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钻耕粉垄:为科技强国和世界农耕变革立“标杆”



光大证券  新冠肺炎疫情爆发后,全国媒体报道了许多奋战在抗击疫情一线科研工作者事迹,再一次让人们致敬科学技术和科研精神。不论是过去、现在和将来,创新引领发展、科技改变世界都是永恒铁律。

光大证券  在世界近现代科技发展史中,有这样一个具有全球视野、把握时代脉搏、勇攀科研高峰的科学家团队——广西农科院韦本辉粉垄研究团队,有这样一项改写世界农耕史的发明创造——粉垄技术体系,推动了我国科技强国“加速度”,为“人与自然和谐共生”、经济高质量发展创立新定义、新标杆。

  韦本辉团队发明的“钻耕”粉垄技术,破解了一个世界性科学问题:尚未被人类利用或完全利用的“四大天地资源”——包括耕地犁底层及其以下土壤资源、盐碱地尤其重度盐碱地、耕地和盐碱地空域的天然降水及辐射的太阳光能等自然资源。

光大证券  而将这两类土地土壤资源有效活化利用、天然降水得以原地增贮利用、太阳光能被高效率转化为作物利用,有望实现粮食、水资源大幅增长,让人类享受股市价值 的“依自然而生”之天地恩赐。

  简单来说,粉垄技术能让百姓多打粮食,拥有高品质的“菜篮子”“米袋子”,能让中国人14亿人口“端牢饭碗”,防范“粮荒”危机;能“解渴”水资源严重短缺问题,并发掘水资源绿化、美化、优化生态环境,形成生态链和“连锁效应”,让人们体会“绿水青山就是金山银山”实践成果。

  再则,粉垄技术的“大道至简”“看似寻常最奇崛”,给世界科学研究思路的拓展提供借鉴。

  钻耕粉垄点晴之笔——“超深耕”

光大证券  广西农科院所谓“钻耕”粉垄技术,就是“钻头”耕具配套粉垄农机实行“钻耕”耕作,立旋钻头横切碎土、超深耕深松不乱土层、土壤呈颗粒状不易粘结板结、一次性完成整地任务,开创了“钻耕”替代传统“犁耕”的农耕新纪元。

  在农耕史上,“钻耕”耕作,是继“刀耕”(刀耕火种)、“人耕”(锄翻碎土整地)、“犁耕”(畜力或拖拉机犁翻耙碎整地)和“旋耕”(拖拉机横轴纵旋碎土整地)之后的一次革命性变革。它突破了传统浅耕型耕作,使此前超深耕深松不可能变成了可能,实现了对耕地犁底层及其以下土壤资源得以活化、盐碱地特別是重度盐碱地的改良利用,并增量利用水、气、光等自然资源,开劈了绿色发展、改变世界、行走千年之旅。

光大证券  与传统拖拉机耕作相比,粉垄超深耕深松“钻”耕作,土壤松土数量、理化质量、基础肥力、年增贮水量、产量水分利用率等,均发生了人类和科学家所苦苦追求的正能量变化:

光大证券  ——松土数量:增加1倍以上。

光大证券  ——土壤理化性状:土壤容重降低10%以上,速效养分增加10-30%。

  ——土壤团聚体:0-10cm、10-20cm、20-30cm、30-40cm的土层中,>10mm团聚体分别减少21.79%、13.50%、54.59%、43.77%;0.25-1 mm团聚体分别增加116.60%、64.88%、167.91%、87.02%,大粒径团聚体减少,小粒径增多,其形成的土壤总孔隙和孔隙表面积较大,更利于作物根系下扎和水分与养分的吸收。

  ——土壤颗粒结构:5000倍显微镜扫描显示表面光滑,土壤颗粒之间不易粘结、板结,良好的通透性得以长时间保持(拖拉机耕作则为呈块状或粉状、容易板结);

  ——土壤含水量:0-15cm、15-30cm、30-45cm土层土壤的含水量,分别提高10.58%、4.16%、24.11%;氧化细菌、钾细菌、无机磷细菌、有机磷细菌,分别高出279.59%、72.55%、106.90%、89.72%。

光大证券  ——土壤酶:土壤脲酶、土壤蔗糖酶、土壤过氧化物酶、土壤酸性磷酸酶分别比对照提高37.98%、29.06%、43.01%、8.23%。

  ——基础肥力:在零施肥条件下,水稻、花生、玉米等增产8.05-38.25%。

光大证券  ——地力变化:稻田粉垄一次后第7年取土分析,碱解氮、有效磷、速效钾、有机质含量增幅为16.29%、42.40%、59.77%、21.45%。

  ——耕层年增贮水量:雨水下渗速率提高30-50%,耕层年增贮水量超过1倍。

光大证券  ——旱地产量水分利用率:提高28.3-50.6%。

  庄稼一支花,粉垄来当家

  让庄稼实现“打铁自身硬”,粉垄是撬起动力的那一个“支点”。

  据了解,在粉垄力量下,作物根系特别发达。作物根系数量和长度增长10-30%,如玉米平均每株根系增加16.1条、增幅15.57%,根长增加5.2cm、增幅22.32%;花生根系增加50.96%,根长增加77.60%。

光大证券  生物量增加。水稻、玉米、桑树等生物量增加30%以上,青稞增加41.38%。

光大证券  光合效率提高。水稻、玉米、甘蔗等禾本科作物净光合速率提高6.82-11.94%;花生、大豆等豆科作物净光合速率提高20.32-32.08%。

  抗逆性强。春玉米、冬小麦籽粒灌浆速率分别提高10.45%、8.84%;春玉米叶片SOD、POD、CAT活性分别高出22.44%、15.31%、13.92%,MDA降低9.60%。粉垄甘蔗在3-15℃持续低温38天,完全叶、不完全叶、绿叶重分别增加32.52%、14.54%、33.56%;株高、茎长分别增加54%、62.42%,产量增加191.31%。2019年,广西隆安、扶绥、宾阳等6个点实施粉垄雨养甘蔗示范, 8-12月总降雨量为181.25mm,比上一年同期461.14mm减少279.89mm、减幅达60.7%(属大旱之年),传统耕作的叶片严重萎焉且干枯严重导致减产2成左右,粉垄则叶片不萎焉,经广西科技厅组织专家测定,每亩原料蔗增产710-4130kg,增幅达19.94-62.39%,如此效果,纯属罕见。

光大证券  同一块土地,不同的收获

  有道是“种瓜得瓜,种豆得豆”。同样一块土地,但粉垄让它发生“化学反应”,就收获了产量和品质的“双提升”。

光大证券  减施10-20%化肥量仍增产。以常耕零施化肥(CK0)和常耕全量施肥(CK100)为对照,设置以粉垄全量施肥、减肥10%、20%、30%、40%及零施肥等6种化肥施用量处理。结果:粉垄全量施肥产量比对照全量施肥增产4.19%;粉垄减肥20%产量最高,平均亩产为424.4kg,比对照全量施肥增产5.81%。

  全国性耕地增产10-50%:10多年来,在全国26个省耕地水稻、玉米、小麦等40多种作物应用,增产10-50%。其中:水稻,湖南、广西等5个点平均每亩每季增产100.4 kg、增幅20.31%;甘蔗,广西17次专家现场测产平均亩增1704kg、增幅32.5%;玉米,内蒙古、陕西等7个点平均亩增130kg、增幅20.5%;小麦,河南亩增121.4 kg、增幅29.90%;马铃薯,2017年广西金光农场粉垄冬种马铃薯亩产2203.2kg,增产79.7%,河北、甘肃等6个点平均亩增883kg、增幅36.3%;谷子,广西亩增103.97kg,增幅36.5%;青稞,2019年首次在西藏山南市试验示范,亩增63.6 kg,增产20.03%。

光大证券  产品品质提升5%以上。水稻、甘蔗、大豆、牧草等作物测定其品质提升5%以上。

光大证券  零灌溉“雨养农业”增产。河北盐山县实施粉垄40cm零灌溉种植作物,小麦粉垄零灌溉亩有效穗45.5万、穗粒数35.69、亩产489.6kg,比深松常规灌溉亩有效穗32.7万、穗粒数31.78、亩产383.5kg,分别增加39.14%、12.96%、27.67%;第二茬玉米零灌溉仍增产10.47%。

光大证券  另外,粉垄钻耕扩容1倍以上耕地水库,每亩每年增贮50一60立方米以上雨水雪水,中国实施I10亿亩耕地和盐碱地,每年可增贮天然降水500一600亿立方米,是最大的自然水利工程建设

光大证券  盐碱地也能成为“香饽饽”

光大证券  盐碱地,在很多人看来几乎是一步“死棋”。然而,粉垄出马,却能使之“满盘皆活”。

光大证券  粉垄“钻耕”对中度盐碱地、重度盐碱地改良的核心机理是:粉垄超深耕深松、土壤粉碎悬浮、孔隙度大、毛细管被切断,雨水下渗速度加快30-50%,直接使0-20cm耕层的土壤盐分下移到20-60cm区域土壤而实现淡盐,使作物能够正常出苗和生长发育。

  改造方法——10年研究总结提出,轻度类型盐碱地,粉垄耕作一次即可完成改造任务;中度类型盐碱地,粉垄1-2次即可;重度类型盐碱地,粉垄耕作3-5次,每次作业间隔2-3个月或半年,第3次结合绿肥种植和有机肥的施用改造效果更好。

光大证券  改良中度盐碱地可增产达34.89%——宁夏银川盐碱地0-20cm耕层土壤全盐量下降54.7%,种植玉米亩增120.2kg、增幅12.1%;陕西省富平县曹村镇土壤全盐含量下降42.73%,玉米亩产750.53 kg,增产193.87kg、增幅34.89%;山东黄河三角洲农高区玉米亩产492kg,增产104kg、增幅26.80%;河南兰考县小麦亩产607.9kg,增产45.5kg、增幅8.1%。

光大证券  改良重度盐碱地增产48.8-154.2%——新疆内陆盐碱地。粉垄一次,新疆尉犁县兴平乡东干渠土壤碱化度下降41%,专家现场测产籽棉亩产380.2kg,增产124.7kg、增幅48.80%;第四年亩产籽棉412.4kg,比对照亩增185.5kg,增幅81.7%。

  山东滨海盐碱地。2017 年山东黄河三角洲农高区管委会与广西农科院合作,9.2‰重度盐碱地粉垄第一次土壤全盐含量下降31.52%;第二次粉垄使杂草量亩产达560.3kg、增加71.4%;第三次粉垄0-20cm土壤盐分含量下降到4.3‰,播种玉米、高粱出苗率达90%以上,经专家验收玉米亩产鲜重810kg、增幅73.0%,籽粒含盐量下降21%,高粱生物量亩产8220kg,增幅287.9%;夏玉米收获后种植冬小麦,经专家现场测产亩产372.2kg,比对照亩增225.8kg,增幅达154.2%。

  “钻耕”粉垄农机,“大国重器”托起民族脊梁

光大证券  “螺旋型钻头”耕具及其粉垄农机,是韦本辉源于木工钻孔原理启发于2009年发明,最初委托广西宾阳县农机企业依双“钻”一组配对前行同向内旋橫向切割粉碎土壤的耕作形式,装配于拖拉机取得成功,在同一块旱地上模拟刀耕火种、人力整地、畜力整地、拖拉机整地、粉垄整地等5种耕作模式,在零施肥条件下,种植玉米、花生,后一种耕作模式比前一种耕作模式具有8%以上的增产率,其中粉垄整地处理比拖拉机整地分别增产13%、17%。2010年6月,与广西五丰机械公司合作研制生产,更迭改进履带自走式粉垄机、拖拉机牵引式粉垄机得以相继问世。现拖拉机牵引式粉垄机,产品成本低、效率高,每台造价35万元,每小时耕作(实土耕深35cm)10-15亩,亩耗油量20-35元(与传统一犁一耙相当),比前4代产品成本下降46.2%、耕作效率提高1倍以上、亩耗油量减少60%,这为加快全国推广应用提供了新的条件基础。

光大证券  不仅如此,值得世人高兴的是,韦本辉基于“圆凳四腿”原理,近年来又进一步发明了“立式刀钻”等系列空心型粉垄耕具,排土量增大、阻力减少,成本降低,可作“共性核心关键技术”装配于大、中、小型现代粉垄农机,服务于粉垄事业对传统农业机械装备和农业发展的“改天換地”、造福于人类。基于这一性能特点,韦本辉发明了“立式刀钻”耕具的悬挂式粉垄深松耕作机,并为推行由韦本辉本人提出的广西甘蔗粉垄“145”模式,即一年粉垄种植、四年宿根(比现行宿根年限增加1年)、五年累增原料蔗5吨(核心是1亩只用3分地,每年仍增产1吨、增收560元),韦本辉和广西粉垄科技发展有限公司,已成功地研制出拖拉机“悬挂式粉垄专用耕作机”,在广西南宁、崇左市等多地蔗区测试取得良好效果。

  不看不知道,世界真奇妙。改天换地时,技术是王道。

  对于粉垄这一“大国重器”,国家最高科技奖获得者袁隆平院士高度评价肯定、给农业部写信推荐和研究资助,李振声院士写信给予祝贺;刘旭、张洪程作成果鉴定“具原创性”、“国际领先”;赵其国、荣廷昭、戴景瑞、山仑、蒋亦元、谢华安、李佩成、张新友、郑皆连等院士给予肯定和支持。

  2017年,粉垄技术已被农业农村部列为主推技术。

  (徐国信/文)




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