的数据显示，2014年全国粮食总产量达到60709.9万t，比2003年的43070万t增长40.96%，比2013年增长0.9%。11年来，中国粮食增产变化情况见图6-1。
|
||
图6-1 2003-2014年中国粮食产量变化情况
|
||
中国粮食总产量实现创纪录的“十一连增”。粮食增产，固然让人感到欣喜，因为这个时期，粮食生产安全了，保障了国家的安全发展。
|
||
但是，中国粮食生产取得连续11年增产，也隐藏未来中国粮食安全的巨大隐患。因为，这种粮食连增，是建立在党和国家高度重视粮食生产，把粮食增产放在一切工作的首位，并为此已经充分利用良种、机械、灌溉、化肥、农药和薄膜等技术，以及政府惠民政策的有效投入的基础上取得的，表明按照现有的土地资源和生产方式，中国未来的粮食增产空间，已经十分有限，也是党和国家领导人和全体中国人最为忧虑的事情。
|
||
事实上，目前中国农业和粮食生产，走的是一条“高投入、高产出、高速度、高资源消耗和高环境代价”的道路，这才取得粮食的“十一连增”；未来中国农业发展，将会面临严重困局，面临资源短缺、生态恶化、品种单一，以及高产出低质量、高产出低收入和高投入低效率等问题，加上农村劳动力转移，务农劳动力短缺，务农青年人员技能有限，要保障中国粮食持续增长，其难度是不难想象的，必须引起国人的高度重视。
|
||
第二节 中国耕地质量状况对国家未来粮食安全不甚乐观
|
||
农业部于2014年12月17日发布的《关于全国耕地质量等级情况的公报》首次将耕地分等定级，我国耕地面积为1.217亿hm2（18.26亿亩），是我国国民生存与发展基础的、宝贵的资源。
|
||
农业部将中国农业基本资源家底，首次进行质量分类统计和公布，其质量等级从高到低，依次划分为一至十等级，并提出科学利用意见。我国耕地一至十等级，分别是：一至三等级为0.332亿hm2（4.98亿亩），占总耕地面积的27.3%；四至六等级为0.545亿hm2（8.18亿亩），占总耕地面积的44.8%；七至十等级为0.34亿hm2（5.10亿亩），占总耕地面积的27.9%（表6-1）。
|
||
表6-1 全国耕地质量等级面积比例及主要分布区域
|
||
农业部指出，对我国农业增长和粮食增产有潜力的，是占总耕地面积44.8%的四至六等级耕地；占总耕地面积55.2%的一至三等级和七至十等级的耕地，是没有多大增产空间的。
|
||
显然，中国人口将持续增长，耕地资源将随着建设用地不可避免地减少，加上增产潜力空间限制，中国现有的耕地质量状况，对国家未来粮食安全是不甚乐观的。
|
||
第三节 耕地污染、盐碱化、沙化和非粮化影响中国未来粮食安全
|
||
中国耕地污染、盐碱化、沙化问题严重，以及部分耕地非粮化倾向，必然会影响到中国未来粮食安全。
|
||
关于耕地污染、水土流失、盐碱化和沙化面积，赵其国院士在第四次全国土壤生物与生物化学学术研讨会上指出，中国重金属污染农田土壤超过0.2亿hm2，农药污染农田土壤0.09亿hm2，污水灌溉污染农田217万hm2；2014年5月24日发布的《土地整治蓝皮书》提出，中国耕地受到中、重度污染的面积约330万hm2，中国土地盐碱化、沙化面积达1.35亿hm2，水土流失面积达3.56亿hm2。
|
||
耕地“非粮化”问题：全国人大代表、河南省农业厅厅长朱孟洲指出，由于有相当数量的耕地被严重污染不宜耕种，改种非粮作物；也由于种粮比较效益较低，各地有将土地作“非粮化”生产倾向。
|
||
这些问题的出现，必将影响中国未来的粮食安全。
|
||
第四节 中国水土流失耕地质量下降影响中国未来粮食安全
|
||
一、中国每年流失的土壤总量达50亿t
|
||
中国的水土流失分布范围广、面积大，根据国土资源部 、水利部和环境保护部的统计，2012年中国水土流失面积达356万km2，占国土面积的37.04%（表6-2）。其中水蚀面积165万km2，风蚀面积191万km2，在水蚀、风蚀面积中，水蚀风蚀交错区水土流失面积26万km2。在165万km2的水蚀面积中，轻度83万km2，中度55万km2，强度18万km2，极强6万km2，剧烈3万km2；在191万km2风蚀面积中，轻度79万km2，中度25万km2，强度25万km2，极强27万km2，剧烈35万km2。
|
||
表6-2 中国各省份水土流失面积统计
|
||
中国土壤流失严重，据水利部的统计，中国每年流失的土壤总量达50亿t，损失氮、磷、钾元素4000多万t。
|
||
二、中国因水土流失毁掉的耕地
|
||
近50年来，中国因水土流失毁掉的耕地达4000多万hm2，平均每年近100万hm2。因水土流失造成退化、沙化、碱化草地约100万km2，占我国草原总面积的50%。进入20世纪90年代，沙化土地每年扩展2460km2。
|
||
第五节 良种良田不能配套，影响耕地粮食单产的进一步提高
|
||
近几十年来，以袁隆平院士为代表的育种团队等的杂交水稻研究获得成功，以李振声院士为代表的育种团队等的杂交小麦研究获得成功，以及其他专家育种团队等的杂交玉米研究获得成功，在这些主要农作物得到杂种优势利用取得重大突破的背景下，中国农业生产良种化程度得到迅速提高，对促进水稻、玉米、小麦等主要粮食作物的大面积单产提高发挥了重要作用。
|
||
在农业生产中，有人说良种是核心，是农业增产的决定性因素。
|
||
在现实上，经过数十年的推广应用，现有的粮食作物良种，其增产潜力空间越来越有限，据说，某种主粮作物近十年来全国平均每667m2增产才几千克或十几千克。
|
||
增产潜力空间有限，其根本“短板”是耕作，是耕作质量，是土壤环境不能满足良种高产生长发育的需求。
|
||
根据近些年对黑龙江、辽宁、甘肃、宁夏、河北、河南、云南、海南、广东、浙江、江西、湖南等10多个省份进行的农耕调查研究，这些省份普遍是浅耕浅种，土壤容易板结，取多种农田土壤剖面证实耕层多在十几厘米。比如，在湖南省隆回县羊古坳乡超级稻高产攻关试验基地，高产田块稻田，耕作层深度在30cm以上，可是全国各地一些地区的水稻田，在拖拉机旋耕条件下，其形成的耕作层多在12～15cm；在河北的小麦田，耕层松土只有12cm，并且在耕作过程中，水肥流失严重。
|
||
经过几十年的良种化应用，现有农田质量已不能满足具有突破性良种的增产潜力发挥。如上所述，中国尚有超过50%以上的耕地难以增产，就是属于一至三等级的高产良田，由于耕层过于浅薄，土壤过于板结，通透性差，也严重影响良种高产潜力的发挥。因此，良种良田不能配套，影响耕地粮食单产的进一步提高。
|
||
显然，现有良种在现有耕作模式条件下，增产潜力已有限。
|
||
第六节 不合理的栽培措施影响品质和造成环境污染
|
||
中国农业生产，在一些地方，为了片面的追求作物单产的提高，土地耕作制度存在不合理现象，如耕种密度、种植强度加大，导致土壤肥力恢复失衡；在田间，作物种植密度也存在过大现象，植物营养供求矛盾突出，病虫危害严重，导致施肥量、农药施用量过大，严重超过了作物的自身需求，不仅粮食产品含有农用化学品，而且过多的肥料、农药会残留在土壤里或流失到水体中，也造成了面源污染。
|
||
第七节 粉垄技术助力农业增产困局的突围
|
||
粉垄技术，是一种高效友好天地资源利用型耕作与栽培技术，是农业增长、粮食增产的新路径，也是中国农业再增长的驱动性技术。
|
||
粉垄技术，通过比拖拉机耕作加深1倍以上的耕作，重构耕作层，调动利用各种自然资源，为作物生长发育提供全新的土壤生态环境，对上述中国农业进一步增产的多种制约因素，都将得到缓解或消除；在栽培上，更有利于作物适应不同逆境环境，有利于粮食作物单产的进一步提高。
|
||
因此，粉垄技术，可成为创造良田、良态甚至良法的重要技术。
|
||
基于粉垄技术的独特功效，其将是未来中国农业增产突围的新希望。
|
||
第七章 粉垄技术降低中国粮食、环境乃至国民健康的安全风险
|
||
第一节 粮食生产过度依赖化肥、农药等农用化学品造成重大隐患
|
||
一、中国化肥施用量十分惊人
|
||
中国化肥的施用量，与国际上相比，数量十分惊人，目前化肥施用量已达5900万t，由占世界9%的耕地施用了世界35%以上的化肥用量，化肥单位面积的施用量是世界平均水平的3.9倍，是欧盟的3.3倍，是美国的4.5倍；而生产出的粮食只占世界粮食产量的20%。
|
||
中国近60年来的化肥施用递增量是十分可怕的。据统计，中国化肥施用量，1957年只有36.8万t，1965年为176万t，1975年为537.9万t，分别占目前化肥施用量5911.86万t的0.62%、2.98%、9.11%，分别增长了159倍、33倍、10倍（图7-1）。也就是说，目前中国化肥施用量与20世纪80年代之前相比，增长了10～159倍；换句话说，与40年前相比，中国农田土壤的农用化学品含量至少增加10倍，土壤质量下降和土壤板结程度增强，甚至导致雾霾产生频繁，大量使用化肥换取一定的农产品，可是付出的代价也是不言而喻的。
|
||
图7-1 中国近60年来的化肥施用量增长情况
|
||
值得注意的是，中国2004年化肥施用量为4636.58万t，2005年上升到4766.22万t，到2013年为5911.86万t，2013年比2004年增加1275.28万t，10年间递增了27.50%，增长了近1/3的施用量（图7-2）。这深刻表明，中国化肥施用对农作物的增产功能已在明显下降，这与美国加利福尼亚大学伯克利分校研究人员最新研究的化肥大量使用其增产能力也在降低的结果，是一致的。
|
||
图7-2 2004-2013年中国农用化肥年总施用量增长情况
|
||
二、中国农药使用量已是世界平均水平的2.5倍
|
||
中国农药使用量，据中国土壤学会副理事长张维理介绍，已经是世界平均水平的2.5倍。
|
||
据统计资料显示，中国农药使用量，2004年为138.6万t，2005年上升到145.99万t，此后逐年持续递增，2012年达到180.61万t，2012年比2004年增加了42.01万t，增长了30.31%，接近1/3（图7-3）。这表明，中国农药使用量的大量增长，其后果也是十分可怕的，一方面说明农作物病虫抵御农药毒杀能力越来越强，另一方面如此大量的农药使用对食品安全、环境安全存在巨大危害。
|
||
图7-3 2004-2012年中国农药年总使用量变化情况
|
||
三、中国农用薄膜使用量近10年增长了40%
|
||
中国农用塑料薄膜使用量，2004年为167.99万t，2005年上升到176.23万t，此后逐年增加，2012年达到238.30万t。2012年比2004年增加了70.31万t，增长了41.85%（图7-4）。
|
||
图7-4 2004-2012年中国农用薄膜年总使用量增长情况
|
||
四、中国化肥、农药、薄膜近10年使用量与粮食产出量
|
||
中国粮食产量，2003年为43070万t，2004年增加到46947万t，此后连续11年增产，2014年达到60709.9万t。2014年比2003年增加了17639.9万t，增长了40.96%。
|
||
综上分析，10年间，中国粮食总产增长40%，使用农用化学品也相应地增加30%～40%，但是，这10年间，中国高产良种在大力普及，水利设施在大力加强，国家政策性补贴措施也在大力加强，扣除这些对粮食增产的积极因素，应该说，农用化学品增加使用其增产贡献是在减弱的。
|
||
虽然，几十年来，中国粮食生产，是靠这种过度依赖农用化学品实现粮食增产的生产过程，在一定程度上满足了中国粮食安全的需求，但是，由于不合理过量使用农用化学品，造成土壤污染、生态环境污染、农产品污染、农业生产成本增加、农业的经济效益与生态效益低下，乃至使得国民身体健康受到威胁，在一定程度上，已经严重动摇了中国的“根本”。
|
||
中国科学院陈文新院士于2012年就表示，中国农业生产过度依赖化肥和农药，不仅破坏了土壤、降低了农作物品质、污染了环境，而且大大增加了生产成本，给生产者和消费者造成经济负担，威胁食品安全和国家粮食安全战略。
|
||
第二节 过度使用农用化学品的负面影响
|
||
一、农业生产对化肥过度依赖已造成严重不良影响
|
||
1．我国肥料利用率偏低，加重农业生产成本
|
||
我国化肥利用率只有40%，当季利用率，氮肥仅为35%，磷肥只有10%～25%，而发达国家是60%～70%甚至70%以上。表明我国施用的化肥大量被残留在土壤中和部分被雨水冲刷或灌溉流失。
|
||
中国农业大学资源与环境学院的数据表明，从2003年起，中国粮食单产几乎没有显著增长，但每667m2化肥施用量却增长了近40%，每千克化肥生产的粮食不足19kg，化肥增长对粮食增产的贡献率降低到了10%左右。
|
||
环境保护部自然生态保护司有关人员也指出，中国南方农作物的复种指数很高，基本上靠施用化肥来支撑，而化肥施用后只有35%的部分有效，剩余的65%都变为污染物留在了环境当中。
|
||
2014年3月3日《华夏时报》报道，全国政协委员、广西农业科学院院长白先进在接受记者采访时也表示，有的地方，连地下水也残留有大量化肥；这也表明，在降水量较大的地区，化肥的大量施用，也将随着降水流到江河湖海里，还会造成水体的富营养化。
|
||
据资料显示，目前在全球高氮化肥用量国家中，中国是唯一的“增肥低增产”类型的国家，就在2000－2008年的9年中，化肥总用量较20世纪90年代增长了35%，粮食单产净增加每667m2只有21kg。“减肥高增产”类型的国家如德国、以色列、荷兰等，在2000－2006年的7年中，氮素化肥总用量较20世纪90年代下降了9%～26%，粮食单产却每667m2增加约33kg；“减肥低增产”类型国家如韩国、丹麦、英国、法国等，在氮素化肥用量下降17%～33%条件下，粮食单产表现虽为较低增产水平，但同期每667m2增加仍达14～20kg；“增肥高增产”类型国家如越南、孟加拉国、埃及、智利等，同期化肥用量增加了20%～69%，粮食单产净增加每667m2超过26kg，最高的每667m2达78.2kg。这些情况表明，发达国家，基本上在控制化肥的施用量，使化肥施用与增产需求处于一个相对合理的区间，目的可能是为了减少化肥对环境的污染程度；相反，不发达国家，为了追求增产效果，不在乎生态环境污染，而高投入施用化肥，如有的国家10年间同期化肥施用量增加了69%之多。中国10年间化肥施用量增加35%，明显比发达国家多。
|
||
陈文新院士强调，中国和美国农田面积接近，但所用化肥却大大超过美国。中国的氮肥年施用量高达3900万t，是美国的3.3倍，仅此一项就大大增加了中国农作物生产成本，导致国内农产品价格不断上涨。
|
||
2．过量施用化肥污染土壤和环境
|
||
2007年中国污染普查的结果显示，中国农业排放的化学需氧量（COD）占全国排放总量的43.7%（1320万t）；农田排放的氮、磷分别占总量的57.2%和67.4%（270万t和28万t）。这种化肥的低利用率，不仅造成严重的资源浪费，还会使得大量的化学元素积累在土壤中，破坏土壤结构，造成土壤板结、耕地土壤退化、耕层变浅、耕性变差、保水保肥能力下降、生物学性质恶化等问题；同时，在地面径流、土壤风蚀情况下，受污染面积也会造成扩大化。
|
||
过度施用化肥，于农业比较效益提升无补，同时也消耗了部分不可再生资源。沈其荣指出，中国目前每年消耗5900万t养分资源的化肥，损失率高达60%以上，大大消耗了用于化肥生产的不可再生资源。
|
||
过量施用化肥使珍贵的耕地土壤资源理化性质恶化。偏施氮肥会使土壤中氮肥大量过剩，由于土壤中微生物的作用，各种形态的氮肥都会经过硝化作用形成硝态氮，导致土壤逐渐酸化，土壤理化性质恶化。
|
||
中国的化肥施用量严重超标，已造成了严重的环境问题，在各界产生共鸣，这是个不争的事实。有识之士也认为，现阶段仅靠增施化肥来促进粮食的增产，事实上已难以保障中国的粮食安全。
|
||
二、滥用农药对中国的可持续发展后患无穷
|
||
1．滥用农药首先影响食品安全和国民健康
|
||
化学农药，特别是极毒性农药，在对农作物防控病虫危害过程中，虽然对有害生物给予毁灭性的毒杀，但同时也被农作物吸收进入植株，进入经济性状——如水稻、小麦、玉米籽粒及蔬菜叶片等，这些含有农药成分的农产品一旦被人们食用，轻者残留累积在人体内，重者呕吐甚至危害生命。
|
||
2．滥用农药污染土壤水体
|
||
滥用农药，一方面导致害虫、病菌的抗药性增强，对生态造成严重破坏；另一方面，农药被残留在土壤、水体中，容易变成二次或多次污染或残留在农作物的产品上。
|
||
中国农药使用量已上升到世界平均水平的2.5倍。有测算表明，每年大量使用的农药仅有0.1%左右是作用于目标病虫的防控上，而99.9%的农药，则无端被进入生态系统，一方面造成大量土壤重金属化、激素化的有机污染，另一方面随水流动污染江河水体，影响人畜清洁饮水，还有的进入空气影响空气质量。
|
||
农药过量使用引发的负面影响问题，不少专家为此而忧虑。华中农业大学黄巧云指出，中国是世界上最大的农药生产国和使用国，但农药的利用率只有20%～30%，70%～80%进入土壤与水体，严重污染环境；每年的除草剂药害面积达200万hm2，其中严重受害33.33万hm2以上。
|
||
3．滥用农药破坏生物多样性助长病虫的抗药性
|
||
中国耕地资源有限，农业生产中作物重茬率高，病虫危害现象严重多发，这是导致近10年来中国农药的投入量有增无减，而且其发展态势不容乐观的原因。
|
||
有资料显示，中国长期使用农药，造成病虫草害物种抗药性呈增强态势。在生产中，人们往往盲目追求防治效果，而不计后果，大量使用功效更大或毒性更强的有害性农药，虽然对农作物病虫防控取得一时之效果，但是年复一年如此不合理滥用农药，造成了严重的恶性循环，不仅破坏了生物多样性和生态平衡，而且对有限的耕地土壤结构造成了破坏，对地表水等造成了严重污染。
|
||
由于长期大量使用农药，使得中国农田的生物多样性不断减少，生态系统的稳定性不断降低，粮食品质也遭受到很大影响。全国农业技术推广服务中心高级农艺师陈志群表示，几十年来，水稻病虫草害防治的面积并没有减少，反而还有扩大化的趋势，许多传统的和一些新的病虫草害仍在不断暴发。
|
||
陈文新院士指出，这种滥用农药的现象，一方面可导致病原菌和害虫抗药性的提高，中国已经发现了包括一些重要的农业害虫和卫生害虫，真菌、细菌及线虫等几十种具有较高抗药性的害虫和病原菌；另一方面，残留农药进入水体和食物链，会造成食品安全隐患，甚至对人民健康安全等造成巨大的潜在威胁。
|
||
三、农膜过量使用造成环境污染
|
||
1．农膜使用使农业增产但存在负面隐患
|
||
据农业部发布的《中国农业统计资料》显示，地膜覆盖技术是1979年从日本引进中国的，由于覆膜可以控温保墒，保水保肥，有效延长作物生长期，尤其在干旱地区具有显著的增产效果，较大地提高了我国部分农作物的产量和效益。
|
||
在中国北方广大的旱作区，地膜覆盖技术是粮食生产的关键技术，能大面积使农作物产量提高30%左右。自20世纪80年代开始，中国地膜覆盖面积和使用量一直居世界第一位。
|
||
塑料薄膜在农业上应用多种多样，有的用于地膜覆盖，有的用于温室大棚，还有的用于其他方面。近年来，仅地膜应用量，就基本保持在100万t以上，年覆盖面积超过1333.33万hm2，如果按照每年地膜残留量占使用量20%～30%计算，意味着每年农田中要新增20万～30万t残膜。
|
||
在中国应用的地膜，短短的20多年里，从北方开始向南发展，如今几乎中国全境都能看到地膜的使用。据农业部门统计，2013年中国农膜产品的应用面积继续扩大，2011－2012年度全国农膜的购买量近240万t。其中棚膜约110万t，覆盖面积达386.67万hm2；地膜131万t，覆盖面积达2486.67万hm2，再一次达到历史新高，稳居世界首位。据测算，未来10年，我国地膜覆盖面积将以每年10%的速度增加，有可能达到3333.33万hm2，地膜用量也将达到200万t以上。
|
||
但是，应当清醒地认识到，大量推行地膜农业，也将带来严重的负面效果，破坏土壤资源，影响环境。
|
||
2．地膜残留农田的严重性
|
||
地膜覆盖，残留在农田，轻者影响作物产量，重者使作物无法再生长。
|
||
覆膜栽培技术在我国应用面积逐年增大，地膜带来的农田“白色污染”日趋严重，大量使用地膜带来的危害也已凸显出来。它的危害表现在：地膜是由高分子的聚乙烯化合物及其树脂制成的，极难降解，既不受微生物侵蚀，又不能自行分解；自然状态下残留的地膜，能够在土壤中存留百年以上；若地膜残留在土壤中得不到及时回收，对农业生产及环境都具有极大的副作用，不仅影响到土壤特性，造成土壤结构破坏，阻碍作物根系对水肥的吸收和生长发育，降低土壤的肥力水平，甚至引起地下水难于下渗，造成土壤次生盐碱化，使土地失去农业种植价值。
|
||
3．地膜污染问题已引起警醒
|
||
据《中国环境报》报道，农业部在20世纪90年代初对全国17个省份的调查表明，所有地膜覆盖过的农田土壤中均存在不同程度的残留污染。
|
||
从全国范围看，北方地区尤其是新疆、甘肃和陕西等地地膜残留量问题相对严重些，尤其是新疆棉田残留地膜污染则最为严重。
|
||
2008年，严昌荣等公布研究结果表明，新疆地区棉田耕层中地膜残留量平均每667m2为17.69kg，并且随着覆膜年限越长，污染越严重。在新疆地区连续覆膜10年、15年和20年的棉田，地膜残留量分别为每667m2 17.5kg、23.3kg、28.7kg，最严重污染田块农用地膜残留量高达每667m2 39.8kg。
|
||
据农业环保部门初步统计，甘肃省2012年各类农作物地膜覆盖面积146.67万hm2，地膜使用总量达到13万t，其中有超过30%的地膜残留在土地里，难于回收，每667m2残留量最多达14kg，残留量最少的每667m2也达5kg。
|
||
中国农用地膜使用量及覆盖面积一直呈现大幅度上升态势，持续增加的地膜用量和相对滞后的残膜污染防治，将使全国农田残膜污染严重。如果任由其大量残留在地里，很多年后这些农田就有可能无法再生长作物。
|
||
所幸的是，现在国家农业部门、环保部门已对上述问题有所觉醒。但是，从目前农业生产模式需求出发，要对地膜污染问题进行彻底解决，是一件非常不容易的事情。
|
||
四、农用化学激素滥用问题不容忽视
|
||
1．农用化学品激素已在中国泛滥使用
|
||
中国农业生产领域滥用农用化学品激素问题，在一些地方也较为严重。
|
||
例如，有些地方或部门竟将一些对人体有危害的乙烯利、瘦肉精类的催熟剂、催长剂等激素产品，作为“科技新产品”或“高产技术”来推广炒作，而使激素的应用品种和范围逐步扩大。
|
||
现今，滥用农用化学品激素问题已广泛渗透到农业、林果业、畜牧业、水产养殖业等各个领域，大有愈演愈烈之势。
|
||
2．农用化学品激素危害人体健康
|
||
科学研究以及实践中都已证明，经使用各种激素制品催长、催熟、催红的畜产品、水产品及水果、蔬菜等，不仅造成其口感差，更为严重的是，其理化成分发生了质的变化，其内在质量已大打折扣，产品中原本具有的天然营养素明显降低，而激素等合成物含量则数倍地提高，不仅降低了食用价值和良好性能，还使食用者的危害性在加大。
|
||
使用化学激素的危害，比使用农药更具隐蔽性，危害程度也远比使用农药高得多。现代医学研究证明，人类所需要的激素，通过正常的进食就完全可以满足供给；过量进食激素，不仅会导致人体内分泌失衡，还直接促使人的身体发胖、体质变虚，使人体内循环系统功能紊乱，甚者会导致一些器官发生病变，从而引发多种疾病，危及性命。
|
||
可见，不合理地使用农用化学激素产品，将严重危害人体健康。
|
||
第三节 中国耕地质量下降由多因素造成
|
||
一、中国耕地质量下降状况
|
||
1．耕地退化面积占耕地总面积的40%以上
|
||
农业部在江苏扬州召开全国耕地质量建设现场会上透露，目前耕地退化面积，已占耕地总面积的40%以上。
|
||
据报道，湖北宣恩县晓关乡张官村村民陈万富家中的农田，10年前还是很好的，什么都可以种。但这几年不知道为什么，“晴天硬邦邦，雨天不渗汤”，现在只能种一些容易成活的马铃薯，然后套作一些玉米。
|
||
湖北省农业厅土壤肥料工作站梁华东介绍，目前湖北省的耕地中，年产粮食每667m2 800kg以上的高产田仅占26.1%，中低产田占73.9%。而30年前，按照九等耕地分类法，湖北333.33万hm2常耕地，一二等地的面积就超过60%；如今，一等地的面积已经减少了28.14%，而劣质耕地面积则快速在增加，六等地的面积已增加了2倍多。
|
||
中国耕地质量监测结果显示，在东北黑土区，耕地土壤有机质含量已经大幅下降，平均有机质含量只有26.7g/kg，与30年前相比下降了31%；黑土层，已由开垦初期的80～100cm，下降到目前的20～30cm，黑土层厚度减少了60～70cm，很多地方已露出黄土。
|
||
中国农业科学院农业资源与农业区划研究所周卫介绍，目前，中国黄淮海平原次生盐渍化严重，东北黑土地地力衰减，土壤有机质下降迅速，西北地区由土壤侵蚀导致的农田土壤退化，中南红壤贫瘠、酸化以及土壤重金属污染较为严重，新增耕地质量低下。
|
||
中国工程院院士陈温福表示，耕地质量下降给粮食稳定生产造成一定威胁，也给国家粮食安全问题敲响了警钟。
|
||
为了确保未来我国粮食安全，国家已经明确提出控制耕地面积不少于1.2亿hm2（18亿亩）的“红线”，但这仅仅是个数量概念，是远远不够的。在确保耕地数量的同时，大力加强耕地质量建设，守住耕地质量“底线”，意义同样重大。
|
||
2．农业生产长期“三高一超”造成耕地质量下降
|
||
农业部耕地质量建设与管理专家指导组徐明岗指出，这些年来，中国农业生产一直坚持高投入、高产出模式，耕地长期高强度、超负荷利用的“三高一超”，造成耕地质量呈现出中低产田比例过大、耕地质量退化面积增大、污染耕地面积扩大的“三大”，有机质含量偏低、补充耕地等级低、基础地力低的“三低”态势。这“三大”“三低”，如任其发展，中国的农业可持续发展将受到严重的挑战。
|
||
二、使用高产良种只“取”无“补”的生产方式造成耕地质量下降
|
||
近几十年来，中国农作物育种工作取得重要突破，选育推广大量高产新品种、新组合，为中国粮食单产提高和总产量增加发挥了重要作用。
|
||
但是，由于良种、良田不配套和“取”“补”关系不协调，农家肥、绿肥种植等被忽略，光靠增施化肥来保障良种产量的潜力发挥，却不管农田肥力的培育与补充，特别是有些地方不能很好地将秸秆进行还田，成为事实上的一种“掠夺式”的生产栽培行为，造成耕地质量下降。
|
||
在中国，由于农村劳动力转移，农业生产方式不注重种地养地，年复一年实施“掠夺式”的农业生产方式，造成耕地地力负担过重，质量下降，这必将影响未来农业的可持续发展。
|
||
三、不合理的耕作方式造成水土流失
|
||
合理的耕作和科学的灌溉管理，有利于作物丰产，有利于水土保持。
|
||
近几十年来，中国农业耕作方式，大体推行了两大类耕作模式：
|
||
一种是拖拉机耕作。拖拉机耕作，特别是推行拖拉机低成本的快速耕作的旋耕，造成犁底层上移，耕层浅薄，保水性能差。旱地，尤其是有一定坡度的耕地，一旦遇到暴雨等天气条件水土流失十分严重；稻田，采用旋耕浆耕，在耕作过程中悬浮的泥浆容易随水而流失。这两种状态，所流失的水土，实际上是将耕地中的优良土壤及其养分等都带走了。
|
||
另一种是免耕种植。推行免耕种植，表面上是保护性耕作，但是，由于只靠化学肥料施用来培肥地力，地面秸秆等不能通过耕作入土，年复一年，必将造成土壤有机质减少，土壤板结，表层土壤干燥失去黏性。在这种状态下，耕地表面水分渗透能力差，遇到天然降水（如中雨到大雨）时，地面上的水就像“水淋鸭背”，珍贵的水源白白流失；也由于耕地表层土壤有机质减少、黏性变差，容易随风力卷动而被刮走，不仅造成耕地质量下降，也容易在空中飘动形成“尘泥”成为雾霾的“元凶”之一，导致污染空气。
|
||
四、矿山开采造成土地污染甚至失去使用价值
|
||
近几十年来，中国改革开放，振兴工业，大量开采矿山资源。一些地方由于开采防护不当，造成矿山周边大量土地被污染，有的土地含有大量重金属，有的土地被有害物质所污染，致使农作物不能正常生长，进而使其使用价值降低。
|
||
第四节 耕地土壤遭受严重污染
|
||
一、中国农田已受污染面积约0.6亿hm2
|
||
2005年4月至2013年12月，环境保护部会同国土资源部，开展了首次中国土壤污染状况调查。调查的范围包括除了香港、澳门特别行政区和台湾省以外的陆地国土，调查点位覆盖了全部耕地，以及部分林地、草地、未利用地和建设用地等，面积约630万km2。结果显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，全国土壤总的点位污染超标率为16.1%（图7-5），其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%；从土地利用类型看，耕地、林地、草地土壤点位超标率分别为19.4%、10.0%、10.4%；从污染类型看，以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%。
|
||
图7-5 从数字看中国土壤污染现状
|
||
近几年，随着化肥农药等农用化学品的逐年增加使用数量，中国耕地被污染的面积又有所增加。有资料显示，目前中国耕地污染面积，仅受农药污染的耕地土壤面积就达906.67m2；地膜使用量高达120万t，白色污染相当严重；中国畜禽养殖业始终保持高速发展的势头，畜、禽存栏量每10年增加1～2倍，近年来畜禽粪便产生量已达到工业固体废物量的3.8倍，在畜禽养殖业主产区，当地畜禽粪便及废弃物产生量往往超出当地农田安全承载量数倍乃至百倍以上，造成严重的土壤重金属和抗生素、激素等的污染。
|
||
中国工程院院士罗锡文表示，中国受重金属污染的耕地约有0.2亿hm2。
|
||
中国农业科学院陈印军指出，中国耕地的土壤环境质量趋于恶化，尤其是土壤污染问题日益突出，受农药和其他农用化学品污染的农田约0.6亿hm2。
|
||
二、土壤污染造成的后果
|
||
土壤污染，不仅仅是对土地产出的农产品产生的质量安全问题，还涉及环境生态问题。
|
||
多年来，中国土壤学会副理事长张维理长期关注我国土壤污染问题，他指出，目前中国土壤污染呈日趋加剧的态势，呈现新老污染物并存、无机有机污染混合的局面，防治形势十分严峻。
|
||
农药、化肥的大量使用，是导致目前土壤污染问题严重的重要原因。赵其国院士表示，农业活动中长期大量使用化肥、农药和农用地膜等农用化学品，不合格的灌溉水质和不合理的农田漫灌方式，加上高复种指数等因素，造成了土壤和农产品的污染。
|
||
土壤污染，首先影响农产品的产量和品质。土壤污染会影响作物生长，造成减产；农作物可能会吸收和富集某种污染物，影响农产品质量，给农业生产带来巨大的经济损失；长期食用受污染的农产品可能严重危害身体健康。
|
||
耕地一旦遭受污染，最直接、最表面的危害是不利于植物生长，导致农作物减产甚至绝收，严重污染的土地可能寸草不生。但危害绝不仅仅如此，耕地污染还严重威胁到食品安全，因为有毒物质被植物吸收积累后，通过食物链进入人体，并继续在人体内富集，极有可能使人中毒；也就是说，有毒物质最终要回到人体安营扎寨，引发各种疾病。
|
||
目前，中国耕地污染主要来源于工业和城市排污，农田农药、农膜等农用化学品的超高量和不合理使用，规模化畜禽养殖场高环境激素含量的畜禽粪便和废弃物的不合理使用。
|
||
从污染分布情况看，南方地区土壤污染重于北方地区；长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大；镉、汞、砷、铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势。
|
||
中国耕地污染中，除了农田中肥料、农药的污染外，一个重要污染源就是重金属。过量施用磷肥也是造成土壤重金属污染的原因之一。磷肥是由磷矿石通过机械法、酸制法或热制法加工而成的肥料，由于其特殊的加工工艺及原料中含有许多重金属，如镉、钴、铜、铅、镍等，致使肥料加工后其中仍有重金属残留，大量施用会造成土壤重金属积累。
|
||
国土资源部曾公开表示，中国每年因重金属污染的粮食达1200万t，造成的直接经济损失超过200亿元，而这些粮食足以每年多养活4000多万人口。土壤重金属污染已成为土壤污染中备受关注的公共问题之一。
|
||
中国环境监测总站资料显示，中国重金属污染中最严重的是镉污染、汞污染、铅污染和砷污染。中国科学院陈同斌指出，耕地重金属污染中镉污染和砷污染的比例最大，分别约占受污染耕地的40%。2009－2012年，中国已有30多起重特大重金属污染事件，如镉米、砷米等。
|
||
第五节 过量使用农用化学品导致水体污染严重
|
||
一、中国水体遭受污染状况
|
||
中国是一个水资源短缺的国家。中国人均淡水资源仅为世界平均水平的1/4，在世界上名列110位，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。人均可利用水资源量仅为900m3，并且分布极不均衡。20世纪末，全国600多个城市中有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿m3。
|
||
中国南北水资源分布不均。南方地区，年降水量大但季节性分布不均，常为夏涝春秋冬干旱，一些地区也容易造成季节性缺水；北方地区，年均降水量多在500～600mm，少的才300mm左右，而且蒸腾量大，是中国缺水地区，但北方正在承载着中国农业发展和粮食生产的重任，农业用水量也在扩大，对此，我国采取了南水北调等工程措施。
|
||
因此，水资源安全，对中国尤为重要。
|
||
但是，中国水资源和水体被污染的程度是相当惊人的。据报道，全国废污水排放量，在2002年时，就由1980年的315亿t增加到当年的631亿t，增加了1倍。
|
||
据《中国环境状况公报》介绍，2011年和2012年全国废水排放总量分别为659.2亿t和684.6亿t，比10年前仍呈增长态势。其中，2012年全国化学需氧量排放总量2423.7万t，氨氮排放总量253.6万t。
|
||
近年来，尽管中国采取了一些环保措施，污染物排放量呈现了下降趋势，但水污染负荷仍大大超过水环境的容量。
|
||
二、中国农业对水体污染的后果
|
||
中国农业过量使用农用化学品，对水体污染的后果是严重的。
|
||
农业污染主要是农药、化肥、地膜和牲畜粪便造成的水污染。在农业污水中，一是有机质、植物营养物及病原微生物含量高；二是农药、化肥含量高，表现为残留在农田中的化肥和农药等农用化学品会通过降雨、降雪或人工灌溉等的冲刷而进入江河湖海，造成水体污染；同时，残留在土壤中的化肥和农药还可通过渗透作用到达土壤深层，污染地下水源，直接危及人类的生活用水，影响人类健康安全。
|
||
国家有机类肥料工程技术研究中心主任、973计划首席科学家沈其荣指出，中国大量施用化肥，其利用率只有30%，损失率高达60%，这些没有被利用到的化肥，除了部分被土壤中的离子吸附不能利用外，大部分在降雨的时候，一部分随雨水下渗最终到了地下水中，其余一部分会随地表径流直接进入到江河湖海。
|
||
按照中国目前年施用化肥量5900万t，其损失率60%中的50%最终流入水体对水资源构成污染来计算，相当于每年将有1770万t化肥直接倒入江河湖海中，可见对水体造成的污染之严重程度。
|
||
2012年，中国使用农药原药863万t，而这些农药中可能有70%以上散入农田，照此推算，中国土壤中就掺入了604万t的农药原药，平均每667m2耕地的农药残留达33.5kg之多，而且大部分农药具有剧毒，残留期长，对土壤和水体的危害惊人。
|
||
水体被大量过剩的氮肥和磷肥污染，造成地表水富营养化和地下水中硝酸根离子含量升高，破坏了生态平衡，威胁动植物和人类的生存。同时，氮肥除了对地下水产生 NO-3或NO-2的形态污染外，还影响地下水硬度。这是由于组成氮肥的酸根（NO-3、SO2-4、Cl-）进入土壤后，提高了土壤的酸度，在水的作用下使难溶的钙盐、镁盐如方解石、白云石等变得易于溶解，最后进入地下水，增加了地下水的永久硬度。章力建指出，中国饮用水质量下降和硝酸盐污染超标已严重威胁人民的身体健康和生产安全。在北方集约化高施肥量地区，20%的地下水硝酸盐含量超标。
|
||
地下水污染中还存在有机污染。据中国有关部门对全国水资源调查评价结果显示，在197万km2平原区浅层地下水中，太湖、辽河、海河、淮河等流域，地下水污染最为严重，普遍检出了微量有机物，不同程度检出了致癌、致畸、致突变的“三致”物质，这些物质不容易被水中微生物降解，却易被生物吸收，通过食物链回到人类的餐桌上。如北京、天津、河北等地的地下水已经检测出100多种污染物，其中不少是“三致”物质。此外，地下水源如果受到严重的有机污染甚至重金属污染，水体中产生的“三致”物质将会对人体健康造成更大的危害。近些年，太湖、巢湖等地“癌症村”的陆续出现，已引起人们对水污染这种环境因素与癌症发病率之间关系的广泛关注。
|
||
第六节 过量使用农用化学品和农业措施不当导致生态环境恶化
|
||
一、过量使用农用化学品对生态环境的影响
|
||
生态环境的好坏，关系到人的生活质量。中国过量使用农用化学品，最终导致生态环境恶化。
|
||
营养元素氮，是大气污染的重要因素。长期大量施用氮素化肥，必然会对大气产生污染。氨态氮肥是化学氮肥的主体，施入土壤很容易挥发氨气（NH3），造成空气污染。
|
||
研究发现，尿素等氮肥若施于偏碱性的石灰性土壤表层，经由 NH3形态挥发的氮素可达40%左右。同时，随着氮肥的大量施用，土壤中的硝酸根离子也会发生反硝化反应，生成氮氧化合物对地球臭氧层产生破坏作用，造成地球温室效应。
|
||
不合理的施用农药也会造成环境污染。由于农药常采用喷雾的方式进行施用，其中部分农药和有机溶剂就会飘浮在空气中，造成大气污染。
|
||
据中国地质大学生物地质与环境地质教育部重点实验室于2010年在《地质科技情报》发表的文章中显示，通过对洪湖进行为期一年（2005年2月至2006年2月）的大气沉降采样，采用被动大气采样方法对大气沉降中的有机氯农药进行了分析，得到该年通过大气沉降向洪湖输入有机氯农药9.77kg，其中大气颗粒态沉降量为2.74kg，湿沉降量为7.03kg。大气沉降中六六六和滴滴涕的沉降量最大。
|
||
二、农业措施不当也影响生态环境
|
||
农业生产中的秸秆，本应是直接还田、补偿地力损耗，但是由于缺乏科学的农业措施，不能很好地通过耕作等方式将秸秆深埋土中，而是采取焚烧的方式，其结果必然会影响到大气污染，影响到生态环境。
|
||
华北地区频繁的重度污染天气——雾霾，可能与秸秆焚烧相关。中国环境科学院副院长柴发合分析认为，由于季节转换因素，冷暖空气在华北地区交汇，大气稳定，污染容易累积，而同时也是秋收秋播时期，秸秆焚烧等面源污染排放量大。
|
||
不合理的免耕和过度施用化肥，可能也是引起雾霾的原因之一。世界上一些采用免耕种植作物的国家与地区，土壤土层深厚、肥沃，耕种指数低，雨水分布合理；但是，中国一些采用免耕种植的地区，尤其北方地区，耕地土壤耕作层浅薄、有机质含量低，特别是天然降水有限，空气湿度小，有的还蒸腾量大，采用长时间的免耕方式，地面秸秆入土还田相对困难，有机质含量受影响，土壤板结接受和储存天然降水难度加大，土壤理化性状受到影响。
|
||
大量施用化肥，而且无机性的肥料比例失调，容易导致土壤板结，通透性差，造成天然降水不能迅速入渗、灌溉用水缺乏，必然会使土壤长期处于“饥饿状态”。
|
||
显然，秸秆不能合理还田、一些地区不适宜的免耕、大量施用化肥等这些因素综合作用的结果，会造成土壤理化性状不良，在缺水干燥条件下，一旦遇到风吹，在风力的作用下，表层土壤就会随风悬浮飘入空中，成为“尘泥”，参与雾霾天气的形成。
|
||
第七节 过量使用农用化学品使国民健康受到威胁
|
||
一、过量使用农用化学品生产的食品对人体健康不利
|
||
1．化肥的危害
|
||
大量施用化肥，不仅污染了环境，还对农产品造成了污染，也对人畜健康带来严重威胁。
|
||
过量施用氮肥，会使水体中的硝酸根离子含量升高，使用污水灌溉后，导致蔬菜中的硝酸盐含量增加，过量的硝酸盐在人体内转化为对人体有害的亚硝酸盐，影响人体健康。试验表明，若用含氮量135kg/hm2以上的污水灌溉菠菜和甜菜，则植株体内硝酸盐会变为亚硝酸盐，食用后在人体内积累，有致癌的危险。
|
||
过量施用磷肥，也会给人畜带来灾难。一般磷肥中含有0.5%～4.0%的氟化物。而氟化物会沿着食物链在动植物，尤其是高等动物体内富集。试验发现，氟化物在桑叶中含量达10～15mg/kg时，可致幼蚕死亡。
|
||
2．农药危害
|
||
农药污染指农药或其有害代谢物、降解物对环境和生物产生的污染。
|
||
农药及其在自然环境中的降解产物，污染大气、水体和土壤，会破坏生态系统，引起人和动植物的急性或慢性中毒。近些年，农药污染食品引起的中毒事件在生活中频频出现。据有关部门统计，中国蔬菜农药残留量超过国家卫生标准的比例为22.1%，部分地区蔬菜农药超标的比例已达80%。因此，减少农药污染带来的危害，及时采取科学的方法加以预防，已迫在眉睫。
|
||
1991年，中国对生产的各类食品中调查滴滴涕的残留量，在禁用10年后，滴滴涕在水果、蔬菜、蛋、乳制品及植物油等脂类农产品中有机氯农药残留水平仍很高，水产品中残留量也高达57μg/mg。人类若摄取了以上被污染的植物性、动物性食品或摄入被污染的饮用水，通过食物链和生物浓缩后农药浓度被提高几千倍甚至上万倍，农药在人体内长期累积，必将危害健康。
|
||
北京市农林科学院蔬菜研究中心副主任李武介绍，农业面源污染不但会造成环境问题，还会对农产品安全产生重要影响。近些年，不断爆发的“舌尖上的安全”事件，很多其实都是因为源头上的农产品就存在问题。如重金属元素镉严重超标的湖南、广东“毒大米”，含违禁农药“神农丹”的山东“毒生姜”，含杀虫剂甲胺磷的日本“毒大米”。
|
||
二、土壤污染通过食物链对人体健康造成威胁
|
||
中国大多数城郊土壤都受到过不同程度的污染，不仅致使许多地方的作物明显减产，而且其产品进入食物链对人体健康造成威胁。
|
||
土壤中的污染主要集中在土壤表层，而作物根系也主要生长在土壤表层。当作物吸收和利用土壤表层中的营养物时，会增加对污染的吸收，污染土壤中的污染物被农作物的根部吸收，使农作物体内的污染物含量增加，从而降低其营养成分，影响其质量与产量，最后污染物通过食物链进入人体，对人体健康造成危害。
|
||
无论是直接的土壤污染，还是由土壤污染导致的大气、地表水和地下水污染，最终都会对动物和人造成危害。这些可能引起的危害，会引起几方面的不良反应：功能异常和其他激素系统异常；生殖障碍和种群下降；肿瘤和癌症等损害；行为失常；免疫系统障碍；性别混乱。
|
||
生物从环境中摄取重金属、农药等有毒农用化学品污染残留物可以经过食物链的生物放大作用，在较高级生物体内成千万倍地富集起来，然后通过食物进入人体，在人体的某些器官中积蓄起来造成慢性中毒，危害人体健康。中国的土壤污染已造成农作物、农产品的污染。土壤、粮食、果蔬和畜产品中农药残留量、重金属含量等超标常有发生。
|
||
农药、重金属等污染物进入人体，有一条这样的食物链。植物性食品可能会因直接黏附或从周围环境中吸收农药、重金属等污染物而造成农药残留或重金属污染；动物性食品通过食物链转移放大作用食用了这类被污染的植物性食品或从水体中直接摄入农药或重金属等污染物而造成农药残留或重金属污染；或者人类在饲养动物、种植植物过程中，为了缩短其生长周期，追求好卖相等来获取好价格而违规使用瘦肉精、膨大剂、催熟剂、催红剂等各种食品添加剂、饲料添加剂和生长调节剂等。人类若摄取了以上被污染的植物性、动物性食品或直接摄入被污染的饮用水，通过食物链和生物浓缩后污染物浓度被提高几千倍甚至上万倍，而其在人体内的长期累积，必将危害健康。
|
||
比如存在于水体中的农药可能浓度很低，但水域中的农药可通过浮游植物→浮游动物→小鱼→大鱼的食物链传递、浓缩，最终到达人体，在人体中累积。水体中的浮游生物、藻类会吃进农药作为“营养”；随后，鱼类集中地吃掉藻类和浮游生物，农药的含量就集中在鱼体内。最后，人在食物链的终端，吃进了鱼类之后，鱼体内残留的农药就进入人体，沉积下来。土壤中的农药，也可以通过相似的食物链，最后达到食物链终端的人体中。在浙江省疾病预防控制中心的一次检测20多份母乳样本中，个别发现母乳中有国内已停用近30年的滴滴涕（一种有机氯农药）农药残留。
|
||
中国南方某省，1994－1998年渔业水域受污染面积达45万hm2以上，污染事故800多起。随着农药法制的建设和人们对食品安全要求的不断提高，中国的农药残留问题在近年来得到了很大的改善，但仍然存在许多的问题。比如吉林省于2007年报道大豆、红豆和绿豆中滴滴涕的超标率分别为6.3%、12.3%和12.5%；浙江省宁波市于2007年对市售鲜活水产品中农药的残留现状进行调查，发现各类水产品中都有超标现象，超标率分别为螃蟹18.5%，鲫鱼14.8%，草鱼13.6%，黄鱼12.9%，梭子蟹11.1%，河虾8.7%，鲢鱼8.0%和对虾7.4%。说明农药残留问题依然比较严重。
|
||
第八节 粉垄技术破解粮食、环境和国民健康安全的困局
|
||
本章前面几节内容所述的情况表明，中国粮食增产潜力空间在减少、食物质量在下降、水资源在污染、生态环境在恶化。长此以往，必将影响中国粮食安全、水资源安全、食物安全和生态环境安全，最终可能成为影响“中国梦”实现和中华民族兴旺发达的一种制约因素。
|
||
粉垄技术，有望突围或缓解这一困局。
|
||
粉垄技术，延伸传统农耕但又绝对优于传统农耕，它的最大功效在于更有效、更高效利用取之不尽、用之不竭的“天地资源”，在于在一定程度上可以摆脱农业增产靠农用化学品的生产模式，在于拓宽农业耕作利用范围和具有一定“淡盐”“清污”功能，在于具有可持续性的“驱一动而牵全局”的利民利国战略功能。因此，粉垄技术有望破解中国食物、环境和国民健康安全的困局。
|
||
在目前条件下，我们建议，采用“粉垄技术+良种+适量化肥+重用天然降水+养殖”的技术策略，不仅作为一条新的食物生产线，所得粮食和肉蛋奶，可助力我国食物相对安全，还能够解决水资源匮乏、生态恶化等突出问题。
|
||
第八章 粉垄农耕能够创建全新的水稻高效农业模式
|
||
第一节 水稻粉垄生态高效栽培方法
|
||
一、水稻传统栽培方法
|
||
这种常规水稻耕种模式需要配合及时、必需的水肥管理，比如，在水稻移栽时需要施足底肥，在返青时要及时补追返青肥以利于其返青，在生长期还要追施分蘖肥、穗肥等，水分管理更是要结合水稻的整个生育期进行合理安排、调整；而这种传统的水稻种植模式的单产增产潜力已不大，主要有如下几个原因：
|
||
（1）稻田耕作层浅薄，一般为13cm左右，稻田土壤松土量和原生养分严重不足，满足不了杂交水稻等良种对土壤环境的需求。
|
||
（2）稻田基肥是整田前或者在拖拉机旋耕整田时施放，而稻田中大量的水会使泥浆和肥分外流，加上插秧前后的串灌漫灌，水、土、肥等流失严重，既降低了稻田土壤肥力，又易造成污染，影响环境质量。
|
||
（3）水稻浆耕栽培，土壤容易黏结、板结，土壤容重大，土壤含氧量少，土壤中好气性微生物活动受阻，严重影响水稻根系的生长发育，进而影响植株生长发育和光合效率。
|
||
（4）费工、费水、费肥、费药。稻田中连年复种导致病虫害发生严重，而稻田区目前仍以化肥为主，严重造成了土壤环境的恶化，水稻区种植环境的恶化直接提高了种植生产成本。
|
||
（5）传统水稻栽培，长期处于水淹条件，加上土壤板结，容易产生甲烷等温室气体，影响生态。
|
||
二、水稻粉垄栽培方法
|
||
对于水稻的进一步稳产增产和降低生产成本，除了选种良种，根本出路在于重新构建适于水稻壮根健株的深厚耕作层，盘活土壤资源和有效利用天然降水，利用土壤中的原生养分和增加的含氧量（犁底层之上土壤通氧管道畅通），经过多年验证试验发现，粉垄栽培对水稻有明显的增产效果。水稻粉垄栽培方法，是采用螺旋钻头机械入土垂直旋磨土壤自然成厢成垄，入土旋磨深度25～30cm，保证旋到生土层，并使土壤粉垄细碎，碎土自然上浮5～10cm，深松而不乱土层，厢面宽视粉垄机械钻头装置多少为60～300cm，厢与厢间即成灌排沟，沟底免耕20～30cm，成沟宽15～25cm，然后在粉垄田上进行直播或回水后抛秧、插秧，田间水分干湿交替。
|
||
这种栽培方法改变了传统旱稻整地靠犁耙后直播和水稻靠犁耙田后插（抛）秧的模式，土壤细碎、疏松且有较深活土层，储水保水，氧气充足，利于快出根多出根，提高抗旱抗病虫和抗倒能力，以水调气调肥调节生长，可满足水稻生长发育对水、气和营养的需求，使水稻丰产和品质提高。但从资源利用、人工投入与水稻产出率角度出发，由于粉垄耕作后，在水稻移栽前还需将粉垄过后的土壤再用人工或者机械耙平扰动，所具有的良好的粉垄土壤层次结构、透气性功能等已被破坏，在下季稻种植时还需再次深耕粉垄操作，增加了生产投入成本，降低了劳动效率。
|
||
三、水稻粉垄生态高效栽培方法
|
||
（一）水稻粉垄生态高效栽培方法的实施步骤
|
||
1．粉垄整田
|
||
稻田应在土壤湿度较低或干田时进行粉垄耕作，将所需要施用的基肥撒于田面，利用粉垄深旋耕将肥料掺入土壤中；采用螺旋钻头机械入土垂直钻土，入土旋磨深度25～30cm，在水稻移栽前，注意排水，保持土壤干爽。
|
||
2．水稻移栽前处理
|
||
水稻移栽前回水泡田，水层淹没土壤，让粉垄后的土壤自然软土，田面土壤自动找平，不再需要耙动土壤，不让田水外流，以保持土壤中养分不外流，然后进行水稻插秧或抛秧种植。
|
||
3．水稻直播
|
||
粉垄稻田回水软土，水分回落后保持一定的浅水层，将经过浸泡处理适宜直播的稻种，按要求直播。
|
||
在直播田，或水稻插秧田、抛秧田，可以使用机械化播种机或插秧机进行，在种植时按照水稻种植基本规律进行，注意合理密植，种植后及时进行追肥和病虫草害管理。追肥管理包括：前期（苗期）增施氮肥，促进苗势强旺；中后期看苗施肥，酌减10%～20%的施肥量，以避免后期贪青，影响产量和品质。病虫草害管理包括：在水稻播种或移栽后，对水稻稻飞虱、稻纵卷叶螟和二化螟进行害虫化学防治，对水稻稻瘟病、纹枯病进行病害化学防治，稻飞虱防治时期一般在水稻分蘖期以后，稻纵卷叶螟和二化螟危害一般在拔节期以后，而稻瘟病和纹枯病的防治一般在水稻中后期；还包括在水稻3叶期以上时对杂草化学防除，广西地区水稻在3叶期进行杂草防治时，容易引起药害，在3叶期以后进行除草防治，会提高安全系数。
|
||
4．水稻移栽后或直播后的前期水分管理
|
||
水稻移栽的，返青期的管理为移栽后的10d内要保持田面有水层；直播种植的，按直播要求进行水分管理。
|
||
5．其余时间田间水分管理
|
||
生育全期，在多雨季节实行以“靠天要水”为主、人工灌溉为辅的水分管理模式。在水稻生长期内，尽量将田埂排水缺口堵上；水稻分蘖至分蘖后期和水稻孕穗、抽穗灌浆期，在雨水灌溉不足的条件下适当增加人工灌水，其他时期不需人工灌水，充分利用天然降水，减少灌溉成本，同时让粉垄后的稻田土壤有更多的时间融入更多的土壤氧气，以氧气带动土壤养分等自然资源的利用率，促进水稻健壮生长，提高产量和品质。
|
||
6．粉垄稻田后季种植与管理
|
||
粉垄耕作后的第二季及其以后各季，在水稻移栽前，免耕或在用浅型的旋耕机入土3～4cm，进行轻度耕作，将田面上的杂草等进行翻压，减少稻田杂草；同时，为了使残留在土壤深处的水稻根系自然腐烂成为良好的土壤氧气通道，田面3～4cm以下的耕作层土壤不再翻动，以保持其良好的储水、透气、透氧功能；其他田间施肥、水分管理均参考粉垄耕作第一季的水稻栽培技术措施。
|
||
（二）水稻粉垄生态高效栽培方法的特点
|
||
（1）水稻粉垄生态高效栽培方法是典型的“懒人型”水稻种植方法，一次深耕粉垄，3～4年免耕或浅耕，土壤仍然保持较高的保肥保水能力，相对于传统的水稻种植方法省工、省力且提高产量，相对于水稻粉垄栽培方法更能提高劳动效率，减少劳动生产成本，更大限度地提高生产效率，实现连年持续性增产，再次挖掘了粉垄栽培耕作方法的潜力。
|
||
（2）水稻粉垄生态高效栽培方法是目前水稻耕种栽培中较为领先的生产方法，在实现一次耕作，连年增产的基础上，有效地改善了水稻田土壤环境，25～28cm的土层深度利于深土层生土的改良，对改善土壤板结、透气性差、保水肥能力差等问题有显著提高。研究表明，在同样水肥条件下，利用粉垄生态高效栽培方法的水稻田块种植至第六季，其耕层松土仍达22cm左右（比传统15cm增厚7cm），稻田土壤总养分数量增加25%以上，增产率在18%以上。
|
||
（3）利用水稻粉垄生态高效栽培方法生产的水稻品质提高，经有关部门检测，稻米整精米率提高4.35%，垩白粒率降低25%，由二级升为一级；垩白度下降43.75%；蛋白质含量提高13.58%，由三级升为二级。
|
||
（4）水稻粉垄栽培生态高效栽培技术创造了一次粉垄、多年免耕的耕作模式，对于减轻劳动强度，提高劳动效率有着至关重要的意义。在传统的操作模式中，农户仍避免不了日晒雨淋、面朝黄土背朝天的耕种模式，而本发明的出现让农户日复一日的劳作变得不再必要，取而代之的是高效型耕作模式、标准化耕种流程，这直接提高了经济效益和减轻了劳动负担，让农户轻轻松松种地。
|
||
（5）水稻粉垄生态高效栽培方法的发明有利于与水稻耕作机械，如本发明的螺旋钻头机械、播种或插秧机、施肥机、施药机进行合理整合，自动化一体系机械与该栽培方法的相互结合更符合水稻种植标准模式，也更能带动水稻高效栽培技术行业的进步。
|
||
第二节 水稻粉垄早蘖大穗超高产栽培方法
|
||
一、水稻粉垄早蘖大穗超高产栽培方法的实施步骤
|
||
（一）粉垄整田
|
||
选择田面以下35cm以内土层没有坚硬（如石头等）障碍物的稻田，施足基肥，使用螺旋形粉垄机械在土壤湿度低或干田时粉垄作业，粉垄耕作深度28～30cm，使基肥充分融入粉垄土壤中；经粉垄后的稻田，注意排水，保持土壤干爽。
|
||
（二）育秧
|
||
选择品质优良、高产、抗病虫、分蘖强的水稻品种，在30～34℃下催芽，包衣处理后采用稻种疏播方式播种育秧，每667m2苗床播种10～12kg，及时除草及防治病虫害，在4～5叶期移栽。包衣处理：使用35%丁硫克百威种子处理干粉剂，剂量为每100kg种子300～400g有效成分，在催芽后种芽湿润时充分与药剂混拌再进行播种育秧。
|
||
（三）移栽
|
||
移栽前首先回水软土，让稻田田面土壤自动找平，不需再耙动，这样土壤孔隙度大，使稻田土壤富含氧气。经研究发现，采用该粉垄技术整地比传统拖拉机旋耕浆耕含氧量增加3倍以上。在田面追施5～10kg以氮素为主的速效肥料；然后将待移栽秧苗根部浸蘸生根液，选择具有早分蘖、低位分蘖潜能的秧苗，进行抛秧或者手插或者机插浅层移栽。移栽密度：每蔸栽带叶苗1～2苗，杂交水稻每667m2种植1.1万～1.5万株，常规稻每667m2种植数量可参考当地高产栽培确定。
|
||
（四）田间管理
|
||
1．水分管理
|
||
移栽后的15d以内，均采用2～4cm的浅水灌溉。这是因为在浅水层条件下，一方面有利于空气中的氧气溶入水中和土壤中，在溶氧沛氧的作用下带动水稻对土壤养分的吸收利用，促进秧苗根系快速伸长以深扎，促进地面植株光合效率的提高；另一方面，在浅水层条件下，有利于促进秧苗快分蘖、多分蘖、低位分蘖，促进水稻在较短时间内形成高产群体预期的基本苗数，即预期超高产所需要的大穗型有效穗数。中后期水分管理按照水稻种植常规管理方法进行。原则是：返青期，保持浅水；分蘖前期，浅水勤灌；分蘖后期，排水烤田；孕穗期，保持浅水层，防止脱水；灌浆期，间歇交替灌溉，控温控湿。
|
||
2．施肥管理
|
||
移栽后3～7d内，每667m2用5～10kg以氮素为主的氮磷钾复合肥，均匀撒施，以利于定根、壮苗，中后期看苗按高产栽培要求施肥。
|
||
3．病虫草害管理
|
||
在水稻的整个生育期做好对水稻常发病虫害的防控措施。具体为：在移栽前后，每667m2用2kg茶皂素或80～100g 50%杀螺胺可湿性粉剂撒施防治福寿螺；移栽后7d，使用除草药肥防除杂草；在分蘖期前后预防稻飞虱；在拔节期防治稻纵卷叶螟和二化螟；中后期及时预防稻瘟病、水稻纹枯病的发生和危害。
|
||
二、水稻粉垄早蘖大穗超高产栽培方法的特点
|
||
（1）水稻粉垄早蘖大穗超高产栽培方法对于水稻的增产效果明显，经研究发现，使用该方法种植的超级稻，每667m2有效穗达到20万左右，该分蘖穗与主穗粒数相差不大，平均每穗达230粒左右，千粒重27g，理论产量每667m2产就可达1000kg左右，远远超过现有的水稻高产水平，可以预见在不久的将来这种栽培方法将会实现大面积的推广应用，而该方法的出现也预示着粉垄栽培技术在水稻超高产领域又实现了新的突破，除了从基因层面选育良种来提高产量之外，粉垄栽培与严格的管理水平也可以实现水稻的超高产，对我国水稻产业实现再次腾飞有着重要启示意义。
|
||
（2）水稻粉垄早蘖大穗超高产栽培方法延续了粉垄耕作的优点：一次深耕粉垄，3～4年免耕或浅耕，土壤仍然保持较高的保肥保水能力，相对于传统的水稻种植方法省工、省力且提高产量，相对于水稻粉垄栽培方法更能提高劳动效率，减少劳动生产成本，更大限度地提高生产效率，实现连年持续性增产，再次挖掘了粉垄栽培耕作方法的潜力；同时可以有效地改善水稻田土壤环境，28～30cm的耕作深度更利于深层土壤的改良，对改善土壤板结、透气性差、保水肥能力差等问题有显著提高。研究表明，在同样水肥条件下，利用粉垄早蘖大穗超高产栽培方法的水稻田块种植至第六季，其耕层松土仍达25cm左右，稻田土壤总养分数量增加30%以上，增产率在22%以上。
|
||
（3）水稻粉垄早蘖大穗超高产栽培方法是利用粉垄技术与传统水稻栽培管理方法的系统栽培方法，环环相扣，缺一不可。选育良种且进行包衣处理，可以有效避免秧苗受到地下害虫及苗期受到病虫害的危害，对于秧苗的生长至关重要；移栽前使用生根液浸泡根部，可以使秧苗尽快缓苗返青，利于前期分蘖；而合理的水肥管理可以促进水稻在苗期实现有效分蘖多，低位分蘖多，穗大粒满，直接增加了每穗粒数和千粒重，可以说，该方法相对于传统的栽培方法，优势明显，增产效果显著。
|
||
第三节 水稻粉垄干土抛秧生态栽培方法
|
||
一、水稻粉垄干土抛秧生态栽培方法的实施步骤
|
||
（1）采用粉垄机械，利用其螺旋形钻头，对稻田进行干田粉垄耕作，粉垄深度30cm（比目前拖拉机旋耕10～15cm增加1倍左右）；经粉垄后的稻田土壤保持干水状态。
|
||
（2）水稻移栽季节，对粉垄稻田表层高低不平的土壤，利用人工或轻型机械进行整田（表面适当平整），使得田面土壤放入水后淹水水层深浅一致。
|
||
（3）水稻移栽时，在干土条件下，由人工穿鞋摆秧或轻型抛秧机摆秧（可减轻劳动强度），按照种植密度规格要求，进行田面抛秧。
|
||
（4）稻田干土抛秧后，及时进行第一次灌溉回水，深度为8～10cm，避免田水外流，让水稻秧苗根系在软土过程中自然植入土中；1～2d田面水层落干时，进行第二次回水灌溉，促进水稻植株快速扎根和低位分蘖。
|
||
（5）水稻基肥，按照正常施肥标准，在干土抛秧前撒施；为促进水稻早生快发，在回水灌溉后6～8d，追施第一次以氮肥为主的肥料；之后，按当地常规高产栽培肥水管理措施进行管理。
|
||
二、水稻粉垄干土抛秧生态栽培方法的特点
|
||
（1）由于对稻田进行干田粉垄耕作，粉垄深度25～50cm（比目前拖拉机旋耕10～15cm增加15～30cm以上）；农民可以穿鞋进入干稻田操作，按照一定密度规格在干土上摆放秧苗、回水软土灌溉，让秧苗根系在软土过程中自然入土定植。进入第六天，就表现出水稻根系多而且白，植株健壮，具有先长根后长苗的特点，且已开始分蘖，长势喜人。
|
||
（2）利用经粉垄后特有的富氧土壤生态环境，通过干土抛秧、回水软土让水稻根系自然融入土中，在氧气、水分、养分充足而且协调的条件下，促使水稻根系发达和低位分蘖，以获取更高产量。
|
||
（3）改变传统人工插秧手脚沾泥、费工费时的做法，为进一步改善现有机械插秧容易损伤秧苗和根系，而改为机械快速抛秧、减少秧苗机插在入土过程中的损伤弊端，缩短水稻移栽的返青期时间，探索一条新的高效高产水稻移栽栽培方法。
|
||
（4）水稻粉垄干土抛秧生态栽培方法实现了一次粉垄，多年免耕或轻耕的耕作模式，土壤仍然保持较高的保肥保水能力，相对于传统的水稻种植方法省工、省力，产量提高，相对于水稻粉垄栽培方法更能提高劳动效率，减轻劳动强度，降低劳动生产成本，更大限度地提高生产效率，实现连年持续性增产，直接提高了经济效益和减轻了劳动负担，让农户轻轻松松种地。
|
||
第九章 粉垄技术在盐碱地淡盐、耕地土壤排污、部分草原改造等多领域的应用探讨
|
||
第一节 粉垄暗沟系统设置修复使土壤淡盐排盐增产的方法
|
||
一、粉垄暗沟系统设置使土壤淡盐排盐增产方法的实施步骤
|
||
（一）粉垄耕作整地
|
||
各种盐碱地，在干田条件下，利用粉垄机进行粉垄耕作，耕作深度为35～50cm。此过程在耕作松土层的层面下形成凹状条沟；粉垄机的螺旋钻头为一字排列，中间安装有加长型的钻头；加长型钻头在粉垄机械螺旋钻头排列中间，安装数量为1～2根，长度比其他螺旋形钻头增长15cm左右；并在加长型钻头的相应后位加设清沟方铲。
|
||
（二）暗沟设置
|
||
粉垄一次性耕作后，在耕作松土层的层面下自然形成的凹状条沟内，摆放厚度2～3cm的杂草或树枝条，再采取人工或者小型机械回土，平整田面。
|
||
（三）排水排盐网络系统设置
|
||
经粉垄耕作在松土层层面下形成凹状条沟后，在田（地）的四周采用人工或小型机械挖沟，沟底同样摆放厚度2～3cm的杂草或树枝条，回土，形成耕作松土层以下的一个排水排盐网络系统，并在沟底部设置排水排盐口，以利于排盐。
|
||
（四）干湿交替水分管理
|
||
为便于利用天然降水和人工灌水的浸透淋洗作用，实行干湿交替的水分管理。在下雨或灌溉时，保持水层在3cm以上，待水分自然落干至土壤水分含量40%以上时，再次灌水至水层3cm以上，再次自然落干，按此进行水分交替管理，使土壤中盐分随水分下沉到粉垄土壤松土层底部与犁底层交界处，再由此层面下沉到凹状条沟中。
|
||
（五）实现通过排盐网络系统进行排盐
|
||
利用上述粉垄耕作淡盐功能和设置的排水排盐网络系统，经过2～3年的排水排盐作用，可达到改造盐碱地、提高土地农产品产出率的目的。
|
||
二、粉垄暗沟系统设置使土壤淡盐排盐增产方法的特点
|
||
（1）粉垄耕作后，由于耕作层土壤结构改善，尤其是土壤中毛细管多被切断，土壤中盐分不容易随水分蒸腾作用而上升，使土壤盐分得以下沉而达到淡盐效果。
|
||
（2）利用上述粉垄耕作淡盐功能和设置的排水排盐网络系统及土壤毛细管切断而减少盐分上升，使耕作层土壤盐分浓度可下降30%～50%，当季作物可提高单产20%。
|
||
（3）可利用排水排盐网络系统，经过2～3年的排水排盐作用，可达到改造盐碱地、提高土地农产品产出率的目的。
|
||
（4）相对于传统的盐碱地改良方式，更贴合实际，更能降低成本和提高效率。
|
||
第二节 粉垄暗沟系统设置修复被污染土壤方法
|
||
一、粉垄暗沟系统设置修复被污染土壤方法的实施步骤
|
||
（一）粉垄耕作整地
|
||
被重金属和化肥、农药过量施用污染的耕地，在干田条件下，利用粉垄机进行粉垄耕作，并在耕作松土层的层面下形成凹状条沟；粉垄机的螺旋钻头一字排列，中间安装有加长型钻头；加长型钻头在粉垄机械螺旋钻头排列中间，安装数量为1～2根，长度比其他螺旋钻头增长15cm左右；并在加长型钻头的相应后位加设清沟方铲。
|
||
（二）暗沟设置
|
||
粉垄一次性耕作后，在耕作松土层的层面下自然形成的凹状条沟内，摆放厚度2～3cm的杂草或树枝条，再采取人工或者小型机械回土，平整田面。
|
||
（三）排污网络系统设置
|
||
经过粉垄耕作在松土层层面下形成凹状条沟后，在田（地）的四周采用人工或小型机械挖沟，沟底同样摆放厚度为2～3cm的杂草或树枝条，回土，形成耕作松土层以下的一个排污网络系统，并在沟底部设置排水排污口，以利于排污。
|
||
（四）干湿交替水分管理
|
||
为便于利用天然降水和人工灌水的浸透淋洗作用，实行干湿交替的水分管理。在下雨或灌溉时，保持水层在3cm以上，待水分自然落干至土壤水分含量40%以上时，再次灌水至水层3cm以上，再次自然落干，按此进行水分交替管理，使土壤中的重金属或残留的化肥农药成分，随水分下沉到粉垄土壤松土层底部与犁底层交界处，再由此层面下沉到凹状条沟中。
|
||
（五）实现减污修复
|
||
利用上述粉垄耕作和设置的排污网络系统及土壤微生物的分解吸附作用，经过一个作物生长周期，或保持排污网络系统的排污功能条件，在免耕2～3年的水淋排污作用下，即可达到减污修复土壤的目的。
|
||
二、粉垄暗沟系统设置修复被污染土壤方法的特点
|
||
（1）粉垄耕作后，由于耕作层土壤结构改善、土质疏松，土壤氧气含量增加，使土壤微生物代谢活动旺盛，从而加强了微生物对重金属、有机污染物等的吸附和转化；利用上述粉垄耕作和设置的排污网络系统及微生物的分解吸附作用，经过一个作物生长周期，或在免耕条件下经2～3年的水淋排污作用，可达到减污修复土壤的目的。
|
||
（2）高效、方便、低成本、安全。传统的重金属、化学、农药等污染土壤后，通常采用土壤改良剂等物质来改良土壤，不仅成本高、周期长，且改良作用并不显著。这是因为，一般重污染土壤地区是受到常年连续污染造成的，要想彻底解决问题，还需解决上游污染问题，单纯土壤改良添加剂的使用虽可以改善指标，但难以治本。本发明是通过改进传统的耕作模式来修复被污染土壤，在作物种植前按照本发明的耕作技术进行即可，更高效、方便、安全，且不需再额外投入大量劳动力成本，相对于传统修复土壤模式更廉价、成本更低。
|
||
第三节 干旱半干旱地区粉垄深旋储水保苗促长耕作方法
|
||
一、干旱半干旱地区粉垄耕作储水保苗促长耕作方法的实施步骤
|
||
（一）粉垄耕作
|
||
采用旋耕螺旋形机械对耕作区中间深耕，两侧浅耕，同时粉土，深旋松土后自然起垄，形成两侧有浅松土沟围绕，并带一定角度斜面的T形垄畦，垄畦两侧浅沟深10～15cm；采用的旋耕螺旋形机械配有长短两组旋耕钻，数列长型旋耕钻分布在中间，两侧各有一个短型旋耕钻，这样的设计可以使耕作区深度松沟，而两侧的短螺旋钻可以形成浅沟与深沟相连接，有利于汇集雪水或雨水；按以上方法所形成的垄与垄之间为非耕作区，间隔5～20m，即该耕作模式主要为改善西北地区的生态环境，之间的隔离带被农作物或草树保护，可以阻止风沙入侵，避免持续破坏。
|
||
在粉垄深旋前，可以先在操作区撒施肥料，然后再进行深旋混土，一般来说不管种植草、树或农作物，都需要营养，在旋耕前，将所需肥料均匀撒在耕作区内，或者采用施肥旋耕一体化机械一次性完成，干旱地区土壤贫瘠，应多使用有机肥料如作物秸秆、动物粪便和无机肥的复混肥，有利于提高土壤有机质和植物所需氮、磷、钾等养分。
|
||
（二）开引流渠道
|
||
在非耕作区到垄畦边建立引流渠道，渠道深10～40cm，宽10～30cm，引流渠道的起点设立在非耕作区，挖坑储水，每个储水坑引出多个引流渠道，通往垄畦。
|
||
（三）覆膜
|
||
采用人工覆膜或者机械覆膜设备覆膜，在覆膜的同时还配有镇压土操作，防止地膜随风移动；覆膜后开种植孔，在离种植孔周围建圆形或矩形的凹槽，凹槽底部夯实，便于储水。
|
||
覆膜可以减少耕作区的水分蒸发，当温度升高，土壤水分蒸发后遇到地膜可以凝结成水滴，阻止水分蒸发，同时采用不透光膜如黑色地膜可以防止杂草生长，具有除草功能。
|
||
而种植孔周围的凹槽可以给植物局部储水，像一个小型的“储水罐”，保证植物持续有水供应，不至于因缺水影响生长。理所当然，种植孔与种植的植物特性有关，当种植草或较小的作物时，种植孔孔径小，当种植灌木或较大的作物时，种植孔可以建得稍大些。
|
||
（四）种草植树或种植农作物
|
||
在粉垄后的垄畦面上，所开种植孔中种草植树或种植农作物，并按照不同植物的特点，对其进行日常管理。
|
||
二、干旱半干旱地区粉垄深旋储水保苗促长耕作方法的特点
|
||
（1）保持了深耕深翻耕作方法的优点，即客土改良作用，病害杂草减少，作物增产，适用作物范围广，作业面相对减少，节省了机耕时间，与肥料混合提高了利用率，方便标准化作业，减轻了工作压力，提高了生产效率等。
|
||
（2）储水效果更佳，利用本发明的粉垄深旋储水耕作模式，可以更加有效地储存雪水和雨水到垄沟内，覆膜防止水分蒸发散失，保持墒情，对干旱地区作物生长蓄水有着至关重要的作用。
|
||
（3）在非耕区建设引水渠道，可以更大限度地收集水分，因为在非耕区雨水保存量低，不利于水分保持，引水渠道可以提高雨水进入垄畦垄沟的机会。
|
||
（4）种植孔周围建立凹槽并将底部压实更方便储水，可促进作物根系生长，最大限度地利用水分，凹槽积水后一部分被植物蒸腾作用和生长所需要，一部分深入垄沟储存起来，保持了耕作区内的水分充足。
|
||
（5）垄与垄之间不再连片耕作，而是保持非耕区，这样可以降低改造干旱地区的成本，随着几年后耕作区的草、树或农作物生长，这样的耕作区—非耕区—耕作区可以最大限度地改善干旱地区的生态平衡，最终建立一个新的效益—水分—植物或作物的平衡模式，这种模式也阻止了干旱地区持续恶化并向沙漠化发展的进程，避免成为下一个“罗布泊”。
|
||
（6）采用粉垄施肥覆膜一体化种植机械进行耕作，可以大大提高生产效率，减少人工投入。在干旱地区进行耕种劳作是一件艰苦的工作，一体化机械的使用大大减轻了劳动者的工作负担，同时提高了工作效率。
|
||
（7）除农作物外，还可以种草植树，以起到明显的改善土壤继续沙化的问题。
|
||
第四节 盐碱地粉垄淡盐丰产耕作方法
|
||
一、盐碱地粉垄淡盐丰产耕作方法的实施步骤
|
||
（一）时间选择
|
||
粉垄耕作方法，在冬季冰雪前或雨季前进行粉垄操作，目的是使粉垄的盐碱土壤，在天然降水的作用下，使土壤中的盐分随水分下沉到犁底层，耕作层的土壤中含盐量得以下降，达到盐碱地土壤的“淡盐”效果。
|
||
（二）粉垄耕作
|
||
粉垄耕作，采用粉垄机械的螺旋钻头入土后，对盐碱地土壤进行横向切割碎土，自然悬浮成垄，避免深层含盐量较多的土壤上移。
|
||
粉垄耕作分为整田粉垄和种植带粉垄两种方式。整田粉垄耕作深度28～30cm；种植带粉垄耕作，种植带粉垄深度35～40cm。
|
||
粉垄使盐碱地土壤“淡盐”的原理：一是利用天然降水的下渗运动，使土壤中的盐分下沉；二是粉垄土壤疏松，在氧气、微生物等作用下，土壤中的部分盐分下移；三是由于粉垄土壤是横向切割，土壤疏松，土壤中的毛细管被切断，底层土壤中的盐分不像拖拉机耕作土壤那么容易上移。这三方面的作用结果，使得耕作层中的土壤盐分下降30%～50%。盐碱地中的土壤含盐量大量被“淡化”，使作物大幅增产。
|
||
（三）建立排水渠道
|
||
在每条粉垄条带边缘地带建排水沟或渠，以便在雨水或雪水过大时能顺利排出，利于“洗盐”。
|
||
（四）施肥
|
||
粉垄时或粉垄过后在土层底部施用有机肥。
|
||
（五）作物种植管理
|
||
根据不同作物生长发育特点，进行流程化、标准化种植及管理。
|
||
二、盐碱地粉垄淡盐丰产耕作方法的特点
|
||
（1）采用的是横向切割土壤方法，仅有极少量的底部土层上浮，相对于传统的拖拉机或旋耕机翻地，可以预防土壤底部盐分随土壤来到表层，危害作物根系；粉垄横向切割土壤，完全切断了土壤中气相、固相、液相之间的相互联系，土层单位重新排列组合，而借助雨水及雪水或灌溉用水将土层中多余盐分沉淀到底层，最后随排水渠道排出田外，仅通过粉垄耕作方法就可以起到较好的“淡盐”功效。
|
||
（2）易操作，省时、省工、省力，不仅可以起到良好的改善土壤盐碱化的目的，而且对于实现土壤环境再改造有很大帮助，完全颠覆了以前通过化学方法及生物措施，甚至换土的操作理念，对于中国0.2亿hm2盐碱地来说，推广价值大，可见该粉垄耕作方法拥有不可预期的发展前景。
|
||
（3）在粉垄耕作基础上，配合合理密植，就可以有效改善土壤“返盐”现象。因为粉垄后，土壤中盐分基数大大降低，而合理适当密植就会减少水分蒸发，二者配合可以有效、彻底地改变盐碱化程度，无须添加任何土壤改良剂，造成生产成本提高。
|
||
第五节 山坡地经济林木粉垄耕作方法
|
||
一、山坡地经济林木粉垄耕作方法的实施步骤
|
||
（一）地块选择
|
||
选择坡度在20°以下的山坡地，土层厚度60cm以内无石块的区域进行粉垄作业。
|
||
（二）经济林木种类选择
|
||
采用粉垄种植的经济林木，可以为果树、茶树、油料作物、中药材及花卉等。
|
||
（三）粉垄作业方法
|
||
根据不同经济林木对种植株行距、种植带或者种植坑的规格要求，进行带状或坑状的粉垄作业。
|
||
根据不同经济林木种类和不同类型粉垄作业规格要求，在粉垄机中配置长短不同、规格不同的螺旋形钻头。
|
||
果树粉垄作业方法：采用带状连续粉垄作业或间歇性坑状粉垄作业，粉垄宽度60～80cm，深度60～80cm。
|
||
茶树、油料作物和中药材的粉垄作业方法：采用等高带状粉垄作业，粉垄深度30～40cm，宽度30～35cm。
|
||
花卉粉垄作业方法：采用带状粉垄作业，粉垄作业深度30～35cm，根据不同花卉品种的需求，粉垄宽度可为30～200cm。
|
||
二、山坡地经济林木粉垄耕作方法的优势
|
||
（1）粉垄耕种，土层深厚，或者具有U形槽，或者具有T形松土坑，有利于保持水土。
|
||
（2）粉垄耕种，土壤生态环境改善，有利于根系生长发育和快速深扎，有利于经济林木成活率的提高，有利于经济林木的快速生长。
|
||
（3）粉垄耕种经济林木，有利于促进山坡地构建良好的生态环境，提高生态效益和经济效益。
|
||
第六节 部分草原粉垄聚水丰草耕作方法
|
||
1．草原区域选择及原则
|
||
选择已出现退化、沙化和碱化等的草原进行试验，取得经验后逐步推广。
|
||
2．粉垄作业方法
|
||
根据草原特点，采取环状或井字形的局部性粉垄作业方式，实现以粉垄耕作悬浮土壤作为堰围蓄留天然降水，以水湿土，湿土促草，达到粉垄聚水丰草的目的。
|
||
采用环状或井字形的局部性粉垄作业，建议一般以每1333～2000m2为一环或一个井字形进行粉垄耕作，粉垄耕幅为2m，耕作深度为25cm左右；环内或井字形内部分草原不粉垄，保持其原生态状态。
|
||
3．粉垄区域进行人工种草
|
||
环状或井字形的局部性粉垄作业后，应当进行机械播种草种或进行人工播种草种，或者直接栽种牧草（有条件的要注意淋定根水）。
|
||
4．草原粉垄后的牧草管理
|
||
根据当地气候生态条件，建议有条件的在雨季进行适当追施肥料。
|
||
粉垄后的草原，在当年应当采取休牧养草的管理方式；视草原牧草生长状况，在粉垄后第二年或第三年再进行放牧。
|
||
第十章 粉垄技术与减轻温室效应气候的关系探讨
|
||
第一节 温室效应产生的原因
|
||
一、温室效应产生的主要原因
|
||
据联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）于1990年发布的第一次评估报告显示，气温升高可能与人类活动有关。
|
||
2014年11月2日，IPCC在丹麦哥本哈根发布了第五次评估报告的《综合报告》，认为温室气体排放以及其他人为驱动因子，已成为自20世纪中期以来气候变暖的主要原因，明确人类对气候系统的影响主要是通过排放温室气体影响气候的；1950年以来，全球气候变暖一半以上是由人类活动造成的，且其可信度在95%以上；而且这种影响在不断增强，在世界各大洲都已观测到种种影响迹象。可见历经25年的努力，科学界对气候变暖的认识与定性正从探索走向笃定。
|
||
据中国气象报记者史一卓报道，《综合报告》确认世界各地都在发生气候变化，而气候系统变暖是毋庸置疑的。自1950年以来，许多观测到的变化在几十年乃至上千年时间里都是前所未有的，1983－2012年的30年可能是过去1400年中的最暖时期。大气和海洋的变暖，积雪和冰量的减少，造成海平面上升，温室气体浓度增加，其中大气中二氧化碳的浓度达到了过去80万年以来的最高水平。
|
||
英国牛津大学的研究人员表示，全球约有1/4的温室气体排放源于粮食生产；农业生产过程中的气体排放是全球温室气体排放的第二大重要来源，它的排放量介于电热生产和尾气之间。
|
||
二、温室气体浓度升高趋势呈现全球性
|
||
1．二氧化碳
|
||
二氧化碳是影响地球辐射平衡的最主要温室气体，在长寿命温室气体总辐射强迫中，其贡献率约为64%。
|
||
二氧化碳的人为源主要是化石燃料和生物质燃烧及土地利用变化等。中国气象局于1990年开始在瓦里关站采样观测。工业革命前，全球大气CO2平均浓度保持在280mg/m3左右，由于人类活动的影响不断升高。2011年全球和瓦里关站大气CO2平均浓度分别上升到390.9mg/m3和392.2mg/m3，过去10年的年平均绝对增量分别达2.0mg/m3和2.1mg/m3。
|
||
2．甲烷
|
||
甲烷是影响地球辐射平衡的主要温室气体之一，在长寿命温室气体总辐射强迫中的贡献率约为17%。大气甲烷的主要源包括自然源（湿地、白蚁等）和人为源（煤矿开采泄漏、水稻田排放、反刍动物排放等）。工业革命前，全球大气甲烷平均浓度保持在700μg/m3左右，由于人类活动影响而不断升高，2011年全球和瓦里关站大气CH4平均浓度分别达1813μg/m3和1861μg/m3，过去10年的年平均绝对增量分别为3.2μg/m3和3.5μg/m3。
|
||
图10-1 自1990年有观测记录以来，青海瓦里关站大气 CO2、CH4、N2O浓度时间序列及逐年增量
|
||
3．氧化亚氮
|
||
氧化亚氮是大气中最重要的温室气体之一，在长寿命温室气体总辐射强迫中的贡献率为6%。大气中氧化亚氮增加的主要原因是农业氮肥过度使用等导致的农田土壤排放。工业革命前，全球大气氧化亚氮平均浓度保持在270μg/m3左右，由于人类活动的影响不断升高。2011年全球和瓦里关站的大气氧化亚氮平均浓度分别达324.2μg/m3和324.7μg/m3，过去10年的年平均绝对增量分别为0.78μg/m3和0.80μg/m3。
|
||
三、中国温室气体排放量
|
||
2011年中国气象局发布了《中华人民共和国气候变化第二次国家信息通报》（以下简称《通报》），其中详细综述了截至2005年中国温室气体的排放量及其排放源（图10-2）。
|
||
图10-2 2005年中国温室气体排放部门构成（不包括土地利用变化和林业）
|
||
《通报》显示，2005年，中国温室气体排放总量约为74.67亿t二氧化碳当量，其中二氧化碳、甲烷、氧化亚氮和含氟气体所占的比重分别为80.03%、12.49%、5.27%和2.21%，扣除土地利用变化和林业部门的温室气体吸收汇约为4.21亿t二氧化碳当量后，中国温室气体净排放总量约为70.46亿t二氧化碳当量。
|
||
从涉及的不同领域看，在不考虑温室气体吸收汇的情况下，2005年中国能源活动、工业生产过程、农业活动和废弃物处理的温室气体排放量分别为57.69亿t、7.68亿t、8.20亿t和1.11亿t二氧化碳当量，在排放总量中的比重分别为77.27%、10.26%、10.97%和1.50%。
|
||
四、农业活动排放的温室气体
|
||
农业活动排放的温室气体，养殖业占的比重最大，其次是水稻种植。2005年中国农业活动排放温室气体约8.20亿t二氧化碳当量，其中水稻种植和农用地排放为3.75亿t，占45.7%；动物肠道发酵和粪便管理为4.45亿t，占54.3%。
|
||
2005年，中国稻田甲烷排放量估计为792.6万t，其中单季稻排放367.6万t，占46.38%，双季早稻和晚稻分别排放153.3万t和160.7万t，合计占39.62%，冬水田非水稻生长期排放110.9万t，占13.99%（图10-3）。
|
||
图10-3 2005年中国稻田甲烷排放构成
|
||
2005年中国农业活动氧化亚氮排放主要来源于农用地和动物粪便管理，前者排放67.2万t，占71.65%，后者排放26.6万t，占28.35%。在农用地氧化亚氮排放中，69.86%来自农田直接排放，30.14%来源于间接排放（表10-1）。
|
||
表10-1 2005年中国农业活动氧化亚氮排放
|
||
第二节 温室效应对环境造成的影响
|
||
一、气候变化对农业的影响
|
||
（一）气候变化对农业种植制度的影响
|
||
气候变化使中国高纬度地区作物生育期延长，喜温作物界限北移，促进了作物种植结构的调整。与20世纪60年代相比，中国东北大多数地区的生长期增加了10d左右。东北地区增温已使冬小麦的种植北界北移西延，水稻种植面积大幅增加，其种植北界已移至约北纬52°。玉米晚熟品种种植区域向北推移了约4个纬度，双季稻栽培已经由北纬28°北移至北纬30°。全国复种指数由1980年的109.4%增加到2006年的128.9%，其中青藏高原、西北、西南、华东和华南地区丘陵山地的复种指数增幅较大。随着温度的升高和积温的增加，1981-2007年中国一年两熟、一年三熟制的种植北界较1950－1980年已有不同程度的北移。未来中国农业种植制度将可能发生较大变化。
|
||
（二）气候变化对农业病虫害的影响
|
||
气候变化使中国农作物病虫害的危害加重。研究发现，严重危害中国农作物的稻瘟病、水稻白叶枯病、水稻纹枯病、胡麻叶斑病等11种与气象条件密切相关的病害随着气候变化，其发生发展、危害范围、侵染途径等均发生了不同程度的变化。20世纪70年代初期以来，中国农作物病虫害发生面积和发生频率逐年增长，发生程度逐年加重。一般年份，农作物病虫害造成粮食减产10%～15%、棉花减产20%以上，因病、虫、草等造成的损失占农业总产值的20%～25%。
|
||
未来气候变暖使农业病虫害发生界限北移，发生范围、危害程度呈扩大、加重趋势。黏虫、稻飞虱、稻纵卷叶螟的越冬北界将北移1～2个纬度。棉铃虫发生界限将由河北省南部北移至中部保定、定州一带。气候变暖将改变昆虫、寄主植物和天敌之间原有的物候同步性，使病虫害的治理难度加大。
|
||
（三）极端天气／气候事件对农业生产的影响
|
||
气候变化导致中国极端天气/气候事件增多，农业生产损失增加。近60年，中国因干旱、洪涝造成的受灾、成灾面积以及粮食产量和经济损失均逐年增加，干旱成灾面积由20世纪50年代的约380万hm2增加到2000－2008年的1450万hm2，扩大了近3倍，造成的粮食损失也由约190万t增加到3500万t，增加了17倍（图10-4）。1950-2000年，中国农田因洪涝灾害受灾面积平均为937万hm2，因洪涝灾害减产粮食约占同期全国平均粮食产量的3%。
|
||
图10-4 极端干旱对中国农业的影响
|
||
未来气候变化导致极端天气/气候事件的发生频率和强度将进一步增加，干旱、洪涝等自然灾害加重，造成作物产量的年际变率和低产概率增加，对农业生产带来不利影响。
|
||
（四）气候变化对主要作物产量的影响
|
||
气候变化已经对中国粮食产量产生明显的影响。研究表明，虽然技术进步使中国主要粮食作物的产量保持稳步增加，但近30年的气候变化使中国小麦和玉米的产量下降，下降幅度在5%左右，使水稻和大豆的产量少许上升。从区域来看，近30年来的气候变化使东北和部分高海拔地区的粮食增产，增产幅度在3%～5%；使华北、西北和西南地区的粮食减产，特别是在农牧交错地带，气候变化对粮食生产的不利影响最为明显，如黄土高原地区，近30年的增温导致的粮食作物减产幅度达10%左右；气候变暖对华东和中南地区粮食产量的影响不明显。
|
||
如果不采取任何适应性措施，未来气候变化将导致中国水稻、玉米和小麦等主要粮食作物的减产。有学者预测，2050年，若不考虑二氧化碳的肥效作用，则粮食总产最大可下降20%左右，若考虑二氧化碳的肥效作用，粮食总产最大下降5%。水资源因素将成为粮食总产量提高的最主要限制因子。
|
||
二、气候变化对水资源的影响
|
||
（一）气候变化对水资源分布的影响
|
||
气候变化导致中国北方水资源量减少、南方水资源量增加。近30年来，中国北方地区水资源量减少明显，年际变化逐渐加大，南方水多、北方水少的水资源分布特点更加突出。其中南方地区河川径流量和水资源总量增加幅度约4%，而北方地区水资源量减少明显，黄河、淮河、海河和辽河4区的河川径流量减少17%，水资源总量减少12%。气候变化对黄河中游径流量减少的贡献为30%～40%。
|
||
未来30年，中国大江大河年径流将继续呈现北方减少、南方略有增加的整体趋势。东北地区大部夏季增温幅度较大而径流深减少；西北地区的新疆西南部（塔河流域）春夏季径流深增加，其他地区则可能维持暖干现状，径流深变化不大；华东地区北部除山东半岛春季径流深增加外，其他地区可能维持现状；华东南部和华中、华南等南方地区夏季径流深增加，特别是华东南部增加明显，夏季洪涝将加重；而南方地区冬季径流深减少，特别是华南地区减少显著。
|
||
（二）气候变化对洪涝干旱的影响
|
||
气候变化导致中国洪涝、干旱等极端气候事件增加。过去50年，中国北方地区干旱受灾面积扩大，南方地区洪涝加重，局地强暴雨、超强台风、极端高温干旱、雨雪冰冻等极端天气事件呈多发、并发的趋势。特别是近20年，长江、珠江、松花江、淮河、太湖、黄河均连续发生多次流域或区域性大洪水，而东北西部、华北大部、西北东部等地具有干旱历时增长、强度增大、范围增加的显著干旱化趋势。
|
||
近10年，中国平均受旱率和平均干旱成灾率分别达到了16.95%和10.05%，分别是20世纪50年代的2.3倍和4.3倍。
|
||
未来30年，气候变化将加剧中国北旱南涝的现状。高温室气体排放情景下，中国东北西部春旱有加重趋势；华北、淮北地区春旱有所缓解，但是夏秋连旱加重；西北地区甘肃、青海等极旱区旱情加重；海南地区秋旱有所加重；西南地区春旱、长江两湖地区夏季伏旱有所缓解。中等温室气体排放情景下，除华北、西南地区春旱有所缓解外，其他地区和其他季节的旱情均有所加重，东北西部出现春夏秋连旱和华北、淮北地区夏秋连旱的可能性加大，北方水资源短缺趋势加剧。
|
||
与此同时，黄河中游、淮河上游、长江中下游、珠江流域发生中等洪水的可能性加大；南方大部分中小河流山洪重点防治区脆弱性加强，华东北部、西南地区的一般防治区有加重趋势。
|
||
（三）气候变化对冰川与湖泊的影响
|
||
气候变化导致中国冰川普遍退缩、湖泊萎缩。近60年来，中国82%的冰川处于退缩状态，尤以青藏高原边缘山地退缩冰川所占比例最大，冰川面积平均缩小了7.4%，最大超过20%，其中20世纪90年代以来退缩加速。中国有142个大于10km2的湖泊萎缩，总面积减少9574km2，占萎缩前湖泊总面积的12%，蓄水量减少516亿m3，占湖泊总蓄水量的6.5%。
|
||
未来50年，中国小于2km2的冰川将逐渐消失，较大面积的冰川萎缩也将趋于显著。长江源区冰川面积将减少8%左右，冰储量将减少11%左右，源区径流将增加25%～30%。
|
||
中国科学院寒区旱区环境与工程研究所2015年12月发布了《第二次冰川编目》。这份我国冰川资源及其变化的最新调查结果显示，自20世纪50年代中后期以来，中国西部冰川总体呈现萎缩态势，面积缩小了18%左右，年均面积缩小243.7km2。中国阿尔泰山和冈底斯山的冰川退缩最为显著。
|
||
（四）气候变化对海平面的影响
|
||
气候变化造成中国沿海海平面呈明显上升趋势。近30年来，中国沿海海平面总体呈波动上升趋势，平均上升速率为2.6mm/年。
|
||
海平面上升造成的另一个严重危害是海水对内陆肥沃农田的入侵。这将使得地下水不再能饮用，也不再适宜农业灌溉，造成食品和饮用水危机。
|
||
三、气候变化对生物多样性的影响
|
||
气候变化及人类活动已对物种多样性、栖息地、景观多样性等产生了影响。
|
||
中国荒漠区的新疆虎、蒙古野马、高鼻羚羊、新疆大头鱼等物种因气候变化和人类活动的影响已经灭绝。绿孔雀在历史上分布于湖南、湖北、四川、广东、广西和云南，现仅分布在云南西部、中部和南部。普氏原羚曾分布于内蒙古、青海和甘肃等地区，现仅分布于青海湖地区。
|
||
气候变暖使本土病虫、有害鼠类的活动范围增加、危害加剧，外来物种如凤眼莲、一枝黄花、紫茎泽兰等的入侵范围扩大。气候暖干化也使呼伦贝尔沙地流沙面积增加，植被覆盖度下降，对栖息物种造成威胁。西南喀斯特地区、毛乌素和腾格里沙漠南缘景观多样性已发生改变。
|
||
未来气候变化将改变物种分布范围、降低物种多样性。气候变化将使大熊猫、滇金丝猴和白唇鹿等的分布区破碎化。在已分析过的3735种植物物种中，29种分布范围将可能减少，另有4种分布范围将增加，而兴安落叶松将消失。气候变化将使有害生物分布范围改变、危害增加。
|
||
四、气候变化对人体健康的影响
|
||
（一）气候变化对人体健康的直接影响
|
||
高温成为夏季死亡率增加的因素之一。热浪对婴幼儿、老年人以及呼吸系统、心脑血管疾病等慢性病患者健康的影响更为明显，造成发病率和死亡率的升高。
|
||
（二）气候变化对人体健康的间接影响
|
||
气候变化对虫媒传染病的影响较为明显。气候变化导致中国疟疾高发地区的疟疾传播季节延长，气候变化对血吸虫病传播的影响主要表现为疾病传播程度加剧和传播范围扩大。洪水将增加血吸虫的传播风险，长江中下游地区洪水年份钉螺滋生面积是水位正常年份的2.6倍。气候变暖对中国登革热的分布也有显著的影响，高发区海南省在过去25年间，登革热传播北界略有北移。据推测，未来血吸虫中间宿主钉螺的潜在分布范围的北界线将北移，在中国东部尤其是江苏省和安徽省境内北移明显，长江流域、洞庭湖及鄱阳湖周围的血吸虫病传播强度将明显上升，以洞庭湖周围与湖北省长江沿线区域上升更为显著。
|
||
第三节 粉垄技术降低温室效应的可能性探讨
|
||
一、传统耕种稻田的甲烷排放
|
||
1．水稻种植面积和稻田甲烷排放时间变化特征
|
||
1955－2012年，中国水稻种植面积变化极其明显。20世纪50年代中期、60年代初、70年代中期、80年代中期、90年代中期，以及21世纪初，水稻种植面积年均分别为0.3亿hm2、0.46亿hm2、0.36亿hm2、0.33亿hm2、0.31亿hm2和0.29亿hm2左右。其中20世纪70年代中期达到历史最高，达0.46亿hm2，主要是大力推广双季稻种植的结果。20世纪60年代、70年代、80年代、90年代和2000－2005年，甲烷年均排放量分别约为3.18百万t、4.71百万t、5.22百万t、5.79百万t和6.25百万t。可见，中国稻田甲烷的排放量，几十年来呈直线上升态势。
|
||
2．稻田甲烷产生的原因
|
||
关于甲烷产生的原因，是严格厌氧条件下产甲烷细菌作用于产甲烷底物的结果。
|
||
在稻田生态系统中，土壤中除了内源有机质以及外源有机物之外，水稻根系分泌物、植株凋落物等也是产甲烷的前体物质。此外，部分死亡根系在长期淹水条件下被分解为低碳有机物，也是产甲烷的良好中间体。
|
||
土壤中各种较复杂的产甲烷基质，在微生物作用下，逐步分解为简单的有机物（简单糖类、有机酸、醇等），再由这些简单的有机物生成产甲烷的直接前体物质，如二氧化碳和氢气、酯类、有机酸盐等小分子化合物，产甲烷细菌在严格厌氧条件下作用于这些产甲烷前体，产生甲烷。
|
||
二、稻田减少甲烷排放的基本条件
|
||
稻田减少甲烷排放的基本条件，一是稻田持续淹水时间减少；二是稻田干湿交替管理，能够做到适当晒田（烤田）；三是土壤通透性好。
|
||
有研究表明，如果能缩短水稻持续淹水时间，将可以大大减少稻田甲烷的放量，如李香兰等研究“水分管理对水稻生长期甲烷排放的影响”时指出，烤田开始得越晚，甲烷排放量越多，持续淹水处理甲烷排放通量是烤田处理的12～20倍，干湿交替的水分管理只有少量的甲烷排放，土壤氧化还原电位是影响不同烤田处理水稻生长期甲烷排放的主要因素。目前常规水稻栽培方法，在水稻生长期内持续淹水时间长，这无疑将有利甲烷的排放。
|
||
三、稻田粉垄耕种可望减少甲烷排放量
|
||
稻田粉垄耕种，核心技术是干田粉垄耕作，水稻移栽前或后回水软土，田间水分管理实行干湿交替，土壤处于相对干的状态时间占整个水稻生长期较多，在整个稻作过程中，稻田土壤比传统浆耕等耕作含氧量高（据初步测定，可高出2～3倍）。
|
||
具体是，粉垄栽培水稻，是在冬春干旱时粉垄整地，整个生长期内除了移栽后一周内保持浅水层外，其余时期均实行垄沟有水、垄面无水的干湿交替管理，这将大大减少稻田甲烷的排放量。
|
||
四、粉垄栽培可减少化肥的使用量从而减少N2O的排放
|
||
大气中N2O的浓度快速升高，加剧了温室效应和对臭氧层的破坏；N2O的排放与大量氮肥施用有关。
|
||
中国农业生产，几十年来大量施用化肥，不但造成土壤板结，而且也对N2O的排放、造成温室效应加剧做出了贡献。
|
||
粉垄技术可善用“天地资源”，比传统耕作的化肥施用量可减少10%以上。从大面积应用来说，这一比例的化肥使用减少数量，对于减少N2O的排放、减轻温室效应也会有积极作用。
|
||
可以肯定地说，在中国适宜区大面积推广粉垄栽培水稻，这对于全国的整个生态气候将起到良好的促进作用，有助于实现“天蓝、地绿、水清”的“美丽中国”。
|
||
第十一章 粉垄技术在农作物生产上的规程性应用
|
||
第一节 水稻粉垄高效栽培技术
|
||
一、粉垄耕作技术
|
||
（一）粉垄耕作技术原理
|
||
稻田传统耕作，是利用拖拉机或牲畜进行犁耙，在有水层条件下，将稻田土壤最终耙打成为浆状才移栽插（抛）秧，其翻耕浆耙（打）本质是一个碎土（浆状）溶氧过程；粉垄耕作，则是在无水层条件下进行深旋耕悬浮碎土，最高化营造耕作全层的土壤孔隙空间，最高程度上实现深耕又深松并将大量氧气直接溶入土壤中而成土壤氧气库，同时构建土壤水库，且这两个库基本功能在水稻全生育期内能够得到持续发挥。这就是粉垄耕作与传统耕作的本质区别。
|
||
（二）粉垄耕作条件与方法
|
||
1．粉垄耕作稻田的基本条件
|
||
一是粉垄机械能够下田作业；二是稻田田面以下35cm内土层没有影响粉垄机械耕作的石块或其他障碍物；三是耕层土壤持水量在70%以下（干田）或耕层土壤持水量大但田面没有积水，粉垄机械能正常耕作作业；四是最好在晚稻收获后至翌年2月，进行冬季粉垄耕作并结合晒冬，满足“晒田过冬好过肥壅”。
|
||
2．粉垄耕作深度
|
||
28～30cm。
|
||
3．粉垄耕作施肥方法
|
||
粉垄耕作可结合深混施放基肥，以减少肥料流失。在稻田粉垄前，将所需要施用的农家有机肥料，均匀撒放在田面，然后进行粉垄耕作，使田面施放的肥料在粉垄机螺旋形钻头高速旋磨土壤带动下进行耕层全层土壤混施，达到肥料深施不易流失的目的；经干田粉垄的稻田，要注意做好排水干田管理，保持水稻移栽前的粉垄土壤干爽，一方面可以达到晒土的目的，另一方面也可以增加土壤中的氧气，为创造良好的稻田土壤环境打好基础。
|
||
移栽前回水软土田面土壤自动找平，可进行水稻移栽前基肥施放。
|
||
基肥施放数量，粉垄耕作时或水稻移栽前的基肥施放总量，可按水稻全期施氮肥总量的70%左右、磷肥总量的85%、钾肥总量的50%施放。如果粉垄耕作时已施入有机肥，那么水稻移栽前的基肥施放总量则相应减少。
|
||
二、粉垄稻田移栽前稻田处理工作（回水软土）
|
||
（一）回水前处理
|
||
粉垄耕作稻田土壤除草处理：在移栽水稻前5～6d，在干相田面喷施除草剂（可选用41%农达或耕牛除草剂，每667m2用450～500mL兑清水50kg喷雾，除灭田间杂草和再生稻苗）。
|
||
（二）回水标准
|
||
移栽前2～3d，回（灌）水软土，灌水浸没田面，让土壤充分吸水饱和在田面自动找平（不需要再犁耙），在田面土壤相对平整和浅水层条件下施基肥和插（抛）秧苗。
|
||
三、培育壮秧与提高移栽质量（移栽与稀植）
|
||
（一）培育根系爆发力强、茎粗带蘖壮秧
|
||
为实现此目的，实行稀播匀播培育带蘖壮秧。每667m2播种量，普通杂交稻为1.3～1.5kg，超级稻为1.0kg左右，每667m2用秧床面积15m2左右，4～4.5叶龄期秧苗高16～18cm，根茎粗壮，保持绿叶的壮秧移栽。
|
||
（二）秧苗浅栽
|
||
粉垄耕作稻田回水软土不再犁耙的土壤，构建原生态粉垄土壤环境，土壤含氧量比传统浆耕土壤含氧量可增加1倍以上。在此条件下，秧苗移栽后迅速长根、分蘖，分蘖速度比传统浆耕移栽的可提高1倍以上。因此，粉垄稻田移栽秧苗宜浅栽。
|
||
（三）适当稀植
|
||
在中等以上肥力稻田，普通杂交稻品种每667m2可移栽1.5万～1.6万蔸，插植行蔸距28～30cm×15cm，每蔸2～3苗；超级稻品种每667m2可移栽1.3万～1.4万蔸，插植行蔸距32～34cm×15cm，每蔸1～2苗。
|
||
四、移栽后田间肥水管理
|
||
（一）重抓移栽后15～20d的前期早分蘖、快分蘖，为提高低位蘖、促大穗、增加有效穗打基础
|
||
1．浅水灌溉促早分蘖、多分蘖
|
||
粉垄稻田生态栽培，移栽后15～20d的分蘖数量、质量是水稻粉垄栽培高产的关键环节。这个时期，要保持田面浅水层（2～3cm）促进其长根和分蘖。
|
||
2．速效养分的合理施用
|
||
在上述施足基肥的基础上，移栽后7～8d每667m2施氮肥占总氮量的20%、施钾量占总钾量的25%，分两次施用，移栽后3～4d、7～8d，分别施用以氮素为主的速效肥料，每667m2每次施用尿素4～5kg，氯化钾3～4kg。
|
||
（二）其他时间的田间水肥管理
|
||
1．移栽20d后的田间水分管理
|
||
鉴于粉垄稻田土壤深厚，土壤水库、土壤氧气库容量大，利于天然降水和空气中氧气的储存，保证水分、氧气对水稻生长发育的平衡协调需求。在水分管理上，实行干湿交替、活水沛氧，养根促苗。在一般情况下，可堵住稻田排水口“等天要水”；在长时间干旱条件下，实行人工灌溉，干湿交替到成熟，收获前10d左右断水。
|
||
2．移栽20d后的田间施肥管理（穗肥的施用）
|
||
考虑到基肥施用量已经较大，粉垄栽培后劲又足的特点，这个时期的施肥管理，实行看苗施肥。把施用占全生育期总量氮10%左右、总磷量15%左右、总钾量25%左右的肥料，可在水稻幼穗分化期或颖花分化期看苗褪绿转黄时浅水层施放。在土壤肥力较高的高产田，施肥总量比传统栽培可酌减10%～20%，尤其是适减氮肥，可避免后期贪青，影响产量和品质。
|
||
五、病虫害防控及其他管理措施
|
||
可参考传统栽培措施，灵活调整。
|
||
六、粉垄一次之后的后季栽培技术
|
||
（一）粉垄稻田后季可持续利用
|
||
稻田粉垄耕作深度28～30cm，经过一季生态高效栽培之后，第二季以后的水稻栽培（目前认为可以持续到4年8季），其耕作层深度维持在25cm以上，可实行免耕或轻耕栽培。
|
||
（二）粉垄稻田后季利用耕作技术
|
||
粉垄耕作之后的后季水稻栽培，采用免耕或轻耕的耕作栽培。免耕栽培的，可按常规免耕栽培方法进行；轻耕栽培的，可在稻田上浅耕，深度5～10cm，目的是将原来粉垄构建的基本土层不改变，同时利用前茬水稻残留在土壤中的根系，通过自然腐烂一方面变成有机质，另一方面这些根系成为耕作层土壤上下联通的导氧通道，成为土壤中庞大的沛氧体系，以利于水稻根系发达。
|
||
（三）粉垄稻田后季栽培技术
|
||
参考上述第一至五部分。
|
||
七、粉垄稻田水稻直播栽培技术
|
||
（一）粉垄稻田水稻直播耕作技术
|
||
参考上述第一和第二部分内容。
|
||
（二）粉垄稻田水稻直播技术
|
||
参考常规水稻直播方法。
|
||
（三）粉垄稻田水稻田间水肥管理
|
||
参考常规水稻直播田间水肥管理技术措施。
|
||
第二节 玉米粉垄高效栽培技术
|
||
一、粉垄耕作技术
|
||
（一）粉垄耕作技术原理
|
||
玉米传统耕作，是利用拖拉机或牲畜进行犁耙和开种植沟，由于经过犁、耙、开种植沟最少3次以上的作业，拖拉机多次碾压，达不到深耕深松的效果，不利于玉米的根系深扎。粉垄耕作，则是一次作业可完成两垄玉米种植行，保持种植沟内土壤疏松，增加土壤的通透性，最大程度上实现深耕又深松，有效储存天然降水，有利于玉米全生育期内根系深扎及对水分、养分的需求，培植健壮植株，提高玉米的抗逆性，为玉米高产创造良好的土壤环境。
|
||
（二）粉垄耕作的条件与方法
|
||
1．玉米粉垄耕作的基本条件
|
||
一是玉米地地面以下40cm内土层没有影响粉垄机械耕作的石块或其他障碍物；二是粉垄机械能正常下地耕作，地面无积水。
|
||
2．粉垄耕作的方法
|
||
利用粉垄专用机械，按行距70cm，粉垄深度30～35cm，垄宽30～40cm进行粉垄作业，一次作业完成两垄玉米种植行。同时，在垄面上开深10～15cm、宽10～15cm的种植沟，可由粉垄机械结合整地一次完成。
|
||
3．粉垄耕作的基肥使用方法
|
||
粉垄耕作可结合深耕作业施放肥料，以减少肥料外流。在玉米地粉垄前，将所需要施用的有机肥料，均匀撒放在玉米种植行的地面上，然后进行粉垄耕作，使地面施放的肥料在粉垄机作业下与耕层土壤混合，达到肥料深埋不易外流的目的。
|
||
有机肥料施放数量，要求每667m2施农家肥或土杂肥1000kg以上。基肥施用的化肥，应施于种植沟内，把肥料与土壤拌匀后再播种。施肥数量，每667m2施钙镁磷肥或过磷酸钙50kg，尿素10kg，氯化钾10kg。也可以施用有效成分相等的复合肥或复混肥。
|
||
二、播种
|
||
（一）播种期
|
||
地温稳定在10～12℃以上时可以播种。
|
||
为保障出苗，播种时土壤应湿润，最好边整地边播种，做到深浅一致，覆土均匀，播深达到3～4cm。有条件的可以播种后加盖地膜。并喷施乙草胺等进行芽前封土除草。
|
||
（二）合理密植
|
||
株型紧凑的品种，每667m2保苗4000～4500株；株型繁茂的品种，每667m2保苗3000～3500株。
|
||
三、查苗补缺
|
||
出苗前及时检查发芽情况，如发现烂种、烂芽，要准备好补种用种或预备苗。
|
||
出苗后如缺苗，要利用预备苗或田间多余苗及时补栽。如果覆盖地膜要及时破膜出苗。
|
||
四、间苗定苗
|
||
玉米3～4片叶时，要将弱苗、病苗、小苗去掉，一次等距间苗定苗，每穴留苗1株。
|
||
五、粉垄耕作的水分管理
|
||
粉垄栽培的玉米，应抓好前期的水分管理，播种后至拔节期应保证土壤呈湿润状态，若遇干旱天气，应及时灌水，补充土壤水分，以利于玉米的正常生长；拔节期后，玉米的根系深扎，要充分利用天然降水，发挥粉垄储存水分能力强的优势；在雨季做好排涝工作，但在干旱季节也应及时灌水。
|
||
六、施肥管理
|
||
在玉米拔节前，结合中耕除草，每667m2施用尿素10kg。在喇叭口期，每667m2施复合肥50kg，或尿素15～20kg、钾肥15kg，并进行中耕除草和大培土。
|
||
七、病虫草害防控及其他管理措施
|
||
可参考玉米传统栽培技术措施，灵活调整。
|
||
八、粉垄后季作物栽培技术
|
||
粉垄耕作之后的后季作物栽培，采用免耕或轻耕的耕作栽培。免耕栽培的，可按常规免耕栽培方法进行；轻耕栽培的，可在原粉垄的垄面上浅耕，深度5～10cm，目的是不改变原来粉垄构建的基本土层，然后播种作物。
|
||
据试验，粉垄耕作种植一次后再按常规耕作，持续种植3～4年的后季作物，仍有增产效果。
|
||
第三节 小麦粉垄高效栽培技术
|
||
一、粉垄耕作技术
|
||
（一）粉垄耕作技术原理
|
||
小麦传统耕作，是利用拖拉机或牲畜进行犁耙整地，由于经过犁、耙、打等2～3次的作业，大型拖拉机多次重力碾压，达不到深耕深松的效果，不利于小麦的根系深扎。粉垄耕作，则是一次作业可完成一厢整地，保持种植厢内土壤疏松，增加土壤的通透性，最高程度上实现深耕又深松，有效储藏天然降水，有利于小麦全生育期内根系深扎及对水分、养分的需求，培植健壮植株，提高小麦的抗逆性，为小麦高产创造良好的土壤环境。
|
||
（二）粉垄耕作的条件与方法
|
||
1．小麦粉垄耕作的基本条件
|
||
小麦地地面以下40cm内土层没有影响粉垄机械耕作的石块或其他障碍物，粉垄机械能正常下地耕作，地面无积水。
|
||
2．粉垄耕作的方法
|
||
利用粉垄机械，按厢宽2m、深度35～38cm（比传统拖拉机旋耕13～18cm增厚20cm左右）进行粉垄作业。粉垄作业中，两厢中间约40cm不粉垄耕作，粉垄后成厢时土壤自然悬浮会高出地面10～12cm，这样粉垄后两厢悬浮起来中间没有粉垄的40cm宽度即变成排水沟（人行道）。通过这种方式，小麦种植厢土壤疏松并在厢内形成一个大型的U形槽，有利于自动集聚天然降水。粉垄耕作时，在粉垄机械上加盖一块铁板，在粉垄螺旋钻头深旋耕悬浮土壤的同时镇压表层土壤，以解决因土壤疏松而跑墒、土壤水分散失而影响小麦发芽出苗的问题。
|
||
3．粉垄耕作的基肥施用方法
|
||
小麦粉垄耕作时，可在地面撒施预定数量的农家肥或化肥，使粉垄耕作时利用螺旋钻头快速旋磨土壤时，将肥料均匀混合进土壤中，以减少肥料流失。
|
||
二、播种
|
||
（一）播种期
|
||
播种按当地传统习惯安排。
|
||
为保障出苗，播种时土壤应湿润，最好边整地边播种，做到深浅一致，覆土均匀，播深达到2～3cm。
|
||
足墒播种：充足的土壤墒情是保证小麦苗全、苗齐的基本条件。在适播期内，要趁墒抢种，若土壤墒情不足，播种后要及时浇蒙头水，并在出苗前及时划锄松土，破除板结。
|
||
（二）合理密植
|
||
基本苗，原则上按当地高产播种量实施。
|
||
一般来说，精播高产田的多穗型品种，每667m210万～12万穗；大穗型、成穗率低的品种每667m214万～16万穗。半精播大穗型品种每667m215万～18万穗；多穗型品种每667m213万～16万穗。
|
||
三、查苗补缺
|
||
出苗前及时检查发芽情况，如发现烂种、烂芽，要准备好补种用种或预备苗。
|
||
出苗后如有弱苗、病苗、缺苗，要利用预备苗或田间多余苗及时补栽。
|
||
四、冬前管理
|
||
按当地高产栽培措施实施。
|
||
五、粉垄耕作的水分管理
|
||
粉垄栽培的小麦，应抓好前期的水分管理，播种后至拔节期应保证土壤呈湿润状态，若遇干旱天气，应及时适量灌水，补充土壤水分，以利于小麦的正常生长；拔节期后，小麦的根系深扎，要充分利用天然降水，发挥粉垄储藏水分能力强的优势；在雨季做好排涝工作，但在干旱季节也应及时灌水。
|
||
六、施肥管理
|
||
按当地高产栽培措施实施。
|
||
七、病虫草害防控及其他管理措施
|
||
可参考小麦传统栽培技术措施，灵活调整。
|
||
八、粉垄后季作物栽培技术
|
||
粉垄耕作之后的后季作物栽培，采用免耕或轻耕的耕作栽培。免耕栽培的，可按常规免耕栽培方法进行；轻耕栽培的，可在原粉垄的垄面上浅耕，深度5～10cm，目的是不改变原来粉垄构建的基本土层，然后播种作物。
|
||
据试验，粉垄耕作种植一次后再按常规耕作，持续种植3～4年的后季作物，仍有增产效果。
|
||
第四节 甘蔗粉垄高效栽培技术
|
||
一、粉垄耕作技术
|
||
（一）粉垄耕作技术原理
|
||
甘蔗传统耕作，是利用拖拉机或牲畜进行犁耙和开种植沟，由于经过犁、耙、开种植沟多次作业，拖拉机多次碾压，往往达不到深耕又深松的效果，甘蔗种植沟底的土壤松土层较薄，不利于甘蔗的根系深扎。粉垄耕作，则是一次作业可完成两垄甘蔗种植行，没有碾压，保持了种植沟内的土壤疏松，增加了土壤的通透性，最高程度上实现深耕又深松，大量储藏天然降水，有利于甘蔗全生育期内根系深扎及对水分、养分的需求，培植健壮植株，提高甘蔗的抗逆性，为甘蔗高产创造良好的土壤环境。
|
||
（二）粉垄耕作的条件与方法
|
||
1．甘蔗粉垄耕作的基本条件
|
||
一是蔗地地面以下50cm内土层没有影响粉垄机械耕作的石块或其他障碍物；二是旱坡地的坡度在15°以下，粉垄机械能正常下地耕作。
|
||
2．粉垄耕作的方法
|
||
甘蔗粉垄耕作，按行距120cm，深度40cm左右，垄宽50cm，进行作业，一次作业完成两垄植蔗行。同时，在垄面上开深25～30cm、宽10～15cm的种植沟，可由粉垄机械结合一次完成。
|
||
3．粉垄耕作基肥的施用方法
|
||
粉垄耕作可结合深耕作业施放有机肥料，以减少肥料外流。在蔗地粉垄前，将所需要施用的有机肥料，或者所需施用的其他肥料，均匀撒放在甘蔗种植行的地面上，然后进行粉垄耕作，使地面施放的有机肥料在粉垄机械作业下与耕层土壤混合，达到肥料深埋不易外流的目的。
|
||
有机肥施放数量，要求每667m2施农家肥或土杂肥1000kg以上；化肥施用数量，每667m2施钙镁磷肥或过磷酸钙75～100kg，尿素10kg，氯化钾或硫酸钾15～20kg，也可以施用有效成分相等的复合肥或复混肥。
|
||
二、播种
|
||
（一）播种期
|
||
冬植蔗宜于11月至翌年1月下种，春植蔗于2～3月下种，秋植蔗于8月下旬至9月下种。
|
||
粉垄耕作后的土壤表层疏松，容易跑墒。为保证出苗率，可结合粉垄耕作进行播种，做到边粉垄边播种，保证土壤湿润，有利于出苗；或者，在粉垄后尽快安排播种，同时，在播种后趁土壤湿润，及时覆盖地膜。
|
||
（二）品种及种茎选择
|
||
根据当地条件，选择高产高糖、抗逆性和宿根性强的甘蔗品种。
|
||
秋植，可采用全茎作种；冬春植，应选用植株梢部作蔗种。种茎要新鲜，蔗芽饱满健壮，无病虫害。
|
||
（三）合理密植
|
||
要求每667m2基本苗数为4500～5000株。春植蔗，播种量每667m23500～4000段双芽，每米植蔗沟播12～14个芽；冬植蔗，播种量要增加15%～20%；秋植蔗，播种量可减少10%～15%。
|
||
三、田间管理
|
||
（一）保苗、促苗、促分蘖
|
||
1．保苗
|
||
为保障甘蔗的田间基本苗数，一是在播种时，每667m2用3～4kg 3%克百威或4～5kg甲基异柳磷撒施种植沟中，然后盖土，防治地下害虫；二是在播种后土面喷施乙草胺等进行芽前封土除草；三是要及时查苗补苗，当蔗行缺株断垄50cm以上就应补苗，间密补疏，在大多数幼苗有2～3片叶时进行。补苗宜在雨后或土壤湿润时移带土的壮苗种下，并剪去半截叶片，有条件的淋足定根水。
|
||
2．促苗、促分蘖
|
||
在甘蔗4～6片叶时，雨后每667m2施用尿素8～10kg，促苗壮，促早分蘖、多分蘖。
|
||
（二）水分管理
|
||
粉垄栽培的甘蔗，前期的水分管理是关键。播种后至分蘖期，应保障土壤呈湿润状态，若遇干旱天气，应及时灌水，补充土壤水分，利于甘蔗的正常生长；拔节期后，充分利用天然降水，发挥粉垄储藏水分能力强的优势，在雨季做好排涝工作，但在干旱季节也应及时灌水。
|
||
（三）施肥管理
|
||
在甘蔗分蘖后期至拔节初期，结合中耕除草，重施肥料，并进行大培土。每667m2施复合肥100kg，或尿素30～40kg、钾肥20～25kg，然后进行大培土，培土总高度为20cm以上。要求在5月中下旬至6月底以前完成。
|
||
（四）病虫草害防控及其他管理措施
|
||
可参考甘蔗传统栽培技术措施，灵活调整。
|
||
四、粉垄宿根蔗管理
|
||
（一）选留宿根蔗地，合理安排砍收
|
||
选择上季甘蔗每667m2有效茎3000株以上，分布均匀，断垄少，无严重病虫鼠害的蔗地留宿根。留宿根的蔗地一般在1月开始砍收，最好在2～3月砍收。
|
||
（二）蔗叶还田，适时破垄松蔸，促进发株
|
||
尽量将砍收后的蔗叶还田，隔行堆放，培肥地力。冬季少霜，甘蔗收获后应及早破垄松蔸，宜早不宜迟；有霜冻发生的地区宜在立春以后松蔸。破垄松蔸时，将拔节的蔗笋清除。
|
||
（三）早查苗补苗，保证全苗齐苗
|
||
第一次补苗，当蔗行内有80cm长没有蔗蔸或已腐烂的就要补苗；第二次在蔗芽出苗基本结束后，视蔗苗长势和分布情况进行补苗。补苗时宜用宿根蔗蔸移补。
|
||
（四）适时埋垄，早施肥，早管理
|
||
埋垄时间应视天气和土壤水分情况以及苗势而定。天气干旱，土壤水分不足时，露蔸时间宜短，应在10～15d埋垄，反之埋垄时间可适当推迟进行。
|
||
埋垄时，应每667m2施入农家肥500～1000kg，尿素10kg，钙镁磷肥50～80kg，钾肥15kg，3%克百威或甲基异柳磷4～5kg，然后培土4cm。如果蔗苗未出土，可喷施除草剂。
|
||
此后，宿根蔗的田间管理技术参照新植蔗，但宿根蔗各生长期一般比春植蔗提早15～30d，施肥培土应提早。
|
||
第五节 马铃薯粉垄高效栽培技术
|
||
一、粉垄耕作技术
|
||
（一）粉垄耕作技术原理
|
||
马铃薯传统耕作，是利用拖拉机或牲畜进行犁耙和开种植沟，由于经过犁、耙、开种植沟最少3次以上的作业，拖拉机多次碾压，达不到深耕深松的效果，不利于马铃薯的根系深扎；粉垄耕作，则是一次作业可完成两垄马铃薯种植行，保持种植沟内土壤疏松，增加土壤的通透性，最高程度上实现深耕又深松，有效储藏天然降水，有利于马铃薯全生育期内根系深扎及对水分、养分的需求，培植健壮植株，提高马铃薯的抗逆性，为马铃薯高产创造良好的土壤环境。
|
||
（二）粉垄耕作的条件与方法
|
||
1．马铃薯粉垄耕作的基本条件
|
||
一是马铃薯地地面以下40cm内土层没有影响粉垄机械耕作的石块或其他障碍物；二是粉垄机械能正常下地耕作，地面无积水。
|
||
2．粉垄耕作的方法
|
||
利用粉垄专用机械，按两垄垄距160cm（中间40cm为排水沟或人行道）、粉垄深度30～35cm、垄宽60cm进行粉垄作业，一次作业完成两垄马铃薯种植行；同时，在粉垄机上挂小型犁头，在马铃薯播种行上破垄开播种沟，沟深10～15cm，沟宽10～15cm。
|
||
3．粉垄耕作的基肥使用方法
|
||
粉垄耕作可结合深耕作业施放肥料，以减少肥料外流。在马铃薯进行地粉垄前，将所需要施用的有机肥料，均匀撒放在马铃薯种植行的地面上，然后进行粉垄耕作，使地面施放的肥料在粉垄机作业下与耕层土壤混合，达到肥料深埋不易外流的目的。
|
||
有机肥料施放数量，要求每667m2施农家肥或土杂肥1000kg以上。基肥施用的化肥，应施于种植沟内，把肥料与土壤拌匀后再播种。施肥数量，每667m2施钙镁磷肥或过磷酸钙50kg，尿素10kg，氯化钾10kg。也可以施用有效成分相等的复合肥或复混肥。
|
||
二、品种和种薯选择与处理
|
||
（一）品种与种薯
|
||
根据当地气候土壤条件和市场需求，选择高产优质、适销、抗病的马铃薯品种。薯块要求无病虫眼、无机械损伤，表皮光滑、芽眼浅或较浅。严格挑选已过休眠期的脱毒一级、二级种薯，种薯质量应符合GB 18133《马铃薯脱毒种薯》和GB 4406《种薯》的要求。
|
||
（二）种薯催芽
|
||
种薯未见萌芽的应进行催芽，以打破休眠。催芽一般在播种前15 d左右进行。催芽方法采用一层种薯一层湿润稻草、湿沙等覆盖，多至二三层；或用浓度1～2mg/kg赤霉素喷雾催芽。
|
||
（三）切块
|
||
选用30～50g的健康小薯整薯播种。若种薯重量在50g以上，可切块作种。切块应自种薯顶部至脐部纵切，每个切块重量应在30g以上，并带有2个以上芽眼。切刀应用0.5%高锰酸钾水溶液消毒。切块应在播种前2～3d进行，切块后用2%多菌灵+甲基托布津的双飞粉药剂进行拌种消毒。薄摊堆放，勿堆积过厚，以防烂种。
|
||
（四）种薯消毒
|
||
整块小种薯消毒可用500倍的克露浸泡15～20min。薯块消毒用多菌灵或克露500～800倍液喷雾消毒。种薯消毒后在通风见光处晾晒半天，即可播种。
|
||
三、播种
|
||
（一）播期
|
||
根据气象条件、品种特性和市场需求选择适宜的播期。一般要求土壤深10cm处地温为7～22℃时适宜播种。
|
||
（二）密度
|
||
不同的专用型品种要求不同的播种密度。一般净作播种密度每667m2 5000～6000株，株距一般25cm左右。
|
||
（三）方法
|
||
一般采用双行品字形种植，播种深度一般宜浅，在较干旱或疏松深厚的土质条件下一般不超过8cm，播后覆土或盖草。
|
||
四、田间管理
|
||
出苗期注意保持土壤湿润，保证出苗齐苗。齐苗时，进行第一次中耕除草，每667m2可用5～10kg尿素追肥一次；苗高20cm左右时结合追肥进行中耕培土。每667m2施肥：尿素10kg，硫酸钾25kg。在雨水较多的地区或时节，及时排水，田间不能有积水。
|
||
五、病虫害防控
|
||
（一）主要病虫害种类
|
||
主要病害为早疫病、晚疫病、青枯病、病毒病、黑胫病、茎腐病、环腐病、疮痂病等。主要害虫为蚜虫、金针虫、斜纹夜蛾、地老虎、蛴螬、二十八星瓢虫、潜叶蝇等。
|
||
（二）防治原则
|
||
按照“预防为主，综合防治”的植保方针，坚持农业防治、物理防治为主，化学防治为辅的无害化控制原则。
|
||
（三）防治方法
|
||
1．农业防治
|
||
实行严格轮作制度，切忌连茬，避免与茄科作物连作；选用抗病品种和无病脱毒种薯；做好田间排水沟，降低田间湿度和渍水，改善通透条件；及时拔除病株，清除田间杂草。
|
||
2．物理防治
|
||
覆盖银灰色地膜驱避蚜虫，张挂黄板诱杀蚜虫。积极保护利用天敌，防治病虫害。
|
||
3．生物防治
|
||
优先使用植物源农药如藜芦碱、印楝素和生物源农药如苏云金杆菌、齐墩螨素、农用链霉素、新植霉素等生物农药防治病虫害。
|
||
4．化学防治
|
||
在病虫害发生初期用药。用药时应严格执行 NY/T 393的要求，控制农药用量。早疫病、晚疫病等可选用代森锰锌、霜霉威、烯酰吗啉、氟吗啉、异菌脲、百菌清等药剂按说明书交替轮换使用；蚜虫可用吡虫啉、吡蚜酮、啶虫脒、烯啶虫胺、苦参碱、烟碱等农药交替轮换喷雾防治；防治二十八星瓢虫可用菊酯类、辛硫磷等药剂喷雾防治；防治蛴螬等地下害虫可用辛硫磷等药剂土壤处理或喷雾。
|
||
六、采收
|
||
根据生长情况和市场需求进行采收。采收前若植株未自然枯死，可提前7～10d杀秧。采收过程中轻装轻放以减少损伤，茎块避免暴晒、雨淋。商品薯收获后，薯块要薄摊或筐装避光通风储藏，防止表皮变绿。
|
||
附录Ⅰ 粉垄技术研究论文
|
||
粉垄栽培对水稻产量和品质的影响
|
||
0 引言
|
||
［研究意义］水稻是人类最重要的粮食作物之一，全球约有50%（亚洲约占95%）的人口以稻米为主食。中国水稻种植面积2900万hm2，占粮食作物播种面积的30%左右，而稻谷总产量占粮食总产量的比重约40%，全国约有2/3的人口以稻米为主食，可见其地位在中国之重要程度［1,2］。中国人口不断增长，耕地面积在逐年减少。温家宝同志[3]指出，立足国内解决粮食和主要农产品供给问题，始终是治国安邦的头等大事。粮食安全问题的出路在于作物单产的提高，而单产的有效提高靠育种和栽培技术的改进。据统计，在水稻增产过程中，栽培技术的改进占近2/3，而品种更新的作用仅占约1/3 [4]。因此，研究探索水稻新的耕作与栽培方式，更具现实意义。［前人研究进展］对于如何提高水稻的产量，前人研究主要集中在高产栽培理论创新和栽培技术优化上。有研究指出，土壤环境的优劣，可以左右水分和养分的有效性而影响水稻等作物根系的生长发育和形态分布等[5-7］。水稻根系状况可以影响稻谷的产量和稻米的品质[8]。董桂春等[9]认为水稻发达健壮的根系能延缓叶面积下降速度，促进光合产物运输，提高结实率和千粒重，是水稻超高产的重要条件。杨建昌等[10]研究发现，超高产水稻具有根量大、根系活力强、穗稳穗足、粒多、结实率高等生长发育特性。杨惠杰等[11]在云南省涛源乡和福建省龙海市追踪观察一批水稻超高产品种时发现，库容量大和生物产量高是超高产水稻的决定性因素。侯红乾等[12]研究指出，有机无机肥配施可以保障红壤稻田增产和稳产，有机肥配比高有利于稻田持续增产，还可以培肥地力。栽培方式对水稻产量的影响的研究，主要集中在手栽、机插[13]、免耕抛秧[14-16]等方面。有关耕作方式创新营造适于根系生长的土壤环境来有效提高水稻单产报道甚少。粉垄栽培方法是作者通过农艺与农机相互验证，研究提出的一种新的农耕方法，它是按照不同作物种植对耕层松土深浅程度需求，在作物种植区（带）上利用粉垄机械1个或多个螺旋形钻头（替代传统耕作犁等），一次性将土壤垂直旋磨粉碎并自然悬浮成垄（厢），在垄（厢）面上直接播种或种植作物的方法。粉垄栽培可以利用耕作层及其以下土壤资源，具有深耕深松而不乱土层，激活土壤速效养分，作物种植带下有U形松土槽可积聚雨水等传统耕作所不具备的优点。目前，该方法已经在甘蔗[17]、木薯[18,19]、玉米和花生[20]、桑树[21]等旱地作物上应用，均表现出根系发达，植株生长健壮，产量大幅度提高，品质有所提升的特点[22]。广西地区稻田粉垄冬种马铃薯增产25.05%[23]，甘肃省定西市粉垄种植马铃薯增产35.4%[24]。［本研究切入点］此前，笔者进行的旱稻粉垄栽培试验及盆栽粉垄栽培水稻试验，均表现出植株根系发达，群体生长协调的特点[25]，并提出以根为主导的“根本理论”[26]，但尚未涉及水田粉垄栽植水稻的可能效应。［拟解决的关键问题］探明粉垄栽培早稻和晚稻（免耕）的可行性，观察水稻在粉垄条件下的土壤环境及根系、植株和稻谷产量及稻米品质等方面的表现，分析其成本与效益，同时进行相关问题及理论的探讨。
|
||
1 材料与方法
|
||
1.1 试验时间、地点
|
||
2011年1月至2012年7月，2011年早、晚两季稻试验，2012年早稻（第三季）示范分别在广西玉林市福绵区新桥镇辛仓村、北流市民安镇兴上村进行。
|
||
1.2 试验材料
|
||
供试水稻品种：Y两优1号。试验田概况：第四纪红土母质发育的水稻土，土壤肥力中等，排灌较为便利。
|
||
1.3 试验方法
|
||
1.3.1 2011年早稻
|
||
2011年2月28日播种，每公顷采用975个343穴孔塑秧盘浆播覆盖薄膜育秧。4月7～9日移栽，小区试验，插植规格为24cm×16cm，双苗；连片种植每公顷插或抛秧约25万蔸。浅水插（抛）秧，7～10d保持厢面浅水层，回青分蘖后实行厢沟干湿交替直到成熟。
|
||
基肥，施有机肥4500kg/hm2（含氮、磷、钾≥4%、有机质30%）、复合肥（氮∶磷∶钾=20∶9∶11）375kg/hm2、含磷15%的钙镁磷肥600kg/hm2；分蘖期，施尿素187.5kg/hm2、氯化钾150kg/hm2；幼穗分化期，每公顷施复合肥（氮∶磷∶钾=16∶16∶16）150kg/hm2、尿素97.5kg/hm2、氯化钾150kg/hm2；保花肥，施尿素49.5kg/hm2、氯化钾82.5kg/hm2。
|
||
与常规栽培生产大田相同，为防治田间杂草，移植秧苗前统一使用除草剂百草枯200g，兑水60kg喷施灭草。2011年7月22日，采用半自动收获机收获。
|
||
1.3.2 2011年晚稻
|
||
2011年6月29播种，播种量18kg/hm2，每公顷采用975个343穴孔塑盘播种壮秧剂15kg/hm2育秧。7月27～29日抛秧移栽，小区试验，每小区抛秧544蔸（穴），连片种植地每公顷抛秧约27万蔸（穴）。在移栽前5 d田间喷施除草剂。厢沟调灌，深水浸田软化土层，无水层抛秧，浅水促分蘖，当每公顷苗数达300万苗时排水控苗，浅湿抽穗扬花，后期干湿交替到成熟。基肥，施钙镁磷肥600kg/hm2、复合肥（氮∶磷∶钾=15∶15∶15）（下同）450kg/hm2；分蘖期，施尿素225kg/hm2、氯化钾165kg/hm2；幼穗分化期，施尿素120kg/hm2、复合肥105kg/hm2、氯化钾120kg/hm2；颖花分化期（倒2叶），每公顷施尿素45kg/hm2、复合肥45kg/hm2、氯化钾60kg/hm2。与常规栽培生产大田相同，为防治田间杂草，移栽前5 d使用10%草甘膦33倍液混合百草枯500倍液喷施田面，除灭田间再生稻苗和落田谷芽，移栽前3 d灌深水淹田，落干浅水后移栽秧苗。2011年11月5日，采用半自动收获机收获。
|
||
1.3.3 2012年早稻
|
||
2011年粉垄种植早稻，免耕种植晚稻，2012年轻耕种植早稻（优质常规稻），品种为汕小占（优质常规稻），用6～8马力[1]的小型耙田机轻耕后抛秧移栽，3月15日播种，4月1日抛秧，抛秧栽种密度为1027穴/hm2；在同等田间管理条件下，2012年7月5日收获，收获时采用SL-TSA型土壤紧实度仪测定土壤紧实度，并实测稻谷产量。
|
||
1.3.4 调查项目
|
||
分蘖期调查株高、分蘖数、总根数、白根数、根长（将植株根系连同泥土一起挖出，洗掉泥土后测量根系数据）、根系鲜重、茎叶鲜重；抽穗期调查株高、有效穗数、总根数、白根数、根长、剑叶（长、宽、厚）、根系鲜重、茎叶鲜重；成熟期调查株高、有效穗数、穗粒数、结实率、剑叶（长、宽、厚）。
|
||
在水稻生长中期分别取粉垄栽培和常规栽培的土样，按文献[27]的方法测定有机质、有效氮、有效磷、速效钾等含量。
|
||
收获，小区种植按小区分别收获称重，折算每公顷产量；连片种植随机选取3个长势均匀一致的点，每个点面积约20 m2，收获后折算每公顷产量。同时每个处理取代表性样品约1kg送农业部稻米及制品质量监督检验测试中心进行品质检测。
|
||
1.4 数据统计分析
|
||
采用Excel统计分析软件进行基础数据整理、分析；利用DPS软件进行差异显著性检验。
|
||
2 结果
|
||
2.1 粉垄栽培水稻各生育时期特性
|
||
2.1.1 分蘖期
|
||
由表2可知，在分蘖期，早、晚两季稻的粉垄栽培与常规栽培的株高、根系长度有差异，但未达显著差异水平；而早稻的分蘖数、总的根系数量、白根（1条根有超过2/3长度是白色为白根）数量以及生物产量等方面，粉垄栽培均明显高于常规栽培，达显著差异水平；晚稻仅分蘖数和白根数达显著差异，其他各个指标均无显著差异。
|
||
表2 粉垄栽培水稻分蘖期表现
|
||
2.1.2 抽穗期
|
||
从表3可发现，早稻抽穗期，粉垄栽培的水稻与常规栽培的水稻株高差异仍然不明显，这时的穗长和剑叶的长、宽、厚等也都无明显差异；而粉垄栽培的分蘖数、总根数、白根数量、根长以及生物产量等分别比常规栽培增加18.63×104个／hm2、87.0条／株、44.0条/株、9.8cm、20.51 g，经方差分析达显著差异水平。晚稻在抽穗期的表现与早稻基本一致，但各个指标增加的幅度稍小于早稻。
|
||
表3 粉垄栽培水稻抽穗期表现
|
||
2.1.3 成熟期
|
||
在成熟期，早稻，粉垄栽培与常规栽培的植株表现差异不大（表4），前者的株高和剑叶的长、宽、厚等指标在绝对数值上高于后者，但未达到显著性差异水平，而植株的地上部生物产量（干重）比常规栽培的增加21.20%，达到了显著差异水平；在此时期，晚稻的表现与早稻的表现完全一致，但地上部生物产量的增加幅度更高，达到了37.30%。
|
||
表4 粉垄栽培水稻成熟期表现
|
||
2.2 粉垄栽培水稻产量构成因子、产量及比较效益
|
||
在产量构成因子方面（表5），早稻粉垄栽培的有效穗、穗粒数和千粒重与常规栽培无显著性差异，而粉垄栽培结实率却显著高于常规栽培，最终粉垄栽培的产量比常规栽培增加1972.5kg/hm2，增产率为23.87%，达显著差异水平；晚稻的表现与早稻基本一致，粉垄栽培的各个产量构成因子与常规栽培相比增幅不大，其中结实率还降低了0.14%，但穗数、穗粒数、千粒重分别增加3.67%、4.65%、2.71%，产量增加了780.0kg/hm2，增产率为9.25%，差异显著。早晚两季平均，粉垄栽培的比常规栽培增产2752.5kg/hm2，增产率为16.48%；粉垄栽培和常规栽培每公顷整田耕作费分别按1800元和1350元，稻谷价格按2.60元/kg计，粉垄栽培早、晚两季每公顷可增收6706.5元，增收率达15.94%。
|
||
由表5可见，在大田栽培条件下，粉垄栽培水稻的产量也显著高于常规栽培，但产量增加的幅度稍低于小区试验，这符合常理。
|
||
表5 粉垄栽培水稻的产量及其构成
|
||
2012年春，在原粉垄区和对照区用小马力拖拉机轻耕后种植常规优质稻，粉垄栽培平均比对照增产454.20kg/hm2，增产率为7.97%。表明粉垄后稻田仍具备持续增产的能力。
|
||
2.3 稻米品质
|
||
稻米品质分析结果显示（表6），早稻，粉垄栽培与常规栽培稻米的整精米率分别为50.9%、43.9%，透明度分别为2级、3级，蛋白质含量分别为10.2%、8.9%，粉垄栽培稻米的整精米率、蛋白质比常规栽培的分别增加15.95%，14.61%，根据判定标准，粉垄栽培的稻米整精米率、蛋白质均为一等，常规栽培的均为三等。晚稻，粉垄栽培的稻米不仅整精米率和蛋白质比常规栽培的分别提高了7.43%和5.61%，而且垩白粒率和垩白度还分别下降了17.86%和9.09%。
|
||
表6 粉垄栽培稻米品质
|
||
3 讨论
|
||
3.1 粉垄为水稻生长创造良好的土壤环境
|
||
水稻粉垄栽培在整田上是一项全新的耕作方法，其核心点是为水稻创造更适于其生长发育的土壤环境。传统水稻栽培整田为犁头翻耕和旋耕浆耙，耕层浅薄，土壤呈糨糊状，通透性差，稻根多呈褐黄色，水分、养分利用率较低，晒田时土壤板结，田面裂缝大。粉垄改变了这些弊端。①在冬春干田时，利用螺旋形钻头垂直旋磨耕层，其土壤呈粉碎与块粒相混状，厚度平均比传统翻耕浆耙的增加7cm左右，单位面积上土壤松土量增加40%以上，速效性养分含量增加[28]，且还有干晒氧化之效；如2012年春，粉垄后第三季轻耕种植水稻其耕作层深15cm、20cm，土壤紧实度比对照分别降低333.33%、68.00%；②旋磨粉碎土壤，回水软土后直接移栽秧苗，整个生育期耕层土壤保持颗粒状结构，土壤通透性能好，容易满足水气平衡，且肥、土、水不易外流；③栽培厢面下有U形松土槽沟，田间呈垄作沟灌，土壤保水保肥性能提高；④水分干湿交替管理，晒田时田间土壤不开裂，富有弹性。这样的土壤环境，有利于水稻根系的生长发育和植株群体的协调发展。
|
||
3.2 粉垄栽培水稻的植株性状
|
||
根系是植物吸收水分和养分的主要器官，它与地上部的生长发育、产量和品质形成关系密切[29]。刘学等[30]研究指出，水稻根系的状况是影响和制约高产水稻产量潜力进一步发挥的关键因素。水稻根系分布广、扎根深对水分和养分的利用率较高[31]。李杰等[1]指出，发达的水稻根系是前期生长旺盛和后期保证灌浆结实的基础。本研究中，粉垄栽培水稻在分蘖期的根系数量总数、白根数量均显著多于常规栽培，在抽穗期，两者之间达到极显著差异；粉垄栽培水稻的根系长度在分蘖期与常规栽培的差异不明显，但到抽穗期其根系长度则显著长于常规栽培。结果表明，粉垄栽培水稻在前中期可以显著地促进植株根系的生长发育，根系数量增多，长度增长，具有良好的根系吸水吸肥和利用能力；水稻白根数量多，洗净后气味清爽（对照的有臭鸡蛋味），根系活力强，为水稻健壮协调生长和获得高产提供了支撑基础。
|
||
高产水稻生产优势强，其主要体现在植株的干物质产量较高[1]。本研究结果显示，粉垄栽培的水稻在分蘖期、抽穗期、成熟期的干物质产量均显著高于常规栽培，表明粉垄栽培具有高产水稻的生产基础。
|
||
3.3 粉垄栽培水稻的产量及其构成因子
|
||
水稻产量由单位面积穗数、每穗粒数、粒重、结实率四者共同决定，前三者的乘积又称为水稻的库容量，水稻的产量可以简化表示为库容量与结实率的乘积。杨惠杰等[10]研究指出，水稻产量与单个构成因素一般无显著相关，与穗数、每穗粒数、粒重三者乘积——库容量呈极显著正相关。也有研究发现，超级稻品种存在着结实率低的问题[32]。在本研究中，粉垄栽培水稻与传统种植的相比较，有效穗、穗粒数及千粒重差异不显著，但库容量增加11.43%～15.43%，达显著差异水平，最终粉垄栽培水稻的产量也显著高于常规栽培，早稻增产率在20%以上，晚稻增产率仍在8%以上。表明粉垄栽培水稻可通过增加库容量来提高产量。
|
||
3.4 粉垄栽培水稻的稻米品质
|
||
稻米品质主要由品种本身遗传因子控制，但环境因子和栽培技术对其也有很大影响[33]。戴平安等[34]在同等条件下，模拟不同厚度耕作层试验结果显示，适当增加稻田耕层厚度可以提高稻米品质。金可元[35]在研究栽培生态因素对食用优质稻产量及稻米品质的影响时指出，增加耕层厚度有利于食用稻米品质的改善。本研究，粉垄栽培与常规栽培的地理环境相同，享受的光、温自然资源也相同，唯一不同的是粉垄栽培改变稻田的土壤生态环境——加深耕层厚度，增加土壤孔隙度等，表明粉垄栽培可以通过改善稻田土壤生态环境来提升稻米品质。
|
||
3.5 粉垄稻田的持续生产能力
|
||
粉垄栽培水稻，早稻（第一季）增产率达23.87%；晚稻（第二季）采用免耕抛秧栽培，仍有9.25%的增产率；第三季轻耕种植，持续有7.97%的增产率。这表明，粉垄耕作，由于适当加深耕作层，可将稻田由低产田提升为中产田，中产田提升为高产田，从而提高稻田生产能级，并在一定时期内持续保持其生产能力。
|
||
3.6 粉垄栽培水稻产量增加和品质改善的理论探讨
|
||
粉垄栽培水稻，干田粉垄，深耕而不乱土层，速效养分含量增加；回水软土后直接移栽，整个生育期实行水分干湿交替管理，稻田土壤呈海绵状，保水保肥性能提高，创造了与传统浆耙截然不同的土壤环境，且还有利于天然降水储存量的增加和利用；水稻根系发达而且鲜白、活力增强，植株与群体生长协调，叶片光合效率提高（据测定提高10%以上），总起来讲，具有“增源扩库”而实现水稻产量提高和品质改善的效果。这一效果，与旱地粉垄栽培作物相似，实际上也是通过粉垄带来土壤松土量、水分储存利用量和光合效率量的合理增加利用而产生的，笔者因此而将这种现象认为是“自然资源增量利用效应”（也可称之为“增量效应理论”）[36,37]。高投入与高产和资源的高效利用一直是困扰作物栽培的矛盾[38,39]。粉垄栽培“增量效应理论”的提出与应用，将有可能缓解这一矛盾。
|
||
3.7 粉垄栽培水稻尚值得进一步试验研究的问题
|
||
在粉垄活土保水透气条件下栽培水稻，水稻生长比较协调和后劲足，产量高。针对这一特点及其成熟期较常规栽培还存在推迟2～3 d的实际，从完善和发挥这一栽培新方法增产增益优势着眼，如何合理就地利用天然降水、减少灌溉用水量；如何调整现行水稻栽培的前中后期施肥量比例，降低后期营养过剩，提高肥料利用率，节省化肥施用量；不同地区、不同土壤类型粉垄栽培水稻的可行性及生长生理生态变化及其相配套的简化性栽培新技术，以及粉垄机整田作业效率提升（现与本试验时已有较大改进），等等，尚待进一步的观察和研究。
|
||
4 结论
|
||
水稻粉垄栽培，土壤生态环境改善，当季和后一季均可促使水稻根系发达，植株与群体协调，增穗增粒，稻谷产量提高，稻米品质改善，纯收益增加；粉垄后第三季仍能提高稻谷产量，粉垄后的稻田具有持续增产能力。
|
||
（原载于《中国农业科学》2012年第45卷19期3946-3954页，参考文献39篇略，略有改动）
|
||
粉垄栽培甘蔗试验增产效果
|
||
0 引言
|
||
［研究意义］甘蔗是中国乃至世界第一大糖料作物[1]。广西是中国甘蔗主产区，目前年种植面积100万hm2，虽然其种植面积、原料蔗和蔗糖产量均占中国的60%以上，但其单产仍然较低，因此探索进一步提高甘蔗单产栽培新方法，意义重大。［前人研究进展］对广西甘蔗单产偏低的问题，20世纪末许多专家就提出应实施良种良法策略[2-6]。良种方面，韦本辉等1998年引进的新台糖22[7]，目前已成为广西地区的主栽品种，种植面积占广西甘蔗面积的65%以上，加上其他优良品种，广西蔗区目前甘蔗良种率已达到80%以上[8]，其单产由1997年的每667m2产量3.3t左右[9]提高到2007年的每667m2产量5.0t[8]，即良种推广有力地推动了广西甘蔗单产的提高[10]。在良法方面，李富生等[11]认为甘蔗栽培应深耕整地，深沟栽培；李如丹等[12]指出，旱地甘蔗采用“槽植法”和“穴植法”栽培技术可以提高单产和糖分；黄运好等[13]研究指出，利用滴灌技术能显著提高甘蔗产量。但目前广西和中国其他地区甘蔗种植地主要为旱坡地[14]。传统的深耕深松是翻耕形式，抗旱保水效能低下，而旱坡地往往水源缺乏，也限制了滴灌技术的发展。“粉垄栽培技术”是笔者研究提出的一项栽培新技术[15]，2008年至今，已在玉米[16]、花生[16]、木薯[17]、桑树[18]等作物上初行试验，增产效果显著。［本研究切入点］本研究将粉垄栽培技术引入甘蔗种植，研究粉垄栽培技术对甘蔗产量和品质指标的影响。［拟解决的关键问题］旨在探索粉垄栽培在甘蔗种植上的可行性，为提高广西甘蔗单产提供新的技术支撑。
|
||
1 材料与方法
|
||
1.1 试验设计
|
||
本试验于2010－2011年在广西宾阳县和广西武鸣县进行。甘蔗品种选用新台糖22（ROC 22）和柳城03-1137（Liucheng 03-1137）。
|
||
试验采用随机区组设计，3次重复，小区长8m、宽6m、面积48 m2。试验设粉垄和传统栽培（CK）两个处理。粉垄栽培：深度60cm，地下槽沟宽40cm，垄面宽60cm，垄距1.2 m；传统栽培：先旋耕30cm，再开种植沟（行距1.2 m）。新台糖22，于2010年4月15日下种，下种量为每667m2 6000芽，2010年12月17日收获考种；柳城03-1137，于2010年5月20日下种，下种量为每667m2 5500芽，2011年1月20日收获考种，田间管理与常规大田生产一致。
|
||
1.2 测定指标
|
||
单位面积有效茎：数每个小区1 m以上的蔗茎，折算成单位面积有效茎。
|
||
株高：地面至最高可见叶环的高度。
|
||
茎长：按糖厂收购标准砍取蔗茎并量取蔗茎全长。
|
||
茎粗：用游标卡尺分别量取蔗茎上、中、下部的茎直径。
|
||
绿叶数：蔗茎上存在的绿叶数，包括完全展开绿叶和未完全展开绿叶。
|
||
绿叶重：用天平称取完全展开绿叶和未完全展开绿叶的总重。
|
||
单茎重：每个小区连续砍取3.6 m2蔗株，数有效茎，称取总重，折算单茎重。
|
||
根系、低位冬笋芽数：每个小区随机取2.4 m2，将根系和蔗蔸全部挖出，剪下根系称取鲜重，用烘箱烘干后称取干重。数蔗蔸上可见低位冬笋芽个数。
|
||
产量：按糖厂收购标准砍取每个小区蔗茎，称取重量，折算单位面积产量。
|
||
品质：每个处理选取6条均匀、无虫、无裂缝的有效茎送至农业部甘蔗品质监督检验测试中心（南宁）进行品质分析。
|
||
1.3 数据统计分析
|
||
采用 Excel统计分析软件进行基础数据整理、分析和作图；利用 DPS软件进行差异显著性检验。
|
||
2 结果
|
||
2.1 粉垄栽培甘蔗的后期根系
|
||
表1显示，新台糖22根系鲜重增加115.05%，干重增加96.17%；柳城03-1137根系鲜重增加146.48%，干重增加86.94%。两个品种的粉垄处理均极显著高于CK。此外，粉垄栽培甘蔗的根系数量较多，长度也较长，且有纵向分布明显下移的趋势。
|
||
表1 粉垄栽培甘蔗的根系状况
|
||
2.2 粉垄栽培甘蔗的后期叶片
|
||
由表2可见，粉垄栽培甘蔗，后期的完全展开绿叶（功能叶片）均多于 CK，其中柳城03-1137达显著差异水平，而两个品种的不同处理间不完全展开绿叶间差异不显著。新台糖22、柳城03-1137后期的完全展开绿叶（功能叶片）每株分别比 CK多0.52片、1.20片，增加率分别为14.65%、19.35%，全部绿叶的重量分别增加27.38%、29.49%。
|
||
2.3 粉垄栽培甘蔗的蔗蔸低位冬笋芽数
|
||
甘蔗宿根蔗蔸冬笋芽数多少决定翌年甘蔗有效茎多少，蔗蔸低位冬笋芽数多，可保证翌年有较多的有效茎，有利于实现高产。由表2可见，粉垄栽培甘蔗的蔗蔸低位冬笋芽数多于 CK，新台糖22增加47.64%，柳城03-1137增加197.70%，其中，前者达显著差异水平，后者达极显著差异水平。
|
||
表2 粉垄栽培甘蔗的后期叶片和冬笋芽数
|
||
2.4 粉垄栽培甘蔗的蔗茎性状及产量
|
||
从表3可见，粉垄栽培甘蔗，株高、茎长、茎粗、单茎重、单位产量等均优于 CK，其中产量达显著差异水平。
|
||
表3 粉垄栽培甘蔗蔗茎性状及产量
|
||
新台糖22的株高、茎长分别比 CK高30.94cm和27.79cm；茎粗从下到上依次增加1.75mm、2.23mm和3.18mm；单茎重增加0.32kg，增加率达29.29%；每667m2产量增加1022.24kg，增产率达27.35%。柳城03-1137的株高、茎长分别比CK高15.8cm和15.9cm；茎粗从下到上依次增加2.17mm、3.10mm和4.13mm；单茎重增加0.30kg，增加率达28.85%；每667m2产量增加1051.9kg，增产率为21.91%。
|
||
2.5 粉垄栽培甘蔗的品质
|
||
表4显示，粉垄栽培甘蔗，甘蔗蔗糖分、蔗汁蔗糖分高于CK，蔗汁还原糖分则略低于CK。新台糖22的甘蔗蔗糖分、蔗汁蔗糖分分别比CK增加5.17%和5.75%，蔗汁还原糖分降低9.76%；柳城03-1137的甘蔗蔗糖分、蔗汁蔗糖分分别比CK增加3.81%和3.63%，蔗汁还原糖分降低5.50%。除此之外，在重力纯度、视纯度等指标方面粉垄栽培也优于CK。
|
||
表4 粉垄栽培甘蔗的品质
|
||
3 讨论
|
||
3.1 甘蔗粉垄栽培的土壤特点
|
||
甘蔗粉垄栽培，与传统种植相比，具有以下优势：①粉垄整地深耕而不乱土层，种植带（条）深耕可达50～60cm，原土层的上、中、下层次主体不变，但活化了深层次的土壤资源；②垂直钻头旋磨将土块切割成细小颗粒，土壤养分更容易被激活释放供甘蔗利用；③种植带下形成U形槽状结构，便于积聚雨水，可保障甘蔗全生育期水肥稳定均衡供给；④种植带全层土壤疏松透气，有利于氧气交流和微生物活动，有利于甘蔗根系生长发育；⑤耕作层实现了客土改土，杂草和病原相对减少；⑥由于垄间土壤不耕作，实现耕地局部“休耕”，具有少耕少动土的作用，与保护性耕作理论相符合[19]。
|
||
3.2 粉垄栽培对甘蔗的综合效应
|
||
干旱是限制作物单产提高的最重要因素之一[20,21]。在广西等蔗区，因常年容易发生冬季、春季和秋季干旱，引起甘蔗出苗困难[22]、中后期生长受阻[23]而严重影响甘蔗产量及糖分积累[24]。深耕深松可以促使作物根系生长发育[25-27]，疏松土壤可以促进作物增产[28]，粉垄栽培玉米、花生、大豆、桑树等试验均证明粉垄有助于促使作物的根系生长[15-18]。本试验结果显示，粉垄栽培有效促进甘蔗根系的生长发育，使甘蔗根系的数量增多，鲜重增加115.05%～146.48%，长度增长，尤其是呈纵向分布下移状态，实现利用更深层次的水分和营养，从而保证植株的稳健生长。甘蔗生长中后期遭遇雨少干旱，植株表现为绿叶减少，生长减缓甚至停滞，蔗茎尾部骤然变小，出现 “老鼠尾”而使甘蔗产量降低[29]。本试验显示，粉垄栽培甘蔗，其后期功能叶片数（完全展开绿叶）仍然比CK多14.65%～19.35%。说明粉垄栽培甘蔗在后期比CK合成更多的碳水化合物，促使工艺成熟期蔗茎梢部比CK粗3～4mm，为高产提供了保障。
|
||
粉垄栽培，土壤深松细碎，它既可以保证甘蔗根系发达和后期仍保持相当数量的功能叶片，又可以使根系向更深层次生长，吸取深层土壤中的营养，地下的U形槽沟还可以起到良好的抗旱保水作用，促使产量增加了21.91%～27.37%，甘蔗蔗糖分、蔗汁蔗糖分分别提高了3.81%～5.17%、3.63%～5.75%，而蔗汁还原糖含量则下降了5.50%～9.76%，这一系列的变化都有利于甘蔗的高产优质。
|
||
粉垄栽培与CK的单位面积有效茎数相比差别不大，其产量的增加主要源于蔗茎的增长、增粗来实现。蔗蔸低位冬笋芽数，粉垄栽培的不仅芽数显著多于CK（多47.64%～197.70%），而且芽的质量也较好，对宿根栽培单产提高有利。
|
||
此外，粉垄栽培甘蔗根系深度下扎，可以强有力的防止甘蔗倒伏，有利于实现甘蔗收割的机械化，减轻甘蔗生产的劳动强度和成本投入。
|
||
3.3 粉垄栽培引发的作物栽培新理念
|
||
粉垄栽培在甘蔗和玉米、花生、大豆、桑树等作物上均表现出根系特别发达，经济产量提高的特点[15,16]。由此，笔者根据粉垄栽培的土壤特点和作物表现等因素，从作物栽培学的层面上提出了“激活土壤”“‘根’本理论”和“营养水分均衡供应理论”等理论。“激活土壤”就是充分利用耕作层及其以下土壤并使土壤养分活化；“‘根’本理论”即作物栽培应以培育发达的根系为主导，在作物生长前中期保持一定的地上部分生长的前提下培育发达的根系，使根系在后期仍然保持较高的活力，为作物的高产创造条件；“营养水分均衡供应理论”则是在作物生长期内应保证营养和水分持续均衡供应，降雨时可以储水，干旱时可以利用土壤深层次的水分。这3个理论观点的深层研究，将有可能构成作物栽培学上一个新的理论体系。
|
||
4 结论
|
||
粉垄栽培促使甘蔗根系特别发达，产量提高，品质改善，且冬笋多利于翌年宿根丰产。该技术有望成为现阶段适合于甘蔗高产优质栽培的一项农耕新技术。
|
||
（原载于《中国农业科学》2011年第44卷21期4544-4550页，参考文献29篇略，略有改动）
|
||
旱地作物粉垄栽培技术研究简报
|
||
1 作物粉垄栽培技术的由来
|
||
对旱地作物生长期内的3种不同土壤类型与作物产量关系研究发现，土壤疏松类型比土壤板结和表皮结膜两种类型增产15%以上，表明营造土壤疏松环境是提高作物单产的有效途径。在此理论基础上，对利用专用机械垂直旋磨粉碎成垄的土壤疏松程度、营养状况及种植的各种作物生长情况、产量性状等研究发现，该耕作方法的土壤性状良好，种植的作物明显增产，由此提出了新的耕作技术“旱地作物粉垄栽培技术”。
|
||
该技术将旱地传统整地使用牲畜或机械犁、耙，或人工挖、锄碎土起垄改变为利用专用机械垂直螺旋形钻头，按照作物种植需求将土壤旋磨粉碎并自然悬浮成垄，垄与垄之间免耕部分即为人行道（排灌沟），粉垄面上种植相应作物。因该技术将土壤旋磨粉碎且自然成垄，将其命名为“粉垄”。
|
||
2 初步研究结果
|
||
2009年，利用该技术对淮山药、木薯等作物研究取得成功。粉垄深度80～90cm，宽30cm，悬浮成垄高出地面25cm，地上垄面呈梯形，顶部垄宽50cm，底部垄宽约70cm，垄距150cm，淮山药种植密度22500株/hm2，成熟时经现场测产验收，产量达56686.5kg/hm2。木薯种植密度8250株/hm2，成熟时测产，华南205、华南8号、华南10号等3个品种产量分别达50769.75kg/hm2、54418.5kg/hm2和52229.25kg/hm2。两种作物均比传统整地栽培增产30%以上。
|
||
2010年，扩大试验范围，在多种作物上进行试验，花生、大豆、玉米、甘薯等生育期相对较短的作物，粉垄深度40cm、宽度50cm，甘蔗、蚕桑等生育期相对较长的作物，粉垄深度60cm、宽度30cm。调查结果显示，与传统整地栽培相比较，花生、大豆、玉米、甘薯等作物根系增加10%～35%，增产幅度8%～25%；甘蔗的出苗数、分蘖数均增加，拔节后节间较粗大且为圆筒形；桑树鲜叶增产54.81%。
|
||
3 技术特征
|
||
该技术变革了传统耕作方法，具有深松活土、强根壮体、增“源”扩“库”的作用。机械“粉垄”使旱地整地实现了深耕深松、地下槽状储水、土壤疏松透气、土壤速效养分含量提高（据测定有效氮、有效磷、速效钾含量均高于传统整地土壤含量）、客土改土（整个土层层次基本保持不变，只有25%左右上下旋磨交换）、少量新土上浮使杂草和病原相对减少、在同一地块里有局部“休耕”等，使作物根系深扎，植株健壮，易丰产。
|
||
4 应用前景
|
||
初步研究结果表明，该技术打破了传统旱地耕作方法，可有效利用耕作层及耕层以下土壤资源和天然降水，提高作物单位面积产量，同时可以在机械设备上配套装置，实现整地、施肥、播种、覆土等一体化，有利于实现农业标准化。该技术应用范围广，可用于多数浅根型、深根型旱地农作物和中药材及部分园林、经济林木等，涉及研究领域多，其技术体系的形成和发展，有许多问题尚有待进一步研究与完善。
|
||
（原载于《中国农业科学》2010年第43卷20期4330页，略有改动）
|
||
粉垄后第六季稻田土壤变化与水稻产量品质分析
|
||
0 引言
|
||
［研究意义］水稻是最重要的粮食作物之一，其产量高低对世界粮食安全具有至关重要的作用。我国南方是重要的稻作产区，其稻田面积占全国的90%以上，为解决我国人口主粮发挥重要作用。但是，长期以来，由于实行犁翻和浆耕的耕作方式，尤其是近年来采用拖拉机快速旋耕，旋耕刀片深度约在10cm，耕层松土层也多在13～15cm，水稻生长可利用土壤总量和土壤养分有限，加上浆耕和长期淹水灌溉，土壤黏结，透气性差，已经很难适应目前高产品种增产潜力的进一步发挥。因此，研究采用新的耕作模式，挖掘土壤资源，可改善土壤理化性状，构建良好的耕层，对提高农田综合生产能力具有重要意义。［前人研究进展］粉垄技术是一种深旋耕技术，深耕深松而不乱土层（耕作层深度可达30cm以上），它能够利用现有犁底层或打破犁底层，大幅加深土壤耕层，降低耕层土壤容重，增加土壤孔隙度，增强土壤透气性，提高土壤温度，增加土壤有效养分含量，提高土壤储水能力（李华等，2013；李轶冰等，2013）。至今，粉垄技术已在中国9省份范围内的水稻（韦本辉等，2011a，2012）、小麦（杨雪等，2013a）、玉米（靳晓敏等，2013；李华等，2013；杨雪等，2013b）、甘蔗（韦本辉等，2011b）、花生（韦本辉等，2011c）、木薯（刘贵文等，2011；申章佑等，2012；Song et al，2014）、马铃薯（韦本辉等，2011d；吕军峰等，2013）等10多种作物上应用，试验结果普遍表现耕层加深，土壤理化性状改善，根系发达，植株健壮，产量增加，品质改善。粉垄耕作当季增产，其后季也具有良好的持续增产效果。2011年中国农业科学院在河北省沧州市吴桥县定点持续试验，粉垄耕作30cm，第二季冬小麦产量为7549.95kg/hm2，比拖拉机旋耕的5625.20kg/hm2，增产34.22%；第三季夏玉米产量为13127.87kg/hm2，比拖拉机旋耕的10003.02kg/hm2，增产31.24%（杨雪等，2013a）。粉垄在水稻上应用，第一季稻谷产量增加23.87%，第二和第三季分别增产9.25%和7.97%（韦本辉等，2012a）。河南省温县2014年粉垄深度为30cm以上栽培的小麦平均产量为8485.65kg/hm2，比对照6520.65kg/hm2增加1965kg/hm2，增幅达30.13%；河南省潢川县2012年粉垄当季栽培小麦增产23.4%，第二季种植水稻增产9.3%（Nie et al，2013）。［本研究切入点］虽然前人对粉垄技术已有一定的研究，但是持续多年多季（>3季）试验效果研究的报道较少。［拟解决的关键问题］研究粉垄耕作一次后，至第六季时的稻田土壤耕作层、理化性质及其对作物产量和品质等的影响，为粉垄技术在水稻生产上应用提供依据。
|
||
1 材料与方法
|
||
1.1 试验材料
|
||
供试水稻品种为深两优5814。试验稻田土壤为第四纪红土母质发育的水稻土，土壤肥力中等，排灌方便。
|
||
1.2 试验方法
|
||
试验在广西北流市民安镇兴上村进行。采用随机区组试验设计，设置粉垄栽培和常规栽培（CK）两个处理，3次重复，小区行长5 m、宽4 m、面积20 m2；粉垄栽培连片种植约6.67 hm2，常规栽培连片种植约4.67 hm2。粉垄栽培。第一季于2011年2月在干田时使用多形螺旋形钻头粉垄机械耕作，耕作深度20～23cm；对照使用拖拉机旋耕，耕作深度13～15cm。粉垄处理，移栽时回水软土并稍加耙平后插秧；对照拖拉机旋耕浆耕后插秧。粉垄和对照的第二季均实行免耕，第三季以后轻耕，各季所使用的品种和施肥量一致，田间管理一致。
|
||
1.3 测定项目及方法
|
||
本研究调查项目指标：粉垄后第六季水稻及对照的收获期时耕作层土壤深度、土壤容重、土壤有效氮、土壤有效磷、土壤速效钾、土壤全氮、土壤全磷、土壤全钾以及土壤有机质含量，水稻产量、品质，粉垄后第一至六季水稻产量和经济效益分析。
|
||
1.4 统计分析
|
||
试验数据采用 SAS 9.0软件进行统计分析。
|
||
2 结果与分析
|
||
2.1 粉垄后对第六季稻田耕作层、土壤理化性质的影响
|
||
稻田粉垄后第六季耕作层土壤深度为22cm，比对照耕层土壤深度15cm增加7cm，增幅46.67%。粉垄后第六季土壤容重为1.27 g/cm3，比对照降低10.56%，有效氮、有效磷、速效钾含量分别比对照增加48.46%、23.85%和32.89%（表1）；全氮、全磷、全钾含量平均每公顷分别比对照增加25.03%、31.12%和25.59%，有机质含量增加21.46%（表2）；但均未达差异显著水平（P>0.05）。
|
||
表1 稻田粉垄后第六季土壤有效养分含量及土壤容重
|
||
表2 稻田粉垄后第六季土壤养分及有机质含量
|
||
2.2 粉垄后对第六季水稻产量和产量构成的影响
|
||
由表3可以看出，粉垄后第六季水稻，每公顷有效穗数和每穗粒数均高于对照，结实率和千粒重稍有降低。但产量比对照增加1832.7kg/hm2，增幅22.65%，达显著差异水平（P≤0.05，下同）。
|
||
表3 粉垄稻田对第六季水稻产量及产量构成因素的影响
|
||
2.3 粉垄后对第六季稻米品质的影响
|
||
与对照相比，粉垄后第六季水稻稻米品质得到提升。稻米经农业部稻米及制品质量监督检验测试中心检测（2013-wt-2682），粉垄与对照相比：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；稻米垩白度下降43.75%；稻米蛋白质提高13.58%，由三级升为二级（表4）。
|
||
表4 粉垄稻田对第六季水稻品质的影响
|
||
2.4 水稻粉垄栽培持续6季的产量、效益分析
|
||
从表5可以看出，粉垄耕作一次后，栽培的水稻其产量和效益均高于对照。从产量上分析可知，第一季粉垄栽培的早稻产量为10080.0kg/hm2，比对照8235.0kg/hm2增产1845.0kg/hm2，增幅22.40%；粉垄耕作一次后，之后的第二至六季仍保持持续增产，6季水稻总产量为53912.4kg/hm2，比对照48526.2kg/hm2增产5386.2kg/hm2，增幅11.10%，平均每季比对照增产897.7kg/hm2（表5）。对这两种不同耕作模式的经济效益分析结果表明，在不增加肥料和农药投入的情况下，粉垄耕作当季产值达27417.6元/hm2，比对照增加22.40%；粉垄耕作第一季净效益为14183.1元/hm2，比对照增收3308.4元/hm2，增幅为30.42%；而之后连续种植水稻的6季合计总产值达146641.7元/hm2，比对照增加11.11%，在几乎不增施肥料和农药投入、人工投入（粉垄总成本为68838元/hm2，对照总成本为68163元/hm2）的情况下，6季合计净利润比对照增加21.82%。
|
||
表5 水稻粉垄与常规栽培持续6季产量、效益比较
|
||
3 讨论
|
||
3.1 稻田粉垄有利于耕作层增厚和土壤理化性状改善
|
||
南方地区农户田块分散，小块农田和梯田耕作，普遍使用的小型农机具旋耕作业，造成耕作层变浅，犁底层变厚、上移，土壤相对黏结等问题日益突出，土壤保水保肥、透气及理化性能变差，土壤生产能力下降，已成为作物产量进一步提高的重要限制因素。李潮海等（2005）研究表明，紧实的下层土壤不仅使根系总量受到限制，还对根系活力有较大影响，容重越大后期根系衰老的速率也越快。在土壤容重增大的情况下，会降低土壤中的水分和气体含量，增加根系生长的机械阻力，从而延缓作物根系的生长，对氮、磷、钾等营养元素的吸收相应减少，作物产量也有所下降。稻田粉垄耕作，在较大程度上改善或解决了这些问题。
|
||
稻田传统浆耕耕作层多在13～15cm，土层相对浅薄，淹水条件栽培下透气性差，影响根系生长及养分吸收，不能较好满足水稻生长发育所需要的土壤环境要求。粉垄耕作基本原理是合理增加利用耕层及其以下部分土壤资源、天然降水和扩大土壤孔隙氧气（空气）容量，为作物再高产创造良好的土壤生态环境。目前粉垄耕作层的厚度增加到20～22cm，比传统浆耕的5～13cm增加了46%，有机质和有效氮、有效磷、速效钾可增加19.64%～57.78%；以单位面积计，每公顷有效氮、有效磷、速效钾可比传统耕作分别增加97.42%、40.81%和97.34%（韦本辉等，2012）。
|
||
本研究粉垄耕作深度为22cm，结果表明，粉垄耕作一次后，至第六季水稻稻田的松土层依然得以持续保持，耕作层仍维持在22cm，比对照增加7cm；土壤理化性状也得以改善，降低土壤容重，与杨雪等（2013a）研究粉垄耕作一年半之后（第三季），粉垄处理的0～30cm土层土壤容重比对照降低13.67%～14.51%的研究结果相一致；粉垄耕作能提高土壤养分和有机质含量，本研究中，粉垄处理的有机质和有效氮、有效磷、速效钾含量分别比对照增加21.46%、48.46%、23.85%和32.89%，与韦本辉等（2012）研究粉垄栽培能提高稻田土壤有效养分多数指标的含量相一致。正由于粉垄耕作能增厚耕层并较好地改善土壤理化性质，因此，为水稻持续稳产增产打下良好的土壤环境基础。
|
||
3.2 粉垄栽培水稻产量提高和品质改善
|
||
本研究结果表明，由于粉垄耕作使土壤疏松，溶氧功能增强，极大改善了土壤养分、水分等供应条件，使水稻全期得以协调稳健生长，促进了水稻持续增产，至第六季仍有20%以上的增产效果，与杨雪等（2013a）研究粉垄耕作能够持续增加第二季冬小麦和第三季夏玉米产量的研究结果相一致；同时由于稻田土壤养分大幅增加且平衡协调供应水稻生长所需，其稻米品质也得到相应改善，降低稻米垩白度和垩白粒率，并提高蛋白质含量，与韦本辉等（2012）研究粉垄栽培能增加稻米整精米率和蛋白质含量的研究结果相一致。该效果是在不增加施肥量和其他管理措施的条件下实现的，可能是水稻生产的一种发展方向。
|
||
粉垄耕作，改变传统犁翻碎土的耕作方式，在拖拉机上配装发明的螺旋形钻头耕具，钻头垂直入土30～60cm，高速旋转横向切割粉碎土壤，一次性完成深耕、粉碎、成垄（厢），直接播（种）作物，实现深耕深松而不乱土层，耕层呈粉碎颗粒状，疏松而不易黏结，养分有效释放，储水性能提高，水、肥、气、热良好耦合，为作物根系生长提供全新的土壤生态环境，促进作物地上、地下部分生长，有效提高作物的产量和品质。
|
||
稻田粉垄耕作是水稻生产中的一项重大改革，粉垄耕作当季增产，至第六季仍然持续增产；主要原因可能为其可有效增厚耕层，挖掘利用土壤原生养分等资源，并能够改善传统水稻栽培中的浆耕和长期淹水灌溉所造成的土壤板结、溶氧能力差、土壤容重变大等土壤理化性状，有利于促进水稻根系生长，增强根系吸收水分和养分能力，促进水稻健壮生长，且具有持续效应，在后续的多年多季种植中持续发挥作用，达到提高水稻产量且品质改善的目的。说明粉垄技术在水稻生产中应用是可行的，且粉垄耕作一次后，既可多年多季持续保持较好的增产能力，又有节耕、节本、节能、增效的效果，可提高农田综合生产能力和水稻单产水平。
|
||
4 结论
|
||
本研究结果表明，稻田粉垄耕作一次后，至第六季时仍可有效加深土壤耕作层、改善土壤理化性质，对水稻具有持续增产增效的作用。
|
||
（原载于《南方农业学报》2014年第45卷9期1603-1607页，参考文献16篇略，略有改动）
|
||
粉垄“4453”增产提质效应及其利国利民发展潜能
|
||
1 Smash-ridging technology effects of “4453” in increasing yield and improving quality and benefiting the nation and the people
|
||
Smash-ridging technology uses screw-type drills to soils vertically at a high speed to cut and ground soils transversely, and the works including deep cultivation, grinding, ridging, and direct sowing can be finished at once, so that deep cultivation would not interrupt soil layers and the cultivation layers consist of ground granules, keeping loose. It is known as a kind of agricultural cultivation revolution after labor cultivation, animal cultivation and tractor cultivation. Furthermore, quantity of the loosen soils is twice as many as that by traditional way. In general, deep smash-ridging cultivation reaches 30-35cm in depth and 28cm in paddy fields. It has won three national patents for invention[3]．
|
||
Smash-ridging technology reconstructs cultivation layers with loose soils in agricultural fields , creating “ 4453” effects, as follows: “four increases” include to increase loosen soil quantity in cultivation layers, soil nutrients use, “water pool” in soils, and “oxygen pool” in soils；“four reductions” are to reduce soil erosion, carbon emission, salt content and heavy metal in soils；“five resistances” refer to improve crop resistance capacity in terms of drought, high temperature, lower temperature, disease and lodging；“three improvements” indicate to enhance photosynthetic efficiency over 10%, yield in 10%-30%and quality over 5%.
|
||
It is clear that powder ridge would promote crop roots development and guarantee crop exuberant growth by high-use of soil, natural rainfall and oxygen, and establish more ideal relationship between library and source by efficient use of soil nutrients and improving use rate of chemical fertilizers and photosynthetic efficiency, increasing yield per unit area and crop quality[4]．Therefore, smash-ridging technology can be considered an upgrade method using natural resources, such as soil, oxygen, natural rainfall and solar energy in an environment-friendly way.
|
||
It is researched that without additional chemical fertilizer, yield could increase by 10% by labor force, animal, tractor or smash-ridging machine. What's more, by smash-ridging cultivation, the depth can be 20 times or higher compared with tractor cultivation, with looser soils. Which incorporated that smash-ridging cultivation is a new way of agricultural cultivation maintaining natural rainfall, and improving water resources and eco-security.
|
||
2 Smash-ridging in superimposed effect improving crops by 10%-30% or even higher
|
||
Smash-ridging technology is to equip a tractor with screw-type drills （improved to crawler-type powder-ridge machine）, whose drill would enter soils with depth at 30-60cm vertically, and soils can be cut and ground transversely at a high speed, to finish ploughing, harrowing, and hitting, which actually achieves the direct demands of crops and the technology is named accordingly.
|
||
Smash-ridging technology is known as a kind of agricultural cultivation revolution after labor cultivation, animal cultivation and tractor cultivation, with three national patents for invention, integrating different functions, such as deep cultivation, soil vitalization, fertilizer releasing, water maintenance, oxygen increasing, temperature increasing and diluting salts. It has been widely used in Guangxi, Liaoning, Gansu, Ningxia, Hebei, Henan, Hunan, Guangdong and Hainan, with yield of rice, maize and wheat increased in 10%-30%, and quality improved[5]．
|
||
3 Smash-ridging cultivation in improving yield an quality in that season and the following seasons
|
||
3.1 Continuous yield increasing in following seasons in north China by smash-ridging cultivation
|
||
Continuous yield increasing in following seasons in north China since 2011, experts of Chinese Academy of Agricultural Sciences made a continuous test in the fixed fields in Wuqiao County, Cangzhou City, Hebei province, and the depth reached 30cm by smash-ridging cultivation. Specifically, wheat yield in the second season was 7549.95kg/hm2, increasing by 34.22%.In the third season, summer maize yield reached 13127.87kg/hm2, increasing by 31.24% compared with cultivation with tractors[6]．In Wen County, Henan Province, depth of smash-ridging cultivation reached over 30cm, and average yield of the cultured wheat was 8485.65kg/hm2, with increase at 30.13% in 2014. In contrast, the increased yield of wheat in 2012 was 26.3% in that season, and 9.3% in the second season. In Dingxi City, Gansu Province, increased potato yield reached 35.4% in that season in 2012 and 15.6% in the second season.
|
||
3.2 Continuous yield increasing in following seasons in north China
|
||
Since 2011, in fixed fields in Beiliu City, Guangxi Zhuang Autonomous Region, the depth of smash-ridging cultivation was in 20-23cm. In the first season, rice yield grew by 23.87%, and the depth increased more 7cm in the 6th season （cultivation layers still at 22cm）; soil bulk density reduced by 10.56% and available N, P and K in soils enhanced by 48.46%, 23.85% and 32.89% per hectare; total N, P and K contents increased by 25.03%, 31.12% and 25.59% per hectare, and organic matter grew by 21.46%.In the 6th season, the increased yield reached 18.84%, and net profits of rice increased by 21.83% averagely from the 1st to the 6th seasons.
|
||
By smash-ridging technology, the quality of agricultural products improved. For example, after smash-ridging technology applied in Beiliu City, Guangxi Zhuang Autonomous Region, quality of rice in the 6th season improved and the rate of polished rice enhanced by 4.35% by Rice and Side Product Quality Monitoring and Detection Testing Center, Ministry of Agriculture （2013-wt-2682）．What's more, chalky kernel percentage reduced by 25%, and grade 2 rice improved to grade 1 rice, also, with chalkiness degree declined by 43.75%.In addition, protein of rice grew by 13.58%, increasing from grades 3 to 2.Other researches available demonstrated that smash-ridging cultivation reduces sugar contents in sugarcane by 5.17%, and starch content in cassava increased by 3.23%-18.67%, in potato grew by 7.19% and in soybean by 12.000%.
|
||
4 Smash-ridging technology in consistent with Report on the Work of the government by Li Keqiang
|
||
Smash-ridging technology enables highly-efficient use of natural resources, including rainfall, solar energy, soils, and soil water, oxygen, and microbes, increasing output rate of agricultural products and improving eco-environment without additional input, which coincides with Report on the Work of the Government by Li Keqiang in 2014.
|
||
5 Smash-ridging technology guaranteeing national crop, water Resource and eco-security
|
||
Our nation focuses on smash-ridging deep rotary cultivation technology, which guarantees national crop and water resources safety and strengthens the relation of agricultural production mode with fertile farmland, good method and state and fine breed.
|
||
It is estimated that if smash-ridging cultivation is applied once in agricultural lands in China, present soil layers can be twice as deep as present. Specifically, the thickness of loose soil-layers could be extended from 10-18cm at present to 25-35cm, and natural rainfall would increase by 40 billion cm3.After vitalization of soil nutrients, chemical fertilizer would decrease by 7 billion kg, and the increased crops would feed more than 300 million population as per yield at 750kg/hm2 [2]．
|
||
6 Smash-ridging technology in extending scientific research fields
|
||
Smash-ridging technology is a new agricultural cultivation technology to increase natural resources centered by solar energy in a highly-efficient and environment-friendly way by deepening soils vertically, extending soil oxygen capacity, increasing natural rainfall, and strengthening the principle of roots first for plant[5]．The content is rich and profound, covering different aspects. Hence, it is a big challenge for traditional science, accompanying with a series of scientific problems, which should be researched and defined again. It is obvious that smash-ridging technology would drive and broaden scientific research.
|
||
It is notable that smash-ridging technology research involves edaphology, cultivation science, ecology, agricultural machine, agronomy, sociology and plutonomy.
|
||
7 Highlights and supports to smash-ridging technology by leaders and experts
|
||
Smash-ridging technology has gained approving or supports from Yuan Longping, Liu Xu, Zhao Qiguo, Dai Jingrui, Jiang Yiyuan and Xie Hua'an[2]; leaders of Ministry of Agriculture and Guangxi Zhuang Autonomous Region have written instructions; dean Bai of Guangxi Academy of Agricultural Sciences, representing agriculture, made a speech on extension of smash-ridging technology in Committee of Guangxi Political Consultative Conference.
|
||
（原载于Agricultural Science & Technology 2014年第15卷10期1767-1769页，参考文献6篇略，略有改动）
|
||
Reconstruction of Highly-efficient Smash-ridging Ecological Cultivation Method for Sustainable Yield-increasing of Soil Plough Layers
|
||
1 Imperative reform of labor-consuming rice production method
|
||
Rice is one of important crops in the world. In production, hydroponics, dry cultivation and direct seeding are available, of which hydroponics is the most popular in history, involving ploughing of paddy fields, with a rake, artificial irrigation and fertilization, which requires high production cost. In ploughing and water management, in particular, irrigation is a priority. For example, with water, seedling transplanting should be conducted after twice ploughings and three harrowings. Subsequently, rice seedlings would resume growth in deep water and tillerred in shallow water. During tillering stage, water-saving irrigation should be conducted, followed by artificial ploughing. In middle term, drainage and field drying should be prepared. Later period is dominated by backwatering, earing, and maturing. It is clear that the whole process is much complicated with high cost. The traditional method is hard for further improvement, with low cost, and costs too much water, fertilizer, and work, which is also named, therefore, as labor, water and fertilizer-consuming rice cultivation technology or ordinary cultivation technology.
|
||
We have made research on rice cultivation technology for over four decades and concerned about the evolution of the traditional ploughing method, which is time and labor consuming, and can not adapt to present development, demanding reform and improvements, with causes below.
|
||
By ordinary cultivation technology, ploughing layers in paddy fields are shallow. With a tractor, ploughing layers could be as deep as 10-16cm, so that loosened soils and nutrients are insufficient for hybrid rice growth.
|
||
By the traditional technology, more fertilizers would be wasted. Based fertilizer of paddy fields us applied before or at field ploughing, and tractor ploughing is conducted in the situation where fields are irrigated with full water. During the process, however, it is much easier for mud and fertilizers to be flowed out, deteriorated by flooding irrigation, which reduces soil fertility of paddy fields and causes water solution.
|
||
By the traditional technology, soils are easily hardened. With rice cultivated with mud, it is easier for soils to be hardened, bonded, with high volume-weight and few oxygen content. Furthermore, aerobic microorganism activities would be hindered in soils, affecting rice roots development, plant height and photosynthetic efficiency.
|
||
The traditional technology should be applied at the expense of high cost of labor force, water and medicines. Paddy fields are ploughed in shallow layers in every season, and flooding irrigation would be followed after seedlings turn green. Because of unbalance of nutrients, rice is prone to being hit by damages or diseases. Consequently, more pesticides and labor forces are required, directly improving production cost.
|
||
By traditional technology, ecology would be affected as well. The method allows rice be flooded for a long term, and greenhouse gases are much easier to be produced, deteriorated by soil hardening.
|
||
It is obvious that the simplification from traditional good seed+fertilizer investment into the mode of good seed+natural resources to make full use of natural rainfall and soil oxygen in deep soils would advance yield and quality of rice considerably, as well as save labor force, water and fertilizers.
|
||
2 Modern rice smash-ridging cultivation technology to be improved
|
||
Since 2010, rice smash-ridging cultivation was proposed by us, and we advocate to keep soil layers in 20-22cm for the smash-ridging cultivation. The technology has been widely applied in Guangxi, Guangdong, Hainan, Hunan, and Henan provinces, increasing yields by 10%-20%[3]．On July 22, 2011, average yield of dry rice reached 10237.5kg/hm2 by smash-ridging cultivation method in Xincang Village, Fumian District, Guangxi Zhuang Autonomous Region, which increased by 23.8% compared with that by normal cultivation. In the fields with moderate or lower soil fertility, the yield was 9055.5kg/hm2 by smash-ridging method, which increased by 21% compared with control group.
|
||
On July 2, 2013, Rice Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences conducted a test and concluded that per unit area yield of rice reached 8279.85kg/hm2 by smash-ridging cultivation method, which improved by 20.36% compared with control group. Guangdong Academy of Agricultural Sciences conducted a test in Shaoguan and the results showed that rice yield increased by 1050kg/hm2 in the 2nd season. Academician Yuan presided over a hybrid rice super-high yielding demonstration by smash-ridging method in Sanya, Hainan, and the project showed that the yield still increased by 661.5kg/hm2 （6.7%） in the condition with more fertilizer and water, with maturing rate and rice fullness being affected.
|
||
It is obvious that smash-ridging cultivation is of significant sustainable yielding effects. For instance, in Xingshang Village, Min'an Town, Guangxi Zhuang Autonomous Region, ploughing soils reached 22cm in depth in spring of 2011, which was much deeper compared with traditional method at 14cm （a control group）, and the yield increased by 1845kg/hm2, with the increase range at 22.4%.Until the 6th season in November 2013, the soil layers maintained 22cm, which was deeper compared with control group at 14cm, and the average yield was 9623.4kg/hm2, increasing by 18.44%.The test indicated that compared with traditional cultivation, average net profits by smash-ridging method grew by 21.82%, and rice quality is improving simultaneously. For instance, head-rice rate enhanced by 4.35% and chalky rice rate decreased by 25%, so that rice grade increased from grade 2 to grade 1.Furthermore, chalkiness degree declined by 43.75% and protein grew by 13.58%, so that rice grade increased from grade 3 to grade 2.
|
||
After smash-ridging method was applied, based on deep plough layers and strong root system, it is of great potential for developing the mode of early season rice+regeneration rice. For example, Yulin City developed hybrid rice by consecutive three years, and the results showed that per unit area yield of early season rice was 9000-10500kg/hm2 and of regeneration rice at 4500-6000kg/hm2, suggesting both of yield and economic benefits would be improved by 20-30 d early growing of late-autumn or winter crops.
|
||
Although much progress has been made by smash-ridging cultivation method in terms of sustainable yield increasing, considering from resource, human investment, and rice yielding rate, smash-ridging soil structure and breathability have been destroyed for the ploughing depth is only 20-22cm and the soils would be raked by machines, so that cost would be improved. Therefore, the technology is expected to be further improved.
|
||
3 Smash-ridging ecological and highly-efficient cultivation method-a new technology for saving cost and increasing efficiency in rice production
|
||
3.1 Basic concept, principle and characters
|
||
Basic concept：Rice smash-ridging ecological and highly-efficient method, also named a method for the lazy, is a method based on deep-ploughing with a smash-ridging driller developed by us, followed by soil softening with water to return to original state, for direct transplanting or direct seeding, to make use of original nutrients, oxygen and water in soils. Hence, the method is characterized by water management dominated by rainfall use and supplemented by artificial irrigation, as well as alternative management of dry and wet irrigation, aiming at promote rice root development, strengthening plant, enhancing photosynthetic efficiency to finally get high-yielding and qualified rice.
|
||
Basic principle：The technology is applied specifically to the disadvantages existing in traditional rice cultivation, including shallow ploughing, loose ploughed soils, insufficient original nutrients, soil hardening, flooding irrigation, obstacle of aerobic microorganism activities, more chains in ploughing, and irrational input of water and fertilizer. With smash-ridging machines developed by us, which has multiple auger bits, soils would be fully ground and deep ploughing is allowed without interrupting soil layers. Hence, it takes advantages over traditional methods, thickening soil ploughing layers and improving soil structure, so that it would create a soil eco-environment for good and high-yield rice development to increase both yield and efficiency.
|
||
Basic characters：For reconstructed deep ploughing layers by the technology, it is proved that comprehensive production capacity has been improved and low-yielding fields turn to moderate-yielding fields and moderate fields to high-yielding fields. Hence, the technology advances traditional mode of good seed+fertilizer investment into good seed+scientific use of natural resources and activate use of other natural resources with abundant oxygen, allowing tillering at lower parts of rice and fast growing. As for irrigation, water reservoir function of soils should be made use of, dominated by rainfall and supplemented by artificial irrigation to prevent water, fertilizer and soils from flowing. The cultivation process of rice represents ecological and environment-friendliness aspects, which will greatly improve traditional rice cultivation which pays much attention to artificial irrigation and chemical fertilizer, paddy fields being flooded, and soil hardening. By the smash-ridging ploughing, either no-tillage or slight ploughing is allowed, maintaining original soils and saving water, energy and ploughing work.
|
||
3.2 Smash-ridging ecological and highly-efficient cultivation technology
|
||
Conditions and ploughing depth of smash-ridging cultivation：In order to achieve expected result, it is necessary to recognize that the method should be conducted in dry lands in winter and soils should be fully exposed under the blazing sun. The depth is usually in the range from 26-28cm, and agricultural base fertilizers should be scattered before the method applied, to allow fertilizers fully mixed with soils with drillers to guarantee fertilizers are buried deep enough. For paddy fields applied with the method, drainage work should be highlighted to maintain soils dry before transplanting, so that soils can be sunned and oxygen in soils would be increased at the same time, laying foundation for soil ploughing in paddy fields.
|
||
3.3 Rice hydroponics and water management in the period of rice turning green
|
||
In transplanting season of rice, soils should be soften with water before transplanting, and base fertilizers be scattered, without use of machine or by artificial ploughing. Subsequently, seedling transplanting or casting should be conducted on paddy fields. After transplanting, water layers should be maintained within 10 d to promote rice turning green and root growth.
|
||
3.4 Weeding on paddy fields
|
||
The technology is an original cultivation method and weeding should be paid attention to. In addition, chemical methods are also available.
|
||
3.5 Water management on paddy fields
|
||
One of objectives of the technology is to reduce labor force investment and maintain original soils, dissolved oxygen in soils and use of natural rainfalls. In the same time, because loose soil layer is as deep as 28cm, it is clear that the soils are a kind of water reservoir supplying water for rice growth. In addition, the technology advance rice rooting deeply, improving rice resistance to high/low temperature, and drought. Therefore, in the whole development stage, water management of greatly depending on rainfall and supplemented by artificial irrigation should be adopted. Specifically, in rice growing period, in rice growth period, it is recommended to block up drainage loophole, and increase artificial irrigation if rainfall is insufficient in tillering stage, booting and grain-filling stages.
|
||
3.6 Fertilization and other methods
|
||
The technology is different with traditional ones. By smash-ridging cultivation, original nutrients in soils are much more, and soil oxygen is rich, which is favorable for fertilizer utilization. According to growth rules, rice usually grows much slower in early stage, but performs exuberantly in middle or later periods. Hence, fertilizers can be more applied in early stage, and applied carefully as per specific demands. In general, the fertilization can be applied according to normal cultivation requirements to reduce by 10%-20% in case of rice turning green in later period, affecting yield and quality.
|
||
3.7 Cultivation technology after smash-ridging cultivation method applied
|
||
By smash-ridging cultivation, the established ploughing layers with smash-ridging soils in paddy fields can be used after the 1st season （smash-ridging at 25cm and ploughing layers at 26cm） for slight ploughing or notillage in future.
|
||
With the method used, the number of root system of rice in that season or following seasons increased by 20%-30% compared with traditional cultivation. It is notable that the root systems left in soils would be organic materials for soils. On the other hand, the remained root systems would become oxygen-flow pipes in soils after decomposing, which improves soil fertility and creates soil permeability, facilitating rice root development. These all lay foundation for smash-ridging cultivation method gaining yielding increasing in so many years.
|
||
Still, weeding and renovation are also necessary work and shallow ploughing is recommended. Specifically, light rotary cultivator can be used, and the blade should be in 3-4cm in soils for ploughing and the soils below 3-4cm would keep still to maintain original soils. Other works, including fertilization and irrigation, are the same as those in the 1st season.
|
||
3.8 Ratoon rice cultivation technology based on smash-ridging ecological and highly-efficient cultivation
|
||
In the areas where ratoon rice is usually grown, the mode of early rice+ratoon rice can be developed on basis of deep ploughing layers and strong rice root system, and hybrid rice with strong regeneration capacity can be selected, so that per unit area early rice yield can be as high as 9000-10500kg/hm2, and per unit area ratoon rice yield at 4500-6000kg/hm2.Hence, annual rice can be 15000kg/hm2 per unit area, with production cost reduced, which also improves late rice species or winter rice. Still, it should be recognized that for the method, fertilizers should be scattered before harvest of early rice to keep plant vitality; the harvest height of early rice should be at 10cm; after harvest, enough water should be kept in paddy fields to promote tillering of seedlings. Considering short growth period of ratoon rice, fertilization should be conducted in early stage to advance tillering and make control work of disease and pest.
|
||
3.9 Smash-ridging original rice direct seeding technology
|
||
The technology is different with smash-ridging original hydroponics, for after water infiltration in soils, rice seeds suitable for direct seeding should be evenly scattered, and chemical control should be made on paddy fields without influencing rice seedling growth. Other management is the same as local ones as per smash-ridging original hydroponics.
|
||
（原载于Agricultural Science & Technology 2014年第15卷9期1526-1529页，参考文献3篇略，略有改动）
|
||
粉垄“4453”增产提质效应及其利国利民发展潜能
|
||
1 粉垄技术总体具有“4453”的作物增产提质功效及巨大利国利民发展潜能
|
||
粉垄，即利用发明的螺旋形钻头耕具，钻头垂直入土高速旋转横向切割粉碎土壤，一次性完成深耕、粉碎、成垄（厢），直接播（种）作物，实现深耕深松而不乱土层，耕层呈粉碎颗粒状，疏松而不易黏结，被誉为继人力、畜力、拖拉机耕作之后的农耕革命；松土量比传统耕作耕层翻1倍，一般旱地粉垄深度30～35cm，稻田为28cm左右。已获得了国家发明专利授权3项[3]。
|
||
粉垄技术，粉垄重构了农田翻倍松土的耕作层，创造了神奇般的“4453”效应：“四增”——增加耕层松土量，增加土壤原生养分利用量，增大“土壤水库”，增大“土壤氧气库”；“四减”——减少水土流失，减少碳排放量，减低耕层土壤含盐量，减低重金属含量；“五抗”——增强作物抗干旱、高温、低温、病害、倒伏等能力；“三提高”——促进作物光合效率提高10%以上，产量提高10%～30%，品质提高5%以上。
|
||
显然，粉垄可以更友好高效地利用土壤、天然降水、土壤氧气等自然资源，促使作物根系发达和植株健壮生长，更有效利用土壤中的原生养分和提高肥料利用率及植株光合效率，建立更理想的“库、源”代谢关系，促进作物自然性大幅提高单产和产品品质[4]。粉垄技术可谓是高效农业的一种“升级版”，是一种友好高效利用土壤、空气（氧气）、天然降水和太阳光能等自然资源的农耕新方法。
|
||
经过6年多区域（9个省份）多作物（13种）的持续研究，初步判断，粉垄具有“牵一动（大面积推广）而利国家全局”的重大发展潜能：①粉垄翻倍构建的耕层可纵向利用被长期沉睡的大量土壤资源（有扩大耕地面积之效），利用土壤中的原生养分和氧气，减少化肥施用量，所构建深厚的“耕地水库”能够就地增存大量天然降水，减少洪涝、干旱和水土流失、污染等灾害。②可拓宽改造利用盐碱地等土地资源、增加食物来源。③涉及的土壤学、栽培学、生态学、农机农艺学及社会学、政治经济学等进行研究创新，创造适于现代农业发展的新理论、新观念。④可在不增加化肥、人工等条件下，有效增加粮食生产总量、提高农产品质量，助力保障国家粮食、食品、水资源、生态环境等安全。⑤所产生的总体效应，可助力提升国民身体健康水平和社会稳定、国家安全。
|
||
2 粉垄具有多方面叠加增效功能，可使农作物增加10%～30%或更多
|
||
粉垄技术，是在拖拉机上配装螺旋形钻头耕具（已改进为整机履带式粉垄机），钻头垂直入土30～60cm，高速旋转横向切割粉碎土壤，一次性前行完成传统犁、耙、打的耕作程序，达到作物直接种植需求并大幅增产而命名。
|
||
粉垄，颠覆传统犁翻式耕作模式，被誉为继人力、畜力、拖拉机耕作之后的农耕革命，已获得了国家发明专利授权3项；具有“深耕、活土、释肥、保水、增氧、增温、淡盐”等多方面叠加增效功能，在广西、辽宁、甘肃、宁夏、河北、河南、湖南、广东、海南等9个省份水稻、玉米、小麦等13种作物上应用，增产10%～30%，品质提升[5]。
|
||
3 粉垄耕作当季增产和后季持续增产，品质提升
|
||
3.1 北方地区后季持续增产效果
|
||
2011年起，中国农业科学院专家在河北省沧州市吴桥县定点持续试验，粉垄耕作30cm，第二季冬小麦产量7549.95kg/hm2，比拖拉机旋耕增产34.22%；第三季夏玉米产量13127.87kg/hm2，比拖拉机旋耕增产31.24%[6]。河南省温县2014年粉垄深度为30cm以上栽培的小麦平均产量8485.65kg/hm2，增幅达30.13%；该省潢川县2012年粉垄当季栽培小麦增产26.3%，第二季种植水稻增产9.3%。甘肃省定西市2012年粉垄种植马铃薯当季增产35.4%，第二季增产15.6%。
|
||
3.2 南方地区后季持续增产、品质提升效果
|
||
2011年起，广西北流市定点试验，水稻稻田粉垄耕作深度20～23cm，第一季稻谷产量增加23.87%，至第六季时耕作层加深了7cm（耕作层仍保持22cm），土壤容重降低10.56%，土壤有效氮、有效磷、速效钾含量每公顷分别增加48.46%、23.85%、32.89%，土壤全氮、全磷、全钾含量每公顷分别增加25.03%、31.12%、25.59%，有机质含量增加21.46%，第六季仍增产达18.84%，第一季至第六季水稻净效益平均每季增加21.82%。
|
||
粉垄技术使农产品质量提升。广西北流市粉垄后第六季水稻稻米品质，经农业部稻米及制品质量监督检验测试中心检测（2013-wt-2682），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；稻米垩白度下降43.75%；稻米蛋白质提高13.58%，由三级升为二级。其他相关研究结果表明，粉垄耕作可使甘蔗蔗糖分增幅达5.17%，不同木薯品种鲜薯淀粉含量增加3.23%～18.67%，马铃薯淀粉含量增加7.19%，大豆蛋白质含量增加12.00%。
|
||
4 粉垄技术与李克强总理《2014年政府工作报告》提出深松整地计划相吻合
|
||
粉垄技术，可实现天然降水、光能、土壤及其养分、水分、氧气、微生物等自然资源良性高效利用，无需额外增加投入，就能增加农产品产出率并兼增存天然降水和改善生态环境；与李克强总理《2014年政府工作报告》提出“发挥深松整地对增产的促进作用，今年启动1亿亩试点”的“深松整地”增粮战略要求不谋而合。
|
||
5 粉垄技术可助力国家粮食、水资源、生态等安全
|
||
国家重视和发挥粉垄深旋耕技术，可在助力国家粮食及水资源安全，以及农业生产方式向良田、良法、良态与良种的更紧密配套转变上发挥作用。据测算，如果在我国的0.67亿hm2耕地上实施粉垄深旋耕作1次，可将现有土壤耕作层再深松1倍，即松土层由目前的10～18cm增厚至25～35cm（即稻田增厚至26～28cm，旱地至30～35cm），可增储天然降水400亿m3；盘活土壤原生养分后，可减少化肥施用量70多亿kg。按每公顷增产750kg计，新增的粮食可多养活3亿多人（按国家规定每人每年需要量135kg计）[2]。
|
||
6 粉垄技术可拓宽科学研究新领域
|
||
粉垄技术，是以纵向加深利用土壤、增加土壤氧气容纳利用、扩充储存利用天然降水和作物“以根为本”“壮株健体”增加利用光能为核心的自然资源友好高效利用型的一种农耕新技术[5]，内涵丰富而深刻，牵涉研究的面广，是对传统科学的一个重大挑战，同时也带来一系列重大科学问题，需要重新研究和定位划分。因此，粉垄技术可驱动和拓宽科学研究新领域。
|
||
粉垄技术研究体系及内容，涉及土壤学、栽培学、生态学、农机与农艺学及社会学、政治经济学等。
|
||
7 领导和专家对粉垄技术高度重视和支持
|
||
粉垄技术，已得到袁隆平、刘旭、赵其国、戴景瑞、蒋亦元、谢华安等院士的肯定、推荐或支持[2]；农业部和广西壮族自治区领导分别作了批示；广西农业科学院院长白先进在2014年广西政协大会上代表农业界作了重视推广应用的提案发言。
|
||
（原载于《安徽农业科学》2014年第42卷27期9302-9303页，参考文献6篇略，略有改动）
|
||
重构耕层可持续增产的“水稻粉垄生态高效栽培法”
|
||
1 改革现行高耗人工、水肥的水稻生产方式势在必行
|
||
水稻是世界上最重要的粮食作物之一。在生产上，有水栽、旱栽和直播等种植方式。其中，历史长期沿袭下来的浆耕水栽生产方式最为广泛，种植水稻，需要历经稻田翻耕、浆耙的耕作，到大量使用人工灌溉、施肥等复杂管理程序，需要投入的生产成本也相对较高。尤其在耕作和水分管理上，首先需对稻田进行灌水，在有水层的条件下，进行两犁三耙后方能插秧移栽；之后，要深水回青，浅水分蘖，分蘖期还要进行浅水灌溉，人工耘田（是一个打破田面表土溶氧和除草的过程）；中期，要排水晒田；后期要回水抽穗到成熟，整个水稻生产过程繁杂而人工成本高。这一传统水稻栽培技术，其增产潜力空间变小，单产难以进一步提升。这种技术，大量耗水、耗肥、耗工，可称之为“高耗人工和水肥”的水稻栽培技术（或称之为“常规栽培技术”）。
|
||
笔者接触和研究水稻栽培技术已有40余年，深感传统犁耙浆耕沿袭下来的水稻“常规栽培技术”，不但费工费时费水，而且已很不适应良种高产潜力的进一步发挥，应当加以改革和更替，其原因如下。
|
||
①常规栽培技术下稻田耕作层浅薄。在拖拉机旋耕条件下，耕层10～16cm（多数在13cm左右），稻田土壤松土量和原生养分严重不足，满足不了杂交水稻等良种对土壤环境的需求。
|
||
②常规栽培技术下肥料浪费过多。稻田基肥是整田前或者在拖拉机旋耕整田时施放，拖拉机旋耕整田又是在灌水满田条件下进行的，在此浆耕过程中，稻田内的泥浆和肥分容易外流，加上插秧前后的串灌漫灌，水、土、肥等流失严重，既降低了稻田土壤肥力，又易造成江河淤泥和水体污染，不利于环保。
|
||
③常规栽培技术下土壤容易板结。水稻浆耕栽培，土壤容易黏结、板结，土壤容重大，土壤含氧量少，土壤中的好气性微生物活动受阻，严重影响水稻根系的发达生长，且多表现根系褐黄色，进而影响植株长高和光合效率。
|
||
④常规栽培技术费工、费水、费药。稻田耕层浅耕，季季耕作；秧苗返青后长时间的漫灌、串灌；由于营养供应容易有失平衡协调，水稻植株生长易遭受病虫害，农药用量相对较多；田间管理人工相对较多。因此，生产成本较高。
|
||
⑤常规栽培技术影响生态。传统水稻栽培，长期处于水淹条件，加上土壤板结，容易产生甲烷等温室气体，影响生态。
|
||
可见，推动水稻生产由传统“良种+肥料等投入型”转变为“良种+自然资源友好利用型”的由“繁”化“简”方向发展，以撬动稻田深层土壤带动天然降水和土壤溶氧等高效利用自然资源，促进水稻产量大幅提高和品质改善为核心，兼顾省工、省水、省肥之效，势在必行。
|
||
2 现行水稻粉垄栽培技术仍有改进潜力
|
||
2010年以来，笔者提出的水稻粉垄栽培技术，提倡稻田粉垄深旋松土层20～22cm。该技术已在广西、广东、海南、湖南、河南等多省份试验应用，普遍表现增产，增产幅度10%～20%[3]。
|
||
2011年7月22日，广西玉林市福绵区辛仓村粉垄栽培水稻平均干谷产量为10237.5kg/hm2，比对照常规栽培单产8265kg/hm2增产23.8%；肥力中等偏下稻田，粉垄栽培单产干谷9055.5kg/hm2，比对照单产7483.5kg/hm2增产21%。2013年7月2日，广西农业科学院水稻研究所试验，水稻粉垄栽培单产干谷8279.85kg/hm2，比对照单产6879.3kg/hm2增产20.36%。广东省农业科学院在韶关试验，粉垄栽培马铃薯后，第二季水稻增产1050kg/hm2。袁隆平院士主持的在海南三亚基地沙质稻田实施的“杂交水稻超高产粉垄栽培示范”项目，在高肥高水条件下，粉垄栽培水稻后期严重“贪青”（影响了结实率和稻谷充实度）仍比对照增产661.5kg/hm2，增产率为6.7%。
|
||
水稻粉垄栽培，具有明显的持续增产效应。以广西北流市民安镇兴上村的稻田对比试验为例，2011年春季干田粉垄，深旋松土层22cm左右，比传统耕作（对照）14cm左右加深8cm，比对照增产1845kg/hm2，增幅22.4%。到2013年11月第六季种植的水稻，粉垄稻田松土层保持22cm，比对照14cm增深8cm，平均单产干谷9623.4kg/hm2，比对照增产1498.2kg/hm2，增幅18.44%。该试验表明，粉垄后6季与常规耕作相比，净效益平均每季增加21.82%。与此同时，稻米的品质明显提升：稻米整精米率提高4.35%，垩白粒率降低25%，由二级升为一级；垩白度下降43.75%；蛋白质提高13.58%，由三级升为二级。
|
||
稻田粉垄后，利用耕层深厚，水稻根系发达、活力强的基础，发展“早稻+再生稻”模式，也很有前景。如广西玉林市，经过连续3年的试验，采用杂交稻，早稻单产9000～10500kg/hm2，再生稻单产可达4500～6000kg/hm2，可提早20～30d种植晚秋或冬种作物，钱、粮双收。
|
||
现行的水稻粉垄栽培技术虽然已经取得了明显的持续增产效应，但最初思路是从资源利用、人工投入与水稻产出率角度出发，由于粉垄耕作深度只有20～22cm，水稻移栽前还将粉垄过后的土壤再用人工或者机械耙平扰动，所具有良好的粉垄土壤层次结构、透气性功能等已在一定程度上被破坏，而且还增加了生产投入成本。因此，这一技术还有改进利用空间。
|
||
3 推荐节本增效水稻生产全新技术——粉垄生态高效栽培法
|
||
3.1 基本概念、原理与特点
|
||
3.1.1 基本概念
|
||
水稻粉垄生态高效栽培法，又称水稻“懒人型”种植法，是稻田干田时，利用笔者发明的粉垄机螺旋形钻头深旋耕作一次后，回水软土以原生态状态形式，直接进行水稻移栽或直播，利用土壤中原生养分、土壤容纳的氧气、土壤中水分等供水稻协调生长，实现以利用天然降水为主、人工灌溉为辅的水分管理，并以干湿交替管理与土壤中溶氧量最大化、辅之适量施用肥料等，促进水稻根系发达、植株健壮，提高光合效率，达到省工、节投（资）而获取高额产量和良好品质的目的。
|
||
3.1.2 基本原理
|
||
该技术是针对传统水稻栽培中存在的浅犁浅耕，土壤松土量和原生养分不足，土壤黏结、长期淹水缺氧和好气性微生物活动受阻，以及耕作环节多、水肥投入不合理的诸多弊端，利用笔者发明的粉垄机多个螺旋形钻头垂直旋磨粉碎土壤，一次性深松而不乱土层，超越传统水稻栽培要经过犁、耙或翻耕浆耙才能抛（插）秧等模式，加倍增厚稻田土壤耕作层和改善土壤结构，达到能够创造水稻良种高产潜力发挥的土壤生态环境，并能粉垄深旋耕一次，达到多年多季持续增产增效的目的。
|
||
3.1.3 基本特点
|
||
该技术重新构建的深厚耕作层，体现了高产（高标准）稻田的综合生产能力，由低产田变成中产田，中产田变成高产田；有利于传统“良种+肥料等投入型”向“良种+自然资源友好利用型”的方向转变发展；有利于水稻栽培实现以“沛氧”带动其他自然资源的激活与利用，使水稻低位分蘖，早生快发，全期健壮生长，后劲足，增产潜力得以更大发挥；稻田灌溉，利用“土壤水库”功能，以天然降水为主，人工灌溉为辅，保持原田水、肥、土不外流，化肥、人工投入减少；水稻栽培过程体现了生态、环保，将有力改善水稻传统栽培注重于人工灌溉和重施化肥，稻田较长时间处于淹水层和土壤板结状态，甲烷等有害气体排放量大（是农业上CO2排放大户）的被动格局；粉垄耕作一次后，可实行免耕或轻耕，保持粉垄土壤原生态状态，达到多年持续稳产增产和节耕、节能、节水的目的。
|
||
3.2 粉垄生态高效栽培技术
|
||
3.2.1 稻田的粉垄耕作条件及粉垄耕作深度
|
||
为了达到粉垄预期效果，需要进行粉垄的稻田，应当在干田时进行，最好在冬季粉垄并结合晒冬，让稻田粉垄土壤充分暴晒，以达到“翻土过冬、好过粪壅”之效。粉垄耕作深度，要求在26～28cm；农家肥作基肥施用的最好在粉垄前撒施，让肥料通过粉垄机螺旋形钻头将其均匀融入土壤中，达到肥料深埋不易外流的目的；经干田粉垄的稻田，要注意做好排水管理，保持水稻移栽前的粉垄土壤干爽，一方面可以达到晒土的目的，另一方面也可以增加土壤中的氧气，为创造良好的稻田土壤耕作生态打好基础。
|
||
3.2.2 水稻水栽种植及其返青期的水分管理
|
||
在水稻移栽季节，移栽前进行回水软土，撒施基肥（不需要机械或人工施耙），然后直接在田面上插秧或抛秧；秧苗移栽后，在10d以内要保持田面有水层，以利于水稻返青和根系生长。
|
||
3.2.3 稻田杂草防控
|
||
该技术为原生态栽培水稻，要注意控制稻田杂草生长。可根据稻田水稻化学除草方法，在适当时机进行化学除草处理。
|
||
3.2.4 田间水分管理
|
||
该技术目的之一是减少人工投入，保持土壤原生态状态、土壤溶氧功能优势和天然降水的有效利用；同时，由于松土层达28cm，事实上已成为看不见水的稻田“土壤水库”，土壤中储存大量可供水稻生长需求的水分；还有利于水稻根系深扎，提高水稻对高温、低温和干旱等不良环境的抗逆能力。因此，在生育全期，在多雨季节实行以“靠天要水”为主、人工灌溉为辅的水分管理模式。具体是：在水稻生长期内，尽量将田埂排水缺口堵上；水稻分蘖至分蘖后期和水稻孕穗、抽穗灌浆期，在雨水灌溉不足的条件下适当增加人工灌水，其他时期一般不需人工灌水。
|
||
3.2.5 肥料施用及其方法
|
||
该技术的肥料施用，与传统栽培施用应有所区别。粉垄栽培，深厚土壤原生养分总量多、土壤中氧气多、微生物活动等有利于肥料利用率的提高；生长规律，一般是前期生长相对缓慢（表现为先长根后长苗），中期、后期禾苗发力表现生长后劲足。根据这一特点，在施足基肥的情况下，前期（苗期）可适当增施以氮肥为主的肥料，促进苗势强旺；中后期看苗施肥。总的施肥量，可参考常规栽培单产要求的施肥水平，酌减10%～20%的施肥量，以避免后期贪青，影响产量和品质。
|
||
3.3 粉垄原生态高效栽培后的后季栽培技术
|
||
水稻粉垄生态高效栽培，第一季以后，可利用已经构建好的良好稻田粉垄土壤耕作层（一般粉垄28cm左右的耕层可保持在26cm以上），进行之后的多年、多季轻耕或免耕栽培。
|
||
稻田粉垄栽培，当季和后季种植的水稻根系数量比传统栽培增加20%～30%，年复一年残留在土壤中的根系，一方面成为土壤中的有机质改良土壤，另一方面如果耕层不再耕作扰动，腐烂后将成为土壤中无数网状上下连通的通氧管道，既有利于稻田土壤肥力的培植提高，又有利于土壤氧气的通透性营造，还有利于水稻根系的生长发育。这就是上述粉垄后水稻得以连续多年处于一个良好的增产平台，取得良好增产效果的缘故。
|
||
粉垄后季的栽培，需要适当除草和翻新，可以考虑采用浅型耕作的方式。具体建议：采用轻便旋耕机，旋耕刀片入土3～4cm，对这一层面的土壤进行翻耕；3～4cm以下部分的耕层一般不作翻动，以维持这一层面粉垄土壤原生态状态。其他施肥、灌溉等田间管理，参照第一季的管理办法进行。
|
||
3.4 粉垄原生态高效栽培后的再生稻栽培技术
|
||
在有再生稻种植习惯的地方，稻田粉垄后可利用其耕层深厚、水稻根系发达活力强的基础，发展“早稻+再生稻”模式，采用再生能力强的杂交稻品种（组合）等，早稻单产9000～10500kg/hm2，再生稻单产4500～6000kg/hm2，年单产稻谷超出15000kg/hm2，生产成本也可相对降低，还可提早种植晚秋或冬种作物，实现粮食、效益双丰收。这种模式的栽培技术，要求在早稻收割前适当撒施肥料，以保持植株有一定的生长活力；早稻收割留茬高度，一般在10cm左右；收割后要保持稻田有一定的水分（适当的浅水层），促进留茬的出苗分蘖；考虑再生稻生育期较短，要注意前期施肥，促蘖增穗；并做好病虫害防控。
|
||
3.5 粉垄原生态水稻直播栽培技术
|
||
粉垄原生态水稻直播栽培技术与粉垄原生态水栽方法的区别，在粉垄土壤回水落干后，将经过处理适合直播的稻种，按要求进行均匀撒播，出苗后在不影响稻苗生长的情况下进行稻田杂草化学防控。其他水肥等田间管理，参照粉垄原生态水栽方法进行。
|
||
（原载于《安徽农业科学》2014年第42卷22期7345-7347页，参考文献2篇略，略有改动）
|
||
粉垄栽培木薯增产效果及理论探讨
|
||
0 引言
|
||
木薯（Manihot esculenta Crantz）别名树木薯、树番薯，是大戟科的一个种，属多年生（热带亚热带）或一年生（温带）灌木，是世界三大薯类作物之一[1]。在当前世界面临粮食安全、能源危机的情况下，木薯作为一种粮、能兼具多功能的作物，已引起世界各国的重视，发展潜力巨大[2]。木薯在世界热带亚热带地区均有分布，非洲的木薯种植面积占世界木薯种植面积的60%以上，亚洲地区木薯的种植面积占世界木薯种植面积的20%以上。在中国，木薯已引起国家的高度重视，将其列为非粮能源作物加以发展，同时更是目前中国重要淀粉、酒精和变性淀粉的加工原料。因此，中国政府正在高度关注木薯产业的发展。
|
||
中国木薯种植主要集中在南方的黄红壤地区，该地区土壤耕层浅薄（20～25cm），且土壤易板结，使得木薯单产偏低，平均仅在20.55t/hm2左右[2]，与木薯单产潜力（90t/hm2）相比，发展潜力大[3]。李兆贵等[4]通过不同栽植方式对木薯增产效应进行研究，结果发现起畦露地种茎平插栽培方式可比常规木薯栽植方式增产18.94%。韦瑞霞等[5]指出，木薯高产栽培需深耕整地30cm左右。韦本辉等[6]研究指出，疏松的土壤环境，其木薯产量比板结或表皮结膜的增产15%以上。莫凡等[7]研究发现，木薯施用保水剂后可达到增产、增收的效果。郑厚贵等[8]研究指出，水分是促进木薯产量增加的主要因素，在一定的土壤含水量条件下，灌水量多的处理比灌水量少的产量高。但是，目前能进行30cm以上的深耕机械，都会将犁底层土壤翻起而不利于木薯种植和生长，施用保水剂和实施灌水也受诸多条件限制而难以在木薯种植地区推广应用。
|
||
韦本辉等[9]在多年研究木薯及其他旱地作物栽培中发明了“粉垄栽培技术”，该技术可以极大地改善土壤环境，其特点有：深耕而不乱土层，活化利用耕层及耕层以下的土壤，土壤养分更容易被激活释放而增加土壤有效养分的供给，种植带下形成U形槽状结构便于积聚雨水，耕作层实现了客土改土，杂草和病原相对减少，同一地块在不间断生产的同时实现了耕地局部“休耕”。该技术在玉米、花生、大豆、淮山药、水稻等作物上试验已经取得成功[10,11]。所谓粉垄栽培技术，就是利用粉垄机按照不同作物种植需求，将土壤垂直旋磨粉碎并自然悬浮成垄，在垄面种植作物的配套栽培技术。采用粉垄栽培技术种植木薯，将可以同时解决深耕和土壤缺水问题，因此笔者将报道利用粉垄栽培技术种植木薯的试验结果，并进行理论探讨，旨在为木薯的高产栽培提供一种新的方法供探讨。
|
||
1 材料与方法
|
||
1.1 试验地概况
|
||
试验在广西武鸣县宁武镇进行，旱坡地，土壤肥力中等。
|
||
1.2 供试材料
|
||
供试木薯品种：华南205、新选048。
|
||
1.3 试验设计
|
||
2009年，设置粉垄栽培和常规栽培（CK）2个处理。粉垄栽培规格为深60cm、宽25cm，垄距1m，每个品种连片种植约0.07hm2，以常规栽培为对照，田间管理与大田生产相同。成熟期每个处理随机取3个小区（10m×6m）调查薯长、薯茎、单株结薯数及产量等，同时取样进行品质分析。
|
||
2010年，设置粉垄栽培和常规栽培（CK）2个处理，采用随机区组设计，3次重复，小区行长10m、宽6m，面积60m2。粉垄栽培规格为深60cm、宽30cm，垄距1.2m；对照按常规耕作方法（拖拉机旋耕后人工起垄，垄距1.2m）进行。2010年3月16日种植，田间管理与大田生产相同。2010年12月25日收获并调查测定薯长、薯茎、单株结薯条数及产量等，同时取样进行品质分析。
|
||
每个小区取12m2（4m×3m）（无缺株），挖出其全部块根，测量薯长、薯径和单株结薯数；将每个小区的块根全部挖出称取其产量；每个小区随机选取表现一致的薯块约2.5kg送至广西分析测试中心进行鲜薯品质分析。
|
||
1.4 数据统计分析
|
||
采用Excel统计分析软件进行基础数据整理、分析，利用DPS软件进行差异显著性检验。
|
||
2 结果与分析
|
||
2.1 粉垄栽培木薯的单株结薯条数
|
||
木薯的单株结薯条数在一定范围内与产量呈正相关[12]。由表1可知，以常规种植方式种植木薯为对照，粉垄栽培木薯的单株结薯条数较多，其中2009年和2010年华南205单株结薯条数分别增加3.6条/株、3.1条/株；2009年和2010年新选048均增加3.8条/株。2009年，2个处理之间，2个品种均达显著差异水平；2010年华南205的2个处理间差异显著，而新选0482个处理间差异不显著。
|
||
表1 粉垄栽培木薯的单株结薯条数
|
||
2.2 粉垄栽培木薯的薯长
|
||
薯长是构成木薯产量的因子之一，在单株结薯条数和薯径不变的情况下，薯长与产量呈正相关（表2）。从表2可以看出，与常规栽培方式种植木薯相比较，粉垄栽培的木薯薯长较长，2009年和2010年华南205薯长分别增加13.2cm、4.7cm，增加率分别为60.00%、17.60%；2009年和2010年新选048薯长分别增加7.4cm、1.9cm，增加率分别为29.84%、6.93%。2009年，2个处理之间，2个品种均达显著差异水平，而2010年，2个处理之间，2个品种差异均不显著。
|
||
表2 粉垄栽培木薯的薯长
|
||
2.3 粉垄栽培木薯的薯径
|
||
粉垄栽培木薯，与常规栽培相比，其薯径在绝对数值上稍大（表3），2009年和2010年华南205薯径分别增大5.3mm、3.2mm，增大程度分别为13.91%、8.40%；2009年和2010年新选048薯径分别增大3.7mm、4.1mm，增大程度分别为9.76%、10.35%。经方差分析，2009年和2010年，2个处理之间，2个品种的差异均不显著。
|
||
表3 粉垄栽培木薯的薯径
|
||
2.4 粉垄栽培木薯的产量
|
||
木薯栽培，地下块根为其经济产量。与常规栽培相比，粉垄栽培木薯，经济产量较高（表4），其中，2009年和2010年华南205分别增产14962.5kg/hm2、12507.0kg/hm2，增产率分别为53.71%、37.75%；2009年和2010年新选048分别增产20605.5kg/hm2、13626.0kg/hm2，增产率分别为63.78%、29.22%。经方差分析，2009年和2010年，2个处理之间，2个品种的差异均达显著水平。
|
||
表4 粉垄栽培木薯的产量
|
||
表4 粉垄栽培木薯的产量（续）-1
|
||
2.5 粉垄栽培木薯的鲜薯淀粉含量
|
||
表5显示，粉垄栽培的木薯与常规栽培比较，华南205在2009年与2010年的鲜薯淀粉含量分别高2.7个和4.5个百分点，增加率分别为11.64%和18.67%；新选048在2009年与2010年的鲜薯淀粉含量分别高1.6个和0.7个百分点，增加率分别为7.88%和3.23%。粉垄栽培的鲜薯淀粉含量，在绝对数值上虽然稍高于常规栽培，但经方差分析，2009年和2010年，2个处理之间，2个品种的差异均不显著。
|
||
表5 粉垄栽培木薯的鲜薯淀粉含量
|
||
3 结论与讨论
|
||
3.1 粉垄栽培对木薯的影响
|
||
粉垄栽培最大的特点是打破犁底层，实现深耕深松，活化耕作层的深度，而且不乱土层。宋日等[13]指出，深松可打破犁底层，增加土壤的蓄水保水能力，改善根系生长的生态条件，促进玉米根系生长。王法宏等[14]研究发现，土壤深松打破犁底层可改变土壤的理化性状，从而改善小麦根系的生长条件，有利于其根系的生长发育。深耕深松可以促进作物根系的发育[15,16]，廖青等[17]研究发现，机械化深耕深松可以促进甘蔗产量的提高。笔者在研究中发现，与常规种植相比，粉垄栽培木薯根系长度（薯长）增加了6.94%～60.00%，数量（单株结薯条数）增加了23.13%～39.10%，其产量比对照增产12t/hm2以上，增产率达29.22%～63.78%，这与韦本辉等[9,10]在其他作物上的研究结果一致。说明粉垄栽培激活了土壤，由于土壤环境的改善，促进了木薯根系的生长发育，从而提高了木薯鲜薯产量。
|
||
鲜薯淀粉含量是木薯品质的一个重要指标，其含量越高，对于其加工（变性淀粉、燃料乙醇等）成本就越低，企业的利润空间就会越大。笔者的研究结果显示，粉垄栽培木薯的鲜薯淀粉含量增加了3.23%～18.67%，尽管没有达到显著差异水平，但其总体趋势是粉垄栽培的绝对数值高于对照，这可能是粉垄栽培加深了耕作层深度，激活了土壤养分，促进根系向更深层次发育，保障其整个生育期内可以较均衡地获得足够的营养和水分的结果。对于其中的具体原因有待于进一步研究。
|
||
纵观2009年和2010年的试验结果发现，2009年根系长度、数量、产量等的增加幅度均高于2010年相应指标的增加幅度，这可能是因为在2009年年底至2010年年初，南方出现大旱，常规栽培方式的木薯受干旱影响严重，而粉垄栽培的木薯则得益于其地下有U形储水槽，且其深度达60cm，土壤储水性能好，从而减轻了干旱对其伤害，所以薯长较长、结薯条数较多、产量较高。而2010年秋、冬季，南方时有降雨，粉垄栽培储水抗旱的优势被弱化，常规种植方式的木薯也可以正常生长，因而缩小了两者之间的差距。这也说明，在干旱时更能突显粉垄栽培的优势。
|
||
3.2 粉垄栽培条件下作物栽培以根系为主导的“根”本理论探讨
|
||
粉垄栽培深耕深松而不乱土层，激活了土壤，改善了土壤生态环境，促进了作物根系的生长发育；粉垄栽培在作物种植带下的U形槽沟具有保水保肥的作用，在作物生长期内较均衡地供应水肥也有利于作物根系的生长发育。因此，粉垄栽培在玉米、花生、甘蔗、大豆、桑树等作物上产量增加均在10%以上，高的达30%[9,10]。根据其他作物的表现并结合笔者的研究中木薯产量增加的特性，经过综合分析，得出粉垄栽培作物产量增加的直接原因是作物具有发达的根系。由此，笔者提出作物栽培以根系为主导的“根”本理论的栽培新理念，即作物丰产栽培应以培育发达的根系为主导，利用根系在吸收营养、水分及促进植株生长发育的某些功能，发挥其“根深叶茂”的效应，从而达到强根壮体，以根促产的目的。
|
||
（原载于《中国农学通报》2011年第27卷21期78-81页，参考文献17篇略，略有改动）
|
||
粉垄整地与传统整地方式种植玉米和花生效果比较
|
||
1 材料与方法
|
||
1.1 材料
|
||
1.1.1 供试作物品种
|
||
花生（桂花26）、玉米（玉美头105）。
|
||
1.1.2 粉垄整地机械
|
||
采用由笔者委托有关厂家加工的粉垄整地技术专用机器，由普通拖拉机提供动力，功率36.77kW，垂直双螺旋形钻头，粉垄直径为50cm。
|
||
1.2 方法
|
||
1.2.1 试验设计
|
||
该试验在南宁市宾阳县进行。试验设置粉垄整地、拖拉机整地、畜力整地和人力整地4个处理，采用裂区设计，小区长12.0m、宽5.0m、面积60.0m2。
|
||
拖拉机整地、畜力整地、人力整地按传统方式进行。粉垄整地采用粉垄整地机械作业，土粒细度为1～8mm，土壤相对比容重0.6，粉垄深度为50cm（垄面以下，下同），底部宽50cm，垄面宽80cm，两垄间底部粉垄与非粉垄间间隔70cm（免耕部分），垄间距离40cm。
|
||
播种时间2010年4月14日。玉米种植密度为3.9万株/hm2，花生为23.4万穴/hm2。各个处理均全期不施任何肥料。分别在5月8日和6月15日中耕除草1次。
|
||
1.2.2 指标测定
|
||
1.2.2.1 光合参数测定
|
||
在收获前20d测定两种作物的光合参数。
|
||
1.2.2.2 根的测定
|
||
在苗期调查两种作物的根长和根数。
|
||
1.2.2.3 农艺性状测定
|
||
玉米性状调查，测定其株高、穗位高、穗长、穗粗、秃顶长、穗行数、产量等；花生性状调查，测定其主茎高、总分枝数、结果枝数、产量等。
|
||
1.2.3 统计方法
|
||
采用Excel整理数据，SPSS分析数据。
|
||
2 结果与分析
|
||
2.1 不同整地方式种植作物的苗期根系发育特征
|
||
各个处理的整地时间均为2010年4月10日。由表1可知，与拖拉机整地、畜力整地、人力整地相比，粉垄整地种植的玉米苗期的根系长度最长，增加18%以上；粉垄整地的根系数量也最多，虽然与拖拉机整地之间差异不显著，但与畜力整地和人力整地相比差异显著。在花生上，粉垄整地与其他整地方式相比，苗期根系长度和数量均增加50%以上，差异显著或极显著。
|
||
表1 不同整地方式下玉米和花生苗期根系发育特征
|
||
2.2 不同整地方式种植作物的光合特性
|
||
2010年7月8日测定光合性能，此时玉米处于结穗充实期。粉垄整地种植的玉米净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率均高于拖拉机整地、畜力整地和人力整地，且与它们之间达到了显著或极显著差异水平（表2）。
|
||
表2 不同整地方式玉米叶片的光合特性
|
||
2010年7月8日测定光合性能，此时花生处于结荚充实期。不同整地方式种植的花生光合参数有着与玉米相同的趋势，粉垄整地种植的花生净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率均高于拖拉机整地、畜力整地和人力整地，且与它们之间达到了显著差异水平（表3）。
|
||
表3 不同整地方式花生叶片的光合特性
|
||
2.3 不同整地方式下玉米和花生的产量性状
|
||
玉米于2010年7月28日采收。在玉米穗长方面，粉垄整地与拖拉机整地差异不显著，但与畜力整地和人力整地之间差异显著；在穗粗方面，4个处理之间差异均不显著；粉垄整地的秃尖长显著小于其他3个处理，百粒重显著高于其他3个处理，产量分别比拖拉机整地、畜力整地和人力整地提高12%、21%和19%，差异显著（表4）。
|
||
表4 不同整地方式下玉米的产量性状
|
||
花生于2010年7月28日采收。根据采收时有关产量性状的统计，粉垄整地方式种植的花生，其单株结荚数要显著高于其他整地方式，但饱果率和百仁重则与其他整地方式无显著差异。粉垄整地方式种植的花生在产量上比拖拉机整地的高出8%，但未达到显著水平；与畜力和人力整地相比，则分别提高11%和23%，差异达到显著水平（表5）。
|
||
表5 不同整地方式下花生的产量性状
|
||
3 讨论
|
||
3.1 粉垄整地有利于作物的生长发育
|
||
作物根系的生长与土壤密切相关，深松土壤可以改善根系生长的生态条件，促进根系生长，使根干重显著增加[17,18]，使作物根系垂直分布下移，深层土壤的群体根系活性相对提高[19]。此前有报道，在耕层浅薄、疏松程度较差的土壤环境里，生姜的光合作用减弱及丙二醛含量升高，植株衰老加速[20]，黄瓜叶片净光合速率等光合指标下降[21]。在土壤疏松的环境里，草莓的光合性能指数明显得到提高，增强光合机构的光能吸收、传递，提高光能利用和CO2羧化效率，促进光合产物的积累[22]。该研究表明，粉垄整地显著改善了玉米和花生的根系发育，而良好的根系可能与作物生长后期仍能维持较高的光合效率有关。
|
||
3.2 粉垄整地是一种先进的耕作方式
|
||
深耕深松对作物有良好的增产效果，与增强了土壤的通透性和保水性有关[23-28]。以拖拉机整地为代表的现代耕作，使得深耕深松成为可能，是农业耕作方式的伟大进步。该研究中粉垄整地的玉米、花生产量均高于拖拉机整地、畜力整地和人力整地，玉米的增产幅度为12%～21%，花生的增产幅度为8%～23%，表明粉垄整地比拖拉机整地有更好的增产效果。
|
||
采用机器垂直旋磨粉碎土壤自然悬浮成垄，与拖拉机整地、畜力整地、人力整地等传统耕作整地相比，具有以下优势：①实现了真正意义上的深耕深松，条（带）状深耕达50cm，而且原土层上、中、下层次主体不变；②由于土粒细小，土壤养分更容易被激活释放，增加土壤有效养分的供给；③由于垄间土壤不耕作，垄面下形成U形槽状结构，便于大雨时排水，中小雨时储水，可保证作物全生育期水肥稳定均衡供应；④种植带全层土壤疏松透气，有利于氧气交流和微生物活动，有利于作物根系生长发育；⑤耕作层实现了客土改土，杂草和病原相对减少；⑥由于垄间土壤不耕作，可以在不间断生产的同时，实现耕地局部“休耕”，有利于地力恢复。
|
||
3.3 粉垄整地对今后作物栽培的影响
|
||
综上所述，粉垄整地在保持耕作机械化的同时，实现了“深耕细作”，改变了传统整地土壤的理化性状，更有利于作物的生长，尤其是作物根系的生长发育，形成具有以促进根系生长发育为特点的粉垄栽培技术[29]，而作物根系的状况将决定着植株性状和经济产量的形成。因此，笔者提出了作物栽培的一个新理念“‘根’本理论”，即作物栽培应以培育良好的根系为基础。
|
||
粉垄整地方式的出现，对新型耕作农机具提出了新要求。针对不同作物、不同土壤类型开发相应粉垄整地机械及整地、施肥、播种等配套装置，将是推广普及粉垄整地技术的关键。
|
||
（原载于《安徽农业科学》2011年第39卷6期3216-3219页，参考文献29篇略，略有改动）
|
||
稻田粉垄冬种马铃薯试验
|
||
1 材料与方法
|
||
1.1 试验材料
|
||
供试马铃薯品种：荷兰15（脱毒二级种薯）。
|
||
1.2 试验方法
|
||
试验在广西玉林市福绵区进行，采用随机区组试验设计，3次重复，小区行长10m、宽6m、面积60m2，设置粉垄和常规两种栽培方式，以常规栽培为对照（CK）。
|
||
2010年11月10～15日（晚稻收割后），粉垄栽培，在稻田上利用58.8kW粉垄机双行粉垄整地并开行，然后直接播种马铃薯种薯，粉垄规格为双行垄宽1.4m，稻田粉垄深度20cm，旋磨松土从犁底层算起剖面高达28～30cm；常规栽培（CK）用拖拉机翻耕，翻耕深度约13cm，松土高度约20cm，按照粉垄的行距规格人工起垄。
|
||
2010年11月19～23日播种，粉垄栽培和常规栽培（CK）均667m2播种薯5200块，规格为36cm×28cm左右。田间管理同大田生产。
|
||
2011年1月19日进行中期调查，每个小区选取3m2有代表性的植株，将整个植株连同根系全部挖出，进行株高、叶片数、根系数量、根系长度、根系鲜重等指标的测定。
|
||
2011年3月8日收获，每个小区选取15m2有代表性的植株，将薯块全部挖出，进行单株结薯数、单株薯重、平均单薯重、产量（折每公顷产量）、商品薯率等指标的测定。
|
||
1.3 数据处理
|
||
试验数据在Excel和DPS中处理，方差及显著性分析采用新复极差法进行。
|
||
2 结果与分析
|
||
2.1 粉垄栽培马铃薯中期生长情况
|
||
在生长中期，稻田粉垄冬种马铃薯整体性状好于传统栽培。表现在株高增加，叶片数较多，根系数量、长度、鲜重等均高于对照。在生长中期，稻田粉垄栽培的马铃薯比传统栽培的株高增加3.6cm（图1），增加率达33.03%。说明稻田粉垄栽培可以让马铃薯有较强的生长势。
|
||
图1 稻田粉垄栽培马铃薯的株高
|
||
生长中期，稻田粉垄栽培的马铃薯比常规栽培的每株叶片数多2.5片（图2），增加率为28.41%，两者之间达极显著差异水平。较多的叶片数可以保证植株进行更多的光合作用，合成更多的碳水化合物，将有可能促进产量的增加。
|
||
图2 稻田粉垄栽培马铃薯的叶片数
|
||
稻田粉垄冬种马铃薯，在生长中期，其根系数量比对常规栽培的每株多7.7条（图3），每条长度5.1cm（图4），增多增长的幅度分别为37.56%、52.04%。在根系数量上，稻田粉垄冬种马铃薯与常规栽培之间达极显著差水平，在根系长度方面，虽然粉垄的绝对数值上较高，但经方差分析，两者之间的差异不显著。表明稻田粉垄栽培马铃薯可以促进马铃薯根系的增多增长。
|
||
图3 稻田粉垄冬种马铃薯的根系数量
|
||
图4 稻田粉垄冬种马铃薯的根系长度
|
||
2.2 稻田粉垄冬种马铃薯产量性状
|
||
稻田粉垄冬种马铃薯的产量性状在绝对数值上高于对照（表1），单株结薯数多1.3个，增加率为35.14%，单薯重增加21g，增加率36.84%，每公顷产量增加5607kg，增产率25.05%，商品薯率也提高3.7个百分点。其中稻田粉垄栽培的马铃薯产量与对照相比，达到显著差异水平。
|
||
表1 稻田粉垄冬种马铃薯产量性状
|
||
3 讨论
|
||
在马铃薯高产栽培技术中，许多学者都主张进行深耕垄栽，目的就是为马铃薯生长提供一个良好的土壤环境，如王绍林等[3]提出马铃薯种植前进行土壤深翻、深松，耕翻深度20～25cm；郑龙川[4]提到，冬种马铃薯应机械深翻破碎田块，再人工起成小高垄。
|
||
稻田尤其是晚稻板田，一般都比较板结，采用常规拖拉机整地种植马铃薯，其土壤也往往是块状和碎土相间。利用粉垄专用机械进行垂直旋磨整地，可一次性完成深耕起垄作业，具有深耕深松的作用，与传统拖拉机整地相比，其土壤环境发生了以下的改变：①加深了活土层，粉垄整地将拖拉机旋耕整地的稻田耕作层13～15cm加深到20cm左右，其松土层由20cm左右提高到30cm左右，松土层增加了50%左右；②土壤疏松细碎通透性好，经过旋磨的土壤比常规拖拉机整地的细碎且疏松程度较高，通透性也较好；③种植带地下约有5cm的“凹”状储水槽，利于保水保肥。这就是稻田粉垄冬种马铃薯植株健壮、根系发达、产量提高、商品性好的主要原因；另外，采用该方法种植的马铃薯有错位结薯（立体结薯）特点，即其结薯有垂直分布的趋势。
|
||
稻田粉垄冬种马铃薯，可将目前稻田相对浅薄的耕层进行加深，且土壤细碎，不但可能对早稻丰产有促进作用，而且通过粉垄栽培，在不破坏犁底层的前提下，具有一定的深耕深松、客土改土和培肥地力，提高稻田生产能力的作用。该技术也可能为稻田种植油菜、蔬菜等其他冬种作物，在整地和栽培上提供重要的科学借鉴，为今后提高这些作物的单产带来可能。
|
||
（原载于《中国马铃薯》2011年第25卷6期342-344页，参考文献4篇略，略有改动）
|
||
水稻粉垄旱种苗期根系性状研究
|
||
1 材料与方法
|
||
以桂旱3号、培杂桂旱1号为供试品种，试验在广西武鸣县宁武镇旱地进行，桂旱3号和培杂桂旱1号的播种时间分别为2010年8月6日和8月11日。
|
||
采用随机区组试验设计，以双钻头40cm深、50cm宽、1.1m行距的粉垄整地为处理，以传统大马力（120马力）拖拉机旋耕深度18～20cm（按粉垄整地的行距起垄）为对照，3次重复，随机区组排列。稻种经浸种催芽露白后，每667m2播种1.5kg，均匀撒播于垄面，并与表面碎土耙盖入土0.5～1cm。培杂桂旱1号和桂旱3号分别在播种后10d、15d进行根系和植株性状调查。
|
||
2 结果与分析
|
||
2.1 粉垄整地旱播桂旱3号苗期根系性状表现
|
||
由表1和图1可知，粉垄整地的旱播桂旱3号水稻与传统耕作对照相比，株高、叶片数无明显变化，差异不显著。但粉垄整地的水稻根长与传统耕作的对照相比，根长由8.58cm增长到13.88cm，增幅61.77%，差异极显著。
|
||
表1 粉垄整地旱播水稻草期根系性状表现
|
||
图1 桂旱3号苗期根系
|
||
2.2 粉垄整地旱播培杂桂旱1号苗期根系性状表现
|
||
由表1和图2可知，粉垄整地的旱播培杂桂旱1号与传统耕作的株高相比，叶片数变化不明显，差异不显著。粉垄整地的水稻株高为17.00cm，比传统耕作增加22.13%，差异显著。根长也由传统耕作的4.18cm增到6.12cm，增加46.41%，差异极显著。
|
||
图2 培杂桂旱1号苗期根系
|
||
3 结论与讨论
|
||
水稻根系在不同土层中的根量分配情况，因耕地深度、施肥及土壤水分等条件而变化。一般来说，水稻根系主要分布在离表土0～10cm的土层中（约占80%），耕作层以下分布很少；在深耕的情况下，下层根量的比例有所增加。深耕、深层施肥、增加土壤渗漏量等措施使水稻根系下扎、土壤下层分布的根量增加。根系分布深广是根系活力强的表现[3]。水稻根系除吸收水分、养分、向根际泌氧外，还有吸收、固定CO2、合成氨基酸和细胞分裂素等功能，所以，稻根对维持叶片的蛋白质含量、防止早衰有极其重要的作用。为使水稻叶片寿命延长，提高灌浆结实期的光合能力，必须提高根系后期的活力。为提高根系后期活力，一般采取适当增加稻田渗漏量、中期分次晒田、后期间歇灌溉等措施。此外，保证水稻生育后期的土壤水分供应，也是提高根系后期活力必不可少的条件[4,5]。
|
||
由袁隆平院士主持的中国超级稻计划始于1996年，通过多年的研究，提出了不同地区的理想株型，强调“根系活力强”是各种理想株型的基本要求[6]，说明培育发达的根系是实现超级稻的一个必要因素。
|
||
粉垄整地可以深耕至稻田犁底层，甚至破坏部分犁底层，从而增加稻田的渗漏量；土壤疏松透气有利于氧气交流和微生物活动；在稻田地表下形成U形储水槽，雨水多时可以大量储水，干旱时又可为根系的生长提供水分；垂直旋磨可使部分下层土壤上浮，有客土改土作用，可以减少杂草和病虫害。本研究发现，粉垄旱种的水稻苗期植株相对挺拔，并有一定的弹性，表明其植株比较健壮（图3）。
|
||
图3 粉垄栽培水稻苗期植株表现
|
||
就粉垄技术在水稻上的利用，本研究提出以下建议：①以节水保土保肥为目的的水稻“旱播强根干湿交替”粉垄栽培，在灌溉条件差、靠天然降水的望天田，利用粉垄整地，深耕旋磨地面下20cm左右，粉垄后松土上浮8～10cm，在垄面上播种经发芽的稻种，喷施除草剂，让其前期根系深扎、秧苗粗壮，雨季保水灌溉，自然落干，或者有条件可以适当灌跑马水，使中后期实行干湿交替，满足水稻对水肥的要求。②以节水保土保肥为目的的水稻“水插（抛）秧干湿交替”粉垄栽培，利用粉垄整地的土壤泡水时也不容易板结的特性，田干时进行粉垄整地（原则上不破坏犁底层），播种或抛秧、插秧时，回水灌溉，前期保持水层育秧育苗，中后期干湿交替管理水分，满足水稻对水肥的要求。
|
||
（原载于《广东农业科学》2011年第7期28-29页，参考文献6篇略，略有改动）
|
||
农耕新方法粉垄整地土壤速效养分研究
|
||
1 材料与方法
|
||
1.1 试验材料
|
||
采用立式粉垄深耕深松机，按照不同作物种植需求进行粉垄（局部性而不是整块地粉垄），形成不同规格的种植条带，粉垄与非粉垄条带相间。
|
||
土壤样品：①广西武鸣县宁武镇旱地，粉垄时间2010年6月3日，取样时间2010年6月12日。前作甘蔗，粉垄深90cm、宽30cm（作淮山药种植用），均匀取粉垄带垂直剖面土壤0～30cm，同时取紧接相应0～30cm粉垄带垂直剖面边沿未经粉垄的原土作为对照；按此方法，在同一地块随机取3个重复样品。
|
||
②广西农垦金光农场旱地，粉垄时间2010年7月5日，取样时间2010年7月10日。前作生姜，粉垄深度分别为40cm、50cm、60cm，均匀取粉垄带垂直剖面0～40cm、0～50cm、0～60cm的土壤，同时取相应0～40cm、0～50cm、0～60cm粉垄带垂直剖面边沿未经粉垄的原土作为对照；按此方法，在同一地块随机取3个重复样品。
|
||
③广西南宁市郊区心圩镇水田，粉垄时间2010年5月17日，取样时间2010年5月17日。前作水稻，粉垄深40cm、宽50cm（作葡萄种植用），均匀取粉垄带垂直剖面土壤0～40cm，同时取相应0～40cm粉垄带垂直剖面边沿未经粉垄的原土作为对照；按此方法，在同一地块随机取3个重复样品。
|
||
1.2 测定方法
|
||
1.2.1 有机质[13]
|
||
称取通过0.25mm筛的风干土壤0.05～0.50g，放入硬质试管中，加入10.0mL重铬酸钾－硫酸溶液4.0mol/L并摇匀，将试管放到185～190℃的油浴锅内，并维持油浴锅的温度在170～180℃，当试管中溶液沸腾时开始计时，5min后取出试管，冷却后将试管中溶液全部倒入三角瓶，加3滴邻菲啰啉指示剂，用FeSO4标准溶液滴定剩余重铬酸钾，计算出有机质的含量。
|
||
1.2.2 有效氮[13]
|
||
称取通过2mm筛的风干土壤2g和1g锌－硫酸亚铁还原剂均匀置于扩散皿外室，在扩散皿内室加入2mL 2%硼酸溶液，并加1滴定氮混合指示剂，在皿的外室边缘涂匀碱性胶液，盖上毛玻璃，使毛玻璃与皿边完全黏合，轻轻推动毛玻璃，使其边缘的凹口位于外室上方，迅速加入10mL 1.8mol/L氢氧化钠溶液，立即用毛玻璃盖严，水平轻轻转动扩散皿，使氢氧化钠溶液与土壤完全混匀，放置于40℃恒温箱保温24h，取出后用0.01mol/L硫酸标准液滴定内室硼酸中吸收的氨量，计算出有效氮的含量。
|
||
1.2.3 有效磷（NY/T 148-1990）
|
||
称取通过1mm筛的风干土壤2.50g，加入50mL 25℃的浸提剂（0.5mol/L NaHCO3，pH 8.5），在25℃条件下，振荡提取30min，立即用无磷滤纸过滤至干燥锥形瓶中；吸取浸出液10.0mL，加入5.0mL显色剂，慢慢摇动，使逸出，再加10.0mL水，充分摇匀，逐尽CO2，在高于室温15℃处放置30min后用分光光度计比色，计算有效磷的含量。
|
||
1.2.4 速效钾
|
||
称取通过2mm筛的风干土样5.00g于200mL塑料瓶中，加50mL 1mol/L中性乙酸铵溶液，用橡皮塞塞紧，在20～25℃下振荡30min，过滤，用滤液直接在火焰分光光度计上测定钾。
|
||
1.2.5 有效硼（NY/T 149-1990）
|
||
称取通过2mm筛的风干土样10.0g于250mL锥形瓶中，加入20.0mL水，连接冷凝管，文火煮沸5min，立即移开热源，继续回流冷凝5min，取下锥形瓶，加入2滴硫酸镁溶液，摇匀后立即过滤；吸取1.00mL滤液于50mL蒸发皿内，加入4.00mL姜黄素－草酸溶液，在恒温水浴55℃上蒸发至干，自呈现玫瑰红色时开始计时继续烘焙15min，取下蒸发皿冷却到室温，加入20.0mL 95%乙醇，用橡胶淀帚擦洗皿壁，使内容物完全溶解，用中性滤纸过滤到具塞容器内，以95%乙醇为参比液，在分光光度计上测定，计算出有效硼的含量。
|
||
1.2.6 有效铜、有效锌、有效锰[13]
|
||
称取通过2mm筛的风干土样10g于塑料瓶中，加入DTPA浸提液20mL，盖好瓶盖，在25℃下以180r/min的速度振荡2h，过滤，滤液直接上原子吸收分光光度计测定，计算有效铜、有效锌、有效锰的含量。采用Excel整理数据，SPSS分析数据。
|
||
2 结果与分析
|
||
2.1 武鸣县宁武镇旱地粉垄整地的土壤速效养分
|
||
2.1.1 有机质及大量元素速效成分含量
|
||
由表1可知，旱地粉垄后土壤中的有机质含量和速效氮、速效磷、速效钾含量均显著高于未经粉垄的土壤，增幅分别达35.16%、39.54%、44.46%、53.71%。
|
||
表1 旱地粉垄与非粉垄土壤中有机质及大量元素速效成分含量
|
||
2.1.2 部分微量元素有效成分含量
|
||
表2表明，旱地土壤粉垄与非粉垄的有效硼差异不显著，在绝对数值上，非粉垄土壤的甚至比粉垄土壤的含量稍高；粉垄土壤有效铜含量显著高于非粉垄土壤；粉垄土壤有效锌含量与非粉垄土壤之间差异极显著。
|
||
表2 旱地粉垄与非粉垄土壤中部分微量元素有效成分含量
|
||
2.2 广西农垦金光农场旱地不同深度粉垄整地土壤速效养分
|
||
2.2.1 有机质及大量元素速效成分含量
|
||
由表3可知，不同粉垄整地深度土壤的有机质和速效养分含量，绝大部分指标都高于对应的原土，最高的增加幅度达35%。
|
||
表3 旱地不同粉垄整地深度土壤中有机质及大量元素速效养分含量
|
||
表3 旱地不同粉垄整地深度土壤中有机质及大量元素速效养分含量（续）-1
|
||
2.2.2 微量元素有效成分含量
|
||
表4显示，不同粉垄整地深度土壤中部分微量元素有效成分含量，除0～50cm粉垄的有效铜和0～60cm粉垄的有效硼外，其他各深度各元素的含量均是粉垄的高于非粉垄的。
|
||
表4 旱地不同粉垄整地深度土壤中部分微量元素有效成分含量
|
||
2.3 南宁市心圩镇水田粉垄整地土壤速效养分
|
||
2.3.1 有机质及大量元素速效成分含量
|
||
表5显示，水田粉垄与非粉垄土壤的有机质和有效磷含量差异不显著；有效氮含量在两种处理之间差异显著；速效钾含量在两个处理之间差异极显著。
|
||
表5 水田粉垄与非粉垄土壤中有机质及大量元素速效成分含量
|
||
2.3.2 部分微量元素有效成分含量
|
||
从水田粉垄与非粉垄土壤中部分微量元素有效成分含量（表6）可以看出，水田粉垄与非粉垄土壤之间有效硼、有效铜、有效锌的含量都达到了显著差异。
|
||
表6 水田粉垄与非粉垄土壤中部分微量元素有效成分含量
|
||
3 结论与讨论
|
||
3.1 粉垄整地对土壤及其环境变化的影响
|
||
在粉垄整地过程中，土壤及其环境会发生以下几个变化：①高速运转的垂直螺旋形钻头横切土壤，会将土壤中的土粒结构部分或全部打破。②在垂直螺旋形钻头旋磨过程中，将深层中含水量较多的土壤部分在上下交流中被向上提起，使得上下土壤水分相互渗透，实现土壤水分均匀分布。③高速运转的钻头在带动部分土壤上下交流过程中，同时将空气中的氧气带进土壤中，使氧气充满土壤空隙，粉垄土壤氧气充足。④高速的机械旋转会带来一个土壤升温效应，使得粉垄土壤的温度在瞬间被提升。⑤在土壤氧气充足，水分适宜，温度升高的影响下，土壤部分酶活性被激活。
|
||
在以上条件的综合影响下，土壤中发生了某些化学反应，从而使土壤有效养分被激活而含量增加。
|
||
3.2 粉垄整地对土壤速效养分含量的影响
|
||
土壤有机质是土壤肥力的重要指标[14]，它可为作物直接提供养分，也可改善土壤物理性状[15]。土壤水分是土壤中水溶性成分的运输载体，也是土壤反应得以正常进行的介质，在一定温度范围内，温度升高会促进土壤有机质的分解[16-18]，土壤微生物的活动可以降解土壤中动植物的残体，增加土壤有机质含量[15]。粉垄整地过程中，其温度提高、水分分布均匀、氧气充足，使得土壤微生物活动加剧，这些因素都促进了土壤有机质含量增加。
|
||
有研究表明，氮素容易被淋溶，一些在作物生长期内未被利用的氮素会随雨水下渗到犁底层[19]，某些形态的氮素营养可能会被土壤中的胶体所吸附，致使作物不能直接利用[20]，而王喜庆等研究表明在一定土壤水分含量范围内，随土壤含水量增加NH+4－N硝化速率增加[21]。粉垄整地过程钻头高速旋磨可磨破土粒结构，由于深度旋磨，还可以打破犁底层，将部分（约20%）的下层土壤悬浮至耕作层，通过粉垄还可以将土壤水分均匀地分布于松土层中。粉垄后土壤环境的这些变化都加速了有效氮的释放，可能就是粉垄后土壤中有效氮含量增加的原因。
|
||
磷肥施入土壤后很容易被固定而使作物难以吸收[22]。但磷素的解吸受多种因素的影响，如温度、pH等[23]，随着温度的升高，土壤释放的量逐渐增多[24]，随着pH的增加吸附的磷量也增加[25]，即土壤pH的降低可以增大磷的解吸量。钾肥易溶于水，施入土壤后钾离子容易与其他离子发生置换被吸附[26]，土壤pH、土壤温度、土壤水分状况等因素，均对土壤钾离子吸附、解吸过程产生影响[27]，土壤温度升高，土壤吸附钾的选择性下降，溶液钾的浓度响应增加[28,29]，土壤pH降低，有利于钾离子解吸附[30,31]。由于粉垄过程中机械摩擦作用，以及粉垄后土壤环境条件改善（土壤温度升高、水分适宜、孔隙度增加、供氧充足等），促进了土壤中某些活性物质将土壤中固定的磷素、钾素重新释放出来，从而增加土壤中有效磷、速效钾的含量。
|
||
影响土壤中微量元素有效性的因素主要有：土壤酸碱度、土壤氧化还原状态以及土壤有机质含量等[32]。大量研究证明，在酸性土壤条件下，铁、硼、锰、铜、锌的溶解度增加，因而它们的有效性也随之提高[33,34]。本研究在酸性土壤上进行，由于深度粉垄，使部分犁底层的土壤上浮，降低整个活土层的pH，从而使得硼、锌、铜、锰等微量元素的有效性增强。
|
||
3.3 粉垄整地与其种植作物苗期根系及作物产量的关系
|
||
利用粉垄整地技术种植的玉米、花生、大豆、甘蔗及水稻（旱种）等作物，苗期生长均表现出根系特别发达，其根系的长度和须根数比传统拖拉机整地种植的（对照）增加20%～40%；收获的玉米等作物实际产量比传统拖拉机整地种植的（对照）增加10%～25%。这也间接表明经粉垄整地土壤养分被激活，速效养分含量增加，作物生长前期获得较好的根系生长效果和最终的增产效果。
|
||
3.4 粉垄整地对今后作物栽培的影响
|
||
综上所述，粉垄整地改变了传统整地土壤的理化性状，更加有利于作物的生长，尤其是作物根系的生长发育[35]，而作物根系的状况将决定着植株性状和经济产量的形成。因此，笔者提出了作物栽培的一个新理念——“根”本理论，即作物栽培应以培育良好的根系为基础。
|
||
（原载于《广东农业科学》2011年第17期42-45页，参考文献35篇略，略有改动）
|
||
粉垄栽培增产效果及其引发的栽培学新理论探讨
|
||
1 粉垄栽培试验效果
|
||
1.1 粉垄整地与不同传统整地方式试验作物性状和产量比较
|
||
1.1.1 苗期根系差异表现
|
||
由表1可见，与拖拉机整地、畜力整地、人力整地相比，粉垄整地种植玉米苗期的根系长度最长，根系长度至少增加15%以上。粉垄整地的根系数量也最多，虽然与拖拉机整地之间差异不显著，但与畜力整地和人力整地相比，差异显著。在花生方面，粉垄整地与其他整地方式相比，苗期根系长度和数量均增加30%以上，差异极显著。
|
||
表1 不同整地方式下玉米和花生苗期根系发育特征
|
||
1.1.2 玉米和花生的产量性状差异
|
||
玉米于7月28日采收。玉米穗长，粉垄整地与拖拉机整地差异不显著，但与畜力整地和人力整地之间显著差异；穗粗，在4个处理之间差异均不显著；粉垄整地的秃尖长显著小于其他3个处理，百粒重显著高于其他3个处理，产量分别提高12%、21%和19%，差异显著（表2）。
|
||
表2 不同整地方式下玉米的产量性状
|
||
花生于2010年7月28日采收。粉垄整地单株结荚数显著高于其他整地方式，产量比拖拉机整地高出8%，未达到差异显著水平；与畜力和人力整地相比，分别提高11%和20%，达到差异显著水平（表3）。
|
||
表3 不同整地方式下花生的产量性状
|
||
1.2 甘蔗粉垄栽培试验
|
||
分别在广西武鸣县、宾阳县和金光农场等地进行试验。
|
||
2010年12月16～17日，由广西壮族自治区农业厅组织广西大学、广西农业职业技术学院等专家组成专家验收组，对在宾阳县邹圩镇实施的“甘蔗粉垄栽培试验”项目进行现场测产验收。该试验于2010年4月10日用单钻头粉垄，粉垄深度60cm，宽40cm，垄面宽60cm，垄距1.2m，供试品种为新台糖22，4月15日播种，每667m2施复合肥50kg，多元素有机肥50kg，5月中旬齐苗。验收结果显示，粉垄栽培比对照有效茎数每667m2增加711条，增加率为20.23%；单茎重增加0.25kg，增加率为20.16%；每667m2产量增加1020kg，增产率为27.35%。
|
||
1.3 玉米、花生、大豆等试验
|
||
分别在广西武鸣县、宾阳县等地进行试验。
|
||
2010年7月20日，由广西壮族自治区农业厅组织广西大学、广西农业职业技术学院等专家组成专家验收组，对在宾阳县邹圩镇实施的“玉米、花生、大豆粉垄栽培技术试验”项目进行现场测产验收。该试验于2010年4月10日用双钻头粉垄，粉垄深度40～50cm，宽50cm，垄面宽80cm，垄距间（40cm）为排水沟（人行道），4月14日播种，每667m2施复合肥50kg，多元素有机肥50kg。验收结果显示，粉垄栽培比对照，玉米平均每667m2增产111.83kg，增产率为25.6%；花生鲜荚果平均每667m2增产63.64kg，增产率为13.7%；大豆鲜豆荚平均每667m2增产59.08kg，增产率为10%。
|
||
1.4 蚕桑粉垄栽培试验
|
||
在武鸣县宁武镇进行试验。2010年9月30日，由广西农业科学院组织广西蚕业技术研究院、广西大学等专家组成专家验收组，对该试验项目进行现场测产验收。该试验于2010年4月17日用双钻头粉垄，粉垄深度50～60cm，沟宽40cm，垄面宽80cm，垄距间（40cm）为排水沟（人行道），4月22日种植，每667m2施复合肥40kg。验收结果显示，粉垄栽培比对照，平均单株根数多64.17%，株高增加5.58%，单枝枝条总长增加34.65%，每千克叶片数减少12.42%，每667m2桑叶增产155.55kg，增产率54.81%。
|
||
2 粉垄栽培基本原理与特征
|
||
2.1 基本原理
|
||
粉垄栽培，其原理是充分利用耕作层及其以下部分土壤资源和天然降水，为作物种植期间稳定而且均衡提供生长发育所需要的养分和水分。
|
||
2.2 技术特征特点
|
||
2.2.1 土壤深耕深松，容积增加质量提高
|
||
粉垄深耕而不乱土层和土壤高度疏松。可根据作物生长需求，确定其旋耕的深浅程度。据初步测定，以拖拉机旋耕深度20cm为对照，与其相比，粉垄深度25cm增加松土量达40.01%，60cm时增加松土量179.96%；直径1cm以下的细碎土，粉垄深度25cm时增加187.27%，60cm时增加198.18%。
|
||
2.2.2 土壤养分被激活，可利用深层土壤中的微量元素
|
||
旱地、水田经粉垄整地处理的土壤，委托有关机构测定结果显示，其有机质和有效氮、有效磷、速效钾含量均比对应未粉垄的原土土壤高，多数指标的增加幅度达10%～30%；铜、锌、硼、锰等微量元素也有不同程度的增加。
|
||
2.2.3 粉垄栽培储水保水
|
||
粉垄栽培，种植带地下形成U形槽沟，有效集聚天然降水，提高土壤保水和抗旱能力。据初步测定，以拖拉机旋耕层深度20cm为对照，与其相比，粉垄耕层深度25cm时比对照增加储水量166.92%；粉垄深度60cm时，增加储水量达309.3%。
|
||
2.2.4 客土改土，减少杂草和病原
|
||
粉垄栽培种植带在粉垄机作业时，土壤有20%～30%上下流动，起到客土改土，相对减少杂草和植病病原的作用。
|
||
2.2.5 后作土壤保持疏松
|
||
旱地作物的粉垄栽培，其土壤种植作物的当季保持疏松状态，下一季和下下季，经传统拖拉机旋耕整地，其土壤仍基本维持疏松状态，而且其土壤耕层有加深的趋势，深度可达40～50cm。
|
||
3 粉垄栽培引发的作物栽培新理论探讨
|
||
3.1 以培育根系为主导的“‘根’本理论”
|
||
“根深叶茂”，人皆知之。根系是作物吸收利用土壤中水分和各种营养的器官，同时也是作物在土壤中支撑植株直立和抗倒的基本物件。因此，在一定意义上说，根系是作物生长发育和提高经济产量的基础，也是作物栽培学上关注的重点之一。
|
||
从粉垄栽培的多种作物试验结果来看，作物的大幅度增产，是由于土壤生态环境的改善导致根系特别发达；反过来说，粉垄栽培，发达的根系对产量的增加起到了主导性的作用。因为由于特别发达的根系，从土壤中获取大量的矿物质营养和水分，通过根系传送到植株其他器官，再由地面植株通过光合作用获得相应有机物，如此相互促进，开“源”增“源”，“源”多“库”大，使之“源”“库”相得益彰，从而实现作物经济产量的大幅度增加。
|
||
可见，粉垄栽培给作物带来了“强根壮体”之效，也是“根”是本之所为。粉垄栽培由此引发出一种值得探讨的作物栽培增产理论——“‘根’本理论”。
|
||
3.2 创造作物生长期内以水肥持续均衡供应为要旨的“水肥均衡理论”
|
||
土壤中包含有固相、液相和气相的异质性物质。固相中，含有钾、钙、镁和铁等无机颗粒，和固相相连的含有氮、磷、硫和其他元素的有机化合物；液相，成为离子运动到根表面的介质；根与土壤的气体交换，主要是通过土壤颗粒之间的空气间隙进行[4]。根系通过其若干功能从土壤中吸取营养和水分。作物在其整个生长期中，如果土壤环境一直保持良好，特别是土壤中含有丰富的矿物质营养和水分，就会成为作物生长的天然培养基，也会为作物丰产打下基础。
|
||
常规栽培，作物营养吸收和利用，受外界环境影响，往往全生育期营养供求起伏不定，出现低谷，尤其是生长后期干旱因缺水而造成低产。粉垄栽培，则由于作物种植带有U形槽沟，积聚雨水，加上松土容积量多，这一土壤生态环境的土壤，其水、肥等能够持续、平稳、有效地供作物全期生长所需，有利于作物产量的提高。因此，粉垄栽培引发出以水肥持续均衡供应促进作物丰产的“水肥均衡理论”。
|
||
4 粉垄栽培前景探讨
|
||
迄今的试验初步证明，粉垄技术几乎对所有旱地作物都有省工、节本、增产、增效的效果，如在全国推广1333.3万hm2，其新增产量相当于新增耕地133.3万hm2的产出量。
|
||
对于粉垄栽培的利用，笔者认为：通过粉垄技术可改变我国南方黄红壤地带土壤板结的问题；通过粉垄适当深松再辅之地膜覆盖等，可有效集聚天然降水，减缓我国西北干旱地区的干旱和沙尘暴；通过粉垄再适当深松，可打破我国华北、东北平原地区大型拖拉机因年复一年轮胎重碾造成的犁底层严重板结；通过粉垄深松，对深层土壤细化，还可能减轻我国盐碱地带地表盐碱对作物的危害。
|
||
粉垄技术研究，虽然取得了重要进展，但是一种新的农耕方法技术体系的建立不可能一蹴而就，还有进一步需要研究和完善的地方，需要得到国家和地方的重视和支持，期望有更多的地方和单位加入到旱地作物粉垄栽培技术研究和推广中来，让这一技术由广西走向全国，为我国粮食安全和农民增收做出贡献。
|
||
（原载于《广西农学报》2011年第26卷2期25-28页，参考文献4篇略，略有改动）
|
||
粉垄栽培对旱地作物产量品质的影响
|
||
1 材料与方法
|
||
1.1 试验材料
|
||
玉米（玉美头105）由广西农业科学院玉米研究所提供，花生（桂花26）和大豆（桂早2号）由广西农业科学院经济作物研究所提供，甘蔗（柳城03-1137）由广西柳州市柳城县甘蔗研究中心提供，桑树（桂桑优62嫁接苗）由广西蚕业科学研究院提供。
|
||
1.2 试验方法
|
||
试验采用随机区组设计，设置粉垄栽培和传统栽培（拖拉机整地，CK）两个处理，3次重复。
|
||
玉米、花生、大豆试验于2010年3～8月在广西宾阳县进行，小区面积40m2（8.0m×5.0m）。2010年4月10日进行整地，粉垄栽培规格为深40cm，宽30cm，垄面宽约50cm，垄距1.0m；传统栽培采用80马力拖拉机旋耕（深度约为25cm），人工起垄，垄距1.0m。4月14日播种，玉米种植密度为39000株/hm2，花生为234000穴/hm2，大豆为247500株/hm2。田间管理同大田生产。4月28日，每个小区连续选取10株调查其根系，7月28日收获，测定产量。
|
||
甘蔗、桑树试验于2010年3月至2011年3月在广西武鸣县进行，小区面积48m2（8.0m×6.0m）。①甘蔗试验：2010年5月17～19日整地，粉垄栽培规格为深60cm，垄距1.2m；传统栽培为拖拉机旋耕整地，拖拉机开种植沟（行距1.2m）。5月20日下种，密度为82500芽/hm2，田间管理同大田生产。2011年1月20日，每个小区取2.4m2将植株带根系全部挖出，称取根系鲜重，烘干后称取干重，同时测定植株性状和小区产量。②桑树试验：2010年4月5～6日整地，粉垄栽培规格为深50cm，垄距1.2m；传统栽培为拖拉机整地，人工起垄，垄距1.2m。2010年4月22日移栽长势一致的桑苗，移栽规格为1.2m×1.0m，田间管理按常规进行。2010年9月30日收获，测定叶片的产量，同时每个小区挖取3株长势一致的植株调查根系。
|
||
大豆、甘蔗等品质测定分别委托广西分析测试中心和农业部甘蔗品质监督检验测试中心进行检测。
|
||
1.3 数据处理
|
||
试验数据采用Excel 2003进行处理，DPS软件进行分析。
|
||
2 结果与分析
|
||
2.1 粉垄栽培种植作物的根系及产量
|
||
2.1.1 粉垄栽培种植玉米、花生、大豆的根系及产量
|
||
由表1可见，与传统栽培比较，粉垄栽培玉米、花生、大豆，平均每株根系分别增加16.1条、50.4条和5.0条，增加的比例分别达15.57%、50.96%和12.35%。其中花生根系增加数量达显著差异水平；根系长度分别增加5.2cm、14.9cm和3.0cm，增加比例达22.32%、77.60%和30.30%，其中花生的两个处理间根系长度增加达显著差异水平。粉垄栽培玉米、花生、大豆，每公顷产量比常规栽培的分别增加1677kg、955kg和886kg，增产率分别为25.60%、13.78%和10.00%。
|
||
表1 粉垄栽培对玉米、花生、大豆根系及产量的影响
|
||
2.1.2 粉垄栽培种植甘蔗、桑树的根系及产量
|
||
表2显示，在收获期，粉垄栽培甘蔗的根系鲜重、干重比常规栽培分别增加146.48%、86.94%，产量比常规栽培的增加21.91%；桑树粉垄栽培与常规栽培相比，根系数量增加64.71%，长度增加6.29%，产量（叶片）增加54.81%。
|
||
表2 粉垄栽培对甘蔗、桑树根系及产量的影响
|
||
在收获期对粉垄栽培甘蔗、桑树的根系观察还发现，根系垂直分布下移50%以上；深层土壤根系占总根量60%以上，根系水平分布的宽幅也较常规栽培的宽20%以上。
|
||
2.2 粉垄栽培种植作物的品质
|
||
与常规栽培相比，粉垄栽培的作物品质有所改善（表3）。粉垄栽培大豆蛋白质含量增加4.2%，脂肪含量下降1.9%；甘蔗蔗糖分增加0.47%，蔗汁蔗糖分增加0.54%，还原糖分（绝对值）则降低0.06%，表明粉垄栽培可以改善作物品质。
|
||
表3 粉垄栽培对大豆、甘蔗品质的影响
|
||
3 讨论
|
||
3.1 粉垄栽培土壤特点及对作物根系的功效
|
||
旱地经粉垄整地后，土壤环境大为改善，为根系生长发育提供良好的条件。经测定，与传统整地（拖拉机旋耕20cm）相比，粉垄整地后土壤松土量相应增加，土壤的有效养分被激活。当粉垄深度为25cm、40cm和60cm时，松土量分别比对照增加40.04%、100.00%和179.96%；粉垄整地后土壤中有效氮、有效磷、速效钾等养分增加6%～20%[16]。粉垄仅在作物种植带上进行，粉垄后，种植带地下部分呈U形槽状结构，有利于积聚雨水。因此，作物根系的生长发育得以有利进行而具有数量多、长度长、分布广等特点。不仅玉米、花生、大豆、甘蔗和桑树如此，在木薯、淮山药、甘薯和牧草等其他作物上也均表现出根系特别发达的效应[9]。
|
||
3.2 粉垄栽培作物产量与根系的关系
|
||
“根深叶茂、本固枝荣”，说的是根系在作物的生长发育和经济产量形成中有着主导性的地位。李光辉[17]研究指出，小麦种植将较浅的耕作层加深至30cm左右可以明显促进其根系的生长发育而提高产量。徐天养[18]在烟草上的研究也有类似的结果。本研究中，粉垄栽培的玉米、花生、大豆等浅根性作物，整地时种植带旋耕深度达40cm，比拖拉机犁耙整地增加10cm以上，其产量提高了10.01%～25.60%，这很大程度上是得益于粉垄整地促进了根系的生长和发育。
|
||
张玉芹[19]在研究超高产玉米根系特征时发现，超高产春玉米的最大根幅下移，下层土壤根条数增加，深层根系占总根重比例较大，且随土层深度增加与对照的差异增大。本研究中，粉垄栽培甘蔗、桑树等深根性作物，整地时深耕深度达60cm（比常规栽培深耕25～30cm增加30cm左右），深松而不乱土层，其产量分别增加了27.43%、54.81%，其根系数量和长度明显比对照增加，且根系分布明显下移，水平分布宽幅也大于常规栽培的。这符合高产作物的根系生长状况[20,21]。表明粉垄栽培的旱地作物根系水平分布拓宽，垂直分布下移，促进产量提高。
|
||
3.3 粉垄栽培耕作方法的科学性和可行性分析
|
||
科学合理的耕作方法，取决于其有利于其作物根系的生长发育和需要较少的劳动投入。粉垄整地是旱地作物粉垄栽培的基本方法，采用垂直螺旋形钻头实现进一步的深耕深松而不乱土层，打破了沿用千年的犁耙翻耕模式，并经玉米、甘蔗、木薯、淮山药等10多种作物的试验均表现适应性好，具有根系发达、产量增加、品质改善的特性；同时，由于带状整地并一次性完成常规整地需要的犁耙等程序，可相对减少人工。因此，粉垄栽培作为一种新的农耕方法，具有科学性和可行性。
|
||
（原载于《广西农学报》2012年第14卷4期101-105页，参考文献21篇略，略有改动）
|
||
粉垄具“耕地水库”可破广西甘蔗单产偏低困局
|
||
1 广西粉垄种植甘蔗500万hm2可新增原料蔗400万t
|
||
笔者课题组，历经5年研究完成的“农耕新方法粉垄及其应用研究”项目，2012年3月28日，通过了广西科学技术厅组织中国工程院院士、中国农业科学院副院长刘旭研究员等专家进行的成果鉴定。
|
||
粉垄农耕新方法，各种作物可增产10%～30%[4-9]。这标志着我国耕作机械的自主发明创新和更具科学性的农耕新方法研究取得重大突破。
|
||
试验示范结果表明，粉垄种植甘蔗，每667m2可增加原料蔗1～1.3t。如全区甘蔗应用该技术500万hm2，以平均每667m2增产0.8t计，每年可新增原料蔗400万t，相当于扩大种植面积100万hm2，仅原料蔗这一项就可新增产值达22亿元。
|
||
2 粉垄是一项甘蔗生产“活土保水”工程
|
||
粉垄农耕新方法，是指一种利用粉垄机械（一个、一组或多组螺旋形钻头），垂直对土壤横向快速旋磨切割粉碎、自然悬浮成垄（厢），在垄（厢）面上可直接种植作物的配套新技术；该方法超越了拖拉机耕作深度且深耕不乱土层，一次性完成传统犁、耙、打等作业程序，有利于土壤水、气、肥的平衡和农作物的生长发育。
|
||
粉垄最大特点，是深耕旋磨，具有聚集天然降水的“耕地水库”和土壤速效养分被释放而增加10%～30%的功效[10]。
|
||
粉垄栽培甘蔗，种植带下有U形深度为40cm以上的松土槽，对耕地土壤资源和天然降水资源可实现高效利用，不仅是甘蔗生产上的一项“活土保水”工程，而且甘蔗根系深扎，为缓解困扰广西甘蔗生产中存在的土壤瘠薄和秋冬季节干旱缺水、低温等制约因素，解决制约广西甘蔗单产提高的深层次问题，提供了新的途径。
|
||
3 粉垄栽培甘蔗的增产效果及品质改善
|
||
3.1 增产效果
|
||
甘蔗经粉垄栽培试验与大面积示范，每667m2可增产1.1～1.3t，增产率为27.35%～34.0%。
|
||
2010年12月17日，由广西农业厅组织专家对在广西宾阳县邹圩镇实施的甘蔗粉垄试验项目进行测产验收，供试品种为新台糖22，播种时间为2010年4月15日。结果显示，粉垄栽培比对照每667m2有效茎增加711条，单茎重增加0.25kg，每667m2产量增加1020kg，增产率为27.35%；蔗糖分增加5.17%[11]。
|
||
2012年1月8日，由广西农业厅组织专家对在广西宾阳县邹圩镇实施的300hm2甘蔗粉垄示范项目进行测产验收，供试品种为粤糖00-236，播种时间为2011年4月25日。结果显示，粉垄栽培比对照每667m2有效茎增加1248条，单茎重增加0.37kg，每667m2产量增加1311.2kg，增产率为34%。
|
||
3.2 品质改善
|
||
粉垄栽培甘蔗，经法定机构检测，甘蔗蔗糖分提高5.17%，蔗汁蔗糖分增加5.75%，还原糖分则降低9.76%。
|
||
4 粉垄栽培甘蔗的增产原理
|
||
4.1 甘蔗根系深扎有利于抵御干旱、低温等不良环境影响
|
||
广西蔗地土壤相对瘠薄，加之高温高湿和暴雨的作用，土壤养分容易流失；拖拉机耕作深度一般在20cm左右，深的也不容易超过30cm；秋冬季节往往受到干旱和低温影响。这些因素对甘蔗的生长及产量进一步提高是不利的。
|
||
据测定，旱地，当气温在8℃时，地表以下2cm、10cm、50cm土层温度分别是9.8℃、11.2℃、13.0℃，30cm以下土层比地表以上温度高出5℃；当气温在0℃时，30cm以下土层仍有5℃的温度。可见，适当深耕深松让甘蔗根系深扎，对抵御低温、干旱等不良环境是有好处的。
|
||
粉垄栽培可以超越现行拖拉机耕作深度，深度可达40cm及以上，且不乱土层，较深土层处，温度和水分含量较高且相对稳定，甘蔗根系深扎就可以抵御干旱、低温等外界不良环境的影响。
|
||
4.2 甘蔗在长时间低温条件下仍可保持良好的生长量
|
||
与拖拉机耕作深度25cm左右相比，粉垄槽状松土深度达40cm种植的甘蔗，其单茎重、绿叶重、每667m2产量分别增加26.26%、33.56%、34.0%；在2011年12月1日至2012年1月8日的低温3～15℃持续38d后进行测定，甘蔗叶片绿叶数的完全叶、不完全叶，分别增加32.52%、14.54%；叶绿素含量增加14.69%；丙二醛含量降低23.88%。
|
||
这些情况，表明了在粉垄深耕深松条件下，种植甘蔗对一定范围内的低温、干旱等不良环境有较好的抗御能力，表现出能够维持一定的生长量和保持较好的生长后劲，产量有较大幅度的增加。
|
||
研究结果显示，2011年1月20日至3月2日，这40d是广西间歇性气温较低的时期，但是，粉垄种植的甘蔗，其株高、茎长、每667m2地上部鲜重分别为23.1cm、25.5cm、231.3kg，与拖拉机耕作深度25cm左右相比，相应的多增加了8.1cm、9.8cm、151.9kg，产量比对照增加近2倍。
|
||
总之，深扎的根系促进了甘蔗产量的进一步提高，这符合笔者提出的作物丰产栽培的“根”本理论[12]。
|
||
5 粉垄栽培甘蔗的技术要点
|
||
（1）粉垄规格，行距为120cm，每行小双钻头入土槽宽30cm，钻头深入实土40cm（入土槽粉垄悬浮松土厚约55cm，悬浮松土原地表面高约18cm，地面底部宽约50cm，垄顶约35cm，原地表面以下的松土槽呈U形，以利聚集雨水供作物利用）。
|
||
（2）粉垄行与行之间（人行道，也是种植培土的用土部分）约有60cm，用螺旋形钻头入土10cm（比粉垄种植垄的钻头浅30cm）加以粉松，以利于甘蔗生长中期培土。
|
||
（3）为便于甘蔗种植垄中心开沟播种，在粉垄机后架上挂上一条三角形小犁，在粉垄机前进过程中将垄顶开一条15cm深的小行沟，以便播种甘蔗及施放基肥（在雨季时粉垄槽的悬浮松土下塌，甘蔗种摆放的位置正好在原实地地面的位置，有利于甘蔗出芽和根系生长）。
|
||
6 需要解决的问题
|
||
6.1 粉垄机械的批量生产
|
||
由广西五丰机械有限公司承制的粉垄机械，经过两年的不断研究和完善，粉垄整地作业效能不断提升，但目前使用的是样机，大面积推广应用时在进一步完善的基础上，标准化批量生产粉垄机械。
|
||
6.2 不同地区应进行较大面积的示范
|
||
粉垄耕作是一个新的耕作方法。广西不同蔗区土壤条件不一，应该在不同蔗区进行试验示范，取得经验后大面积推广。
|
||
（原载于《广西农学报》2012年第27卷3期48-50页，参考文献12篇略，略有改动）
|
||
推广作物粉垄栽培，保障国家粮食安全
|
||
1 耕地良田化、耕种良法化程度较低，已成为制约我国粮食作物单产提高的“瓶颈”
|
||
1.1 耕地耕作层浅薄普遍存在
|
||
对广西、云南、贵州、甘肃、辽宁、河南、广东、浙江、宁夏等多省份，实地进行耕地耕作层剖面调查，结果显示，多数旱地和稻田，虽然广泛使用拖拉机耕作，但目前的耕作松土层厚度，多数仍然保持在15cm左右，厚的也在20cm上下。由于耕作层浅薄，作物个体与群体单位面积所占有的土壤松土量偏少，导致作物根系下扎浅，水分、养分不能被充分利用，土壤通透性差，作物易发生早衰现象，遇到高温、低温和干旱等逆境，抵御能力较低[2]。可见，从“深水养大鱼”的道理上说，这应当是目前制约中国粮食作物单产增长与提高的主要原因。
|
||
1.2 耕地土壤质地相对较差
|
||
全国各地的旱地、水田，由于土壤母质与耕作方式的关系，相当面积的耕地土壤存在着因为过黏而板结或者过沙而漏水的现象；加之耕作工具，或小型拖拉机的浅耕（相当面积为浅层旋耕），部分耕地耕作层还有变浅的趋势；或重型拖拉机虽有较深的深耕，但年复一年的重力碾压又形成了坚硬的犁底层。由于这些因素的影响，目前全国耕地的耕作层土壤，相当部分存在着保水保肥性能较低，土壤透气性差等现象。这些因素对作物单产的提高，都是不利的。
|
||
1.3 土壤被污染或地力下降
|
||
有资料显示，我国化肥施用量，已由20世纪50年代每公顷4.05kg增加到现在的433.95kg，增长了100多倍，是国际公认的化肥施用安全上限的1.93倍[2]。如此过量的施用化肥、农药，加之有机肥施用量和补偿不足，造成全国部分旱地与水田耕作层土壤被污染（《2011年中国环境状况公报》，农村地表水轻度污染，土壤样品超标率达到21.5%，垃圾场周边、农田、菜地和企业周边土壤的污染都比较严重），或地力下降，这对作物单产提高和品质改善也是不利的[3]。
|
||
1.4 轻便高效耕种法配套相对不足
|
||
我国农作物耕作与栽培技术研究，长期以来投入相对不足，技术进步相对滞后；有所突破的，多停留在设施化喷滴灌技术、配方施肥技术、病虫害防控技术等方面，其中有的先进技术虽有良好的增产效果，但投入成本较高，在大面积推广应用中，尚有一定的局限性。
|
||
可见，在良种化问题已经得到初步解决的今天，耕地良田化、耕种良法化尚未同步跟上，已经成为严重制约中国农业发展和粮食安全的“瓶颈”。
|
||
因此，笔者在更加重视利用杂种优势等技术来选育高产优质新品种，推进作物生产高度良种化的同时，应当审视现实，创新思维，科学发展，让良田、良法在粮食单产增加方面，发挥其应有的重要作用。首先，推进农机农艺的有机结合，变革创新耕作工具、耕作方法与方式，特别是，要通过新的耕作工具与耕作方法结合，把中低产水田与旱地变成一定程度上的良田良地；其次，在此基础上，研究与其配套的高效耕种技术，形成以充分合理利用耕地耕作层及其以下部分土壤资源和天然降水为重点，以节本、节耕、省工、增收为目的的“耕、种、管、收”的简便“耕种良法”。利用现代装备和技术，构建具有我国特色的良种化、良田化、良法化的农业和粮食生产新体系，已成为我国国家粮食安全亟待解决的最现实的战略性问题。
|
||
2 促进粮食作物单产的进一步提高，应赋予耕地良田化、耕种良法化新内涵
|
||
为实现粮食单产的进一步提高，我国将不断推出增产潜力更大的作物新品种；随之相应地起支撑作用的，应当是耕地质量和耕种技术的有效提升。因此，耕地的良田化和耕种的良法化，势在必行。
|
||
所谓的“耕地良田化”“耕种良法化”概念，就是从提升土地生产能力和产品产出的经济性状出发，赋予耕地良田化、耕种良法化新的内涵：其一，良田良地。至少要求耕作层深厚、肥沃、保水，其土壤质量环境对作物的生产能力在现有基础上提高5%以上；耕地良田化，应对现有的中低产旱地和水田，在田间道路和水利配套基本实现田园化的基础上，将其耕作层土壤适当加深，培肥地力，生产能力得到较大幅度提高。其二，耕种良法。继承传统且高于传统，不同于现行栽培理念，以更简便高效为原则，农艺农机相结合，通过农机耕作带动采用新的耕种方式，有的作物和田地可实现整地、施肥、播种等一体化。在耕作上，创造良好的土壤环境，适种适管，高效利用水、肥、气及光能条件，配套相关栽培和田间管理技术，可使作物生产能力在现有基础上提高5%以上。耕种良法化，就是在创新耕种方式，促进作物进一步高产优质的前提下，实现耕、种、管、收的简便化、标准化、高效化。
|
||
3 粉垄农耕助力耕地良田化和耕种良法化
|
||
3.1 有助耕地良田化的提升
|
||
（1）耕作层加深，实现单位面积上的松土量增加以获取自然性增产效果
|
||
根据作物种植要求，可整田粉垄或条带状（种植带）粉垄，对整田耕作层或种植带进行土壤松土加深，使犁底层合理下移，实现耕地单位面积上的松土量增加。如稻田耕作层，可由目前的15cm左右加深至20～22cm，土壤松土量可增加60%以上；旱地耕作层，由目前的15cm左右加深至22～30cm，土壤松土量可增加80%以上。这种耕作层的加深，是利用粉垄机械螺旋形钻头垂直对土壤横向旋磨切割粉碎悬浮的，原有土层基本不乱（有石块的耕地不适用此方法）。采用这种耕作方法，试验证明可获取10%左右的自然性增产效果[4]。
|
||
（2）形成聚集天然降水的“耕地水库”，土壤速效养分释放而增加10%以上[5]
|
||
缺水和干旱是中国耕地的普遍现象，也是制约作物单产提高的主要因素之一。据报道，土壤耕层每加深1cm，每公顷土地可增加30t的蓄水能力，可以储存3mm的降水量。粉垄加深了耕作层，还有U形松土槽，成为几乎零投入的、可聚集天然降水的“耕地水库”，土壤储水量比传统耕作增加80%以上，在干旱地区越冬休闲期也可增加20%以上。据甘肃省农业科学院对在典型干旱地区的甘肃省定西市粉垄耕作土壤越冬储水进行的跟踪调查，休闲期为2011年9月20日至2012年3月25日，末日的测定结果显示，粉垄耕作深度40cm，其0～100cm土层的土壤，平均含水量达到16.05%，而传统耕作只有12.6%，折算每公顷土壤储水量比传统耕作增加了93m3。也就是说，在西北干旱地区，粉垄耕作越冬，利用雪水每公顷可增加储水量93m3，这将对当地春夏播种保墒和促进作物生长发挥重要作用。粉垄耕作土壤速效养分被激活，有效氮、有效磷、速效钾和部分微量元素可增加10%以上，单位面积松土量增加了，速效养分总量也可随之增加，有利于作物生长利用。
|
||
（3）耕地土壤物理性状改善，有益微生物数量增加
|
||
粉垄农耕土壤物理性状有所改善，通透性好，且不易板结。据河南省农业科学院测定，粉垄种植小麦，成熟期土壤耕层紧实度为7.2kg，比常规栽培的土壤降低了37.3%（表明粉垄土壤作物种植几个月后仍保持良好的疏松度），小麦旗叶叶绿素含量达50.7mg/kg，比常规栽培增加了21.29%（表明粉垄小麦生长后劲足，有利籽粒饱满度的增加并提高单产）。粉垄在螺旋形钻头带动下，有20%左右犁底层土壤上浮，可起到客土改土作用。由于粉垄耕作土壤质地和通透性有所改善，土壤中有益微生物相对活跃，数量也有所增加[5]。这些土壤生态环境的改善，对作物生长有促进作用。
|
||
（4）提高作物光合效率
|
||
粉垄耕地种植作物，表现为根系特别发达，植株健壮，光合效率可提高10%以上。其根系量和地面植株生物量均可增加15%以上，根系直接残留于土壤中和枝叶还田数量增多，有利于提高耕地地力[6]。
|
||
（5）减少水土流失，减轻旱涝灾害
|
||
粉垄耕作，有U形松土槽，天然降水容易快速下渗储存于土中。旱坡地，采取一定角度的条带状粉垄，既可把天然降水留下来，又能减少坡地松土被雨水冲走，从而减少水土流失。即使降暴雨，流域性大面积实行粉垄耕作后，“耕地水库”也可发挥作用而减轻一定程度的洪涝灾害。干旱缺水时节，“耕地水库”的部分水源又可下渗，保持江河、水库有水源，保障农业等用水。此外，“耕地水库”还可以增加地下水的补偿能力，减轻农田因地下水过度开采而发生的地陷灾害。粉垄种植水稻，在减少稻田水、土、肥流失方面，也意义重大。干田粉垄，晒土氧化，插秧时节回水溶土即直接抛秧或插秧，免除传统的犁耙作业，既能减少水土和养分流失，又可形成适于水稻生长发育的水气平衡的“海绵状”土壤耕作层，保水性能强，土壤氧气足，水稻根系多，白根多，增产量大[7]。
|
||
（6）后效明显，可轻耕、免耕、节耕而利于节能增效
|
||
据观察，在广西武鸣县第四纪红土发育的旱地土壤粉垄种植薯类作物，后作耕层土壤仍然表现疏松，拖拉机犁耙强度明显减轻，效率提高[8]。稻田粉垄栽培水稻，在广西玉林市试验，犁底层适当下移（未发现有明显的漏水漏肥现象），早稻增产20%左右，晚稻免耕栽培有9%的增产效果，第三季再免耕栽培仍然有8%的增产效果；粉垄后的稻田采用轻耕轻耙，保持底层土壤粉垄特性，水稻生长也表现良好[9]。按试验结果，稻田可考虑粉垄1次，轻耕或免耕种植水稻2～3年后再粉垄。如此轮耕，既可增产粮食，又可省工节能增效。
|
||
3.2 有助耕种良法化的提升
|
||
（1）一次性高效化完成耕作作业
|
||
通过对粉垄农耕原理的持续研究与探索，对粉垄机械进行不断地配套与改进，经完善后的粉垄机械，可一次性完成整地、施肥、播种等耕种作业，有利于农业生产的标准化。
|
||
（2）实现省工高效田间管理
|
||
由于粉垄栽培耕层土壤深厚，保水、保肥，透气能力强，单位面积上松土量和速效养分增加，可由传统耕种中对作物多次性施肥，改为一次性与土壤混施深施或少次性施用，提高肥料利用率，也减少人工投入；土壤深层储水，表土层相对疏松，有利于利用更多天然降水和空气中的自由水分，减少人工灌溉；作物生长协调，人工田间管理可相对减少。
|
||
（3）作物栽培新理念、新理论的运用和抵御不良环境
|
||
由粉垄耕种引发出一系列作物栽培的新理念、新理论。如，作物根系特别发达，有利贯彻“以根为本”的栽培新理念；粉垄土壤水肥供应相对丰富，利用其“水肥均衡供应”特点促进作物在整个生育期中能均衡协调生长；根系超长深扎，在作物遇到干旱、高温、低温等逆境胁迫时，有较好的抵御和缓解作用，达到一定保障性增产增收的目的[7]。据观察，粉垄深耕30cm后种植玉米，在广西宾阳县7月高温、辽宁昌图县和甘肃定西市9月低温时，成熟后期的玉米，由于根系深扎，其生命活力与体征仍然保持较好状态，灌浆时间比传统耕种（耕层15cm）可延长3～5d，有利于提高籽粒饱满度，减少玉米秃尖现象，增产效果良好[10]。在广西武鸣县粉垄深度40cm后带状种植甘蔗，在遇到冬春季节间歇性较低气温的40d后测定，此期间每公顷甘蔗的产量为3469.5kg，比传统耕种增加1191kg[11]。在广西北流市稻田粉垄深度30cm后冬种马铃薯，历经较长时间的低温过程，植株长势、叶片光泽度明显优于传统翻耕土壤深15cm种植的马铃薯，产量增加20%以上[12]。在栽培上，利用粉垄深耕使作物根系深扎，抵御一定干旱、高温、低温等不良环境，保产增产，值得重视。
|
||
4 粉垄农耕应用于我国粮食作物现行种植面积的30%，增产的粮食可多养活1亿人口
|
||
粉垄栽培技术的应用，可促进耕地良田化、耕种良法化的提升，增产效果是令人欣喜的。依据全国8个省份多种作物粉垄栽培所表现的增产结果测算，我国水稻、玉米、小麦等粮食作物现行种植面积的30%约2700万hm2应用粉垄农耕，按每公顷折合增产稻谷750kg计，可增产粮食200亿kg（新增效益可达500亿元），相当于新增加水稻播种面积270万hm2，可多养活1亿人口。
|
||
5 粉垄农耕与拖拉机耕作的效率、效益比较
|
||
粉垄机械已获国家专利，由广西五丰机械有限公司研究、制造的样机参与了多个省份的粉垄作物种植试验。与同等动力的拖拉机相比，粉垄机械一次性完成了拖拉机耕地所需犁耙打的作业程序，耕作层加深了5～10cm（拖拉机耕地难以达到），总体效益是好的，但样机的工作效率稍低。如2011年在广西玉林市进行的12hm2粉垄栽培水稻试验，早稻粉垄耕作，稻田耕作层比拖拉机耕作的耕作层加深7cm，晚稻免耕栽培，早、晚两季测产合计每公顷产稻谷19452kg，比拖拉机耕作增产2752.5kg/hm2。如按照大面积每年双季每公顷增产1500kg，粉垄耕作成本以每公顷1800元、比拖拉机耕作多支出450元计，每公顷纯收入增加3450元，纯收入增加幅度可达30%以上[9]。再如，广西大功率拖拉机犁、耙和开行种植甘蔗，耕犁深度30cm，每公顷机耕费需要3000元左右，而采用粉垄耕作甘蔗种植带土壤深度可达40cm以上，因粉垄是机械一次性完成其整地作业，每公顷只需2700元即可。
|
||
6 粉垄农耕应用前景广阔
|
||
粉垄耕作，已有3年和全国多地区、多作物的应用经历，应用面积累计400多hm2。其中，水稻粉垄栽培，同一块稻田两年三季均表现增产，有的粉垄一季后连续两季免耕种植水稻仍表现良好；甘蔗、木薯、淮山药等已有3年以上的粉垄栽培经历，多数作物每年的增产率一般都达20%，高的达30%左右。
|
||
可见，粉垄栽培技术对作物的增产作用是客观存在的，该技术可以使低产田变中产田、中产田变高产田、高产田更高产，同时提高产品品质。按照粉垄的活土保水、土层基本不变和耕作深浅易于操作的功效与原理，粉垄在盐碱地、西北干旱地区生态重建及部分草原改造等方面，也具有潜在的应用价值，一旦试验成功，前景不言而喻。同时，国土、农业综合开发等部门，每年数千亿元巨资投入进行的土地整理整治和耕地垦复，在最后平整土地构建新的耕作层的环节中，利用粉垄技术直接一次性深耕深松，既便于垦复耕地质量检验，又有利于垦复耕地当年耕种和作物产量的提高。人类的生存与发展，是一个对土壤、水分、光能等自然资源增量挖掘和利用的过程。粉垄，比拖拉机耕作可更进一步地改善土壤环境，促进作物进一步地提高光能利用率，进而在单位面积上获取更多的农产品，而且较大份额上是自然性的增产效果；其实质，就是一个合理增加利用土壤、水分、光能等自然资源的“增量效应”，与农耕发展史上使用石锄、铁锄、牲畜犁耙、拖拉机犁耙，所呈现的土壤、水分、光能等相应利用量的逐渐增多、作物产量水平随之上升的效应是相一致的。
|
||
根据目前的研究实践，笔者有理由相信，粉垄作为一种新的农耕方法，一旦被人们所认识，重视和加强包括其基础性在内的研究，在不同区域耕种不同作物，对其在盐碱地、部分草原和西北干旱地区生态重建上产生的影响进行研究，以及加强粉垄机械升级研究，同时做好各地的示范推广工作，将有可能对我国甚至世界农业发展和粮食安全，带来积极而深远的影响。
|
||
（原载于《作物研究》2012年第26卷5期447-451页，参考文献12篇略，略有改动）
|
||
桑树粉垄栽培的根系、植株及产量性状表现
|
||
1 材料与方法
|
||
设粉垄整地（规格深50cm，宽40cm）处理，以传统拖拉机犁耙（深度约18cm）为对照（CK），采用随机区组设计，重复3次，小区面积20m2。2010年4月22日移栽长势大致相同的桑苗，移栽规格为1.1m×1.1m，田间管理按常规进行。2010年9月30日测定株高、枝条数、总枝条长、叶片数、千克叶片数、叶片鲜重、节间密度及根系等有关性状。
|
||
2 结果与分析
|
||
2.1 土壤特点
|
||
采用机器垂直旋磨粉碎，使土壤自然悬浮成垄，与传统栽培相比，具有以下优势：实现了真正意义上的深耕深松，条（带）状深耕达50cm，而且原土层上、中、下层次主体不变；由于土粒细小，土壤养分更容易被激活释放，增加土壤有效养分的供给；由于垄间土壤不耕作，垄面下形成U形槽状结构，便于大雨时排水，中小雨时储水，可保障作物全生育期水肥稳定均衡供给；种植带全层土壤疏松透气，有利于氧气交流和微生物活动，有利于作物根系生长发育；耕作层实现了客土改土，杂草和病原相对减少；由于垄间土壤不耕作，可以在不间断生产的同时，实现耕地局部“休耕”。
|
||
2.2 桑树根系
|
||
从表1看出，粉垄栽培的桑树，与传统栽培的相比较，根系数量较多，根系长度比也较长，鲜重远远高于对照，其中根系鲜重差异极显著，根系数量差异显著，根系长度差异不明显。
|
||
表1 桑树粉垄栽培与对照的根系比较
|
||
2.3 桑树植株性状
|
||
从表2看出，粉垄栽培桑树，株高与传统栽培差异不明显，但是茎鲜重、单株枝条数、单株枝条总长都显著高于传统栽培，粉垄栽培的节间长度较大，且与传统栽培的差异显著。
|
||
表2 桑树粉垄栽培与对照的植株性状比较
|
||
2.4 桑树植株叶片性状
|
||
粉垄栽培桑树，其单株叶片数、叶片鲜重都显著高于传统栽培，而其单位重量叶片数却显著少于传统栽培，叶片厚度的差异不显著，但单位面积叶片产量远远高于传统栽培，差异极显著（表3）。
|
||
表3 桑树粉垄栽培与对照的植株叶片性状比较
|
||
3 小结与讨论
|
||
粉垄栽培的桑树与传统栽培的相比，根系数、单株枝条数、单株枝条总长、单位面积叶片产量分别增加64.71%、37.55%、34.65%、54.81%，且都达到显著水平。
|
||
作物根系的生长与土壤密切相关，深松土壤可以改善根系生长的生态条件，促进根系生长，使根干重显著增加[3,4]，使作物根系垂直分布下移，深层土壤的群体根系活性相对提高[5]。深耕深松区甘蔗根系非常发达，根重高，总根数多，根系分布范围广，利于养分的吸收[6]。有试验表明，粉垄栽培花生、大豆、玉米、甘薯等作物根系比传统栽培增加10%～35%[7]。这些研究与本试验结果一致。桑树吸收根系多在15～40cm土层范围内，桑园土壤活土层需40～50cm[8]。粉垄栽培土壤深且疏松，为桑树根系的生长创造了最有利的条件，所以其根系数量较多、长度较长，且鲜重较大。
|
||
深耕深松对作物有良好的增产效果，与增加了土壤的通透性和保水性有关[9-11]。深耕深松栽培有明显的保水能力，可以提高甘蔗的出苗率和分蘖率，加快甘蔗生长速度，增加株高、茎径和蔗糖分含量[6]。粉垄栽培的玉米、花生、大豆等作物可以比传统栽培增产8%～25%[7]。深耕可使土壤疏松，增加土壤孔隙度和底层土的通气性、透水性，增加可吸收态养分，从而增加桑叶的产量[12]。本试验中，粉垄栽培深耕深松，地下槽沟储水，可以保障桑树生长的各个时期水肥均衡供给，所以其植株性状优于对照，桑叶的产量显著高于对照。
|
||
综上所述，粉垄整地改变了传统整地土壤的理化性状，更加有利于作物的生长，尤其是作物根系的生长发育，形成具有以促进根系生长发育为特点的粉垄栽培技术[7]。而作物根系的状况将决定着植株性状和经济产量的形成。因此，笔者提出了作物栽培的一个新理念——“根”本理论，即作物栽培应以培育良好的根系为基础。
|
||
（原载于《浙江农业科学》2011年第3期705-707页，参考文献12篇略，略有改动）
|
||
粉垄栽培水稻经济效益分析
|
||
1 材料与方法
|
||
试验于2011年1月至2012年7月在广西玉林市福绵区辛仓村水稻田进行，稻田土壤肥力中等偏下；试验用水稻品种为超级稻Y两优1号和优质常规稻汕小占。
|
||
2011年粉垄种植早稻，品种为Y两优1号，随后在原试验田免耕种植晚稻，品种同为Y两优1号；2012年用4.41～5.88kW小功率拖拉机轻耕原试验田种植早稻，品种为汕小占。详细记录各季的生产投入成本，并以当时市场的稻谷价格计算毛收入，综合分析粉垄栽培水稻的投入产出比及净利润等。
|
||
2 结果与分析
|
||
2.1 粉垄栽培水稻的生产成本
|
||
2.1.1 粉垄当季（2011年早稻）
|
||
机械粉垄稻田1800元/hm2，8.82kW耙田机（对照）1350元/hm2；育秧盘0.4元/个，用量为975个/hm2；薄膜150元/hm2；除草剂510元/hm2、农药690元/hm2；用工40元/d，粉垄栽培用工90d，传统栽培（对照）用工82.5d；收割机收割1350元/hm2；肥料用量为每公顷施复合肥525kg（3.6元/kg）、有机肥4500kg（0.8元/kg）、钙镁磷肥600kg（0.75元/kg）、尿素334.5kg（2.4元/kg）、氯化钾382.5kg（3.4元/kg）、壮秧剂15kg（10元/kg）。如表1所示。
|
||
表1 粉垄栽培水稻生产成本
|
||
粉垄栽培，由于是用垂直螺旋形钻头整地，所以在机耕费用上比对照多了450元/hm2；由于粉垄栽培是干田时粉垄，回水前需要喷除草剂去除杂草，而对照的为传统浆耙整地，不需要再喷除草剂；在用工上，粉垄栽培也比对照多7.5d/hm2；在其他方面的生产投入，粉垄栽培与对照完全相同。
|
||
综合计算生产成本，粉垄栽培当季为17883元/hm2，对照为16623元/hm2。
|
||
2.1.2 免耕栽第二季（2011年晚稻）
|
||
免耕栽培，除去机耕费；超级稻Y两优1号种子80元/kg，用种18kg/hm2；肥料用量为：每公顷施复合肥600kg（3.6元/kg）、钙镁磷肥600kg（0.75元/kg）、尿素390kg（2.4元/kg）、氯化钾345kg（3.4元/kg）、壮秧剂15kg（10元/kg）；其他生产投入与早稻相同。如表1所示。
|
||
粉垄后免耕栽培第二季各项生产成本与对照完全一样，经计算，两者均为12999元/hm2。
|
||
2.1.3 轻耕栽培第三季（2012年早稻）
|
||
4.41～5.88kW耙田机1125元/hm2；常规优质稻种汕小占13元/kg，每公顷用种30kg；人工投入60d；肥料用量为每公顷施复合肥450kg（3.6元/kg）、钙镁磷肥600kg（0.75元/kg）、尿素150kg（2.4元/kg）、氯化钾60kg（3.4元/kg）、壮秧剂15kg（10元/kg）；其他生产投入与粉垄当季相同。如表1所示。
|
||
粉垄后轻耕栽培第三季各项生产成本与对照完全一样，经计算，两者均为9189元/hm2。
|
||
2.2 粉垄栽培水稻的产量及产值
|
||
收获时，田间实测稻谷产量，然后折算单位面积产量。粉垄栽培水稻，平均每公顷产量为6154～10238kg，对照产量为5700～8435kg；粉垄当季、粉垄后免耕第二季、粉垄后轻耕第三季的增产率分别为23.86%、9.24%、7.97%；粉垄栽培水稻每公顷产值为17232～26618元，对照的每公顷为15960～21930元（表2）。
|
||
表2 粉垄栽培水稻的产值
|
||
2.3 粉垄栽培水稻的经济效益及投入产出比
|
||
图1显示，粉垄栽培水稻，每公顷净利润最低8043元，最高可达10959元，而对照的每公顷纯收入最高仅为8931元，最低则低至4866元。粉垄栽培水稻每公顷净利润，当季可比对照多增收3869元，增加幅度为79.51%；粉垄后免耕第二季比对照多增收2028元，增加幅度为22.71%；粉垄后轻耕第三季比对照多增收1272元，增加幅度为18.79%。因此可见，粉垄栽培水稻，当季经济效益明显，粉垄后免耕栽培第二季仍然有较高的经济效益，粉垄后轻耕栽培第三季持续具有一定的经济效益。
|
||
图1 粉垄栽培水稻经济效益比较
|
||
粉垄栽培水稻的投入产出，当季粉垄为1∶1.49，对照为1∶1.29；粉垄后免耕栽培第二季的为1∶1.84，对照为1∶1.69；粉垄后轻耕栽培第三季的为1∶1.88，对照为1∶1.74。从粉垄当季、粉垄后免耕栽培第二季、粉垄后轻耕栽培第三季，其投入产出比逐渐升高，但第二季与第三季相差不大，说明粉垄栽培水稻，从第二季开始，其投入产出比趋于稳定。与对照相比，粉垄栽培水稻投入产出比，当季比对照多0.20，第二季比对照多0.15，第三季比对照多0.14，表明粉垄栽培水稻其当季具有更高的经济效益。
|
||
3 结论与讨论
|
||
连续三季的试验表明，粉垄栽培水稻，其生产成本稍高于常规栽培，但可以显著提高单位面积水稻的产量，产量增加454～1973kg/hm2，增幅达7.97%～23.86%；从而大幅度提高种植水稻的经济效益，净利润比对照多1272～3869元/hm2，增幅达18.79%～79.51%；粉垄栽培水稻，其粉垄当季、粉垄后免耕栽培第二季、粉垄后轻耕栽培第三季的投入产出比分别为，1∶1.29、1∶1.74、1∶1.88，其投入产出比比对照分别多0.20、0.15、0.14。粉垄栽培水稻比常规栽培获得更高的经济效益。
|
||
降低生产成本，是提高经济效益的一条途径[15]。粉垄栽培水稻，其生产成本仅在当季稍高于对照（传统栽培），第二季、第三季的生产成本与对照相同，3季成本平均值比对照多420元/hm2。主要是因为，在进行本试验时所用的粉垄机械为第一代产品，也为试验样品；随后通过不断改进和完善，目前的粉垄机械已经升级至第三代，其作业的效率大幅度提高，使得粉垄的机耕费用与传统耕作基本相同甚至低于传统耕作，从而可以减少粉垄栽培水稻的生产成本，使两者的生产成本基本相同。这将进一步提高粉垄栽培水稻的经济效益。
|
||
要提高种植的经济效益，除了降低生产成本外，还可以通过提高单位面积产量来实现[16]。粉垄栽培水稻，粉垄当季、粉垄后免耕第二季、粉垄后轻耕第三季产量分别增加1973kg/hm2、780kg/hm2、454kg/hm2，增产率分别为23.86%、9.24%、7.97%；3季平均，产量增加1069kg/hm2，平均增加率为14.32%。因此，粉垄栽培水稻，可以显著地提高单位面积产量，从而提高种植水稻的经济效益。
|
||
在一定市场条件下，产品的销售价格是一致的，因此，粉垄栽培水稻的经济效益由生产成本和单产决定。经计算可得，粉垄当季、粉垄后免耕第二季、粉垄后轻耕第三季比对照多增加纯利润分别为3869元/hm2、2028元/hm2、1272元/hm2。由此可见，粉垄栽培水稻较高经济效益是由提高单位面积产量获得的。
|
||
就投入产出比来说，粉垄当季、粉垄后免耕第二季、粉垄后轻耕第三季呈递增趋势，粉垄后轻耕第三季的投入产出比达1∶1.88，因此，粉垄后免耕栽培第三季可以获得较高的投资回报。
|
||
（原载于《广东农业科学》2013年第16期8-10页，参考文献16篇略，略有改动）
|
||
粉垄早稻+再生稻每667m2产稻谷1000kg种植模式可行性分析
|
||
1 前言
|
||
在广西等地区，多年来，人们一直在研究探讨早稻+再生稻，利用再生稻比晚稻提早成熟收获的时间空间，发展秋冬种农业。但是，由于在生产实践中，再生稻产量一般不高且不稳定，因此推广面积很难扩大。
|
||
本试验利用粉垄机械螺旋形钻头垂直入土，横向切割粉碎土壤代替传统犁翻碎土，一次性完成传统犁耙耕作作业，有效合理利用耕作层及其以下土壤资源和天然降水，土壤速效养分增加[2]，土壤容重降低[1]；在9个省份10多种作物上应用增产10%～30%[1-10]，其中水稻中低产田可增产20%左右[5]。该技术最大特点是有效改善土壤生态环境，促进作物根系发达，使植株生长协调[7]。
|
||
再生稻产量高低，取决于其应用的品种和土壤生态环境及早稻根系生长状况。一般认为，稻田耕作层深厚，土壤疏松，前茬水稻根系深扎且活力旺盛，生育期相对合理，再生稻产量较高。本试验结果表明，在粉垄栽培条件下，利用超级杂交水稻优良组合种植，早稻每667m2产量可达550～650kg，再生稻可达400kg以上。
|
||
本文就广西双季稻地区，特别是适合发展秋冬种的地区，对粉垄早稻+再生稻每667m2产稻谷1000kg种植模式的可行性进行分析。
|
||
2 试验情况
|
||
2.1 稻田粉垄早稻+再生稻试验结果
|
||
2.1.1 稻田粉垄早稻产量情况
|
||
2011－2012年，分别在广西玉林市福绵区、北流市民安镇、民乐镇，进行粉垄栽培水稻试验与示范。稻田干田时进行机械粉垄作业，粉垄机耕深度22cm左右，碎土后悬浮稻田土层厚度增至26cm左右，粉垄当季（早稻），均比对照明显增产，高的逾20%。
|
||
其中，福绵区辛仓村中低产田，粉垄水稻每667m2产量达603.7kg，比对照498.9kg增产104.8kg，增产率为21.01%。
|
||
2.1.2 粉垄早稻后茬再生稻试验结果
|
||
2011年，在广西玉林市福绵区，首次利用粉垄早稻开展再生稻栽培试验。
|
||
试验方法：粉垄栽培的早稻收获后，分别设置留茬20cm和30cm两个处理，其他管理同常规再生稻。9月15日，玉林市有关部门组织专家测产，结果显示留桩20cm再生稻平均每667m2干谷产量为290.5kg，留桩30cm再生稻平均每667m2干谷产量为304.1kg。再生稻收割后，该稻田进行晚秋马铃薯种植，比正常的晚稻后冬种马铃薯提早30d以上收获上市。
|
||
2.1.3 粉垄后第四季的再生稻试验结果
|
||
2012年，在玉林市福绵区原有的粉垄水稻田继续进行轻耕早稻种植，在早稻收割时留茬进行再生稻试验。
|
||
3月6日早稻播种，品种为Y两优1号，4月4日抛秧移植，7月19日成熟平田面收割留低桩，10月13日后再生稻成熟。据专家测产调查，粉垄栽培后第四季再生稻理论每667m2产量达501.6kg，比常规栽培田342.6kg增产159kg，增产率为46.4%，见表1。
|
||
表1 粉栽后第四季再生稻田间预测产量结果
|
||
10月12日实地调查，粉垄后第四季再生稻，平均株高107.5cm，穗长26.9cm，每穗总粒数176.9粒，结实率79.95%。10月15日专家测产，粉垄再生稻最高产量达每667m2533.2kg，平均产量为每667m2445.7kg/hm2。
|
||
2.2 粉垄稻田后季免耕的土壤状况
|
||
2.2.1 粉垄后免耕第三季土壤容重测定
|
||
2012年7月对玉林市福绵区粉垄后第三季稻田土壤容重进行测定，结果显示，粉垄稻田松土层0～17cm土壤容重为1.06g/cm3，比常规栽培田松土层0～12cm的1.16g/cm3，减低8.62%；粉垄稻田犁底层土壤容重比之也减低了10.14%。见表2。
|
||
表2 稻田粉垄后第三季土壤容重测定
|
||
2.2.2 稻田粉垄后第三季耕层土壤松土体积
|
||
经调查，稻田粉垄后第三季耕层，粉垄为20cm，对照只有14cm，每667m2耕层松土体积分别为133.34cm3、93.34cm3；两者土壤中空隙的单位面积空间，采取对耕层松土层土壤用环刀（体积为100cm3）取样，经烘干后测量土壤体积等方法来计算，粉垄稻田土壤中空隙体积每667m2为46.52m3，对照只有22.33m3，粉垄土壤空隙度比对照增加108.33%；相应地，当土壤持水50%时其储存的水量，比对照增加12.09m3，增加率108.24%，见表3。
|
||
表3 稻田粉垄后第三季土壤空隙体积
|
||
可见，稻田粉垄后土壤中单位面积上养分总量增多，土壤中氧气总量、持水总量都增多，对水稻持续增产有利。
|
||
3 发展粉垄早稻+再生稻每667m2产稻谷1000kg种植模式的可行性分析
|
||
3.1 双季稻地区将部分稻田改为粉垄早稻+再生稻值得探讨
|
||
双季稻地区，历史上早、晚两季由于品种和栽培技术的限制，产量普遍不高。近30年来，由于杂交水稻的普遍推广，加上化肥施用量的增加，以及栽培技术的进步，双季稻单产得到了明显提高，保障我国粮食安全发挥了积极作用。但是，目前晚稻单产普遍仍然低于早稻。
|
||
从投入产出比来说，双季稻投入的耕作、种子、肥料等成本较高，现在要面临农村劳动力转移，农民种粮积极性下降。因此，双季稻地区，将部分稻田改为粉垄早稻+再生稻，保证相对产量水平，又能发展秋冬种，值得研究探讨。
|
||
3.2 部分稻田实行粉垄早稻+再生稻，可每667m2产稻谷1000kg
|
||
从上述的试验结果表明，粉垄耕作，加深了耕作层，土壤环境改善，水稻根系深扎而且发达，早稻每667m2产量可达600kg以上；再生稻种植，只要技术方法得当，每667m2产量可达500kg甚至更高。这样一来，早稻+再生稻的一种两收每667m2产稻谷可超1000kg，与传统耕作的双季稻每667m2产量相当。
|
||
但是，一种两收的粉垄水稻种植制度，其优点在于：一是利用早稻粉垄后免耕的田面，节省耕作成本；二是利用粉垄早稻稻桩和原有根系体系再生，节省杂交种子成本；三是节省移栽插秧和部分秧苗管理人工；四是比晚稻提早20～30d成熟收获，赢得了宝贵的秋冬种作物生长时间，发展高效农业。
|
||
因此，稻田实行一种两收，在粉垄耕作与栽培的条件下是可行的，而且是高效的。
|
||
3.3 部分稻田粉垄早稻+再生稻有利于秋冬作物高值高效种植
|
||
有秋冬种传统习惯的地区，在正常气候年份作物产量相对稳定，但是，也由于晚稻收获季节较晚，秋冬种植作物在生育期内也容易遇到低温霜冻等不良环境影响而造成产量下降或推迟收获，经济效益不甚理想。
|
||
稻田粉垄水稻生产一种两收后，既保住传统耕作的早晚两季稻谷产量水平，又在秋季腾出20～30d的时间来提早种植秋冬种植作物，利用这20～30d的良好光、温和空气湿度较低的气候资源，形成良好的作物生长积累和生物产量，对于一些作物提早成熟收获，可以避开一些年份的低温霜冻危害，甚至有的作物可以提前于春节前上市，即可满足全国市场空当需求，又提高产品产值。如据试验，在10月播种出苗，发展晚秋马铃薯，在春节前上市，其价格和收益比目前冬种马铃薯高得多。
|
||
3.4 实行粉垄早稻+再生稻+秋冬种，可配合广西休闲农业发展
|
||
稻田粉垄秋冬作物高值高效种植，除了马铃薯、甘薯、蔬菜等之外，建议也可以考虑发展秋冬种油葵、油菜等作物，既可获得油葵籽、油菜籽等油料等产品，可以形成田间“花海”旅游，提高旅游品位，还可以发展养蜂产业，有利于配合广西旅游产业发展。
|
||
（原载于《广西农学报》2013年第28卷3期25-28页，参考文献10篇略，略有改动）
|
||
粉垄技术栽培木薯中后期结薯情况及产量品质分析
|
||
1 材料与方法
|
||
1.1 材料
|
||
供试木薯品种：华南205。
|
||
1.2 方法
|
||
本试验于2010－2011年在广西武鸣县进行。采用随机区组设计，3次重复。小区行长10m、宽6m、面积60m2，设置粉垄栽培和传统栽培两个处理，以传统栽培为对照（CK）。粉垄规格为深60cm、宽30cm，垄距1.2m，对照用拖拉机旋耕15～20cm后人工起垄，垄距1.2m。2010年3月10日进行整地，3月16日种植，密度为8250株/hm2（即每小区50株）。
|
||
于2010年8月23日进行中期调查（即种植后160d），每个小区连续取5株代表性植株，调查结薯条数、薯长、薯径、单株薯重等，同时每个小区取有代表性薯块1.5kg左右进行品质分析。
|
||
于2010年12月30日进行后期调查（即种植后290d），将每个小区的薯块全部挖出，连续取10株有代表性植株，调查结薯条数、薯长、薯径、单株薯重等，之后将薯块全部切下称重，折算每公顷产量（将中期调查挖出的5株补全），同时每个小区取有代表性薯块2kg左右进行品质分析。
|
||
1.3 田间管理
|
||
2010年4月21日进行间苗、施苗肥（使用15∶15∶15复合肥150kg/hm2）；5月18日进行第一次中耕除草；7月3日进行第二次中耕除草，结合施肥（使用15∶15∶15复合肥225kg/hm2，氯化钾225kg/hm2）。
|
||
8月12日喷施15%哒螨灵乳油3000倍液防治红蜘蛛。
|
||
1.4 数据处理
|
||
试验数据采用Excel 2003和DPS软件进行整理、分析。
|
||
2 结果与分析
|
||
2.1 单株结薯条数及单株薯重
|
||
相比于传统栽培，粉垄技术栽培木薯的单株结薯条数较多（表1），其中中期时每株多2.8条，后期时每株多3.1条，增加比率分别为21.71%、23.13%；后期与中期相比，粉垄栽培每株增多了0.8条，增加率为5.10%，传统栽培每株增加了0.5条，增加率为3.88%。
|
||
表1 粉垄技术栽培木薯的单株结薯条数及单株薯重
|
||
由表1可见，粉垄技术栽培木薯的单株薯重高于传统栽培，其中，在中期高出0.8kg，在后期高出1.8kg，高出幅度分别为36.36%、43.90%；后期与中期比较，粉垄技术栽培木薯的单株薯重增长较快，期间增加了2.9kg，增加率为96.67%，传统栽培木薯的单株薯重在这期间仅增加1.9kg，增加率为86.36%。
|
||
2.2 薯长及薯径
|
||
由表2可知，粉垄栽培与传统栽培相比，木薯的薯长较长，其中，中期平均每条长3.2cm，后期平均每条长4.7cm；后期与中期相比，粉垄栽培的薯长增加了7.0cm，传统栽培的薯长仅增加5.5cm，增加率分别为28.69%、25.94%。
|
||
表2 粉垄技术栽培木薯的薯长及薯径
|
||
与传统栽培相比，粉垄栽培的木薯薯径较粗（表2），在中、后期分别粗1.3mm、3.2mm，增加的比例分别为4.08%、8.40%；相比于中期，后期粉垄技术栽培木薯的薯径增加了8.1mm，增加率为24.40%，而传统栽培木薯的薯径仅增加6.2mm，增加率为19.44%。
|
||
2.3 产量及鲜薯淀粉含量
|
||
由表3可见，与传统栽培比较，粉垄技术栽培木薯，鲜薯产量高，在中期，增产6600kg/hm2，在后期，增加到了12507kg/hm2，增产率分别为36.36%、37.74%；后期与中期比较，粉垄技术栽培木薯产量增加了20895kg/hm2，传统栽培的仅增加14988kg/hm2，增加率分别为84.42%、82.58%，粉垄技术栽培木薯的产量比传统栽培的多增加了5907kg/hm2，增加率为39.41%。
|
||
表3 粉垄技术栽培木薯的产量及鲜薯淀粉含量
|
||
表3显示，在中期，粉垄与传统栽培木薯的鲜薯淀粉含量仅高1.6个百分点，到了后期，增加值扩大到4.5个百分点；后期与中期比较，粉垄技术栽培木薯的鲜薯淀粉含量增加8.9个百分点，增加率为45.18%，传统栽培的仅增加6.0个百分点，增加率仅为33.15%。
|
||
3 讨论
|
||
3.1 粉垄技术栽培的土壤环境
|
||
粉垄栽培利用螺旋形钻头垂直旋磨土壤，与传统的旋耕相比，其土壤环境发生了巨大变化，不仅可以深耕深松土壤，它还具有以下优势：活化利用耕层及耕层以下的土壤；土壤养分更容易被激活释放而增加土壤有效养分供给，种植带下形成U形槽状结构便于积聚雨水；耕作层实现了客土改土，使杂草和病原相对减少；在不间断生产的同时实现耕地局部“休耕”等[10,11]。
|
||
3.2 粉垄技术栽培木薯的产量
|
||
许多研究都表明，深耕深松土壤，可以促进作物根系和植株的生长发育，具有良好的增产效果[12-15]。宋日等[16]指出，深松可打破犁底层，增加土壤的蓄水保水能力，改善根系生长的生态条件，促进玉米根系生长。王法宏等[17]研究发现，土壤深松打破犁底层可改变土壤的理化性状，从而改善小麦根系的生长条件，有利于其根系的生长发育。廖青等[18]研究表明，机械化深耕深松可以促进甘蔗产量的提高。在木薯的高产栽培技术中，许多学者都主张进行深耕整地[19-21]。本试验结果表明，粉垄技术栽培木薯的单株结薯条数（相当于其他作物的根系数量）、薯长（相当于其他作物的根系长度），相比于传统栽培，不论是在中期还是在后期，它们都较多较长，这与笔者前面的研究相一致[4-9]，而且从中期到后期，粉垄栽培的各项指标增幅也高于传统栽培，这些都再次证明粉垄栽培可以促进作物根系更好地生长发育。木薯的单株结薯数、薯长、薯径和单株薯重对产量形成起着重要作用[22]，粉垄技术栽培木薯的这些指标均高于传统栽培，所以粉垄栽培的木薯产量较高。
|
||
3.3 粉垄技术栽培木薯的品质
|
||
木薯作为以加工淀粉为主的经济作物，如何提高其块根淀粉含量一直是生产中关注的核心问题之一[23]。本试验结果显示，粉垄技术栽培木薯，不论是在中期还是在后期，其鲜薯淀粉含量均比传统栽培高，且从中期到后期这期间，粉垄技术栽培木薯的淀粉含量也具有较快的增长率，这是因为粉垄栽培加深了耕作层深度，促进根系向更深层次发育，保障其获得足够的营养和水分，使得植株生长健壮，能更加有利于物质的积累。
|
||
综上所述，粉垄栽培由于种植带深耕深松而不乱土层，保水保肥性能好，土壤生态环境有利于促进木薯单株结薯条数、薯长、薯径、单株薯重的增加，从而促使木薯鲜薯产量增加，同时也有利于提高木薯鲜薯淀粉含量。可见粉垄技术栽培木薯是高效简便的现代创新栽培方式，具有巨大的推广应用潜力。
|
||
（原载于《作物杂志》2012年第4期157-160页，参考文献23篇略，略有改动）
|
||
附录Ⅱ 媒体报道的粉垄技术
|
||
一、《人民日报》、人民网刊文
|
||
不增加投入，不多用水肥，充分释放土壤自身生产力——粉垄技术：既改良土壤又多打粮食（新知）
|
||
前不久，著名水稻专家袁隆平向媒体推荐一种新的耕作技术——粉垄技术，认为该技术可在全国推广。
|
||
粉垄技术有何神奇之处，能得到“杂交水稻之父”的青睐？
|
||
“粉垄技术也叫深旋耕技术，能在不增加水肥、不多耗人力的情况下，提高粮食产量、提升作物品质。”该技术的发明人、广西农业科学院研究员韦本辉告诉记者。
|
||
出身农家的韦本辉是国内知名的薯类栽培专家，他在多年的工作实践中发现，耕作土层浅和长期过量使用化肥导致的土壤板结，已成为粮食增产的瓶颈。经过多次试验，他发明了一种螺旋形钻头耕具，把它固定在拖拉机上，耕作时可垂直入土30～60厘米，通过高速旋转横向切割，让土壤变得又细又松软，然后就可直接种植或播种作物。据他介绍，粉垄技术的优势十分明显：耕作土层比现有技术深10～30厘米，底层生土不会上翻、能保持原有的土层结构；省工省时，一次作业就可完成犁、耙、打等耕作程序；既可以平作又可以垄作，并能粉碎地面秸秆和杂草；效果持久，粉垄一次后可连续多季种植等。
|
||
从2009年开始，韦本辉团队先后在广西、辽宁、宁夏、河南、广东等9省（自治区），在水稻、玉米、小麦等13种作物上试验粉垄技术。结果表明，在不增加水肥的情况下，水稻、玉米、小麦等作物的增产幅度在15%以上，马铃薯、甘薯、木薯、山药、甘蔗等作物的增产幅度更高。此外，使用粉垄技术还可提升粮食品质。
|
||
其中的原因何在？韦本辉和兄弟农业科学院开展的联合研究表明：采用粉垄技术耕作后，由于土层翻倍加深、土壤粉碎性更好，可使土壤中的养分、气体（氧气、二氧化碳）明显增加，同时有助于阳光的吸收利用、天然降水的存蓄和微生物活力的提升，具有“活土、释肥、增氧、保水、增温、淡盐”等功效，充分释放了土壤的生产潜力，有利于作物根系的深扎、发达；同时，也减少了化肥的使用、减缓了土壤的板结。这样，农田土壤的自身生态环境得到明显改善，从而产生粉垄耕作一次、多季持续稳产增产的效果。
|
||
工欲善其事，必先利其器。为加快粉垄技术的推广，韦本辉团队和广西五丰机械公司近日联合研发出180马力多功能粉垄机（型号为DFL-I 180）。据介绍，多功能粉垄机采用橡胶履带形式，可适应各种旱地、水田环境的作业需要，能够满足30°左右的斜坡、丘陵等特殊地形的轻松作业。履带式机身可减小粉垄机对地面的压力，避免对耕地造成二次压实，有效保持了土壤深松效果。在保证深耕粉垄作业的同时，还可在粉垄机上外挂其他器具，一次性完成播种、深层施肥、表层施肥、粉碎秸秆等多种作业，生产效率大幅提高。
|
||
毕生致力于水稻增产研究的袁隆平，几年前就开始关注粉垄技术。2011年，袁隆平得知广西粉垄水稻试验增产效果明显时，就派人专程现场考察，并于2013年在三亚进行了杂交水稻超高产粉垄栽培试验。今年，袁隆平团队又分别在湖南沅江、隆回开展了常规稻直播和超级杂交稻粉垄耕作新技术试验示范。7月15日，益阳市农业局组织专家进行的测产验收表明，沅江市罗阳镇示范片粉垄稻亩产稻谷469千克，比对照增产63千克，增幅为15.6%。隆回超级稻示范片内的粉垄稻，目前长势也明显优于对照组。
|
||
7月16日，袁隆平在湖南长沙听取韦本辉汇报后，建议媒体、政府部门和农业科研单位、企业联动，让更多的人了解粉垄技术，加快粉垄技术的试验、推广和应用。
|
||
韦本辉在察看粉垄机的耕作情况
|
||
（记者 满家辉 赵永新 《人民日报》2014年7月28日20版，略有改动）
|
||
突破传统耕作技术，一次性完成深耕、粉碎、成垄等作业——粉垄栽培技术 让作物更高产
|
||
日前，国家木薯产业技术体系岗位科学家、广西“百名顶尖人才支撑工程”特聘专家、广西农业科学院经济作物研究所韦本辉研究员及其课题组，在科学研究中大胆创新，研究提出了粉垄栽培技术，并已在玉米、水稻、甘蔗、木薯、淮山药等作物上验证其增产10%～30%。
|
||
所谓“粉垄栽培技术”，是指应用“立式粉垄深耕深松机”（简称“粉垄机”），按照不同作物种植需求，将土壤垂直旋磨粉碎并自然悬浮成垄，在垄面种植作物的配套栽培技术。
|
||
粉垄栽培技术突破传统耕作技术沿用千年的“犁翻—耙碎—起畦（垄）”传统耕作栽培技术体系，可一次性完成深耕、粉碎、成垄等作业，具有省力、省工、节本、增效的作用。
|
||
此外，经有关机构测定，粉垄旋磨后土壤的有机质和速效氮、磷、钾含量均比非旋磨的土壤增加10%～30%。
|
||
韦本辉解释说，传统的耕作方式主要是通过犁头将土壤块状翻耕，然后进行耙碎，整体土层完全打乱，耕作深度一般仅为15～20厘米，不仅耕地的深度受到限制，而且大量消耗拖拉机的动力。而粉垄栽培技术从根本上克服了传统耕作技术的缺点，它通过钻头垂直旋磨整体粉碎悬浮，深松而不乱土层，根据不同作物种植需求作业深度可达20～40厘米，个别作物如淮山药粉垄深度可达80厘米以上。
|
||
发明粉垄栽培技术的灵感始于2008年。韦本辉和他的创新团队对广西地区内外旱地作物生长期内的三种不同土壤类型与作物产量关系进行了深入研究，发现了一个十分有趣的现象：土壤疏松类型比土壤板结和表皮结膜两种类型增产15%以上，营造土壤疏松环境是提高作物单产的有效途径。例如，当地在木薯耕作时就必须使用一种专用机，而不是一般常用的耕作机械，在此启发下，韦本辉和他的创新团队发明了一种全新的第一代粉垄专用机械，并委托有关厂家加工生产。
|
||
2009年，他们继续在木薯等作物上开展试验，取得显著增产效果。2010年3月，他们将此技术正式定为“粉垄栽培技术”，并以“旱地作物粉垄栽培方法”申请国家发明专利。
|
||
“粉垄栽培技术”近两年已在木薯、甘蔗等多种作物上试验，取得了显著成效。经专家测产，与传统种植相比，甘蔗增产27.35%（亩[1]增原料蔗达1.02吨），木薯增产37.74%（亩增鲜薯0.83吨），桑树叶片增产54.81%，玉米增产25.60%，花生增产13.70%，大豆增产10.01%。
|
||
不仅如此，粉垄栽培技术同时还能改善作物品质。经农业部甘蔗品质检测监督检验测试中心（南宁）测定，与传统种植相比，甘蔗蔗糖分增加5.17%，蔗汁蔗糖分增加5.75%，蔗汁还原糖减少9.76%。
|
||
广西壮族自治区主席院士顾问团成员、中国工程院院士、中国农业大学教授戴景瑞认为粉垄栽培技术是农耕方法上的一次重大变革和创新，是作物栽培技术的一大突破，其发展潜力和利用空间很大。
|
||
韦本辉说，粉垄栽培技术适用于坡度15°以下、无大石块且土层厚度在0.5米以上的耕地。除旱地外，此项技术也可应用于水田耕作。
|
||
（记者 苗文新 《人民日报》2011年8月29日，略有改动）
|
||
超级稻粉垄栽培研究取得重大突破
|
||
“同一块中等肥力稻田，粉垄栽培平均每亩干谷产量1365.0斤[2]，对照每亩干谷产量1102斤，粉垄栽培比常规栽培每亩产量增加263.0斤，增产率达23.87%；土壤肥力中等偏下田块，粉垄栽培平均每亩干谷产量1207.4斤，对照每亩干谷产量997.8斤，粉垄栽培比常规栽培每亩产量增加209.6斤，增产率为21.01%。”
|
||
这是7月22日由广西壮族自治区农业厅组织以国家水稻产业技术体系栽培岗位科学家、湖南农业大学教授邹应斌为组长的9人测产验收专家组，对农业部国家农业项目首席专家、广西农业科学院韦本辉研究员主持的“超级稻粉垄栽培研究与示范”项目，经过田间严格的面积丈量、产量过秤等后宣布的结果。
|
||
超级稻粉垄栽培，是韦本辉研究团队研究提出的水稻栽培新方法，它是在应用粉垄机一次性将稻田耕作层土壤垂直旋磨粉碎并自然悬浮成厢，回水软土时直接抛（插）秧的栽培技术。它的最大特点，操作简单易行，免除了传统灌水后犁、耙、沤等整田工序，由“水耕”改为“干耕”，耕层适当加深而不乱土层，营造了适于水稻根系好气性的“土、水、肥、气、热、菌等全新而协调”的土壤环境，有利于贯彻水稻“以根为本”的栽培理念。
|
||
在广西玉林市福绵区新桥镇和北流市民安镇实施的这一项目，两地面积分别为150亩（粉垄82亩）和30亩（粉垄20亩），先后于2011年1月和2月，采用韦本辉等和广西五丰公司研制的粉垄机，一次性粉垄深0.25米，厢宽4.0米，厢间开沟0.35米，深0.15米。超级稻品种为Y两优1号。播种时间为2月28日（福绵）、3月6日（北流）。移栽时间4月7～9日（福绵）、4月12～13日（北流）。干湿交替水分管理，施肥和病虫害防控按常规进行。粉垄栽培体现为根系发达且白根多，植株生长协调，后劲足，单位面积库容量显著增加。
|
||
受袁隆平院士的委托曾于7月11日前来广西实地考察，本次又担任测产验收组副组长的国家杂交水稻工程技术研究中心研究员白德朗博士在接受记者采访时指出，粉垄栽培是一种新的水稻栽培方法，它有利于改善稻田土壤环境，可以促进超级稻增穗、增粒、增重；采用粉垄栽培方法及其他技术，将有望提前实现袁隆平院士提出的超级稻亩产900千克目标。
|
||
湖南农业大学邹应斌教授和广东省农业科学院水稻研究所黄庆研究员等专家充分肯定了粉垄栽培方法的科学性和利用价值。与会专家认为，水稻粉垄栽培方法是一种创新性技术，增产潜力大，通过进一步研究和完善，对推动水稻高产栽培技术的革新和应用，保障国家粮食安全，前景广阔，意义重大。
|
||
超级稻粉垄栽培，是韦本辉创新团队于2010年做了初步试验取得经验的基础上取得的新成果。
|
||
此前，粉垄栽培已在玉米、甘蔗、花生、大豆、木薯、淮山药等11种旱地作物上试验种植，经广西农业厅等组织专家验收，增产达10%～30%；经检测其品质也得到提高或改善，其中大豆蛋白质增加12%，甘蔗糖分增加5.17%，木薯淀粉含量最高增加18.62%。
|
||
同一田块粉垄栽培与常规栽培超级稻效果对比
|
||
收获现场
|
||
（记者 蒋建科 人民网北京2011年8月1日电，略有改动）
|
||
二、《中国科学报》《科学时报》和科学网刊文
|
||
水稻粉垄干土抛秧增产“大跨步”
|
||
悄悄地，台风“灿鸿”走了，不像他猛烈地来，挥一挥手不带走太多粮食。7月11日，台风“灿鸿”过路广西，并带来持续降雨，导致快要成熟的部分水稻出现倒伏，而有一片稻田虽然也出现了倒伏现象，但产量没有受到明显影响。“620.23-494.16=126.07（千克）”，这是《中国科学报》记者在“水稻粉垄干土抛秧种植技术”项目测产验收现场看到的数据。
|
||
干土抛秧种植水稻
|
||
测产验收现场
|
||
这组数据是什么意思？
|
||
7月14日，广西农业科学院组织广东、湖南等省专家对广西农业科学院经济作物研究所、中国农业科学院农业资源与农业区划研究所、广西五丰机械公司和北流市民安镇农技站协作实施的“水稻粉垄干土抛秧种植技术”项目进行测产验收。
|
||
结果显示，对照平均亩产鲜谷617.7千克，按80%折干率计算，平均亩产干谷494.16千克；该技术种植的水稻平均亩产鲜谷775.29千克，按80%折干率计算，平均亩产干谷620.23千克，相差就是上面的得数，增产126.07千克，即增产25.51%。
|
||
在现场，专家组对粉垄田和对照田分别选取有代表性田块各2块，粉垄测产实收面积138.37米2，对照测产实收面积138.88米2。记者发现这样热闹的田间景象：这边在挥刀割稻，那边脱粒机轰鸣，同时还有去杂和称重人员在忙碌。
|
||
据了解，在民安镇兴上村测产验收的这片稻田为Y两优372品种，面积100亩。广西农业科学院经济作物研究所研究员韦本辉介绍，该技术种植的稻田粉垄耕作30厘米，而传统拖拉机浆耕（对照）约15厘米；施肥量同为亩施尿素14千克、复合肥60千克、氯化钾13千克；干土抛秧回水后12～14天保持田间水层，分蘖盛期后以雨水养田为主。
|
||
620.23千克，这一产量出乎了北流市民安镇农技站指导员、玉林市农技站原站长陈耀福的预料，他原本估计按80%折干率计算平均亩产干谷在550千克左右，这让种植水稻30多年的他直呼“很高兴！”然而，这一结果却在韦本辉的意料之中。以往水稻粉垄栽培在广西、湖南、河南、广东、海南等地增产率一般都在10%～20%，“那些还不是干土抛秧种植的水稻”。
|
||
这个“可以穿鞋抛秧”的简约化水稻种植模式确实改变了传统的水稻种植方式。“该技术在广西引起了较大反响，节耕节水节肥省工，预计减施化肥20%后每亩仍可增产稻谷20%以上。”韦本辉说。
|
||
当记者问及该技术是否可在全国推广时，陈耀福认为，干土抛秧后回水要维持15天3厘米以上高的水，“这是最关键的，这也要求采用该种植方法的地方水分相当充足”，当苗长到18万～22万株时开始控苗。据他介绍，如果白天抛秧，2～3小时必须回水，“最好选在下午5点多抛秧，可以第二天早晨再回水。”
|
||
韦本辉也认同这一观点。在他看来，取得这一成果的关键在于粉垄机械，“粉垄技术在全国乃至世界应用推广的关键环节是粉垄机械。”据了解，首款高效粉垄耕作机械2011年通过省级鉴定，在9省14种作物上应用；新近研制的自走式粉垄深耕深松机，最近已在广西、湖北、北京、内蒙古等大面积应用。
|
||
事实上，深耕深松也正是国家提倡的。今年政府工作报告中提出“采取深耕深松等方式提升耕地质量”；2015年《全国农业可持续发展规划（2015－2030）》也提出“采取深耕深松、保护性耕作、秸秆还田等土壤改良方式，增加土壤有机质，提升土壤肥力”。
|
||
而粉垄机械的应用得到更多专家的认同。中国农业科学院农业资源与农业区划研究所逄焕成研究员认为，机器螺旋式旋转有利于清除地里的包膜；也有人提出，在机器上添加秸秆粉碎设备，更有利于秸秆还田后腐烂。
|
||
（记者 秦志伟 《中国科学报》2015年7月22日第5版农业周刊，略有改动）
|
||
干土抛秧技术将改写水稻种植历史
|
||
一脚泥、满手脏，这是千百年来水稻种植的传统方式，即灌水浆耕移栽的模式。近日，《中国科学报》记者走进广西北流市民安镇时发现，这一观念已经被改变了。
|
||
眼前这片示范田里，绿油油的水稻秧已经很高，脚下是湿润的土地。示范田负责人、民安镇农业技术推广站陈耀福研究员向《中国科学报》记者介绍，这片水稻是采用广西农业科学院经济作物研究所韦本辉团队发明的新方法，即粉垄干土抛秧后回水种植的。记者发现，这片稻田无论从长势上还是根系发达程度上，与普通方法种植的水稻相比优势明显，甚至比粉垄后直播的水稻还略胜一筹。
|
||
“种植水稻30余年，还没发现长势这么好的水稻。”陈耀福感叹道。
|
||
“过来踩上试试！”韦本辉在稻田里边作示范边招呼记者。记者在体验后发现，稻田很有弹性。据韦本辉介绍，新方法最大的特点，是稻田形成的耕作层土壤呈海绵状，具有耕作后土壤原生态状态，透气纳氧，水稻根系发达。
|
||
据了解，韦本辉研究团队在多年研究粉垄水稻栽培的基础上，大胆创新，颠覆千年水稻灌水浆耕移栽的模式，发明了水稻粉垄干土抛秧、水稻粉垄回水抛秧等简约生态栽培新方法。
|
||
“这是一种稻田经干田粉垄深耕深松28～30厘米后，采用干土直接抛秧后回水种植水稻的新方法。”韦本辉告诉《中国科学报》记者，目的是节耕、节水、省工、高效，稻田内的土壤、肥料和水几乎不外流。这将改变人们对种植水稻一脚泥、满手脏的“怕农”观念。
|
||
记者看到的这片示范田是4月2日经粉垄干土抛秧后回水种植的水稻。5月14日，经广西农业科学院、玉林市农业科学院、玉林市农业推广站专家和民安镇技术人员现场考察，该方法种植的水稻生长正常、长势好。
|
||
广西农业科学院院长白先进和广西大学副校长陈保善在接受《中国科学报》记者采访时表示，对此种方法种植水稻的效果非常期待。
|
||
韦本辉告诉记者，“这种挑战现行水稻栽培理论，体现人与自然和谐、人与生物伦理道德”的新方法种植的水稻将在7月10日左右收割。
|
||
（记者 秦志伟 《中国科学报》2015年6月10日第5版农业周刊，略有改动）
|
||
湖南实施粉垄技术助杂交稻增产一成
|
||
近日，一项由广西农业科学院联合湖南杂交水稻研究中心、湖南农业大学共同承担的“水稻粉垄栽培示范”项目，在湖南省隆回县通过了由湖南省作物学会组织的现场测产。测产结果表明，实施粉垄技术对杂交水稻的增产效果明显，幅度可超过10%。
|
||
粉垄技术是对传统耕地方式的一次重大改进，是指在拖拉机上配装螺旋形钻头耕具、高速旋转横向切割粉碎土壤的新型耕地方式，由于变传统的“翻耕”为“粉碎”，无须翻转土层即可实现深耕深松。
|
||
粉垄技术发明人、广西农业科学院研究员韦本辉告诉记者，该技术6年来已在广西等9省（区）的13种作物上推广应用，并得到当地农民的高度认可。此次在杂交水稻发源地湖南省进行示范和测产，得益于与袁隆平院士领衔的湖南杂交水稻研究中心等单位的首度合作。
|
||
韦本辉表示，作物根部以下的深层土壤是一个天然“养分库”，但传统的耕作方式使得对该部分养分的利用率较低。而粉垄技术不仅具有极强的增产潜力，还有利于减少田间化肥农药的使用量及提高深层土壤的蓄水率，体现了袁隆平提出的“良法、良田、良态”的统一，如能与“良种”更好结合，将有望为我国的超级稻攻关做出更大贡献。
|
||
（记者 成舸 通讯员 贺根生 石世桢 《中国科学报》2014年9月24日04版综合版，略有改动）
|
||
袁隆平：期待粉垄技术在全国推广
|
||
自2009年起，粉垄技术已陆续在我国9省（自治区）的水稻、玉米、小麦等13种作物上试验示范，且效果明显。袁隆平院士更是对该技术给予高度评价——
|
||
7月16日，“杂交水稻之父”、中国工程院院士袁隆平在长沙听取粉垄栽培技术试验示范汇报后，对这项被誉为“农业耕作革命性变革”的新技术给予高度肯定，认为“粉垄技术可在全国推广”。
|
||
对农业创新有着极强敏感度和极高热情的袁隆平，早在4年前就对粉垄技术予以高度关注。
|
||
2011年，当他得知粉垄栽培不增甚至降低投入，并可使玉米、小麦、水稻和马铃薯等作物增产后，便派湖南杂交水稻研究中心专家到广西实地考察调研。随后，拨出经费支持中心对粉垄技术应用展开研究，并于2013年在三亚进行杂交水稻超高产粉垄栽培示范。
|
||
今年，中心又分别在湖南沅江、隆回开展常规稻（早造）直播和超级杂交稻（中造）粉垄耕作新技术试验示范。7月15日，经益阳市农业局组织专家测产验收，沅江市罗阳镇示范片粉垄稻亩产稻谷469千克，比传统耕作稻每亩增产15%。隆回超级稻示范片内的粉垄稻，目前长势也明显优于对照组。
|
||
粉垄栽培是一项与传统犁翻模式完全不同的新农耕技术，因其深耕而不乱土层、土块细松，具有活土、释肥、保水、增氧、增温、淡盐等功效，很快受到应用者欢迎。
|
||
试验表明，从2009年至今，该技术陆续在广西、辽宁、宁夏、河南、广东等9省（自治区）的水稻、玉米、小麦等13种作物上试验示范，效果明显。玉米、小麦等可增产30%，水稻增产20%，马铃薯、甘薯等增产30%以上……同时，耕作一次可免耕两至三年。
|
||
中国农业科学院专家从2011年开始，在河北省沧州市吴桥县定点持续试验粉垄耕作30厘米，第二季冬小麦产量达7549千克/公顷，比拖拉机旋耕增产34.2%；第三季夏玉米产量达13127千克/公顷，比拖拉机旋耕增产31.2%。
|
||
在广西北流市试验点，2011年经粉垄耕作的稻田，第一季稻谷增产23.8%，至第六季仍增产18.8%，一至六季水稻净效益平均每季增加21.8%。
|
||
目前，粉垄技术已受到农业部和诸多农业专家的高度关注。
|
||
中国工程院院士、中国农业大学教授戴景瑞在了解粉垄耕种试验情况后认为，这是农耕方法上的重大变革和创新，是作物栽培技术的一大突破。刘旭、赵其国、蒋亦元、谢华安等院士在了解粉垄栽培试验示范情况后，都给予肯定、支持。
|
||
中国农学会耕作制度分会常务理事、中国农业科学院研究员逄焕成在实地考察后认为，粉垄栽培可从根本上解决旱地土壤瘠薄、保水保肥能力低、根系难以深扎等问题。
|
||
2013年6月，农业部派出专家组到广西实地考察。
|
||
袁隆平对粉垄技术的高度评价，让在场的粉垄技术研发者、广西农业科学院研究员韦本辉深受鼓舞。
|
||
他说，李克强总理在今年《政府工作报告》中提出要发挥深松整地对增产的促进作用，粉垄栽培正是“节本增效”、实现深松整地的有效方法。
|
||
韦本辉认为，我国10亿公顷耕地如采用粉垄技术，对耕作层深松1倍，可增贮天然降水400亿米3，盘活土壤原生养分后可减少化肥施用量70多亿千克。按每亩增产50千克计算，新增粮食可多养活3亿多人。
|
||
他表示，要进一步拓展思路，加强合作，加快成果推广。
|
||
不过，粉垄技术要在全国推广，还有很长一段路要走。
|
||
湖南杂交水稻研究中心研究员白德朗认为，粉垄技术推广目前亟待解决的问题是粉垄机，要让有实力的企业加入进来，生产出高效低耗和适应不同区域、作物需求的粉垄机械。
|
||
“如何将该技术更好地向全国推广？”面对《中国科学报》记者的提问，袁隆平回答说，应通过媒体科学、求实的报道，进一步推进成果传播，让更多的地方、更多的人了解粉垄技术；政府有关部门应重视、支持粉垄技术的推广应用，让更多的农业科研单位、企业参与到粉垄技术的试验、推广和应用中来；抓关键、抓重点，完善粉垄机，先抓好在黏土地的应用。
|
||
袁隆平认为，在黏土地采用粉垄耕作，可增强透气性，效果会更好。
|
||
（记者 贺根生 《中国科学报》2014年7月21日第4版综合，略有改动）
|
||
粉垄栽培开启农耕新模式
|
||
良法造良田
|
||
粉垄栽培技术是广西农业科学院经济作物研究所研究员韦本辉发明的一项利用拖拉机带动机械螺旋形钻头垂直、横向切割粉碎土壤并可直接种植作物的新型耕作技术。长期从事旱地和节水农业研究的张正斌也称它为“粉垄深旋耕技术”。
|
||
“它能够打破犁底层，形成更大的土壤水库，并高效利用天然降水和灌溉水资源，增加土壤松土量、通透性和微生物数量。”张正斌告诉记者，粉垄深旋耕技术不仅能激活土壤酶活性并加快土壤养分的速效释放，还能形成良性的农田生态环境，让作物大根、深根和壮根。
|
||
与当前推广的浅耕层（水平轴）旋耕技术不同的是，粉垄深旋耕技术能够根据作物种植的需要，垂直入土30～60厘米，通过高速旋转、横向切割来粉碎土壤，代替传统犁翻碎土，一次前行就可完成传统犁、耙、打的全部耕作程序。
|
||
在我国输不起的18亿亩耕地红线下，这个看似简单的办法却具有显著提高农田产量的潜力，也为国家粮食增产找到了新思路。
|
||
韦本辉对《中国科学报》记者表示，广西农业科学院经过多年在广西、甘肃等9个省（自治区）进行粉垄栽培应用示范，测产结果显示，马铃薯、木薯、甘薯、甘蔗、桑树等作物增产30%～50%，水稻等禾谷类作物增产10%～30%。
|
||
张正斌表示，通过粉垄深旋耕高效农业耕作栽培模式的建立、示范与推广，充分发挥其在中低产田地中的改造作用，将有益单位面积产量提高，是实现我国粮食持续新增的关键措施之一。
|
||
潜在的应用前景
|
||
在我国，同一类型地区粮食单产水平悬殊，高的亩产500～1000千克，低的只有200～333千克，相差2～3倍。另外，全国12178万公顷耕地中有2/3为中低产田，其耕作松土层只有15厘米左右，这对提高作物单产极为不利。
|
||
在张正斌看来，粮食新增关键在于挖掘单位面积的生产潜力。若全国60%的中低田应用粉垄松土层加深至25～30厘米，通过良种加粉垄耕作良法叠加效应，就可实现巨大潜力的粮食新增。
|
||
他给记者算了一笔账，若全国18亿亩耕地实施粉垄耕作5亿～10亿亩，就可增加0.5亿～1亿亩“耕地水库”，其生产能力可相应提高10%～20%；我国主要粮食作物年种植16.5亿亩中的40%，即6.6亿亩应用粉垄技术，就可增产粮食660亿斤，养活1.65亿人。
|
||
另外，粉垄耕作技术还可提高肥料效率10%以上，提高水分利用效率20%以上，提高作物净光合速率10%以上，提高产量潜力平均可在10%～15%。
|
||
在甘肃，粉垄后土壤水分增加27%、0～30厘米土壤全盐含量降低38.2%；在宁夏，粉垄后0～20厘米土层盐分含量降低54%；在辽宁，粉垄后土温提高1～4℃；在河北，粉垄玉米产量水分利用效率提高39%。
|
||
而这些自然正能量性效应，也都是传统耕作无法比拟的。
|
||
不久前，广西壮族自治区政治协商委员会一行5人来到广西农业科学院对粉垄农耕新技术进行考察调研。专家普遍认为，粉垄农耕技术已经具备在国内大面积推广示范的可能性。
|
||
大面积推广仍需时日
|
||
作为技术发明人，韦本辉相信，作为一种新的农耕方法，粉垄技术一旦被人们认识并推广开来后，就“有可能对中国甚至世界的农业发展和粮食安全带来积极而深远的影响”。
|
||
不过，粉垄栽培技术虽然在我国取得了可喜的成效，但与全国甚至世界性大面积推广应用还存在一定距离。
|
||
曾经参与考察调研的几位专家为此建议，就像当年杂交水稻研究一样，粉垄技术也应该从国家全局发展的民生性、战略性的高度上，重视其研发，特别是粉垄机械的研发与生产。
|
||
例如，运用现代材料、自动控制、电子包括卫星导航等技术，以及利用现有粉垄机专利技术原理加以二次设计制造世界最先进的粉垄农机等。
|
||
张正斌则建议，国家还应在推广粉垄深旋耕作技术、机械制造及销售等方面给予优惠政策和补贴支持，让这一新耕作模式在我国农、林、草业高产高效发展，西北地区生态重建及盐碱地改良中发挥重要作用。
|
||
另外，他还建议国家有关部门将粉垄栽培这一新模式列入国家和各省科技计划，组织全国联合攻关，进一步完善和形成粉垄深旋耕高效农业配套技术体系，逐步在全国进行大面积示范推广。
|
||
（记者 李惠钰 贺根生 《中国科学报》2013年8月7日第5版，略有改动）
|
||
粉垄栽培：让超级稻再增产
|
||
慧眼寻良法
|
||
能否通过改良耕作方法实现高产田再增产，从而加快实现超级稻亩产1000千克的目标，是袁隆平团队近年来的攻关策略之一。
|
||
在袁隆平看来，夺取超级杂交稻高产，必须有良种、良法、良田和良态的配套。为此，在精心选育高产、优质杂交稻品种的同时，他把目光投向了探寻良法、改造良田。
|
||
2011年7月，在得知水稻试验中应用广西粉垄栽培技术效果显著后，袁隆平派人到玉林试验田实地考察，随后又为开展超级稻粉垄栽培试验拨出专款。
|
||
次年10月，他在湖南听取粉垄栽培项目主持人、广西农业科学院研究员韦本辉的汇报后，提出在三亚育种基地进行粉垄稻试验的想法。
|
||
那么，粉垄技术在沙壤土稻田中的应用效果究竟如何？
|
||
去年12月17日，粉垄机开进三亚，进行干田粉垄，耕作深度25厘米左右，对照为传统浆耕整田；12月27日，插秧移栽，品种为广湘24S/R374，整个生育期粉垄与对照肥水管理在同条件下进行；本田生育期为120天。
|
||
高产田增产有道
|
||
今年4月底，正是示范田的稻谷收获季节。
|
||
验收专家组按规定，从粉垄与对照区分别取3个点，对每个点面积6米2的稻子进行收割、脱粒、称重，计算出亩产量和增产率。
|
||
结果表明，粉垄、对照各3个点的稻谷总重分别为22.2千克和20.8千克，折湿谷亩产分别为822.2千克和770.4千克；按折干率85%计算，亩产干谷分别为698.9千克和654.8千克。粉垄比对照每亩增产44.1千克，增产率为6.73%。
|
||
黄庆表示，粉垄栽培对水稻增产确实有效，尤其是经多年改良的沙质高产示范田能增产6%，说明高产田采用粉垄技术仍有潜力可挖。
|
||
他认为，长期以来，我国农作物生产对种子、肥料比较重视，对耕作栽培技术的研究不够。粉垄作为一种新的耕作方法，可让土壤中的有效养分进一步发挥，为作物营造更好的生境。而且，与靠大肥、大水、增加投入的增产模式相比，粉垄栽培更有利于环保与节水。
|
||
湖南杂交水稻研究中心研究员宋春芳认为，一项新技术在水稻生产中应用，增产小于5%，可能带有偶然性；如果增产达到6.7%，则是了不起的成绩。
|
||
技术推广有待完善
|
||
不过，在验收专家看来，虽然高产田粉垄栽培试验取得初步成效，但有些地方仍有待完善。
|
||
“如何通过进一步试验，制订出适应不同地区、不同作物利于粉垄技术特点发挥的耕作、管理方法，是粉垄栽培技术推广的关键。”黄庆说。
|
||
同时，测产收割中，每个点的粉垄稻穗比对照明显多了很多，但稻谷过秤后有的点重量相差不大。仔细观察会发现，粉垄稻的结实、充实率还不是最佳，说明氮肥施用过多。因此，在粉垄稻的施肥、用水等管理上，应作适当调整。
|
||
宋春芳认为，粉垄机操作使用还不太方便，应根据不同地区、不同土壤和不同作物的需要加以改进，开发出价格低、效率高、易操作的新机型。
|
||
韦本辉则表示，将通过加强合作，对粉垄栽培试验、示范中反映出的土壤提温、降盐、保水等现象开展研究，扩大试验示范。
|
||
链接
|
||
粉垄栽培技术是指应用粉垄机，按照不同作物种植需求，将土壤垂直旋磨粉碎并自然悬浮成垄，在垄面种植作物的配套栽培技术。
|
||
粉垄耕作深耕深松，可以活土、保水、透气，能促进作物生长发育，尤其是用于黏土，效果会更好。
|
||
（记者 贺根生 《中国科学报》2013年5月8日第4版综合，略有改动）
|
||
粉垄栽培技术通过鉴定
|
||
近日，“农耕新方法粉垄及其应用研究”项目通过由广西壮族自治区科技厅组织的鉴定。鉴定会上，中国工程院院士、中国农业科学院副院长刘旭表示，作为一项新耕作技术，粉垄栽培是对几千年传统耕作技术的挑战，具有原创性，增产效果明显，有很好的推广前景，但还需要进一步扩大区域、加强作物试验和增产机理研究。
|
||
粉垄栽培是利用新发明的一种粉垄机械，垂直对土壤横向快速旋磨粉碎、自然悬浮成垄（厢），可在面上直接种植作物的配套技术。
|
||
该技术由广西农业科学院研究员韦本辉领衔的项目组研发，已在广西、甘肃、辽宁等8省（自治区）的水稻、玉米、甘蔗等13种作物上试验应用，一般较传统耕作增产10%，高的可达30%。
|
||
北京大学教授林忠平到地里看了粉垄机作业和栽种的作物后说：“这项技术虽然简单，却很管用，有利于生态农业的发展、土壤肥力的提升、荒野土地的利用，也有利于节水。”
|
||
曾多次参加该项目作物试验验收的广西农业推广总站总农艺师陈德威亦表示，粉垄栽培技术较好地解决了作物好气性栽培，保证可让作物增产。
|
||
同时，鉴定专家们也提出了很多需要完善的地方。中科院植物所研究员宋松泉认为，此技术与以往的深耕方法如旋耕不一样，虽增产效果明显，但对增产机理的探索还是初步的，应进一步加强研究。
|
||
刘旭则表示，近年来对耕作方法一直存在争议。粉垄在南方推广应没问题，但如果要在北方推广，遇到的问题会多些。“北方对土壤不仅讲深耕，播种后还要压实，即‘旋耕耙实’。同时，不同作物深耕究竟多少为好，是否每年都要粉垄等都需进一步研究。”
|
||
在粉垄机械上，有的专家也提出了建议。广西农机研究院高级工程师莫建霖认为，应在粉垄机具的耐用性、耕作效率、降耗方面进一步改善。
|
||
（记者 贺根生 《中国科学报》2012年4月9日第4版，略有改动）
|
||
广西粉垄机诞生记：改革犁耕模式 提升土地效益
|
||
粉垄耕作产生的奇迹
|
||
人类农耕历史，是一部农业工机具不断变更的历史。从最早的刀耕火种，到人力整地、畜力整地、拖拉机整地，每一次先进工具、机具的推出，都会带来农业生产的巨大进步。粉垄机也不例外，它一推出便取得了显著的效果。
|
||
2009年12月8日，广西农业厅组织中国农大、湖南农大等单位的专家，在武鸣县对采用粉垄机耕地种植的作物进行现场测产，淮山药鲜薯亩产3779.1千克；木薯华南205、华南8号和华南10号等3个品种鲜薯亩产分别达3384.6千克、3627.9千克和3481.9千克，均比传统栽培增产30%。
|
||
2010年，粉垄耕种玉米、花生和大豆试验，又分别比传统耕作（对照）的增产25.6%、13.7%和10%。在广西支柱经济作物甘蔗粉垄栽培试验中，亩产比对照增27.3%，比传统耕种每亩多收原料蔗1吨多。
|
||
粉垄耕种在12种旱地作物增产10%～30%的基础上，2011年，又推广到粮食主产作物水稻上试验，并获成功。
|
||
2011年11月5日，广西农业厅组织专家在玉林市福绵区辛仓村对粉垄晚稻测产，亩产达614.3千克，比对照常规栽培田增产52千克，增产率9.25%；加上粉垄栽培早稻亩产682.5千克，早晚两造亩总产1296.8千克，比对照田增产183.5千克，增产16.48%。
|
||
粉垄耕作还走出广西，推广到湖南、河北、辽宁、宁夏、甘肃等省及自治区，均取得了很好效益。
|
||
2011年9月21日，宁夏回族自治区农牧厅组织专家对粉垄耕种淮山药验收，日本新大和长芋、黄金山药、铁棍山药亩产分别达到3477千克、3168千克和978千克。
|
||
2011年9月23日，兰州大学、甘肃省发展和改革委员会等单位的专家在该省定西市现场测产，粉垄覆膜栽培马铃薯，比当地最优技术全膜双垄沟栽培的亩产增加35.4%。
|
||
粉垄耕种的作物品质也有改善。经有关机构检测，粉垄稻米整精米率、蛋白质单项质量比对照的提升2个等级；定西粉垄马铃薯粗淀粉、维生素含量增加30%。
|
||
同时，发现旱地粉垄耕作还提高了土壤的贮水能力。粉垄深耕25厘米、60厘米比拖拉机深耕20厘米，贮水量每亩分别增加166.9%和309%。
|
||
粉垄机耕种效果，消除了示范点村民对粉垄栽培的疑虑，纷纷要求明年增加粉垄稻种植面积。
|
||
粉垄机耕种效果，引起了我国农业专家的广泛关注。
|
||
中国工程院院士、中国农业大学教授戴景瑞，在了解粉垄耕种试验情况后认为，“这是农耕方法上的重大变革和创新，是作物栽培技术的一大突破。”
|
||
2010年10月，中国农学会耕作制度分会常务理事逄焕成研究员，在广西实地考察后认为，“粉垄栽培可从根本上解决旱地土壤瘠薄、保水保肥能力低、根系难以深扎等问题。”
|
||
2010年12月，甘肃省农业科学院副研究员吕军峰在南宁观摩后写下：“粉垄栽培技术对西北地区旱作农业发展和生态环境治理将有重要作用。”
|
||
2011年7月，国家杂交水稻工程技术研究中心研究员白德朗参加粉垄稻验收后说：“粉垄栽培超级稻比对照常规栽培的单产增产20%，这是一个奇迹。”
|
||
产研合作的结晶
|
||
牛顿说过：“如果说我比别人看得更远些，那是因为我站在了巨人的肩上。”
|
||
问及粉垄机成功开发原因，其主要发明人韦本辉回答说：“这是在前人成功的基础上，总结、实践的成果。”
|
||
韦本辉从农村走出来，现为农业部淮山药行业科研专项首席专家、木薯产业技术体系岗位科学家，他向记者讲述了粉垄机研发的经过。
|
||
长期的农村生活与多年的作物栽培试验经历，让韦本辉与课题组同志深深认识到，土壤疏松有利于作物生长。
|
||
虽然这一理论书上早已有之，但土壤怎样疏松才有利作物生长并未得到解决。
|
||
他们从木薯、淮山药专用旋磨机得到启发。2009年初，委托桂林一农机厂制造出双钻头的粉垄机，在广西宾阳、武鸣等地进行马铃薯、淮山药和木薯种植试验，虽效果不错，但存在动力不足、效率太低、成本较高等问题。
|
||
为了能研制出更好、更适用的粉垄机，2010年5月，韦本辉带着对双钻头粉垄机的改进意见来到玉林市容县，找到广西五丰机械有限公司。
|
||
五丰公司是一家专门从事耕整机、微型水稻联合收割机、甘蔗中耕培土机等农用机械生产的民营企业，年产农机2万多台，规模虽然不算大，但公司董事长李深文却有很强的创新意识。
|
||
“这任务，我们接了！”听了韦本辉介绍后，李深文爽快地回答。
|
||
于是，一项产研合作开展粉垄机研制的课题，在没有政府投入的情况下由此正式进入了攻关阶段。
|
||
粉垄机是以传统的拖拉机为动力，由于它需带动多个钻头，垂直旋转、水平行进，因此原来的传动装置不能适应。如何让动力与行进速度均衡协调，便成为研制粉垄机的关键。
|
||
为此，五丰公司组织了专门技术攻关小组，对原来的样机进行解剖分析，针对存在的问题逐一加以改进。这期间韦本辉也多次来到企业，与他们共同探讨改进方案，经过5个月的奋战，终于研发出第一代粉垄机，并向国家知识产权局申请了发明专利。
|
||
第一代粉垄机，发动机马力为50匹，螺旋钻头由2个增至5个，耕作效率有了很大提高。
|
||
随后在马铃薯、玉米、木薯、大豆等作物栽培试验示范中收到很好的效果。
|
||
在试验示范中完善
|
||
“粉垄机成果之所以能快速转化，还有一个重要原因，就是在示范中不断完善。”李深文说。
|
||
一项新技术产品的完善不可能一步到位，而作为一个民营企业也不能等到产品完全成熟后才示范应用，只能一边试用，一边改进。
|
||
2011年10月13日，一场别开生面的粉垄冬种马铃薯现场会在韶关市曲江区枫湾镇举行，广东省农业科学院副院长李康活亲自主持会议，省农业科学院作物所、水稻所及韶关市曲江区有关领导、专家、企业家和当地村民，冒雨到现场观摩粉垄机作业。
|
||
其实，组织这样的现场会广东不是第一家。从2011年开春至今，五丰公司的粉垄机耕组已先后转战湖南、河北、辽宁、河南等省，在推广示范中既展示了粉垄机的功能，也收集到对粉垄机改进的意见和建议。
|
||
说到这，李深文给记者讲起粉垄机在沈阳示范耕作的经历。
|
||
2011年4月7日，五丰公司应邀派出3位师傅，用汽车载着粉垄机北上沈阳。经过3天车程，于9日抵达辽宁，10日在昌图县进行粉垄玉米地作业示范。
|
||
自20世纪80年代以来，我国农业机械化耕作程度越来越高，但由于连年使用拖拉机带铧式犁或旋耕机进行浅翻、旋耕作业，致使形成了一层坚硬、封闭的犁底层，影响了作物生长。
|
||
听说粉垄机深松效果好，当天中国农业科学院、辽宁省农业科学院的专家，辽宁省昌图县委、政府领导，以及附近村庄的农民都来到现场观看。
|
||
“粉垄机对打破北方玉米地犁底层确实起作用。我给你们提点意见，改进后效率上来了，我们县将大批购买你们的粉垄机。”学农机专业的县委书记刘雁看了粉垄机耕地后说。
|
||
刘雁的一席话让机耕组深受鼓舞。根据反馈回来的信息，针对耕作速度慢、功能不够配套等问题，他们采用先犁后磨、拖磨结合，以减少阻力；通过加大动力，更换刀片材料，提高作业效率；开发多种类型配套机具，以适应不同地区的耕作需要。
|
||
经过6个月的不断改进，成功地开发了第二代粉垄机。
|
||
第二代机型马力有90匹、190匹，其中90匹可带动7个钻头，整地作业效率提高了30%以上，松土层比传统机耕深8厘米以上。90匹粉垄机在稻田作业每小时可耕田3～4亩，每亩耗油2.5～3升。
|
||
中国工程院院士、东北农业大学教授蒋亦元在了解了粉垄机使用情况后，认为粉垄机垂直螺旋打碎土壤也是一种深松的方式。而且实现了在旱田条件下进行水田整地作业，简化了水稻种植流程（稻田干打，回水软土直接移栽，免除犁耙环节），“是很大的成绩”。
|
||
但他同时指出，由于深松是耗能较大的整地作业，粉垄机应按当地的自然条件、作物的类型等进行选择性试验。
|
||
粉垄机的诞生，是对沿用千年犁翻耕作模式的重大挑战，为我国深松整地、改良土壤增添了新机型，为土地升值、粮食增产带来了新希望。但也要看到粉垄机是一种新型农机具，如蒋亦元在给韦本辉信中所说的，还应在诸如能耗、效率及效益，甚至部件的结构、运动参数等方面进行测试、试验。
|
||
记者问到下一步打算，李深文坦言，粉垄机要适应不同地区、不同作物应用，还有许多工作要做，要进一步提升机器作业效能，需要农机专家的帮助，需要国家和地方政府的支持。
|
||
但不管怎样，韦本辉等和五丰公司还是充满信心，决心把粉垄机进一步完善，首先在中低产田良田化改造工程中发挥作用，同时更好地服务农业，造福农民。
|
||
（记者 贺根生 《中国科学报》2012年1月1日B27专题，略有改动）
|
||
甘肃：马铃薯粉垄栽培比照双垄沟增产35%
|
||
粉垄栽培马铃薯在广西获得增产，能否在中国薯都——甘肃定西也能增产？9月23日，由兰州大学、甘肃省发展和改革委员会等单位专家组成的检测组，对甘肃省农业科学院旱地农业研究所实施的“西北干旱半干旱区作物粉垄栽培研究与示范”项目进行现场测产验收，认为粉垄栽培技术用于马铃薯和玉米种植增产效果明显，实测粉垄覆膜栽培马铃薯亩产达到1168千克，比对照当地最优技术全膜双垄沟栽培的亩产862千克增产35%。
|
||
据项目负责人吕军峰副研究员介绍，甘肃属西北黄土高原干旱半干旱地区，是我国马铃薯生产的主要产区之一，由于长期浅耕，耕作层下形成坚硬的犁底层，致使蓄水保墒能力弱，农作物难以稳产增产。为了破解这一难题，甘肃省农业科学院旱地农业研究所2010年从广西引进粉垄栽培技术，在该省中部干旱半干旱黄土高原丘陵区（定西市）设点（安定区团结镇高泉村）进行试验示范。粉垄覆膜栽培马铃薯，于今年4月20日用粉垄机粉地，4月24日下种，对照全膜双垄沟栽培同时进行，施肥管理同等。
|
||
虽然今年遭春旱，但粉垄覆膜栽培马铃薯还是获得较高产。当天，专家组以随机选取5.5米2，重复3次实测产量，并按缩值系数0.85折合平均亩产，粉垄覆膜栽培马铃薯1168.36千克，对照全膜双垄沟栽培马铃薯862.9千克，较之增产305.4千克，增长35.4%。
|
||
以兰州大学资源环境学院院长王乃昂教授为组长的专家组认为，此技术在西北干旱半干旱地区应用前景广阔，应在粉垄机的效率和降低耕作成本上下功夫，并应结合当地环境和作物特点进一步做好试验研究，完善配套设备。
|
||
农业部草地农业生态系统学重点开放实验室副主任、兰州大学教授王锁民表示，愿与广西合作，将这一技术用到草原、盐碱地牧草恢复和沙漠植物肉苁蓉种植试验示范。
|
||
（记者 贺根生 《科学时报》2011年10月17日B2技术·经济，略有改动）
|
||
耕耘在希望的田野上——粉垄栽培改造中低产田试验示范采访记
|
||
粉垄稻禾苗站住了！
|
||
4月13日，晴。
|
||
今天，记者随广西农业科学院经济作物研究所韦本辉课题组，从南宁前往玉林考察粉垄栽培超级水稻。
|
||
粉垄栽培，是采用专用机械垂直旋磨粉碎土壤，使其自然悬浮成厢（垄）种植农作物的新耕作方法。其方法简单，易于操作，省工省时，效果显著。此前已在玉米、甘蔗等11种旱地作物种植中应用，增产10%～30%。
|
||
但此法能否用于水稻种植？虽说此前曾做过试验，但科研人员心中还是没底。
|
||
“经过摸索，我们采用‘水田干耕’法，即在冬天水田干水后耕作，待插秧前再放水泡田插秧，已解决水田如何粉垄耕作的难题。现在就看秧苗能否在粉垄田扎根站立。”韦本辉说。
|
||
上午11点，到达玉林市福绵区新桥镇辛仓村。一下车，大家就快步走向试验田。
|
||
“秧苗都立起来了！”韦本辉兴奋地说。
|
||
下午，大家又来到距玉林30多千米的北流市民安镇兴上村。这是课题组在玉林布的第二个示范点。
|
||
“怎么这几块田表面这么平？”韦本辉问。
|
||
“村民认为泥团太大、不平，用耙拉了一下。”农技员梁景回答。
|
||
虽然事先给村民讲过这是一种新的水稻耕种方法，可千百年来老祖宗传下来的“规矩”认为，稻田耕作得“一犁两耙，再拢平”，表面都有一层泥浆。现在粉垄耕作，泡水后土壤团粒较大，插秧、特别是抛秧的禾苗能生长吗？有人还是心存疑虑。
|
||
一位站在田边的中年妇女用北流话大声质问：“你们这样种田，找得到吃的吗？”
|
||
有了福绵的经验，韦本辉心里有了底。于是交待：“那几厢没耙的田不用平了，可直接在上面插（抛）秧。”
|
||
粉垄稻根多且白活力强
|
||
4月21日，晴。
|
||
时隔8天，记者今天又随专家前往玉林。
|
||
抵达福绵时近中午，大家顾不上吃饭，便直奔大田。发现粉垄稻禾苗绿油，比传统栽种的强壮。
|
||
课题组小刘下到粉垄田，用小铲在禾蔸边挖开一个口，表面干燥的土壤下面却渗出水来。他分别从粉垄、传统田取出两蔸禾苗，用水轻轻冲掉泥后，发现粉垄稻根系特别发达、鲜白；而常规栽培稻，根系多呈棕褐色。
|
||
广西农业科学院水稻研究所原副所长吴汉林说：“白根多，说明粉垄稻生长活力强。”
|
||
经取样、检测、分析，粉垄抛秧比常规抛秧分蘖、白根、总根数和根长分别增加33.33%、177.14%、14.53%和19.69%。
|
||
下午3点，大家又来到北流试验点。田间随机抽查，粉垄抛秧根系同样鲜白，长度比常规抛秧一般增加3～4厘米。
|
||
在总结会上，专家认为，粉垄稻土壤呈海绵状，提高了保水性能，促进了根系生长，植株生长相对扎实。下阶段在分蘖前期要浅水促根，到了分蘖盛期则以沟水养根，以促禾苗数量。
|
||
增产不是梦
|
||
5月28日，晴。
|
||
今天课题组邀请广西大学农学院教授江立庚等专家，前往粉垄稻试验点考察。
|
||
粉垄稻远看上去一片青绿，近看叶尖已开始泛黄，且植株较高，叶片多呈三角、厚直。吴汉林说：“这样的禾苗抗病虫害能力强。”
|
||
玉林农技站罗站长说，两天前来检查，平均每穗达到215粒。说完他拔出一株，剥开包叶，露出一粒粒晶莹的青白色谷胞，引来了一片赞叹。
|
||
副研究员甘秀芹从他手中接过穗子数了起来，几分钟后报告说，共有318粒，又让大家兴奋了一阵。随后又抽查了几株，平均下来超过200粒。
|
||
从田里回到农户家，吴汉林与陈耀福拿出计算器作产量预测。按每亩保20万穗、每穗140粒，千粒重26克，亩产可达700千克。
|
||
比预想的要好
|
||
6月23日，雨。
|
||
今天课题组邀请广西专家对粉垄稻抽穗期有效穗和穗粒性状进行调查评估。
|
||
专家们经过一个多小时的紧张工作，先完成了辛仓村点的观察、测定。
|
||
午饭后，他们又来到兴上村。这时天下起了小雨，专家们冒雨下田。
|
||
这里的稻子虽刚开始抽穗，但一眼望去还是可以看出粉垄的比常规的好。
|
||
专家组公布了现场观测、评估意见：
|
||
粉垄稻平均每亩有效穗22.67万穗，每穗187.9粒，比常规种植的分别增加23.97%和4.76%，每亩库容量增加29.88%。
|
||
收获喜悦
|
||
7月22日，晴。
|
||
粉垄稻经过130多天的生长期，迎来了收获。今天，由广西壮族自治区农业厅组织来自区内外大学、科研院所和管理部门的9名专家，对粉垄稻进行测产验收。
|
||
上午，经历了对粉垄栽培水稻从质疑到相信，从希望到践行的辛仓村民，早早就聚集在田头等候开镰。
|
||
专家们到后，分成两个小组，按农业部验收规定，分头展开验收工作。
|
||
大暑将至，阳光照在人身上火辣辣的，不一会衣服就湿透了。
|
||
下午，验收组组长、湖南大学教授邹应斌宣布了验收结果。
|
||
验收结果让人感到惊喜。
|
||
国家杂交水稻工程中心研究员白德朗说，粉垄栽培让水稻生长的每一个阶段得到改善，产生叠加效应，单产大幅提高。这将为袁隆平院士提出的超级稻亩产900千克目标提前实现做出贡献。
|
||
广东省农业科学院研究员黄庆希望能将此法引入广东试验。
|
||
对推广粉垄栽培稻更急迫的自然是示范点县、市。福绵区农业局局长告诉记者，下一步将先在一些农业专业大户中推广，然后逐步扩大。
|
||
邹应斌在肯定粉垄栽培的同时，建议课题组在如何保水、保肥，粉垄机械如何适应不同地区、环境，提高效率等方面进一步研究。
|
||
许多专家和农户都十分关心粉垄机的价格和耕作成本。在兴上村，当看到现场摆放着三台不同规格的粉垄机时，大家纷纷围上来，向五丰公司李总打听起价格。
|
||
粉垄稻示范初战成功，也让项目组深受鼓舞。韦本辉说：“接下来我们将在现有粉垄稻田上进行免耕、再生稻种植试验，并在晚稻收割后，冬种马铃薯。我们要探索水稻加旱作物连作或轮作新种植模式，让水稻耕作朝着‘少耕、免耕、节能、节水、省工、省时’的方向迈进。”
|
||
（记者 贺根生 《科学时报》2011年8月8日A2综合，略有改动）
|
||
粉垄栽培水稻大幅增产
|
||
7月22日，“超级稻粉垄栽培示范”项目现场验收在广西玉林市福绵区辛仓村进行。测产结束后，验收组宣布：对比试验，同一中等肥力稻田，粉垄栽稻平均每亩干谷产量为682.5千克，比对照常规栽培亩产551千克，增产23.8%；中产田示范，肥力中等偏下田，粉垄栽培亩产干谷603.7千克，比对照亩产498.9千克，增产21%。
|
||
验收组成员、国家杂交水稻工程技术研究中心研究员白德朗在接受《科学时报》记者采访时说：“10天前受袁隆平院士指派，到玉林考察过粉垄稻，验收结果让我感到惊喜，水稻单产增产5%就是一个突破，增产10%就是一个飞跃了。在中产田粉垄栽培超级稻比对照常规栽培单产增产20%，这不能不说是个奇迹。它将为加快实现袁隆平院士提出的超级杂交稻亩产900千克目标做出贡献。”
|
||
因“粉垄稻示范”成果惊喜的还有当地农户。村民黎礼全指着已收割的粉垄稻田兴奋地说，这块曾经的低产田，过去一亩只收350多千克谷，现在亩产快500千克了。
|
||
粉垄栽培是由广西农业科学院经济作物研究所研究员韦本辉及课题组研发的，采用专用粉垄机，通过旋磨、深松土壤，一次性完成犁、耙、起垄、开沟的新耕作方法。该方法在玉米、甘蔗、大豆等11种旱地作物栽培试验中，取得增产10%～30%的效果。
|
||
为能将此方法推广应用于粮食主要作物水稻生产，2011年由韦本辉课题组主持，玉林市农业推广站、广西五丰机械有限公司等单位参与，在福绵区和民安镇土壤肥力中等偏下和偏上田设点，进行百亩“粉垄栽培超级稻试验示范”，供试品种为“Y两优1号”。采取“干土粉垄，分厢设沟”，成功地解决了水田粉垄和管理难题。粉垄和常规栽培施肥水平一致，栽后5～7天稻田基本保持水层，此后实行干湿交替灌溉。
|
||
（记者 贺根生 杨阳 《科学时报》2011年7月26日A1要闻，略有改动）
|
||
粉垄干土摆秧 让你穿鞋栽稻
|
||
粉垄干田摆秧回水第四天 与传统插秧的根系对照
|
||
粉垄摆秧回水第三天秧苗定植良好
|
||
穿着鞋子在粉垄干土上摆秧
|
||
先放水后插秧（抛秧）这一从古至今的水稻栽培方法，如今或被粉垄干土摆秧后放水的新栽稻方法改变，广西农业科学院经济作物研究所韦本辉研究员4月2日在北流市民安镇兴上村，组织采用这种新方法栽培的25亩稻子，到4月7日，不仅干田回水后秧苗能迅速定植，而且稻根系多且白，植株健壮，具有先长根后长苗的特点，已开始分蘖，长势喜人。
|
||
粉垄机干田上粉垄，深度28厘米
|
||
据介绍，水稻粉垄干土摆秧栽培新技术，是在总结广西、湖南等省份粉垄栽培水稻成功经验上提出的。它采用一次性粉垄深垦耕作稻田代替传统犁、耙、打或拖拉机旋耕浆耕，在干土情况下将秧苗摆好后，回水软土，让秧苗根系自然扎入土中，以更好地吸收氧气、水分和养分，促使水稻根系发达和低位分蘖，获得更高产。它不仅可大大减轻传统插秧弯腰、手脚沾水带泥的劳动强度，也可避免机械插秧对秧苗和根系的损害，可缩短水稻移栽的返青期时间。
|
||
（记者 贺根生 科学网2015年4月8日，略有改动）
|
||
新一代粉垄机亮相南宁
|
||
袁隆平院士期待粉垄技术在全国推广关键环节之一的——粉垄机，取得突破。8月11日下午，新一代全液压多功能粉垄机亮相广西农业科学院，并实地进行了耕作演示，广西农业科学院党组书记曾东、广西农机局副局长江垣德等自治区有关部门领导、专家到场观看。
|
||
曾东认为，粉垄新机比旧机上了个台阶，让人看到了粉垄技术推广的希望，应加快试用，做好跟踪调查，进一步完善定型。
|
||
据介绍，新机由粉垄螺旋钻头系统及与之相应配套的履带底盘，柴油机改动、液压、操作系统等构成，比旧机效率提高，操作简便，适应性强。耕作深度在30厘米上，耕幅2米，每小时可耕地4亩，综合油耗5升/亩。
|
||
新型粉垄机在演示作业
|
||
（记者 贺根生 科学网2014年8月12日讯，略有改动）
|
||
广西龙州粉垄甘蔗亩产7274千克
|
||
11月21日，在广西崇左市龙州县水口镇，由广西财政厅农发办组织专家，对龙州县财政局农发办“甘蔗粉垄高产技术示范”试验课题进行现场测产，结果表明，采用粉垄技术栽培的甘蔗亩产为7274千克，比对照5342千克增产1932千克，增产36.17%。
|
||
据介绍，该课题属广西2013年国家农业综合开发土地治理集中科技推广费项目，由广西农业科学院经济作物研究所主持实施，示范面积为500亩，粉垄栽培与传统栽培在同一块旱坡地上，种植同一品种新台糖22号，肥水管理相同；粉垄耕作深度为50厘米，对照采用拖拉机深翻旋耕；于3月3～6日播种。
|
||
验收采取随机选样，分别对粉垄和对照进行考种，称重，折算单位面积产量。粉垄栽培实砍面积63.04米2，折亩有效茎数4750条，平均株高346.30厘米，茎粗2.90厘米，单茎重量1.53千克，折算亩产7274千克；对照实砍面积75.99米2，折亩有效茎数3800条，平均株高324.40厘米，茎粗2.84厘米，单茎重量1.41千克，折算亩产5342千克，粉垄比对照亩增1932千克，增产36.17%。
|
||
有中国“糖都”之誉的广西崇左市，蔗糖是该市的支柱产业，种蔗是农民收入的主要来源。该市糖业局高级农艺师甘作伟说，“想不到粉垄栽培甘蔗有这样好的增产效益，更增强了我们依靠科技创新推进蔗糖产业发展的信心。”
|
||
（记者 贺根生 科学网2013年11月22日，略有改动）
|
||
粉垄稻第六造比传统亩增稻谷200斤
|
||
11月4日，广西农业科学院组织专家在北流市民安镇兴上村，对该院经济作物研究所承担的“稻田粉垄后第六造水稻示范”项目验收，结果表明，粉垄稻第六造仍具增产效果，平均亩产干谷641.56千克，比对照541.68千克，亩增稻谷99.88千克，增产18.4%。
|
||
广西农业科学院院长白先进在对粉垄稻示范区考察后说：“粉垄技术确有成效，不增加投入实现作物增产意义深远。”
|
||
粉垄稻后造研究始于2011年。三年前初春，采用干田粉垄，松土层为22～24厘米，比传统耕作（对照）14.16厘米加深8厘米左右；当年早稻亩产稻谷672千克，比对照549千克增产123千克，增产22.4%。此后，采用免耕或浅耕（5厘米深），至今年早稻5造，平均每亩累计产稻谷2952.6千克，比对照2693.4千克增加259.2千克，平均每造增产8.62%。
|
||
此次验收，在同一块稻田的粉垄、对照区分别随机选点3个，每个点实割约20米2，收后脱粒过称稻谷鲜重，按78%折算每亩干谷产量。
|
||
验收专家组组长、广西农业职业技术学院副院长起任太认为，稻田粉垄深耕三年第六造仍获增产，打破了传统稻作犁底层理念。说明应用粉垄深旋耕技术，稻田深松土壤理化性质改善后更利于水稻生长。
|
||
（记者 贺根生 科学网2013年11月4日，略有改动）
|
||
三、《科技日报》刊文
|
||
淡化盐分 修复土壤——广西农业科学院韦本辉研究员谈粉垄技术
|
||
使盐碱地盐量浓度降低30%～50%
|
||
韦本辉发明的粉垄机械及粉垄耕作技术，是在盐碱地的耕作过程中，利用粉垄螺旋钻头设置底层粉垄暗沟系统，进行“淡盐”改造，提高作物单产或品质。
|
||
据介绍，经甘肃、宁夏等地粉垄耕作试验后，盐碱地耕作层的松土层土壤含盐量浓度可降低30%以上。
|
||
韦本辉说，该技术可在冬季霜冻前或雨季前进行粉垄耕作，利用雪水融化和雨水下渗，或利用灌溉水源，土壤中的盐分将随水分下沉，土壤中的含盐量下降，使盐碱地土壤“淡盐”，促进作物或植物更良好生长发育。
|
||
据悉，粉垄，即采用粉垄机械螺旋形钻头对盐碱地深旋耕。韦本辉说，他发明了整田粉垄和种植带粉垄两种方式，整田粉垄耕作的粉垄深度为25～30厘米；种植带粉垄耕作的种植带内粉垄深度为30～40厘米。
|
||
谈到粉垄使盐碱地土壤“淡盐”的科学原理，韦本辉说，一是，利用天然降水的下渗运动，使土壤中的盐分下沉；二是，粉垄土壤疏松，在氧气、微生物等作用下，使土壤中的部分盐分下移；三是，由于粉垄土壤是横向切割，土壤疏松，土壤中的毛细管被切断，底层土壤中的盐分不容易像拖拉机耕作土壤那么容易上移。
|
||
“这三方面的作用，使得耕作层中的土壤盐分下降30%以上。盐碱地中的土壤含盐量大量被‘淡化’，使作物大幅增产。”韦本辉说，“除此之外，在每条粉垄条带边缘地带建设排水沟渠，便于在雨水或雪水过大时能顺利排出，利于‘洗盐’。同时，作物种植管理还要求根据不同作物生长发育特点，流程化、标准化种植及管理。”
|
||
修复被污染的耕地土壤
|
||
据介绍，利用韦本辉发明的粉垄机械及粉垄耕作技术，可修复被重金属和化肥、农药过量施用等污染的耕地土壤。
|
||
韦本辉说，具体方法建议在粉垄机械螺旋钻头一字排列中间，安装1根或2根加长型钻头，可根据排污需求确定长度，一般加长15～25厘米，并在加长型钻头的相应后位加设清沟方铲；然后，在被重金属和化肥、农药过量施用等污染的耕地，在干田条件下，利用螺旋钻头一字排列中间安装有加长型钻头的粉垄机，进行粉垄耕作，并在耕作松土层层面上形成凹状条沟；同时，要在其内摆放一定厚度，如3～5厘米的杂草或树枝条，再采取人工或者小型机械回土，平整田面；此外，在田地的四周采用人工或小型机械挖沟同样摆放一定厚度如3～5厘米的杂草或树枝条回土，形成耕作松土层以下的一个排污网络系统，在沟底部设置排水排污口，以利于排污。
|
||
为便于天然降水或人工灌水的浸透淋洗，韦本辉说，要实行干湿交替的水分管理，在下雨或灌溉时，土壤中的重金属或残留的化肥农药成分，将随水分下沉到粉垄土壤松土层底部与犁底层交界处，再由此层面下沉到凹状条沟中，利于在大雨或暴雨天气时随洪水冲走重金属等排污物。
|
||
据了解，粉垄耕作后，由于耕作层土壤结构改善、土质疏松，土壤氧气含量增加，利于土壤微生物代谢活动旺盛，从而增加了微生物对重金属、有机污染物等的吸着和转化。
|
||
“利用粉垄耕作和设置的排污网络系统及微生物的分解吸附作用，经过作物生长一个周期，或在免耕条件下经2～3年的水淋排污作用，可达到较好的减污修复耕地的效果。”韦本辉说。
|
||
（记者 马爱平 《科技日报》2015年3月19日第12版头条，略有改动）
|
||
高效耕作粉垄机械助作物增产
|
||
2014中国现代农业发展论坛近日在昆明召开。广西农业科学院经济作物研究所原所长韦本辉作了题为《“天地资源高效友好利用型”粉垄技术的研究应用及发展前景》报告。
|
||
据介绍，粉垄技术颠覆了传统犁翻碎土耕作模式，采用螺旋形钻头一次性快速旋磨完成碎土，深耕又深松，耕层成倍加深且不乱土层，土壤疏松而不易板结，土壤多年持续疏松透气，能使土地扩建土壤原生养分、水分、氧气“三库”，这些举措可增加耕层松土量1倍以上，使土壤原生养分利用量在10%以上，增大“土壤水库”60%以上，“土壤氧气库”达1倍以上。
|
||
韦本辉说，目前我国粮食安全主要存在增产挖潜空间有限，食物生产过度使用“化学品”及一些不合理免耕农作等问题。粉垄技术的发明，为粮食、食物相对安全的“食物链”生产线选择提供了新路径，为农业增长开辟了一条新捷径。这种技术可适量减少“化学品”使用而有望成为一条“半有机性食物链”生产线。粉垄技术已通过专家鉴定，袁隆平曾提出“粉垄技术可在全国推广应用”的建议。
|
||
据了解，自2009年以来，粉垄技术在中国农业科学院和多个省农业科学院专家配合下，在广西、辽宁、甘肃等9省（自治区）的水稻、玉米、小麦、马铃薯等13种作物上进行推广应用。试验结果显示，在没有施肥的条件下种植玉米、花生，人力、畜力、拖拉机、粉垄机等4种耕作整地，均呈8%～10%的增产规律效应，粉垄技术涵盖拖拉机耕作，其叠加效应增产率可达10%～30%，新型高效耕作粉垄机械的问世助推了粉垄技术的应用推广。
|
||
（记者 马爱平 《科技日报》2014年12月18日第12版，略有改动）
|
||
粉垄技术开辟农耕新天地
|
||
创造“224511”效应
|
||
韦本辉介绍，粉垄技术，是在拖拉机上配装螺旋形钻头耕具，已改进为整机履带式粉垄机，钻头垂直入土30～40厘米，高速旋转横向切割粉碎土壤，一次性前行完成传统犁、耙、打的耕作程序，达到作物直接种植需求并大幅增产而命此名。其被誉为继人力、畜力、拖拉机耕作之后的农耕革命，已获得了国家发明专利授权3项。
|
||
“粉垄，变革现行落后耕作模式，重构农田翻倍耕作层，创造了‘224511’效应”，韦本辉说。即：“两增”——增加翻倍松土量，增加土壤原生养分利用量；“两库”——形成良好的土壤水库、土壤氧库；“四减”——减少水土流失，减低耕层土壤含盐量，减低土壤重金属含量，减少碳排放量；“五抗”——耕层加深增强作物抗干旱、高温、低温、病害、倒伏等能力；“一提”——促进作物光合效率提高10%以上；“一增”——作物增产10%～30%以上。
|
||
据了解，粉垄可更友好高效地利用土壤、天然降水、土壤氧气等自然资源，促使作物根系发达和植株健壮生长，更有效利用土壤中的原生养分和提高肥料利用率及植株光合效率，建立更理想的“库、源”代谢关系，促进作物自然性大幅提高单产和产品品质。
|
||
经过6年9个省（自治区）13种作物持续大幅研究发现，粉垄具有大面积推广的重大潜能。
|
||
韦本辉说，粉垄翻倍构建的耕层可纵向利用被长期沉睡的大量土壤资源，有扩大耕地面积之效，利用土壤中的原生养分和氧气，减少化肥施用量，所构建深厚的“耕地水库”能够就地增存大量天然降水，减少洪涝、干旱和水土流失、污染等灾害；可拓宽改造利用盐碱地等土地资源、增加食物来源；涉及的土壤学、栽培学、生态学、农机农艺学及社会学、政治经济学等进行研究创新，创造适于现代农业发展的新理论、新观念；可在不增加化肥、人工等条件下，有效增加粮食生产总量，提高农产品质量。
|
||
增产提质
|
||
韦本辉说，该技术具有“深耕、活土、释肥、保水、增氧、增温、淡盐”等功效，在广西、辽宁、甘肃、宁夏、河北、河南、湖南、广东、海南等9个省（自治区）水稻、玉米、小麦等13种作物上应用，增产10%～30%，品质提升。
|
||
袁隆平早在2011年对粉垄技术予以关注，当他得知粉垄栽培不增甚至降低投入，并可使玉米、小麦、水稻和马铃薯等作物增产后，便派湖南杂交水稻研究中心专家到广西实地考察调研。随后，拨出经费支持中心对粉垄技术应用展开研究，并于2013年在三亚进行杂交水稻超高产粉垄栽培示范。
|
||
今年，该中心又分别在湖南沅江、隆回开展常规稻（早造）直播和超级杂交稻（中造）粉垄耕作新技术试验示范。7月15日，经益阳市农业局组织专家测产验收，沅江市罗阳镇示范片粉垄稻亩产稻谷469千克，比传统耕作稻每亩增产15%。隆回超级稻示范片内的粉垄稻，目前长势也明显优于对照组。
|
||
2011年起，中国农业科学院专家在河北省沧州市吴桥县定点持续试验，粉垄耕作30厘米后，第二季冬小麦产量每公顷7549.95千克，比拖拉机旋耕增产34.22%；第三季夏玉米每公顷13127.87千克，比拖拉机旋耕增产31.24%；至2014年的第四年，小麦仍亩增141.59千克，增幅达32.57%。
|
||
同年起，广西北流市定点试验，水稻稻田粉垄耕作深度20～23厘米，第一季稻谷产量增加23.87%，至第六季时耕作层加深了7厘米，耕作层仍保持22厘米，土壤容重降低10.56%；土壤有效氮、有效磷、速效钾含量每公顷分别增加48.46%、23.85%、32.89%，土壤全氮、全磷、全钾含量每公顷分别增加25.03%、31.12%、25.59%，有机质含量增加21.46%，第六季仍增产达18.84%；试验发现，第一季至第六季水稻净效益平均每季增加21.82%。
|
||
2012年，甘肃省定西市粉垄种植马铃薯当季增产35.4%，第二季增产15.6%。
|
||
2014年，河南省温县粉垄深度为30厘米以上栽培的小麦平均每公顷产量8485.65千克，增幅达30.13%；该省潢川县2012年粉垄当季栽培小麦增产26.3%，第二季种植水稻增产9.3%。
|
||
韦本辉说，粉垄技术还使农产品质量提升。广西北流市粉垄后第六季水稻稻米品质，经农业部稻米及制品质量监督检验测试中心检测，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；稻米垩白度下降43.75%；稻米蛋白质提高13.58%，由三级升为二级。其他相关研究结果表明，粉垄耕作可以使甘蔗蔗糖分增幅达5.17%，不同木薯品种鲜薯淀粉含量增加3.23%～18.67%，马铃薯淀粉含量增加7.19%，大豆蛋白质含量增加12.00%。
|
||
深松整地
|
||
韦本辉介绍，粉垄技术，更可实现天然降水、光能、土壤及其养分、水分、氧气、微生物等自然资源良性高效利用，不需额外增加投入，就能增加农产品产出率并兼增存天然降水和改善生态环境，这与李克强总理2014年《政府工作报告》提出“发挥深松整地对增产的促进作用，今年启动1亿亩试点”的“深松整地”增粮战略要求，不谋而合。
|
||
据测算，如果在我国的10亿亩耕地上实施粉垄深旋耕作1次，可将现有土壤耕作层再深松1倍，即松土层由目前的10～18厘米增厚至25～35厘米，即稻田增厚至26～28厘米，旱地30～35厘米，可增贮天然降水400亿米3；盘活土壤原生养分后，可减少化肥施用量70多亿千克。按每亩增产50千克计，按国家规定每人每年需要量135千克计，新增的粮食可多养活3亿多人。
|
||
韦本辉说，粉垄技术，以纵向加深利用土壤、增加土壤氧气容纳利用、扩充贮存利用天然降水和作物“以根为本”“壮株健体”增加利用光能为核心的自然资源友好高效利用型的一种农耕新技术，内涵丰富而深刻，牵涉研究的面广，是对传统科学的一个重大挑战，同时也带来一系列重大科学问题，需要重新研究和定位划分。因此，粉垄技术研究体系及内容，可涉及土壤学、栽培学、生态学、农机与农艺学及社会学、政治经济学等，可驱动和拓宽科学研究新领域。
|
||
截至目前，粉垄技术，已得到袁隆平、刘旭、赵其国、戴景瑞、蒋亦元、谢华安等院士的肯定、推荐或支持。
|
||
（记者 马爱平 《科技日报》2014年8月7日第12版，略有改动）
|
||
我研究出“水稻粉垄生态高效栽培法”
|
||
记者7月2日从广西农业科学院获悉，该院二级研究员韦本辉研究出一种水稻全新栽培法——“水稻粉垄生态高效栽培法”，能够提高水稻亩产量，建设高标准农田。
|
||
“水稻粉垄生态高效栽培法”采用粉垄深旋耕技术，在稻田干水时，将耕作层由目前13～15厘米增厚至26～28厘米。在粉垄的第一季，种植季节回水软土不再耙动，实行原生态抛秧移栽或直播种植水稻，并利用天然降水为主人工灌溉为辅的水分管理；第二季以后，实行免耕或轻耕栽培，使人工和物化成本投入减少10%以上，增产增效20%以上。同时，在稻田干田时，利用粉垄机螺旋形钻头深旋耕一次后，回水软土以原生态状态形式直接进行水稻移栽或直播，利用土壤中的原生养分、土壤容纳的氧气、土壤中水分等供水稻协调生长，实现以利用天然降水为主、人工灌溉为辅的水分管理，并以干湿交替管理与土壤中溶氧量最大化、辅之适量施用肥料等，促进水稻根系发达、植株健壮，提高光合效率，达到省工、投资而获取高额产量和良好品质的目的的技术。
|
||
试验数据表明，采用韦本辉提出的水稻粉垄生态高效栽培法粉垄耕作一次，可达到多年持续稳定增产和节耕、节能、节水、省工、环保的目的。该技术实现了高产、高标准稻田的综合生产能力，可由低产田变成中产田，中产田变成高产田。
|
||
（记者 马爱平 《科技日报》2014年7月4日第1版，略有改动）
|
||
粉垄技术或成农耕技术新“名片”
|
||
近日，由广西农业科学院研究员韦本辉及其团队研发的“粉垄农耕新技术”获得国家发明专利授权，并通过广西科学技术厅组织中国农业科学院副院长刘旭院士等专家的科技成果鉴定。专家认为，该技术看似简单但科学内涵丰富，有可能成为中国农耕技术新“名片”、农业发展新亮点，对解决中国低产田改良、粮食安全、生态安全等方面问题都将有所贡献。
|
||
韦本辉介绍，粉垄农耕技术是一种深旋耕技术，可使土壤深松不乱土层，松土量和氧气含量大幅增加，速效养分提高10%以上，天然降水贮藏量增加1倍以上，土温提高1～4℃，土壤盐分含量降低30%以上，作物根系增长增多15%以上，光合效率提高10%以上，生长后劲足，肥料施用量可减少10%，产量增加10%～30%，品质改善。
|
||
据悉，粉垄农耕技术已在9个省（自治区）和10多种作物上所应用。韦本辉表示，该技术可广泛联动应用于农、林、水、草业和生态重建、盐碱地改造利用等，可助力于国家粮食、生态、水资源安全，是一种创新型高效现代农业模式，实现“增粮、增效、减灾、良态”的发展前景。
|
||
（记者 段佳 《科技日报》2013年11月19日第5版，略有改动）
|
||
四、《科技文摘报》刊文
|
||
“粉垄”可助力中国人吃饱吃得健康
|
||
“粉垄”是利用自然资源增产和提高品质的
|
||
传统耕作方式有个共同点，就是“翻耕碎土”；耕作的深浅，主要决定于耕作工具。耕作是由人力使用锄头到畜力犁头、拖拉机犁头，对土地耕作依次演变发展、加深的过程，作物产量也随耕作方法改进而增加。目前拖拉机耕作层多为10多厘米，大型拖拉机耕作可深耕20～30厘米，但由于犁耙的拖拉机轮子重力反复碾压，耕层松土最终难超20厘米；由于耕层土壤浅薄，利用的土壤养分少，加上土壤板结，通透性差，土壤中含氧量少，贮水能力差，水肥供应能力低，除了良种作用之外，往往靠大量施用化肥和使用农药来增加作物产量。这样的农产品及其饲用得到的肉类食物，对人类健康影响可想而知。
|
||
粉垄技术，则可缓解这一被动局面。目前为止，粉垄技术已在中国9省（自治区）范围内的水稻、玉米、小麦、马铃薯、木薯、甘蔗等10多种作物上应用，普遍表现根系发达，植株健壮，产量增加，品质改善，水稻、玉米、小麦等增产20%～30%，马铃薯、甘薯、木薯等增产30%以上。粉垄耕作当季增产，其后季也具有良好的持续增产效果。2011年中国农业科学院专家在河北省沧州市吴桥县定点持续试验，粉垄耕作30厘米，第二季冬小麦产量7549.95千克/公顷，比拖拉机旋耕增产34.22%；第三季夏玉米13127.87千克/公顷，比拖拉机旋耕增产31.24%。甘肃省定西市2012年粉垄种植马铃薯当季增产35.4%，第二季增产15.6%。河南省温县2014年粉垄深度为30厘米以上栽培的小麦平均每公顷产量8485.65千克，增幅达30.13%；该省潢川县2012年粉垄当季栽培小麦增产26.3%，第二季种植水稻增产9.3%。广西北流市2011年起定点试验，水稻稻田粉垄耕作深度20～23厘米，第一季稻谷产量增加23.87%，至第六季时耕作层加深了7厘米（耕作层仍保持22厘米），土壤容重降低10.56%，土壤有效氮、有效磷、速效钾含量每公顷分别增加48.46%、23.85%、32.89%，土壤全氮、全磷、全钾含量每公顷分别增加25.03%、31.12%、25.59%，有机质含量增加21.46%，第六季仍增产达18.84%，第一季至第六季水稻净效益平均每季增加21.82%。
|
||
粉垄技术使农产品质量提升。广西北流市粉垄后第六季水稻稻米品质，经农业部稻米及制品质量监督检验测试中心检测（2013-wt-2682），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；稻米垩白度下降43.75%；稻米蛋白质提高13.58%，由三级升为二级。其他相关研究结果表明，粉垄耕作可以使甘蔗蔗糖分增幅达5.17%，不同木薯品种鲜薯淀粉含量增加3.23%～18.67%，马铃薯淀粉含量增加7.19%，大豆蛋白质含量增加12.00%。
|
||
根据粉垄耕作一次可多年轻耕或免耕仍能持续增产的实际，如我国在10亿亩耕地上实施粉垄深旋耕一次，将现有土壤耕作层再深松1倍，即松土层由目前的10～18厘米增厚至25～35厘米，形成“耕地水库”可增贮天然降水400亿米3，盘活土壤原生养分可减少化肥施用量70多亿千克，按每亩增产50千克计，新增的粮食可多养活3亿人口。
|
||
粉垄使自然资源得到友好高效利用
|
||
粉垄为什么能够使作物有效增加产量？农产品品质特性往往受品种遗传性状决定，经粉垄栽培之后为何又能使品质提高？
|
||
是因为粉垄为作物的生长发育和产品品质的形成创造了全新的土壤生态环境，源于作物对自然资源的友好高效利用；粉垄种出的农产品，带有有机、绿色成分；总起来说，源于对土壤、空气（氧气）、天然降水和太阳光能等自然资源的“增量利用效应”。韦本辉说，“事实上，我们的祖先种植农作物，主要靠翻耕碎土和施用一些农家肥，靠土壤等自然资源的利用来获取粮食和其他农产品，是没有污染的绿色食品；只是浅耕浅种，土壤等自然资源利用得少，靠广种薄收。”现代农业土壤深耕多了，良种多了，化学品使用多了，虽作物产量增加，但是土壤污染也多了；农产品有机化程度相对减弱，增加产量和提高品质空间越来越小。粉垄技术，应当是传统农业耕作的一种“升级版”，是一种友好高效利用土壤、空气（氧气）、天然降水和太阳光能等自然资源的农耕新方法。
|
||
第一，它突破和颠覆了传统翻耕碎土的耕作模式，利用韦本辉等发明的螺旋钻头粉垄耕作，深耕深松而不乱土层，创造了一种作物再创高产的土壤环境。第二，它可重构耕作层，利用深旋耕技术使现有犁底层或打破犁底层构建现有耕层翻倍增厚的新的耕作层，使耕层土壤原生养分大幅度调动利用，土壤速效养分含量增加，减少化肥施用量；耕层翻倍加深后，有利于作物根系全面吸收利用各种养分，有利于作物根系深扎而抵御或缓解干旱、低温、高温和大风等不良环境的影响，保障作物稳产高产；这也是韦本辉所倡导的作物栽培要“以根为本”的实质。第三，粉垄耕层土壤翻倍增厚后，土壤疏松，建造大容量“耕地土壤水库”，最大限度就地贮存利用天然降水；有利于保障作物在全生育期的水肥养分得以平衡协调供给，“库”“源”关系协调，产量增加、品质提高；这也是韦本辉总结出粉垄栽培“营养均衡协调供应”的理论观点。第四，粉垄耕作土壤疏松，土壤容重降低，土壤孔隙度增加，土壤透气性增强，土壤温度提高，有利于作物根系发达，实现“以根为本”促植株壮健的栽培理念。
|
||
对于粉垄耕作层的翻倍增厚构建，韦本辉认为意义重大。中国目前农业生产所欠缺的，就是土壤原生养分的调动利用，缺的是天然降水的就地贮存利用，缺的是氧气在土壤中的容纳利用，粉垄耕作能使这三个方面的资源友好高效地调动利用。这是粉垄独到之处、独到之功效。
|
||
对于粉垄这三个方面的资源的高效友好调动利用，韦本辉认为具有丰富的科学内涵和重大应用意义。其中，土壤中氧气的最大化容纳利用又最具有特殊意义与特殊作用。因为，氧气通过参与呼吸作用和光合作用，使作物获取生长发育所需的能量和有机物，此外，作物还要通过根系的吸收作用获取生长所需养分，对作物生长发育和产量起着重要作用；土壤中的氧气、二氧化碳等浓度的高低影响作物的生长发育，进而影响作物的产量和品质。
|
||
韦本辉提出了土壤“沛氧增产提质（品质）理论”。他反复强调，解决了土壤溶氧、沛氧问题，就等于找到了肥料利用率提高、农业增产增效的捷径；而粉垄耕作土壤，恰极好地解决土壤溶氧、沛氧问题。经测定，稻田粉垄后5厘米和10厘米2个土层的氧化还原电位数值，分别比传统耕作高出5倍和3倍以上，表明土壤中容纳了大量氧气，促使了水稻根系发达且白根多，植株壮健；其他旱地作物也有类似情况，由此改变传统耕作土壤板结（黏结）缺氧症结，而实现了以“氧”带动土壤中各种自然资源的综合有效利用。
|
||
在韦本辉看来，粉垄可实现人类友好利用土壤、空气（氧气）、天然降水和太阳光能等自然资源；粉垄翻倍深松土壤可使原生土壤中的氮、磷、钾和各种微量元素养分得到充分利用，减施化肥10%～20%，不但可大幅增加作物产量，而且利用土壤原生养分可提高产品品质。
|
||
为助力人类吃饱吃好吃得健康，粉垄研究和应用在前行
|
||
粉垄技术，节耕、节能、节水、节肥和省工、高效，是一种进一步挖掘土壤生产潜力，激活土壤养分、土壤气体（氧气、二氧化碳）、天然降水和光能等自然资源高效利用的创新技术。
|
||
领导和专家对粉垄技术给予了高度重视和支持。基于6年来潜心研究和已在9个省份10多种作物的显著应用效果，粉垄技术已得到袁隆平、刘旭、赵其国、戴景瑞、蒋亦元、谢华安等院士的肯定、推荐或支持；农业部和广西壮族自治区领导分别作了批示；广西农业科学院院长白先进在2014年广西政协大会上代表农业界作了重视推广应用的提案发言。《人民日报》《中国科学报》等媒体都先后作了报道。
|
||
韦本辉现正在做几件事。
|
||
一是推出了重构耕层可持续增产的“水稻粉垄生态高效栽培法”（已获国家发明申请专利号）。该技术，从自然资源友好高效利用、降低生产成本和建设高标准农田出发，对现行“良种+肥料等投入型”的水稻生产方式提出改革理念，结合粉垄技术研究的现有基础，提出“水稻粉垄生态高效栽培法”，即采用粉垄深旋耕技术翻倍深松稻田耕作层，由常规耕作的13～15厘米粉垄增厚至26～28厘米，并在回水软土后，实行不耙动土壤的原生态抛秧移栽或直播种植水稻，以天然降水灌溉为主、人工灌溉为辅，保持原田水、肥、土不外流。采用水稻粉垄生态高效栽培法，能在化肥减施10%以上、人工劳作减少10%以上的条件下，达到增产、增益20%以上的效果；“水稻粉垄生态高效栽培法”粉垄耕作1次，此后利用构建的粉垄耕作层实行免耕或轻耕，保持粉垄土壤原生态状态，可达到多年持续稳产、增产和节耕、节能、节水、省工、环保的目的。这一粉垄原生态栽培技术，今年已试验应用，表现良好势头。广西大学抛秧移栽和直播种植，均表现强旺增产态势；湖南隆回县中稻苗期就显示早生快发优势；湖南元江县直播栽培常规水稻品种，病害明显减轻，初步测产增幅可达17.34%。二是跟踪粉垄耕作一次后多年多季持续增产效果。2014年4月底，韦本辉赴河北考察粉垄后第四年小麦，表现仍然有望大幅增产；现场参加考察的国家小麦产业技术体系栽培岗位科学家王法宏博士，仔细观察粉垄耕作、常规耕作土壤剖面和小麦长势对比，他认为粉垄耕作一次后至少有5～7年的持续增产效果。广西北流市民安镇粉垄耕作一次后，至今的第七季水稻，7月1日经当地专家测产，早熟品种仍比对照增产7.4%。三是抓紧粉垄机械的改造研制生产。韦本辉等发明的粉垄机械已获国家发明专利授权，现正在研制新的履带式粉垄机已获重要突破。
|
||
采访结束了，我的心久久不能平静，让我们为粉垄技术喝彩吧。我们坚信：有像韦本辉这样一代农业科学家的不懈努力，中国农业灿烂辉煌的明天将为期不远！
|
||
（记者 陈玉柱 《科技文摘报》2014年7月11日第22版，略有改动）
|
||
韦本辉：粉垄技术助力国家粮食、生态安全
|
||
科技创新 硕果累累
|
||
韦本辉，1978年起在广西农业科学院从事期刊编辑和科研等工作，现是农业部薯类专家指导组成员，国家农业（淮山药）项目首席专家，国家木薯产业技术体系岗位科学家；荣获国务院政府特殊津贴专家、广西优秀专家、广西有突出贡献科技人员等荣誉。
|
||
1990年，年轻的韦本辉，就任广西农业科学院科技情报研究所副所长、副书记（主持党务工作），1993年起历任院计财处处长、院办公室主任、院长助理兼开发办主任、院长助理兼科技处处长、经济作物研究所所长和书记等，并坚持科技创新，2001年晋升研究员，创建了淮山药等薯类研究学科，主持开展淮山药、木薯、马铃薯、甘薯和牛蒡、葛根、芋头等研究，淮山药研究处于国内领先地位。主持承担国家、国际（美国）和广西科技项目30余项，取得软科学研究、大豆、甘蔗、木薯、淮山药、马铃薯、甘薯等省级成果20项，获奖成果17项，其中国家科技进步二等奖1项，省部级奖10项，厅级奖6项；获发明专利5项；选育淮山药等新品种10个；出版《中国木薯栽培技术与产业发展》《中国淮山药栽培》等专著8部，在国内外期刊发表论文100多篇。研究提出“粉垄增量效应、土壤‘沛氧、增温’协同带动其他天上地下自然资源良性利用”，全国淮山药“南薯北移、北种西扩”种子发展策略和“21111”高效栽培技术体系等新理论新观点。主要参加引进甘蔗新品种新台糖22号，年推广面积1000万亩左右，累计新增产值逾千亿元。在广西本土率先杂交育出淀粉含量30%以上木薯新品系、淀粉含量30%左右甘薯杂交新品系、淀粉含量达25%淮山新品系各一批。
|
||
“粉垄”农耕 捷报频传
|
||
谈到科技创新，韦本辉更钟爱他和他团队发明的粉垄农耕新技术。
|
||
这项新技术，已在9个省、自治区13种作物上应用，比传统耕作增产10%～30%，且品质改善，已通过中国农业科学院副院长刘旭院士等专家成果鉴定，得到袁隆平院士的肯定和写信推荐，美国专家称之“可全球应用推广”。
|
||
2009年以来，粉垄技术先后在广西、甘肃、辽宁、广东等9个省、自治区得以应用推广。近期，其应用功效捷报频传，让人倍感欣慰。
|
||
2013年11月4日，广西农业科学院组织专家组对广西北流市民安镇兴上村稻田粉垄后第六造水稻进行测产，粉垄稻田耕作层松土22厘米，比传统耕作（对照）加深7厘米，粉垄的0～15厘米耕层土壤松紧度为0，对照高达71千帕；第一取样田块平均亩产干谷641.56千克，比对照541.68千克增加99.88千克，增幅18.44%，另一块田平均亩产干谷673.92千克，比对照538千克增加135.92千克，增幅25.26%。
|
||
2013年11月21日，广西财政厅农发办组织专家对在广西崇左市龙州县水口镇实施的“甘蔗粉垄高产技术示范”进行测产，品种为新台糖22号，粉垄技术栽培的亩产高达7274千克，比对照5342千克增加1932千克，增产36.17%；粤糖60，粉垄亩产8988千克，比对照6717千克增加2271千克，增产33.81%。
|
||
2013年11月21日，尝到甜头的广西北流市民安镇兴上村钟裕初等49户农户，在对韦本辉带领的科研团队充满感激之余，联名写信，请求广西农业科学院继续支持对未粉垄过的稻田进行大面积粉垄耕作，争取将低产田变成中产田、中产田变成高产田、高产田更高产。
|
||
粉垄技术，得到了多家平面、电视、网络等媒体的高度重视与报道。《人民日报》2011年8月29日，以《突破传统耕作技术，一次性完成深耕、粉碎、成垄等作业——粉垄栽培技术，让作物更高产》为题，进行报道。《中国科学报》从2010年9月1日起，以《旱地作物粉垄栽培技术大幅助增产》为题开始报道，至今已发表报道10多篇。粉垄相关研究结果，分别刊登在《中国农业科学（英文版）》《中国农业科学》《中国农业大学学报》Asian Agricultural Research Journal of Food，Agriculture & Environment等，共发表论文30余篇。韦本辉课题组所著的《中国粉垄活土增粮生态》于2013年5月由中国农业出版社正式出版发行。
|
||
粉垄技术 前景震撼
|
||
对于粉垄技术，韦本辉胸有成竹，向我们介绍了它的特点与前景，他表示：
|
||
第一，粉垄是资源型良性利用、不需额外投入可持续多年增产的高效农业技术。
|
||
粉垄技术，是利用韦本辉等发明的粉垄机械螺旋形钻头，垂直对土壤横向快速旋磨切割粉碎、自然悬浮成垄（厢），可直接种植作物的技术（传统为犁头浅耕碎土）。
|
||
粉垄具有“释肥、保水、沛氧、增温、淡盐”等效应。据《中国农业科学》等公开发表的相关数据，与传统耕作相比，旱地、稻田粉垄土壤速效养分增加量为10%～30%（广西、甘肃、海南等）；土壤蓄水量提高60.57%，第三季后土壤容重仍降低13.67%（河北省吴桥）；土温提高1～4℃（辽宁省昌图）；稻田粉垄后第六造耕层0～15厘米土壤松紧度为0，对照高达71千帕（广西北流民安镇）。粉垄0～20厘米土层土壤含盐量降低54.72%（宁夏）。粉垄玉米净光合效率提高12.30%（广西）。
|
||
由于粉垄可使土壤深松不乱土层，为作物创造了最好的土壤生态环境，有效促进多年持续增产增收。据《中国农业科学》等发表或政府部门验收的数据显示：华南（如广西北流市民安镇兴上村稻田）粉垄水稻当造可亩增123千克，之后第六造仍亩增99.88千克、增产18.44%，增收36.82%；广西旱坡地甘蔗当造亩增1932～2271千克、增产33.81%～36.17%。东北（辽宁省昌图县东嘎镇坤都村）粉垄当造玉米增产20.8%。华北（河北省吴桥县曹洼乡前李村）粉垄后第二季冬小麦、第三季夏玉米仍增产D31.30%、31.24%；西北（甘肃省定西市团结镇）粉垄当造马铃薯增产35.43%，之后第三年仍持续增产16.84%、增收23.14%；宁夏引黄灌区粉垄玉米当造亩增120千克。
|
||
第二，粉垄具有传统耕作无法比拟的多方面功效。
|
||
粉垄是一种深旋耕技术，具有“活土、释肥、保水、沛氧、增温、淡盐”等功效，可使土壤深松不乱土层，松土量和氧气含量大幅增加，速效养分提高10%以上，天然降水贮藏量增加1倍以上，土壤温度增加1～4℃，使作物根系特别发达，抗旱、抗热、抗寒能力增强，后劲足，产量高，并可实现耕作一次多年持续增产增收。
|
||
第三，粉垄具有巨大而可持续的应用潜能。
|
||
粉垄技术，作为“活土、增粮、生态工程”，如能在我国8亿亩耕地中应用一次，稻田犁底层深松土3寸[3]、旱地犁底层深松土5寸，可带来以下效应：增扩耕地1亿亩（可视相当新增）的生产能力，年新增粮食可再多养活2亿人，形成的耕地“水库”增存雨水240亿米3，可减（碳）固碳改善生态环境。
|
||
此外，在我国几亿亩盐碱地改造、西北种草植树生态重建（可改变北京等地的生态环境）和部分宜耕草原改造区域，进行探索应用，可产生巨大的经济、社会和生态效益。
|
||
粉垄技术 正逢其时
|
||
习近平总书记11月27日在山东省农业科学院召开座谈会，提出“手中有粮，心中不慌；保障粮食安全对中国来说是永恒的课题，任何时候都不能放松；历史经验告诉我们，一旦发生大饥荒，有钱也没用；解决13亿人吃饭问题，要坚持立足国内”。李克强总理11月5日到黑龙江抚远县红旗村查看农田深松情况，提出“深松土地节肥保水抗旱抗涝，是个好办法”。
|
||
生于农村的韦本辉，经历过挨饥受苦的年代，深切体会到饥荒带来的灾难，深切体会到习近平总书记对保障粮食安全的忧虑；吃饭问题是民生大计，如何立足国内，使我国广袤的土地五谷飘香，解决我国人民的温饱问题，也是韦本辉时刻思考的问题。
|
||
目前，全国从南到北，各地土地浅薄，松土层多为12～16厘米，已不利于作物的增产。
|
||
国家重视农业，重视粮食，重视生态。粉垄技术，正逢其时；它的问世和应用，将使农业的增产方式，有望由目前主要依靠良种、增施肥料和人工性管理等投入方式，转化为更多的利用自然资源，促进土壤、雨水、氧气、光能等良性高效转化，实现作物自然性增加单产、改善品质的生产方式；耕作工具，由目前拖拉机犁耙单一耕作，转化为粉垄机械螺旋形钻头一次性深旋耕，并可在同一台机械上实现耕作、施肥、播种、盖膜等农机与农艺作业一次性完成，实现农业标准化生产，提高农业劳动生产率（可大量减少劳动投入），并有利于农业集约化经营的发展。
|
||
我们期望，韦本辉发明的粉垄农业高效新技术，将使我国农业重铸辉煌，人们能够丰衣足食，畅享科技盛宴。
|
||
（记者 陈玉柱 《科技文摘报》2013年12月17日第22版，略有改动）
|
||
五、《广西日报》、广西新闻网刊文
|
||
土壤深耕粉碎 作物量质双增——广西“粉垄技术”在南北方成功示范应用
|
||
今年4月，广西粉垄机远赴内蒙古通辽市作业
|
||
7月14日，区内外农业专家来到北流市民安镇兴上村，对百亩“水稻粉垄干土抛秧种植法”
|
||
品种、用水、施肥等条件完全一样，甚至在一块田地中同时同样种植管理，收获就是不一样：无论粮食、蔬菜还是经济作物，试验田地的产量总是比对照田地提高10%～30%，品质提升3%～5%。
|
||
试验田地与对照田地唯一的不同，是下种前采用了广西农业科学院发明的“粉垄技术”：稻田在干田时粉垄耕作30厘米左右，旱地粉垄耕作35～40厘米，均比拖拉机深耕深松1倍左右，在不改变土层的情况下，重新构建更适于作物生长的耕作层，最大化利用土壤中的养分、水分、氧气，从而使作物根系发达、植株健壮。
|
||
7月中旬，记者随区内外农业专家来到北流市民安镇兴上村，百亩“水稻粉垄干土抛秧种植法”现场测产验收结果表明：粉垄田块折算亩产干谷620.23千克，对照田块亩产干谷494.16千克，两者对比亩增产126.07千克，增幅达25.51%。
|
||
兴上村示范田粉垄30厘米后，4月初在干土上穿鞋抛秧，然后再回水定植。农民和农业专家异口同声说：“穿着鞋子插秧种稻，从没见过。”
|
||
参加测产验收的区外专家评价说，粉垄技术的耕作深度突破现有稻田“犁底层”，干土抛秧、回水软土后形成海绵状土壤，有利于作物吸水纳氧，是水稻生产方式新变革。
|
||
粉垄技术主要发明人、广西农业科学院韦本辉研究员介绍，这种新耕作方法采用粉垄机械的螺旋形钻头垂直入土旋磨碎土，对耕地底层及其以下尚未利用的原生土壤进行科学垦松开发，不改变土壤主体层次而使其结构更趋合理，整体调动土壤养分、水分、氧气和光能等自然资源的协调利用，从而促进作物自然增产提质。
|
||
兴上村示范田块主人钟瑞志表示，粉垄技术节省人工，减少劳累，不增加投入，增加了产量，提高了质量，以后还想继续用。
|
||
耕地经过一次粉垄深耕粉碎后，多年免耕或轻耕仍可保持增产效果。在北流市干土抛秧测产验收之前两天，湖南省沅江县粉垄直播水稻传来佳音，今年第三茬早稻直播种植，刚完成的夏收验收结果显示，每亩增产稻谷51.5千克、增幅10.15%。此前的数据是：去年早稻每亩增产62.5千克、增幅15.38%，晚稻每亩增产54.65千克、增幅13.52%，与传统种植相比，早晚两造每亩净利润增加237.6元、增幅21.33%。
|
||
广西农业科学院作为80周年院庆成果展示，今年3月14日采用粉垄技术种植甘蔗、木薯，现在到展示区一眼就看出，粉垄作物与对照作物长势明显不同。
|
||
据介绍，配合这种新耕作技术研制成功的自走式粉垄机，每小时可耕作10多亩地，油料、钻头刀片等消耗成本亩均低于30元。
|
||
内蒙古赤峰市桥头镇太平庄是李克强总理的联系点，今春广西粉垄机组也应邀前去对200亩地进行耕作，当地干部群众对目前作物长势表示满意。
|
||
（记者 谢彩文 《广西日报》2015年7月24日，略有改动）
|
||
袁隆平期待推广广西粉垄技术
|
||
7月16日，杂交水稻之父、著名农学家、中国工程院院士袁隆平，在湖南省长沙市接受《中国科学报》、广西电视台等媒体记者采访时提出：“广西粉垄技术可在全国推广。”
|
||
袁隆平院士一直关心和支持广西的粉垄研究与应用。2014年，他在湖南沅江市阳罗镇跃进村实施常规早稻粉垄直播种植，7月15日验收，品种为湘早籼6号，全生育期只有92天，亩产干谷469千克，比对照增产63千克，增幅15%。
|
||
粉垄技术是广西农业科学院研究提出的农耕新技术。6年来，该技术已经在广西、辽宁等9个省（自治区）的水稻、玉米、小麦、马铃薯、甘蔗等13种作物上应用，普遍增产10%～30%；且粉垄耕层较传统耕作翻倍深松，粉垄耕作一次可持续多年多季增产。比如广西粉垄耕作一次后第六季水稻亩增99.88千克，增18.4%。
|
||
（《广西日报》2014年7月23日第2版新闻，略有改动 ）
|
||
重视推广粉垄耕作技术 提高粮食综合生产能力
|
||
|
||
白先进（代表农业界）
|
||
粉垄耕作技术（简称粉垄技术），是由广西农业科学院经济作物研究所研发的高效农业新技术。在不新增投入的条件下采用粉垄技术，不论是旱地作物还是水田作物增产都在10%～30%。其中在区内试验种植的水稻平均增产10%以上，甘蔗增产10%～20%。推广粉垄技术，有利于保障我区粮食安全，有利于农业增效、农民增收，有利于农机产业发展，有利于生态建设。建议自治区重视这项技术的推广应用，可先期在粮食和甘蔗主产区实施示范工程。制定扶持政策，对购置粉垄机械进行农机补贴，对区内定点生产粉垄机械企业给予适当补助和减免税收；支持农民成立粉垄耕作专业合作社，免费培训粉垄耕作技术人员；对使用粉垄技术的农田给予政策性补贴。加强技术研究，建议将广西农业科学院粉垄技术工程研发中心专项科研经费列入自治区级财政预算。整合应用技术，建议国土部门对占补平衡新开垦的土地使用粉垄技术进行深旋耕整治。
|
||
（《广西日报》214年1月19日第4版自治区政协委员大会发言摘登，略有改动）
|
||
袁隆平力推广西粉垄农耕技术 多种作物全面增产
|
||
五一前夕，广西农业厅组织粤、琼等地区的专家对袁隆平院士三亚南繁基地高产展示田粉垄栽培水稻进行验收测产，折算干谷亩产698.9千克，增44.1千克，增产率为6.73%。袁隆平特地给农业部科技教育司写信，希望国家重视粉垄栽培技术的进一步研究，建议农业部在安排公益性行业科研专项等科技计划中，给予立项。
|
||
粉垄栽培技术是广西农业科学院韦本辉研究团队，历经6年探索发明的一种颠覆千年农耕模式的新方法。袁隆平给农业部科技教育司写的信中肯定：“粉垄农耕技术在我国8个省的水稻、玉米、小麦等10多种作物试验中，普遍获得10%左右的增产效果。目前，海南省正在进行的粉垄水稻、甘薯、茄子等试验，效果也比较好。”袁隆平认为：“粉垄耕作深耕深松，可以活土、保水、透气，能促进作物生长发育，特别用于黏土的效果会更好些。”
|
||
（记者 周敏 《广西日报》2013年5月7日，略有改动）
|
||
广西粉垄栽培水稻可增产两成
|
||
袁隆平将用超级稻新品种做粉垄高产栽培试验
|
||
10月27日下午，中国工程院院士、杂交水稻之父袁隆平，在长沙听取广西农业科学院经济作物研究所韦本辉研究员粉垄栽培水稻研究情况的汇报，提出将用新近选育的超级稻新品种做粉垄高产栽培试验。
|
||
袁隆平院士一直重视粉垄栽培水稻研究，曾派专家到广西现场考察指导并资助这一研究。2011年以来，粉垄栽培水稻已在玉林、北流进行了连续四造的试验示范，对比常规栽培技术，第一造增产20%左右，第二造至第四造免耕或轻耕种植增产5%～10%；在广东试验，每亩增产70千克以上；在河南试验，粉垄栽培小麦增产20%后的第二茬轮种水稻，也获得较好的增产效果。
|
||
所谓“粉垄栽培水稻”，就是改变稻田传统犁耙打模式，用粉垄机械在干田时一次性粉垄碎土（土层结构不改变），回水软土直接移栽秧苗，田间水分湿润管理，土壤呈海绵状，为水稻高产创造良好土壤环境。
|
||
袁隆平院士了解到粉垄栽培比常规栽培的稻田耕层加深5厘米以上，水稻根系、生物产量、光合效率提高10%以上，穗大粒多之后，还与在座的国家杂交水稻工程技术研究中心邓启云博士交换了意见，提出近期将用选育出的超级稻高产新组合进行粉垄栽培试验。
|
||
（《广西日报》2012年10月31日第5版，略有改动）
|
||
广西水稻粉垄栽培亩增百余千克
|
||
面向国际发行的《中国农业科学》英文版2011年第10期，登载了广西农业科学院创新研究的水稻栽培新方法——水稻粉垄栽培研究成果，并在封面登载了四幅水稻粉垄栽培照片，标志着广西农业科学家的原创性研究成果被推向世界。袁隆平院士对水稻粉垄栽培曾给予了支持和肯定。
|
||
水稻粉垄栽培是指稻田干土时应用粉垄机多个钻头垂直旋磨土壤一次性粉碎并自然悬浮成厢（垄），厢（垄）间设置灌排沟，于种植季节回水软土（免除再次犁耙），直接在厢（垄）面上种植水稻并保持粉垄土壤结构、节水增氧增热、养根护根等相配套的栽培技术。
|
||
探索出这一技术的广西农业科学院经济作物研究所韦本辉研究团队，2011年在玉林市农业技术推广站等的协助下，在国内首次利用粉垄技术在玉林市福绵区、北流市实施“水稻粉垄栽培综合试验研究”，早稻粉垄栽培每亩增产稻谷104.8～131.5千克，增产率达21.01%～23.87%，其整精米率、蛋白质单项质量提升2个等级，比较效益纯收入增加22.6%；粉垄早稻再生53天亩产稻谷290.5～304.1千克（粉垄早稻+再生稻，亩产达890.5～984.1千克）；粉垄早稻稻田晚稻免耕直接抛秧种植，后效作用明显，目前预计仍可增产10%以上。
|
||
（《广西日报》2011年11月2日要闻二版，略有改动）
|
||
粉垄栽培技术在超级稻生产中增效突出
|
||
近日，自治区农业厅邀请专家，对广西农业科学院经济作物研究所韦本辉研究员团队开展的超级稻粉垄栽培研究与示范项目进行了测产验收。验收结果表明，超级稻生产中运用粉垄栽培技术，每亩比常规技术增产率高达21%～23.87%。表明该技术在超级稻生产中运用增效十分突出。
|
||
“粉垄栽培技术”是指应用“立式粉垄深耕深松机”（简称“粉垄机”），按照不同作物种植需求，将土壤垂直旋磨粉碎并自然悬浮成垄，在垄面种植作物的配套栽培技术。
|
||
2008年，韦本辉及其研究团队通过对区内外旱地作物生长期内的3种不同土壤类型与作物产量关系研究发现：土壤疏松类型比土壤板结和表皮结膜两种类型增产15%以上，营造土壤疏松环境是提高作物单产的有效途径；在木薯、淮山药应用专用机的启发下，他们发明并委托有关厂家加工了第一代粉垄专用机械。并于2010年3月将此技术正式定为“粉垄栽培技术”，以“旱地作物粉垄栽培方法”申请国家发明专利。该技术突破了沿用千年的“犁翻—耙碎—起畦（垄）”传统耕作栽培技术体系，可一次性完成深耕、粉碎、成垄等作业，具有省力、省工、节本、增效的作用。同时，可使少量土壤上下交流，达到客土改土目的，减少杂草和病原虫原，并增加土壤松土量和有效养分。同年，他们将试验扩大到玉米、花生、大豆、甘蔗、桑树、甘薯、牧草、番木瓜、马铃薯等11种作物，均取得良好效果。粉垄栽培技术的推出，引起了区内外有关部门和专家的高度关注，他们在考察了解后，对此项创新技术给予了高度肯定。
|
||
2011年，该研究团队在国内首次开展了较大面积的超级稻粉垄栽培试验研究，并在玉林市福绵区新桥镇辛仓村、北流市民安镇兴上村实施。
|
||
当日，参加现场测产验收的专家有来自湖南农业大学、国家杂交水稻工程技术研究中心、广东农业科学院等单位的专家。专家们采取随机选取3个点，每个点面积20米2，收获脱粒称取稻谷鲜重来折算每亩产量。并与常规栽培进行对比。结果表明，同一块中等肥力稻田，运用粉垄栽培平均每亩产量比常规技术增23.87%。而在土壤肥力中等偏下的田块，使用粉垄栽培技术比常规技术增产21.01%。
|
||
（记者 陈江 《广西日报》2011年8月10日第7版，略有改动）
|
||
韦本辉和他自主发明的粉垄农耕新法
|
||
农耕新方法粉垄的问世
|
||
由韦本辉主持完成的《农耕新方法粉垄及其应用研究》，2012年3月28日，广西科技厅组织中国工程院院士、中国农业科学院副院长刘旭研究员等专家成果鉴定，认定该项目研究“具有原创性，达到国内领先水平”。
|
||
韦本辉自主发明的粉垄农耕新方法（国家专利已受理公开），它是利用粉垄机械的一个、一组或多组螺旋形钻头，一次性垂直对土壤横向快速旋磨切割粉碎、自然悬浮成垄（厢）而称之为“粉垄”；在垄（厢）面上直接种植作物的配套新技术，称为“粉垄栽培技术”。这个方法超越了拖拉机耕作深度不乱土层，一次性完成传统犁、耙、打等作业程序，有利于土壤水、气、肥的平衡和农作物的生长发育。
|
||
粉垄耕作最大特点是，可根据不同作物需求进行深耕深松，深耕但不乱土层，土壤有效养分增加，活土保水，旱地粉垄，可带状进行，种植带下有U形松土槽，可有效聚集天然降水；稻田粉垄，耕层加深7厘米以上，泡水条件下土壤仍呈海绵状，通透性好，水稻白根多，穗大粒多。粉垄栽培作物，其根系、生物产量、光合效率和经济产量等，均可提高10%以上，而且品质改善。
|
||
这，已向世人昭示：农耕新方法粉垄问世了！
|
||
粉垄的新理论“增量效应”
|
||
纵观农耕发展史，从人力整地、畜力犁地、拖拉机犁耙整地和粉垄螺旋钻头垂直旋磨横向切割粉碎自然悬浮一次性整地，其耕作的土层是呈依次加深、单位面积松土量和土壤储藏水分随之增加、作物对光能利用率随之相对增加，作物单产水平也大体随着耕作对土壤、水分、光能利用率的提升而增加的。
|
||
韦本辉根据这一原理与效应及他们的实际试验结果，初步提出了粉垄耕作，使作物充分利用土壤、水分、光能等自然资源而得以大幅增产的效果称为“粉垄增量效应”。这一理论的提出与应用，意义深远。
|
||
同时，根据粉垄之后的作物生长发育的观察研究，初步提出了作物栽培“以根为本”“营养均衡供应”“抵御不良环境”等理论和观点。这将为丰富农业科学理论提供可能。
|
||
粉垄技术可提升耕地良田化、耕种良法化
|
||
袁隆平院士提出，作物要获得理想高产，必须良种+良田+良法。研究实践表明，粉垄可为进一步提升耕地良田化、耕作良法化提供可能：粉垄后耕地可持续提高单产，由低产田提升为中产田，由中产田提升为高产田；粉垄由于一次性完成土壤耕作，经改造完善后的粉垄机械，可同时完成施肥、播种等农艺工序，而且田间栽培管理即耕、种、管、收等耕种方法也可以进一步优化与提升。
|
||
粉垄的震撼力：结束传统耕作模式！
|
||
袁隆平院士有一个惊世公式：良种+良田+良法。即中国粮食作物单产要确保持续性的增产与提高，就必须按照这“三法”，三者缺一不可。
|
||
多年来，多少农业科研人员在良种、良田的研究上有着惊人的成果，在良法（即种植方法）上也有所研究，但从没有实质性的突破。韦本辉的粉垄新技术已于2012年3月通过了由中国农业科学院刘旭院士等专家组成的成果鉴定委员会鉴定，专家们称该技术“从根本上改变了传统耕作模式，实现了活土保水。”专家们还特别指出“粉垄的问世，对提升我国的耕地良田化、耕种良法化和粮食安全保障，将有着特别重大的影响。”可以说，它将是农耕史上的一次革命，宣告结束传统的耕作模式，代之以新的耕作技术。
|
||
这个新技术的核心，在于从根本上改革传统方式，将耕层下移，合理增加并利用耕作层及其以下土壤资源和天然降水，实现活土保水，为农作物创造单位面积上松土量增加且保水、透气的土壤生态环境。
|
||
自治区主席马飚、副主席陈章良分别作了两次批示，广西农业厅组织专家认证并提出推广应用意见；袁隆平、戴景瑞、谢华安、山仑、蒋亦然等院士，以不同方式给予关心关注或支持。
|
||
韦本辉（中）和两位专家在一起研究粉垄新法
|
||
重大潜在的应用前景
|
||
2012年7月5日，广西农业厅组织湖南、广东、广西专家对在广西北流市、玉林市福绵区两个水稻粉垄栽培第三造免耕或轻耕种植生产示范点测产验收，杂交水稻增产8.88%，常规优质稻增产7.97%。
|
||
7月10日，广西北流市农业局组织专家对该市民乐镇石塘村实施水稻粉垄栽培400亩示范项目进行测产验收，稻田类型为中产田，粉垄折干谷最高亩产630.8千克，平均为570.6千克。同一田对比，粉垄折亩产干谷576千克，比对照496千克增产80千克，增产率为16.13%。看到此情此景，当地农民高兴地说：“从未见过连片这么好的禾稻。”
|
||
以上例子说明，粉垄稻田耕层加深7～10厘米，可由低产变中产、中产变高产田了。
|
||
目前，粉垄技术已在全国8个省（自治区）在水稻、玉米、小麦等13种不同作物上应用试验，证明其较传统耕作增产10%～30%。也就是说，粉垄应用于我国粮食作物现行种植的30%面积，增产的粮食可养活1亿人口。
|
||
1亿人口，这的确是个不小的数目呀！
|
||
刘旭院士在成果鉴定意见中指出，粉垄技术可应用于各种作物，对在盐碱地、西北干旱地区生态重建、部分草原改造等也具有潜在的应用前景。
|
||
这也让韦本辉等人有理由相信，作为一种新的农耕方法，粉垄技术一旦被人们所认识并推广开来后，就“有可能对中国甚至世界的农业发展和粮食安全带来积极而深远的影响”。
|
||
（记者 谭湖 广西新闻网2012年10月3日，略有改动）
|
||
“农耕新方法粉垄及其应用研究”项目通过鉴定
|
||
4月5日，记者从自治区科技厅获悉，由广西农业科学院经济作物研究所历时5年完成的“农耕新方法粉垄及其应用研究”项目日前通过专家组成果鉴定。较传统耕作方式，粉垄这项新的农耕方法能使作物增产10%～30%，而且可应用于各种作物，社会经济效益显著。
|
||
“粉垄农耕新方法”是一种针对小型拖拉机耕作存在的浅耕薄耕、大型拖拉机重力碾压形成坚硬的犁底层等实际问题，利用粉垄机械，垂直对土壤横向快速旋磨切割粉碎、自然悬浮成垄（厢），并在垄（厢）面上直接种植作物的配套新技术。该农耕方法超越了拖拉机耕作的深度，且不乱土层，能一次性完成传统犁、耙、打等作业程序，有利于土壤水、气、肥的平衡和农作物的生长发育，可极大提高土壤养分的有效性，并能保持土壤水分，促进农作物根系生长。
|
||
记者了解到，该农耕方式可应用于各种作物，在盐碱地、西北干旱地区生态重建、部分草原改造等也具有潜在的应用前景。目前，粉垄栽培已在广西、甘肃、辽宁、河南等8个省区试验应用与示范，累计面积达6000多亩。
|
||
（记者 董文锋 广西新闻网2012年4月6日，略有改动）
|
||
六、《湖南日报》刊文
|
||
湖南运用新技术 粉垄栽培杂交水稻增产10.17%
|
||
湖南杂交水稻研究中心和湖南农业大学联手引进农作物栽培新技术，在隆回羊古坳乡进行技术试验。今天，从专家组传来的测产结果表明，采用新技术种植的杂交稻，比常规习惯耕作的杂交稻增产10.17%。
|
||
据悉，这一农作物栽培新技术叫粉垄栽培技术。通俗地说，就是“深耕细作”。新技术发明人、广西农业科学院经济作物研究所韦本辉研究员介绍，传统的耕作方式主要是通过犁头将土壤块状翻耕，然后进行耙碎，整体土层完全打乱，耕作深度一般仅为15～20厘米。“粉垄栽培技术”，是采用“粉垄机”，按照不同作物种植需求，将土壤垂直旋磨粉碎并自然悬浮成垄，在垄面种植作物的配套栽培技术。这一新技术有两个特点：一是深度可达30厘米左右。二是整个土层不打乱。2010年3月，这一新技术被申请国家发明专利。目前，该技术已相继在广东、辽宁、河北、河南等近10个省份开展试验，被广泛应用到水稻、玉米、小麦、牧草等13种经济作物的栽培中，均增产10%～30%。
|
||
今年，该技术得到袁隆平院士推荐，在我省益阳和隆回进行杂交水稻栽培试验。在隆回的试验点共有100亩杂交稻，其中采用新技术的60亩，对照的40亩。目前已到收获季节，以湖南农业大学教授屠乃美为组长的专家组9月18日专程赶到现场进行测产。
|
||
专家们在现场看到，采用新技术的杂交稻，普遍长势好、稻穗长、稻秆健壮，且抗病虫害。专家组在听取项目汇报并对示范片进行实地考查的基础上，选取2丘品种相同（深两优1号）、土壤肥力和管理水平基本一致、产量水平中等的相邻田块，其中1丘为粉垄耕作，另1丘为常规习惯耕作。每丘块面积均在1亩以上，采用人工收割测定实际产量。测定结果如下：粉垄耕作示范田实收0.32亩，湿谷重285.35千克，含水率28.5%，折合13.5%含水率的稻谷亩产723.65千克。习惯耕作对照田实收0.29亩，湿谷重257.00千克，含水率34.7%，折合13.5%含水率的稻谷亩产656.82千克。粉垄耕作示范田较习惯耕作对照田增产10.17%。
|
||
隆回县羊古坳乡韩家铺村杂交水稻粉垄栽培示范田超级稻颗粒饱满
|
||
（记者 姚学文 《湖南日报》2014年9月22日第1版，略有改动）
|
||
七、《南方科技报》刊文
|
||
水稻粉垄种植：穿鞋下田，干手净脚
|
||
这几天，广西北流市民安镇兴上村百亩粉垄水稻示范田的晚造秧苗开始分蘖了，苗壮根密，村民们看在眼里乐在心里。可不是嘛，7月中旬刚收的那茬早稻，经专家测产每亩增产了126千克，增幅达25%之多。这晚造秧苗，一开始就长得这么好，丰收跑不了！
|
||
时间回溯到4月初，春耕时节，兴上村村民们破天荒头一遭穿着鞋子下田干活。当别的地方的农民还是“一身汗水一身泥”猫着腰在水田里插秧时，他们只需轻轻松松把秧苗抛在干田中就完事了，大伙都说：“想不到插田也可以干手净脚，不用脱鞋子，连裤腿都不用卷。”
|
||
抛完秧苗后，村民们给干田回水，滋润秧苗生长。过了一周，示范田里的秧苗，无论是从长势还是根系发达程度上，与普通方法种植的秧苗相比优势都很明显。“我指导种植水稻多年，没见过长势这么好的。”民安镇农技推广站站长梁景赞不绝口。
|
||
又轻松，又快，又好，怎么做到的？玉林市农技站老站长陈福耀介绍，原来，这里的示范田采用了水稻粉垄种植法，即粉垄干田抛秧，然后回水种植。这种与众不同的水稻种植新技术，是广西农业科学院经济作物研究所韦本辉研究员的团队在总结近年来粉垄栽培技术基础上创新发明的。
|
||
干土抛秧之前，研究团队先用广西五丰机械公司研制的自走式粉垄机进行粉垄耕作，粉垄深度达30厘米，比拖拉机深耕深松多1倍左右。稻田耕层加深，抛秧后回水时，土壤深厚且呈海绵状有弹性，使得水稻根系发达，所需要的养分源源不断得到满足，肥料利用率提高，还能节省20%左右的化肥用量。
|
||
水稻粉垄干土抛秧种植有什么技术要求？农技站老站长陈福耀介绍，水稻粉垄种植，回水要维持水深在3厘米以上，保持15天。“这很关键，要求采用该种植方法的地方水分相当充足。”如果白天抛秧，2～3小时必须回水，“最好选在下午5点多抛秧，可以第二天早晨再回水。”
|
||
韦本辉告诉记者，水稻粉垄干土抛秧种植获得成功，是由于粉垄进一步加深了稻田耕作层，同时在水分管理上实现了土壤保持吸水纳氧状态，水稻分蘖盛期后，田块干湿交替，以雨水养田为主，从整田到移栽乃至成熟，几乎保持稻田内的土壤、养分不外流。这一种植模式改变传统水稻高产栽培施肥、灌溉中的“三黑三黄”耗水耗肥特点，让水稻从秧苗落田定植到成熟，始终处于一种“按需所给”吸取水肥的状态，自然协调生长发育。
|
||
粉垄技术带来的高产，村民们实实在在看在眼里。7月中旬，广西农业科学院组织广东、湖南等省专家对广西农业科学院经济作物研究所、北流市民安镇农技站等单位合作实施的“水稻粉垄干土抛秧种植技术”项目进行测产验收。结果显示，对照平均亩产鲜谷617.7千克，按80%折干率计算，平均亩产干谷494.16千克；粉垄技术种植的水稻平均亩产鲜谷775.29千克，按80%折干率计算，平均亩产干谷620.23千克，比对照增产126.07千克，即增产25.51%。
|
||
韦本辉表示，取得这一成果的关键在于粉垄栽培模式，大面积推广粉垄技术的关键点在粉垄机械。据了解，新近由广西五丰机械公司研制的自走式粉垄深耕深松机，今年已在广西、湖北、北京、内蒙古、吉林等省区大面积应用。据介绍，该自走式粉垄机，在北方地区旱地粉垄深度40厘米左右，每小时可耕作10多亩地，油料、刀片等消耗成本亩均在30元左右。
|
||
自走式粉垄深耕深松机以螺旋形钻头垂直入土旋磨土壤，粉垄深度可控制在28～40厘米
|
||
（记者 冯莉 《南方科技报》2015年8月10日，略有改动）
|
||
袁隆平肯定广西“水稻粉垄栽培法”
|
||
最近，广西农业科研人员公布了一种新的水稻栽培方法——“水稻粉垄生态高效栽培法”，这种栽培方法有望在不增施化肥农药、不增加灌溉和人工投入的情况下，使水稻增产20%左右。
|
||
“水稻常规栽培技术费工费时费水，已不适应良种高产潜力的进一步发挥。”7月23日，广西农业科学院经济作物研究所韦本辉研究员表示，经过农业科研人员不断探索，新的水稻粉垄生态高效栽培法已逐渐成形。7月16日，“杂交水稻之父”、中国工程院院士袁隆平在长沙听取粉垄栽培技术试验示范汇报后，对这项新技术曾给予高度肯定，认为“粉垄技术可在全国推广”。
|
||
韦本辉介绍，目前的水稻生产，有水栽、旱栽和直播等种植方式，其中浆耕水栽生产方式最为广泛。须历经稻田翻耕、浆耙的耕作，到大量使用人工灌溉、施肥等复杂管理程序，投入的生产成本也相对较高。尤其在耕作和水分管理上，首先需对稻田进行灌水，在有水层的条件下，进行两犁三耙后才能插秧移栽；之后，要深水回青，浅水分蘖，分蘖期还要作浅水灌溉，人工耘田；中期，要排水晒田；后期要回水抽穗到成熟，整个水稻生产过程繁杂，劳力成本高。
|
||
他认为，常规栽培技术下，稻田耕作层浅薄，使得增产潜力空间很小，单产也难以进一步提升。“在拖拉机旋耕条件下，耕层10～16厘米（多数在13厘米左右），稻田土壤松土量和原生养分严重不足，满足不了超级稻等高产良种对土壤环境的需求。”韦本辉说，正因为耕作层存在的“根本”缺陷，使得常规栽培技术下肥料浪费过多，土壤易板结，也容易产生甲烷等温室气体，影响生态。
|
||
为此，韦本辉把粉垄技术应用水稻栽培中，摸索出一套水稻粉垄生态高效栽培法，他戏称为水稻的“懒人种植法”。即在稻田干田时，以粉垄耕作机的螺旋形钻头深旋耕一次后，回水软土后以原生态状态形式，直接进行水稻移栽或直播。利用土壤中原生养分、土壤容纳的氧气、水分等供水稻协调生长，实现以利用天然降水为主、人工灌溉为辅的水分管理，并以干湿交替管理与土壤中溶氧量最大化、辅之适量施用肥料等，促进水稻根系发达、植株健壮，提高光合效率，达到省工、节本而获取高额产量和良好品质的目的。
|
||
韦本辉告诉记者，采用粉垄深旋耕技术翻倍深松稻田后，耕作层由常规的13～15厘米增厚至26～28厘米。采用粉垄种植，当季和后季种植的水稻根系数量比传统栽培增加20%～30%，年复一年残留在土壤中的根系，一方面将成为土壤中的有机质，起到改良土壤的效果；另一方面，如果耕层不再耕作扰动，腐烂后将成为土壤中无数网状连通的通氧管道，既有利于稻田土壤肥力的培植提高，又有利于土壤氧气的通透性营造，还有利于水稻根系的生长发育。这就是粉垄水稻栽培得以连续多年处于一个良好的增产平台，取得良好增产效果的缘故。
|
||
据了解，该栽培方法目前已申请国家专利。
|
||
（记者 李可天 《南方科技报》2014年7月25日一版头条，略有改动）
|
||
八、其他刊物媒体刊文
|
||
粉垄栽培农耕新法显著提高作物单产
|
||
广西农业科学院经济作物研究所研究员韦本辉等，研究提出一种新的农耕方法“粉垄栽培”，并在广西、甘肃、辽宁等8个省份对玉米、甘蔗、花生、大豆、木薯、淮山药、水稻等12种旱地作物试验种植，与常规耕作方法栽培相比，增产幅度为10%～30%，其品质也有所提高或改善，如大豆蛋白质增加12%，甘蔗糖分增加5.17%，木薯淀粉含量最高增加18.62%。
|
||
所谓粉垄栽培，是指应用“粉垄机”按照不同作物种植需求，一次性将土壤垂直旋磨粉碎并自然悬浮成垄（厢），在垄（厢）面种植作物的配套栽培技术；技术特征是突破了沿袭千年“犁、耙、打”农耕模式，深耕深松而不乱土层，营造“土、水、肥、气、热、菌等全新而协调”的土壤生态环境。
|
||
该项研究成果，部分内容刊登于《中国农业科学》2010年43卷20期和2011年44卷21期，题为“旱地作物粉垄栽培研究简报”和“粉垄栽培甘蔗试验增产效果”，作者为广西农业科学院经济作物研究所韦本辉研究员。其中，第2篇文章利用甘蔗新台糖22号和柳城03-1137在不同地点进行粉垄栽培和传统栽培比较试验，在甘蔗工艺成熟期对根系、绿叶、蔗茎性状、产量、品质及冬笋芽数等项目调查测定，结果显示，粉垄栽培与传统栽培相比，根系鲜重增加了115.05%～146.48%；完全展开绿叶数（功能叶片）增加14.65%～19.35%；蔗茎产量增加21.91%～27.35%；甘蔗蔗糖分、蔗汁蔗糖分分别增加3.81%～5.17%、3.63%～5.75%，蔗汁还原糖分降低5.50%～9.76%；冬笋芽数增加47.64%～197.70%。该研究由国家公益性行业（农业）科研专项（HY 200903022）、国家木薯产业技术体系（nycytx-17）经费资助。
|
||
据悉，韦本辉研究团队将粉垄栽培应用到超级稻种植，其研究进展值得进一步继续关注。
|
||
（记者 佘惠敏 李景 中国经济网2011年11月30日讯，略有改动）
|
||
土地翻耕也大有学问
|
||
土地翻耕有学问，粉垄技术来解题
|
||
俗话说：“春播一粒粟，秋收万颗种”，可见，耕作与播种之重要。
|
||
“耕作土壤，如能充分利用耕作层及其以下适量土壤资源和雨水，为农作物根系最大限度的生长发育创造良好的土壤环境，就能帮助作物实现增产。”据韦本辉介绍，在他发明粉垄技术之前，就通过对旱地作物生长期内的3种不同土壤类型与作物产量关系进行研究发现，土壤疏松类型比土壤表皮结膜和土壤板结两种类型的增产率都高于10%以上，说明营造良好的土壤环境是提高作物单产的有效途径。
|
||
有了这个发现，韦本辉和他的团队研发出一项全新的农耕技术——粉垄深旋耕技术。所谓粉垄，就是利用粉垄机械对土壤进行粉碎且自然悬浮成垄而得名，这项技术的关键，就是利用具有横向旋切的“粉垄机械”螺旋钻头，根据作物种植的需要，垂直入土30厘米以上，通过高速旋转、横向切割来粉碎土壤，代替传统犁翻碎土，一次前行就可完成传统“犁、耙、打”的全部耕作程序，实现加深耕作层、深耕深松不乱土层。
|
||
“原来农民用犁耙翻耕土地，不易深耕深松，土壤容易板结，水分也不好保持。而粉垄技术，能够打破犁底层，形成更大的‘土壤水库’，并高效利用天然降水和灌溉水资源，增加土壤松土量、通透性和微生物数量。”韦本辉解释说，粉垄深旋耕技术不仅能激活土壤酶活性并加快土壤养分的速效释放，还能形成良性的农田生态环境，让作物的根系变得更大、更壮、更深。
|
||
一次深耕多年有效，作物实现持续增产
|
||
粉垄技术究竟好不好？让我们来看一组数据——
|
||
广西玉林市福绵区辛仓村，原来亩产能力500千克左右的中产田，2010年冬进行干田粉垄，2011年第一造种植水稻，经广西农业厅组织专家测产，增产幅度为21%～23%，2013年7月测产第三年第五造的免耕或轻耕水稻，亩产仍达600千克以上，高产的达723千克。眼下，第六造水稻再生稻也即将成熟，增产已成定局。连续3年种植粉垄水稻的村民李盛兴颇有感触地说：“粉垄一次，六造持续增产，平均耕作成本低，水稻生产效益高，我们农民打心里欢迎这样的技术。”
|
||
中国农业科学院在河北省沧州市吴桥县曹洼乡前李村试验，粉垄耕作后的第二年种植小麦等仍然表现持续增产，其中，夏玉米每亩平均增产208～255千克，增产幅度达31.24%～38.19%。
|
||
“粉垄技术使用起来特别方便，农民只要用粉垄机械深旋耕一次，可3年以上免耕或轻耕利用，平均耕作成本较低，而且由于增产所产生的效益高于传统耕作10%以上。”韦本辉告诉记者，目前经改造后的粉垄机械并不贵，价格与现行同类拖拉机基本相当。
|
||
从2009年起，粉垄深旋耕技术就在广西、广东、甘肃等9个省（自治区）进行应用示范，测产结果显示，马铃薯、木薯、甘薯、甘蔗、桑树等作物增产30%～50%，水稻等禾谷类作物增产10%～30%。多年测试表明，粉垄技术在不同区域、不同作物上增产幅度大且稳定。
|
||
作为一项增产技术，最值得一提的是，粉垄技术还有创造“耕地水库”和作物更好利用土壤、水分、氧气、光能等自然资源的“自然性正能量聚集效应”，而这些效应是传统耕作无法比拟的。
|
||
据测试，粉垄耕作技术可以提高肥料利用率10%以上，提高水分利用效率20%以上，作物净光合速率提高10%以上。在甘肃，粉垄后土壤水分增加27%、0～30厘米土壤全盐含量降低38.2%；在宁夏，粉垄后0～20厘米土层盐分含量降低54%；在辽宁，粉垄后土温提高1～4℃；在河北，粉垄玉米产量水分利用效率提高39%。
|
||
韦本辉介绍说，这项技术还可应用于农、林、草业及盐碱地改造，实现“增粮、增效、减灾、良态”。
|
||
粉垄改变农耕模式，推广应用潜力巨大
|
||
粉垄技术的示范应用，得到了国内外专家的认可。今年3月，该项技术不仅通过了广西科技厅组织中国农业科学院副院长刘旭院士等专家的科技成果鉴定，还得到了杂交水稻之父袁隆平院士的高度评价。今年5月28日，农业部副部长牛盾在广西考察了粉垄栽培水稻，随后农业部派出专家组到广西进行了专题调研，并给予肯定。
|
||
长期从事旱地和节水农业研究的中国科学院研究员张正斌在广西考察水稻、甘蔗等粉垄栽培后，认为粉垄深旋耕技术是一种创新的现代农业模式，有望成为“中国农耕技术新名片”，也将对我国的粮食持续增产带来积极的影响。
|
||
在我国，同一类型地区粮食单产水平悬殊，高的亩产500～1000千克，低的只有200～333千克，相差2～3倍。另外，我国的耕地中有超过一半为中低产田，其耕作松土层只有15厘米左右，这对提高作物单产极为不利。
|
||
“如果将全国60%的中低田应用粉垄松土层加深至25～30厘米，并配合良法，那么增产潜力将非常巨大。”张正斌算了一笔账，若全国18亿亩耕地实施粉垄耕作5亿～10亿亩，就可增加0.5亿～1亿亩“耕地水库”，其生产能力可相应提高10%～20%；我国主要粮食作物年种植16.5亿亩中的40%，即6.6亿亩应用粉垄技术，就可增产粮食660亿斤，养活1.65亿人。
|
||
尽管粉垄技术南北适用操作简单，目前也已经在很多地区进行了示范推广，但记者采访也了解到，由于示范面积小，农民对它的认识并不充分，想要实现全国范围内的大面积推广应用还有很长的路要走。
|
||
“对于粉垄技术，我觉得应该像当年杂交水稻研究一样，从国家全局发展的民生性、战略性的高度上，重视其研发，特别是粉垄机械的研发与生产。”张正斌建议，国家有关部门将粉垄技术列入国家和各省科技计划，组织全国联合攻关，进一步完善和形成粉垄深旋耕高效农业配套技术体系，逐步在全国进行大面积示范推广。
|
||
（记者 吴佩 《农民日报》2013年10月16日05版，略有改动）
|
||
告别“犁耙打”只需一台粉垄机
|
||
一犁两耙或两犁三耙，千百年来，我国农民正是依靠犁耙在土地上耕耘收获。然而今后，农民可能只需用一台粉垄机，就能完成土地翻耕的所有任务，省时省力，增产增效。日前，由广西农业科学院经济作物研究所韦本辉研究员所率领的团队，经过多年努力，研发出了一项新的农耕技术——“粉垄栽培技术”，该技术将有助于农民告别“犁、耙、打”的历史。
|
||
所谓粉垄，就是按照不同作物的种植需求，利用粉垄机一个或多个螺旋钻头一次性将土壤垂直旋磨粉碎并自然悬浮成垄（厢）；在粉垄的垄（厢）面上种植作物并配套相关栽培技术。“与传统农耕方式相比，粉垄栽培不但实现了耕地工具上的改革，而且可以将传统的犁、耙、锄、打和人工或机械起畦（厢）等繁杂的耕作一次性完成，大大提高了劳动效率，节省了劳动时间。”韦本辉介绍说，用传统的农耕方式耕地，不易深耕，土壤容易板结，水分不易保持；而利用粉垄机械耕作，深耕深松而不乱土层，土壤不但不易板结，还能营造土、水、肥、气、热、菌等全新而协调的土壤生态环境，土壤速效养分能比传统增加10%～30%，作物的根系也更为发达，长势更为良好。
|
||
自2009年起，韦本辉和其率领的研究团队已经先后将此项技术在木薯、山药、甘蔗、玉米、花生、小麦、大豆、马铃薯等多种旱地作物生产上进行了试验与示范。
|
||
韦本辉说，以水稻耕田为例，一台80马力粉垄机，在干田时粉垄，深耕深松22～24厘米（比传统机耕深7厘米以上）一亩地平均需要耗油2.5～3升，按照当前油价则需油费20元左右。可是，运用粉垄栽培技术，每亩稻田可以平均增产100千克，按照市价每千克粮食收2.6元，则可以增收260元，除去成本，农民每亩也可增收240元，相对于传统的耕作方式，农民不仅省时、省力、省成本，还能增产、增收、增效益。
|
||
（《河南日报》2012年2月1日第6版，略有改动）
|
||
“粉垄机”耕田改革千年“犁耙打”模式
|
||
广西农业科学院经济作物研究所研究员韦本辉等，研究提出一种新的农耕方法“粉垄栽培”，并对玉米、甘蔗、花生、大豆、木薯、淮山药、水稻等12种旱地作物试验种植，与常规耕作方法栽培相比，增产幅度为10%～30%，其品质也有所提高或改善，如大豆蛋白质增加12%，甘蔗糖分增加5.17%，木薯淀粉含量最高增加18.62%。该研究成果发表在最新出版的《中国农业科学》杂志中。
|
||
所谓粉垄栽培，是指应用“粉垄机”按照不同作物种植需求，一次性将土壤垂直旋磨粉碎并自然悬浮成垄（厢），在垄（厢）面种植作物的配套栽培技术；技术特征是突破了沿袭千年“犁耙打”农耕模式，深耕深松而不乱土层，营造“土、水、肥、气、热、菌等全新而协调”的土壤生态环境。
|
||
（《北京日报》2011年12月7日第17版，略有改动）
|
||
国内首次利用的“粉垄”农耕新技术在我市示范试验获成功
|
||
“测产结果表明，粉垄栽培早稻+晚稻免耕抛秧比常耕早稻+晚稻免耕抛秧种植增产33%。”11月5日，广西农业厅组织湖南农业大学、广东农业科学院等单位的专家对在国内首次利用“粉垄”技术在我市福绵区、北流市实施的“水稻粉垄栽培综合试验研究”项目进行测产验收，国家水稻产业技术体系栽培岗位科学家、湖南农业大学教授邹应斌对验收结果当场进行了公布。粉垄带来新“农耕革命”。
|
||
据了解，“粉垄”是一种新的农耕技术，也被业内人士称为一次“农耕革命”。据该技术项目研究带头人、广西农业科学院经济作物研究所研究员韦本辉介绍，“水稻粉垄栽培”就是指稻田干土时应用粉垄机多个钻头垂直旋磨土壤一次性粉碎并自然悬浮成垄，垄单设置灌排沟、于种植季节回水软土，直接在垄面上种植水稻的栽培技术。该技术突破传统水稻栽培要经过犁、宽、耙或翻耕浆耙才能抛（插）等模式，达到深耕深松而不乱土层、节耕节能节水省肥省工，提高产量、改善品质和提高种植效益的效果。今年，广西农业科学院经济作物研究所韦本辉研究团队在玉林市农业技术推广站的协助下，在福绵新桥镇辛仓村、北流民安镇兴上村实施的“粉垄栽培早稻+晚稻免耕抛秧种植”“粉垄早稻+再生稻+晚秋马铃薯”两个模式的示范试验内容，均取得了喜人的效果。“粉垄”栽培成效喜人。
|
||
在福绵新桥镇辛仓村的测产验收现场，农民李有得知自己参与试验严格测量数据。种植的稻田亩产（生谷）达到853千克，很是高兴。他指着正在收割的稻田对记者说：“以前这块田收的稻谷最多只能装七八个麻袋，现在却装了10多个，粉垄技术确实了得！”
|
||
市农业技术推广站副站长罗学夫告诉记者，李有的稻田试验模式是“粉垄栽培早稻+晚稻免耕抛秧种植”，他指着旁边另一块已破苗出土的马铃薯田告诉记者，这是另一种示范试验模式：粉垄早稻+再生稻+晚秋马铃薯。罗副站长告诉记者，粉垄早稻收获后，利用其根系发达的优势，续留再生稻，只要经过50天的生长，于9月中旬可再收获一次稻谷，9月下旬种植晚秋马铃薯，可于春节前收获上市。现在的试验结果表明水稻粉垄栽培可望发展成“一种两收亩产稻谷1000千克+晚秋高值种植”的“钱粮双收”模式，大大提高农田利用率，提高农民收益。
|
||
（记者 谢艳红 《玉林日报》2011年11月6日第A01版要闻，略有改动）
|
||
韦本辉：粉垄应孕育成为国家战略工程技术
|
||
农耕新方法的粉垄栽培，其神奇增产效果及其应用推广价值的消息和学术论文，已见于《人民日报》《科学时报》《中国农业科学》杂志等媒体和学术期刊。记者在北京采访了粉垄栽培主要研究和发明者、我国著名薯类专家和耕作研究专家、广西农业科学院经济作物研究所研究员韦本辉。
|
||
作为国家公益性行业科研专项淮山药首席专家的韦本辉，此次来京主要是向农业部作“淮山药高效栽培技术研究与示范”的实施情况汇报。
|
||
韦本辉认为，土壤环境是作物生长和增产的基础。从栽培上要突破现有产量水平，必须要从单位面积土壤的松土量上找到突破口，也就是所谓“深水养大鱼”。
|
||
为此，韦本辉和他的研究团队在研究土壤疏松类型比土壤板结和表皮结膜两种类型增产15%以上得到启发，加上从农艺和农机相结合的研究方法，通过农机和农艺的相互试验和验证，2010年初正式提出“粉垄栽培方法”并申报国家发明专利。
|
||
谈到粉垄栽培的概念和试验效果，韦本辉介绍说，粉垄栽培是指应用粉垄机械按照不同作物种植需求，在作物种植带上一次性将土壤垂直旋磨粉碎并自然悬浮成垄（厢），在垄（厢）面种植作物的配套栽培技术。该技术已于中国南方地区的广西在木薯、甘蔗、水稻等12种作物上应用增产10%～30%；在北方地区的辽宁、河北等地试种玉米等表现良好，干旱地区的甘肃省定西县试种马铃薯增产率达35.4%，宁夏回族自治区在荒漠上首次试种淮山药亩产达3477千克；中部地区的湖南试种木薯、淮山药效果表现良好。
|
||
粉垄栽培，不但比较效益高、有效提高和改善农产品质量，而且可孕育出新的重大种植制度变革。在广西玉林、北流粉垄栽培的水稻，经核算，比常规栽培每亩纯收益增加90.44元，增收22.6%，比免耕移植栽培每亩增加140元，增收39.9%。由于粉垄栽培根系发达，再生能力强，可发展“一种两收亩产稻谷1000千克+晚秋高值种植”模式。粉垄栽培质量改善和提高，同一块田同一品种同等条件管理，经农业部稻米及制品质量监督检验测试中心检验，粉垄栽培的整精米率、蛋白质分别达50.9%、10.2%，比常规种植43.9%、8.9%分别增加了15.94%、14.61%，粉垄栽培的整精米率、蛋白质单项质量判定均为一等，常规种植的则均为三等，粉垄栽培比常规种植提高了两个等级。
|
||
关于粉垄对作物增产的奥秘，韦本辉认为，主要是由于耕地松土量和速效性养分增加及种植带下有U形储水槽（事实上形成了耕地天然水库），实现了土壤、水分、光能等自然资源的合理增量利用，也就是粉垄带来的一种“自然资源增量效应”（可简称为“增量效应理论”）；同时，土壤环境改善和充分利用天然降水，作物根系发达，以根系为主导的“‘根’本理论”的作物栽培新理念得以有效施行。
|
||
对于粉垄的研究与应用前景，韦本辉充满信心的对记者说，粉垄，是一种农耕革命，又是一项几乎零投入、非建设性耕地就地贮水和便于作物用水的水利工程，更是值得我国南北甚至世界各地试验的通用性技术方法，它的研究与应用，可牵涉所有植物性的耕和种，牵涉耕作方式、耕作制度的优化更迭与间隔性免耕节能节本，牵涉农机具的改造升级和耕种作业上的更多替人代劳，牵涉有利于减缓干旱和洪涝灾害，牵涉生态环境的改善，牵涉农产品的持续有效增加和保障供给。可见，粉垄具有丰富的科学内涵和广泛的应用前景。
|
||
采访结束时，韦本辉对记者表示，期盼各方重视和支持粉垄研究与开发，使之能够孕育成为“国家发展战略工程技术”，为经济社会发展服务。
|
||
（记者 王衎 《科技中国》2011年11月25日总第173期P80，略有改动）
|
||
粉垄技术让中国和世界粮食、生态安全起来
|
||
粉垄技术开启农耕新的“里程碑”
|
||
土壤是万物之本、生命之源。人类文明源于农耕、源于土壤；土壤的利用状况，在一定程度上决定其土地农产品产出率的高低；农耕的本质，就在于对土壤的科学激活与利用。
|
||
人类农耕，历经了刀耕火种、人力整地、畜力整地和拖拉机整地，其土地农产品的产出率和生产水平，大体上也是随着这几种耕作模式的演变进步而相应提高的。现有的耕地形成的耕作层，是人类数千年耕作与利用累加的结果，它的生产能力，经过现行良种化种植和几十年化肥施用的“掠夺式”运营，其增产空间再进一步扩张已是十分有限，这是众所周知的事实。
|
||
粉垄可以说是农耕上新的“里程碑”。它是利用发明的粉垄机械螺旋钻头旋磨深垦而不乱土层，一次性完成耕作整地，旱地深松40厘米、水田30厘米（均比拖拉机耕作加深1倍左右），充分调动土壤等资源的高效利用，形成和扩建养分、水分、氧气“三库”，在不增施化肥条件下，能使低产田变成中产田、中产田变成高产田、高产田更高产，走出一条协调环境—资源—农产品—健康之间关系的科学耕作新方式。
|
||
粉垄，也正如李克强总理2015年7月22日在国务会上提出“土地深耕40厘米可缓解过度使用化肥问题”的道理那样。如果将传统耕作千年以来所形成的现有耕地为第一个层级耕地，那么，粉垄比拖拉机耕作加倍旋磨深垦之后所形成的土壤深厚耕地，就可谓之为“第二个层级质量耕地”，可更多地利用土壤养分、水分、氧气和光能的“天地资源”，它在单位面积上产出更多的农产品，增储更多的天然降水，以统筹自然资源的优势，服务于农业持续增长和生态环境改善。
|
||
粉垄，在农耕上的重大突破与颠覆传统耕作模式，是人类农耕历史上一件划时代的大事，开创了人类拓展生存与发展空间新的伟大战略捷径。其一，它是人类历史上，继从刀耕到机耕的耕作浅层松土的造田造地之后，在现有浅耕耕层的基础上实施，充分激活尚未被利用的犁底层及其以下土壤资源，进行一次最重要、最有意义的深垦造田工程；其二，通过粉垄深旋耕，将耕地现有浅薄松土土壤和耕地下尚未利用的土壤，在不打乱主体土层结构的基础上，进行全耕层粉垄疏松，从而给农作物带来土壤养分、水分、氧气和光能等方面最大化的科学利用，实现新一轮的增产、提质、保水；其三，对增产粮食、改善生态，既功于当代，又利在千秋，福泽人类。
|
||
玉米粉垄
|
||
粉垄种植花生表现
|
||
粉垄后稻田第六季土壤剖面
|
||
粉垄机械为新农耕带来重大变革
|
||
传统耕作，是犁翻式纵向碎土，工具主要为犁头或耙，就是拖拉机也是犁头翻耕，也不容易深层入土耕作，旋耕的机械耕作就更浅了，因此传统耕作很难突破现有的耕地犁底层，犁底层及其以下土壤资源就很难被激活利用。
|
||
广西五丰机械公司研制的自走式粉垄机在粉垄耕作
|
||
粉垄，其耕作工具，改为螺旋形钻头，耕作时垂直入土，根据作物种植需求进行深浅调节，可达30～60厘米。高速旋磨碎土，土壤在螺旋形钻头刀片快速切割中获得瞬间高温处理而悬浮，一次性耕作形成的整地，可以直接播种或种植。粉垄不仅可深垦利用犁底层及其以下土壤资源，而且经过粉垄处理的土壤在水泡条件下也不容易黏结，具有透气和吸水纳氧功能，其具有“4453”特点：即“四增”——增加耕层松土量，增加土壤原生养分利用量，增大“土壤水库”，增大“土壤氧气库”；“四减”——减少水土流失，减少碳排放量，减低耕层土壤含盐量，减低重金属含量；“五抗”——增强作物增产稳产抗干旱、高温、低温、病害、倒伏等能力；“三提高”——促进作物光合效率提高10%以上，产量提高10%～30%，品质提高5%以上。
|
||
粉垄的应用，关键是粉垄机械。广西五丰机械公司首创了系列自走式粉垄机械，大马力的已达325匹、耕幅2米，功能多，可粉垄深40～60厘米并同时将秸秆打碎入土还田，可快速浅耕除草减少除草剂使用，可智能化配套成耕作、施肥、播种一体化；2015年4～5月赴北方多省粉垄作业，深松40厘米，每小时粉垄10多亩、亩均油耗30多元。在李克强总理的联系点——内蒙古赤峰市桥头镇太平庄村粉垄种植近200亩的玉米，大旱之年长势特好。
|
||
粉垄玉米耐寒
|
||
粉垄机械，也可以说是农业机械的一场革命，颠覆了现行拖拉机耕作与运行理念。根据其可一次性耕作完成整地直接进行施肥、播种等，而且是自走式，可利用现代科学技术和材料进行现代化配置和装备，相信总有一天会形成智能化、信息化、自动化新型粉垄机械，为现代农业提供农机与农艺更加科学结合的支撑。
|
||
粉垄技术已在全国尽显异彩
|
||
7年来，粉垄技术在未立项的情况下，已在广西、湖南、河南、河北、海南、广东、甘肃、宁夏、辽宁、吉林、湖北、四川、北京、内蒙古等14个省份进行水稻、玉米、小麦等近20种作物的试验与应用，结果表明耐干旱、耐高温、耐低温，生产性能稳定，在不增施化肥条件下，可增产10%～30%。
|
||
由于作物充分利用自然资源，粉垄栽培的农产品，在一定程度上降低了“化学农业”程度，经中国农业科学院等多单位对水稻、玉米、小麦等试验结果显示：每产出100千克粮食其化肥用量减少0.35～4.29千克、减幅10.81%～30.99%，显然，这对提高国民身体健康水平带来新的希望。
|
||
河南粉垄小麦表现（2014年5月24日）
|
||
粉垄后第四造小麦仍增产30%左右
|
||
粉垄耕作比较效益高，增收15%以上。据湖南省沅江市陈建宏提供，2014年粉垄直播水稻，两季扣除粉垄耕作等生产成本，平均比传统耕作每亩增收237.6元，增幅21.33%；广西北流民安镇农技站调查测算，水稻粉垄栽培，粉垄第一季后轻耕或免耕，第一季至第六季平均每亩每季增收154.72元，增幅21.82%。
|
||
粉垄内涵与外延将令世界更美好
|
||
粉垄，科学内涵十分丰富，可驱动解决传统耕作不容易解决的农业、生态乃至社会发展中存在的深层次问题。
|
||
粉垄，重新构建的深厚耕作层比拖拉机耕作深度加倍易于作物创高产，单位面积可利用土壤养分增加15%以上，经粉垄快速旋磨后的土壤速效养分可提高10%以上，解决了作物丰产靠堆施化肥和污染土壤水体的问题；土壤疏松，下雨时雨水从地表下渗到耕作层中下部其速度提高30%以上，有利于集聚天然降水，单位面积储水量增加1倍，加之粉垄土壤持水性能高，在较高程度上解决了耕地缺水、少雨即旱，影响作物均衡协调生长问题；土壤疏松空隙度大，氧气可增加1倍以上，土壤有益微生物增加，解决了耕地土壤板结、缺氧而影响土壤养分被作物均衡协调利用，提高肥料利用率和促进增产增收的问题。此外，土壤温度有所提升，对于提高作物抗寒能力大有裨益；盐分下沉浓度可降低20%以上，对于改造利用盐碱地增添了新途径。
|
||
粉垄创造出这种土壤生态环境，给作（植）物以土壤中大量氧气带动和协调养分、水分等高效利用，使根系特别发达，促进植株增高增大，光合作用可提升10%以上，是传统耕作所难以比拟的。这样一来，粉垄就使农作物实现对土壤、水分、氧气和光能等“天上和地下”的自然资源的最大化利用。这就是粉垄促进作物自然增产、提质和土地自然性增储天然降水的原因所在。
|
||
粉垄的内涵活土、保水、增氧、增温、淡盐，可为人类提供食物来源和生态改善，是一种高效农业模式创建，已经为全国14个省份近20种作物上应用所证明。
|
||
其实，粉垄的外延，更值得我们去研究和发现。
|
||
所谓“粉垄外延”，就是基于粉垄耕作的基本原理、特性和功能，开拓人类生存与发展新的空间。比如，利用粉垄深旋耕40～60厘米，在一些缺水、干旱半干旱、土地植被裸露的地区，进行“集雨式”的区间间隔性粉垄，种草种树，把地面上有限的天然降水（如西北地区年降水300～400毫升的地方）集中到粉垄种植带上，让树木或草能够源源不断获得水分和养分而得以快速生长，经过3～5年或8～10年，就会变成树成林，草成坪。如西北和华北地区，采用这个方法，无疑给北京及华北地区生态环境和空气质量带来重大变化。这就是粉垄外延所进行生态重建的优势所在。
|
||
第二，粉垄改造利用盐碱地。粉垄深旋耕，土壤疏松，部分毛细管被切断，土壤中盐分下沉，经宁夏、甘肃等地试验，粉垄松土层土壤盐分浓度下降20%以上，种植的玉米、马铃薯增产10%以上。
|
||
第三，部分低产宜疏耕的草原改造利用。结合保护草原生态，可考虑对部分低产宜疏耕的草原进行粉垄保水丰草。具体可以采用井字形方式进行间隔性粉垄，让草原中粉垄带活土保水，既促进粉垄带上草能够恢复生机，又使未粉垄的草原区的天然降水不外流，能够就地储存利用。
|
||
第四，粉垄可在中草药、花卉、部分经济林木种植上利用。如2015年4～5月，由广西五丰机械公司派出的机组，在内蒙古赤峰市和通辽市，进行粉垄耕作40～60厘米，种植中药柴胡和黄芪，至8月初观察，生长量均分别比拖拉机耕作种植的多出2～3倍。
|
||
第五，粉垄耕作可带动耕作制度和种植制度的重大变革。首先，粉垄后可减轻耕作强度，实现多年多季持续增产。由于耕层加深，粉垄土壤不容易再黏结，据中国农业科学院专家在河北省吴桥县连续试验，粉垄创造增产，第二茬小麦亩增128.32千克、增幅34.2%，第三茬玉米亩增254.65千克、增幅38.2%；广西北流市民安镇兴上村试验，粉垄后第一季至第六季种植水稻，平均每季水稻增产10%以上，比较效益提高15%以上。其二，粉垄耕作可优化种植制度。在广西玉林等亚热带地区，利用其良好的气候资源，采用粉垄早造种植水稻+再生稻+晚秋蔬菜或马铃薯等水稻“一种两收”+晚秋高值种植的“粮钱双收”模式，年收稻谷产量不变又增加了一季丰厚的蔬菜（马铃薯）收入。这种制度性优化变革，各地可因地制宜探索应用。
|
||
甘肃粉垄后第二年马铃薯仍增产15%以上
|
||
粉垄种植的中药柴胡表现
|
||
第六，粉垄条件下的农业科学条件创新。粉垄种植作物，耐干旱、高温、低温，抗灾能力相对强，丰产性能相对稳定。可以研究探索基于粉垄条件下的农业耕作、作物栽培等新理论，制定粉垄条件下的各种农作物生产新规程。
|
||
第七，粉垄条件下如耕层加倍，土壤、水分、氧气和光能等“天上和地下”的自然资源可最大化利用，促进作物生物产量和经济产量可上新台阶，研究与之相适应的作物育种理论，制定作物育种新的技术路线，创造新的更高产量的优势品种，实现新一轮良法与良种配套的生产平台。
|
||
粉垄种植黄芪表现
|
||
广西粉垄玉米耐高温
|
||
备受关注的粉垄技术 受到国家的高度重视
|
||
粉垄技术，于2012年通过由广西科学技术厅组织中国科学院、北京大学、广西农业厅等9单位专家，中国农业科学院副院长刘旭院士为主任的成果鉴定委员会鉴定，认定“具有原创性，可应用各种农作物”。戴景瑞、山仑、赵其国、谢华安、蒋亦元、李佩成等院士给予积极评价与肯定。袁隆平院士2014年7月16日接受媒体记者采访时，正式提出“粉垄技术可在全国推广”。山仑院士书面评价，“我国近代耕作技术系统研究不够，未形成可在大范围推行的新的耕作技术体系。‘粉垄耕作与栽培技术体系研究’对我国整体耕作制度的提升与发展具有重要意义，迈出了实际的关键性一步。”
|
||
国务院副总理汪洋在相关粉垄技术报道中作了批示。农业部领导在相关粉垄技术汇报材料上作了批示，组织调研组作了专门调查。广西十分重视，自治区党委书记彭清华作了多次批示，自治区主席陈武听取汇报，自治区政府召开了专题会议。
|
||
目前，粉垄技术，通过14个省份示范和媒体报道，在社会上产生了较好的反响。
|
||
前不久，习近平总书记在吉林调研时特别强调，任何时候都不能忽视农业、不能忘记农民、不能淡漠农村，必须始终坚持强农惠农富农政策不减弱、推进农村全面小康不松劲，在认识的高度、重视的程度、投入的力度上保持好势头。粉垄技术是一个新生事物，关乎“三农”，关乎民生，需要深入系统研究和广泛示范推广，才能发挥其作用。粉垄毕竟是一种农耕革命，我们有理由相信，总有一天，粉垄能让中国和世界粮食、生态安全起来。
|
||
韦本辉简介：广西农业科学院二级研究员，从事耕作与栽培、薯类作物和宏观发展等研究。现为农业部薯类专家指导组成员，国家农业（淮山药）项目首席专家，国家木薯产业技术体系岗位科学家，获全国优秀科技工作者、国务院特殊津贴专家、广西优秀专家、广西突出贡献专家等荣誉。
|
||
主持承担国家、国际（美国）和省级科技项目30余项，先后取得甘蔗、淮山药、马铃薯、木薯、粉垄耕作等成果21项，获奖18项，其中国家科技进步二等奖1项，省部级一、二、三等奖10项；获授权发明专利5项；选育淮山药等新品种15个；出版《中国木薯栽培技术与产业发展》《中国粉垄活土增粮生态》《中国淮山药栽培》等专著10部，发表论文100多篇。至今贡献效益最大的，是1998年引进甘蔗新品种新台糖22号，已推广1亿亩（年占广西甘蔗面积60%以上），新增产值逾千亿元。
|
||
（记者 商蕊 中国科技网2015年8月24日，略有改动）
|