粉垄“大科学”:书写人与自然和谐共生时代画卷

来源:齐鲁晚报 2017-11-02 15:40:36

“我们要建设的现代化是人与自然和谐共生的现代化。”“农业农村农民问题是关系国计民生的根本性问题,必须始终把解决好‘三农’问题作为全党工作重中之重。”这是党的十九大报告中所作重要论断。

农业是国之根本,亿万民众之命脉。让农业承载起百姓粮食需求、大国粮仓安全以及与自然的和谐关系,是古往今来的重大课题。令国人振奋的是,被誉为中国自主发明的第四套农耕新模式一一粉垄,提出了开创性、独创性的“中国方案”,走出一条不同寻常的“中国道路”。“杂交水稻之父”、国家最高科学技术奖获得者袁隆平院士对粉垄曾作现场考察指导,并给农业部写信推荐该技术“可在全国推广了”;国家最高科学技术奖获得者李振声院士,近日收看了中央电视台播出“粉垄技术改良盐碱地取得重大突破”新闻及相关材料汇报之后,给粉垄研发团队主要发明人韦本辉教授回信表示“祝贺”,愿此项研究成果“百尺竿头,更进一步”。

不仅如此,记者近日获悉韦本辉教授将10年来粉垄研究首次以 “大科学”为主题进行疏理与探讨,从理论与实践的结合上阐释粉垄“大科学”,认为:粉垄可关爱自然(减少“农用化学品”等对耕地和水体等伤害)与自然恩赐人类,体现“以人为本”(健康、人类可永续发展)和与自然和谐统一,其内涵与外延具有“大科学”特征,内涵含现有耕地耕作和盐碱地、退化低产草原开发改造利用等直接产生优良食物产出,外延包括活化自然资源、向地下增容国土立体空间、天然降水增贮、减少洪涝干旱灾害、改善生态环境等,这些庞大内涵与外延超越了现行农耕范畴,对人类生存及人文、生态、经济、社会等将可产生积极影响,已构成了现代农耕人与自然“大科学”体系和集聚巨大发展潜能,更加尊重自然、顺应自然、利用自然、保护自然,完全符合十九大提出的绿色发展要求,可支撑起人类与自然真正和谐共生发展之路。

由此可鉴,粉垄“大科学”使土地发生神奇演变,能够让国人牢牢“端好饭碗”,是贯彻落实新时代中国特色社会主义思想的典型案例,为全面建成小康社会、实现“两个一百年”奋斗目标提供了重大利器。

“粉垄”:第四套农耕新模式

多年来,国内外许多专家学者和农业生产者一直在求问:继人力、畜力和机械(拖拉机)耕作整地之后,还将会有怎样具备先进生产力的耕作方式?第四套农耕新模式粉垄的诞生,给出了一个准确答案。

广西农科院的粉垄研究团队,历时研究10年,经历大江南北20多个省农田、20多种作物及在10个省的砂姜黑土、盐碱地、退化低产草原等的应用检验,证明其完全颠覆了传统耕作模式及突破传统耕作深耕不能深松和盐碱地等不能利用的局限性。粉垄“大科学”是基于其超越农耕范畴,内涵含现有耕地耕作和砂姜黑土、盐碱地、退化低产草原开发改造利用等,外延含活化自然资源、增容国土立体空间、优良食物产出、天然降水增贮、减少洪涝干旱灾害、改善生态环境等,构成了“大科学”体系;粉垄“大科学”在于粉垄较传统耕作加深2-3倍,扩建土壤养分、水分、氧气和微生物等“四库”驱动友好地增量利用各种自然资源,耕地具有空白施肥自然性增产10%以上定力平台,大田生产作物零增施肥增产10-30%、品质提升5%、增效15%,耕地增贮天然降水100%,可物理改造砂姜黑土、盐碱地和退化低产草原等,证明其不需要额外增加人工、化肥、灌溉等投入,获得当年和持续多年“自动生成”的增产、提质、保水、生态效果,且简单易行,不受生态区域、作物品种限制的全球性应用和不受时间空间限制的百年千年推行。

记者观察发现,借助“大科学”这个概念,对粉垄农耕人与自然的巨大作用进行研究与界定,可以唤起更多的人,从农业、农耕角度上,认识自然、盘活自然、应用自然资源、保护自然,让人类更多的关爱自然和使自然更多的恩赐人类,促进人类与自然的真正和谐共生。

中国强,农业必须强。粉垄,无愧“大科学”的担当、国之利器!

粉垄“大科学”的核心理论与导向的颠覆性

粉垄核心理论是在现行农耕基础上,进一步活化自然资源利用,挖掘“藏粮、水、气于土”和以“活土”协调带动作物对太阳光能的高效利用,以破解人类进一步对土地和各种自然资源友好利用的前沿科学问题,服务于农业新一轮绿色增产提质、保水生态。

粉垄耕作工具“螺旋型钻头”(有人誉为中国继火药、指南针等之后“第四大发明”),可垂直入土深旋耕,一次性完成整地任务;传统耕作工具是“浅耕型”的锄头、铁锹、铁铲、犁头、耙等,拖拉机也是 “犁头”或“横轴旋刀”或“铲或凿形犁”。

据了解,粉垄耕作“螺旋型钻头”耕作时可垂直入土30-60厘米,高速旋磨切割粉碎土壤并激活土壤速效养分,一次性完成传统耕作的犁、耙、打等作业程序达到播种或种植作物的整地标准,能3-5年持续保持耕作层相对深松状态;单位面积上松土量增加1-3倍,扩建了“四库”,即土壤养分库―单位面积上松土量增多1-3倍、可供作物利用的土壤速效养分提高10-30%,耕地水库―雨水入渗速率提高30-50%、贮水量增加1倍左右,土壤氧气库―土壤容重降低20-30%、氧气增加1倍左右,土壤微生物库―土壤有益微生物数量增加1倍以上;水、肥、气的大幅增加,促进了作物根系发达、植株健壮,进而光合效率提高10%以上。

相比较,拖拉机耕作深度多在15-20厘米,往往需要犁、耙、打等作业程序方能完成整地任务;铲或凿形犁可达30-40厘米,但拖拉机耕作整地质量效果远不如粉垄耕作。

粉垄耕作,除了现有农田耕地2-3倍加深耕作之外,还可在砂姜黑土、盐碱地、退化低产草原等改造应用,使拖拉机耕作多局限于现有农田耕地问题得到破解。

构建大农业生产格局

粉垄耕作内生功能,现已证明不仅稻田、旱地,而且应用拓展到了盐碱地、退化低产草原,大幅度拓展了农业生产格局。

稻田,可干田粉垄,粉垄耕作30厘米左右;旱地,粉垄耕作35-40厘米;盐碱地粉垄耕作35-50厘米(轻度35-40厘米,中度40-45厘米,重度45-50厘米、多次粉垄便可改良利用);退化低产草原,粉垄耕作35-40厘米。

现有耕地粉垄可增产、提质、增效。经试验,零施肥条件下粉垄比拖拉机耕作(对照)结果:2010年广西农科院在宾阳县试验粉垄玉米、花生分别增产13.4%、17.9%;2012年甘肃省农科院在甘肃省定西市试验粉垄马铃薯增产26.55%;2016年中国科学院张正斌研究团队在河北试验粉垄玉米增产18.3%。粉垄与拖拉机深松耕相比,内蒙古通辽市农科院试验玉米增产8%左右。大田生产作物零增施肥增产10-30%、品质提升5%、增效15%,为阻止化肥农药等膨胀滥用提供科学依据。

在广西、广东、海南、河北、河南、山东、宁夏、甘肃、新疆、内蒙古、贵州等21个省(市、自治区)20多种作物应用,不增施化肥农药、灌溉用水量,经专家验收:零增施肥增产10-30%(块茎作物增产20-50%):水稻,7个点平均亩增94.74公斤,增幅18.65%;玉米,7个点平均亩增130.43公斤,增幅20.54%;小麦,3个点平均亩增126.90公斤,增幅31.42%;谷子,1个点亩增103.97公斤,增幅36.5%;马铃薯,6个点平均亩增883.31公斤,增幅36.25%;甘蔗5个点平均每亩增产1566.86公斤,增幅28.57%。如湖南沅江市草尾镇粉垄水稻亩产821.6公斤,亩增172.3公斤、增幅26.54%;陕西富平曹村镇粉垄第一茬冬种小麦亩增121公斤、增幅29.9%(第二茬夏玉米亩增193.87公斤、增产34.89%);河南温县粉垄种植小麦增产30.13%;河北沽源县粉垄种植马铃薯2016、2017年分别亩增1148公斤、增幅34.4%和亩增1652.72公斤、增幅52.95%,甘肃省定西市粉垄雨养种植马铃薯增产40%甚至1倍以上。

品质提高5%以上。广西北流市民安镇兴上村粉垄稻米整精米率提高4.35%,稻米垩白粒率降低25%(由二级升为一级),稻米垩白度下降43.75%,稻米蛋白质提高13.58%(由三级升为二级);粉垄甘蔗新台糖22号蔗糖15.67%,比对照增加5.17%。

农产品“化学农业”程度降低。中国农科院、广西农科院等粉垄种植水稻、玉米、小麦等,每产出100公斤粮食其化肥用量减少0.35-4.29公斤,减幅达10.81%-30.99%。

增效15%以上。广西北流市民安镇兴上村定点试验,粉垄第1-6季平均每季每亩增产59.85 公斤、增幅11.10%,净效益平均每季增加21.82%;甘肃定西粉垄马铃薯,第一年每亩纯收入891.86元,比对照增收263.48元、增幅41.93%;三年合计增收639.07元、增幅23.14%;湖南沅江粉垄种植早稻、晚稻,粉垄双季稻净效益比传统栽培增加21.33%。

粉垄一次后多年(6年)持续增产。中国农科院在河北吴桥定点试验,粉垄一次4年持续增产,玉米最高每亩增产254.65公斤、增幅达38.19%;广西北流市民安镇兴上村,2011年春稻田粉垄耕作深度22厘米,当年早稻平均亩产稻谷672.0公斤,亩增123.0公斤、增幅达22.4%,至2017年早稻每亩增产15.6公斤、增幅3.2%、精米率提高0.14%,其稻田粉垄耕作深度仍保持22厘米(比传统耕作15厘米增加7厘米),粉垄稻田土壤质量整体优于传统耕作,其中有机质每公斤33.8有效磷每公斤79.9毫克、有效钾每公斤147毫克,分别比传统耕作增加10.97%、16.66%。

粉垄独特优势——作物减施化肥能增产提质。广西隆安那桐水稻减施化肥10%、20%、30%、40%三个重复试验,结果单产量仍依次增产13.5%、7.7%、5.6%、1.6%,其中减施化肥20%其稻米垩白粒率下降20.0%,蛋白质提高9.86%。

粉垄改造砂姜黑土特色效果明显。2015 年中国科学院在淮北涡阳县实施第二粮仓项目,利用粉垄技术示范改良砂姜黑土 200 亩,粉垄玉米亩产596.6公斤,比常规耕作增产 12.6%;2017 年 6 月第二茬小麦亩产 643.3公斤,比对照546公斤增产18%;2017 年 10 月第三季玉米施用氮肥和不施氮肥处理的亩产量分别为704.6公斤和 680.82公斤,免耕处理下施用氮肥和不施用氮肥处理的亩产量分别为627.6公斤和 571.2公斤,与对照免耕相比粉垄平均增产 15.5%,粉垄百亩示范大豆亩产 164.3公斤,比对照增产 11.8%。表明粉垄改造砂姜黑土,经过两年三季作物生产(冬小麦-夏玉米和夏大豆)示范表明,小麦、玉米连续三季亩产超千斤,持续保持超吨粮田高产潜力。

粉垄物理改造盐碱地和退化低产草原等显奇效,增添“大科学”的支撑点。

2012年以来,在新疆、山东等全国9个省不同土壤类型的盐碱地应用,粉垄物理性改良盐碱地土壤盐分浓度下降20%-50%,作物增产显著。如广西农科院与山东黄河三角洲农高区合作,粉垄改造滨海中度、重度盐碱地土壤盐分别下降8%和31%,粉垄中度盐碱地种植的玉米亩产492公斤,比对照388公斤增产26.80%;新疆尉犁县兴平乡东干渠村粉垄盐碱地种植棉花,经清华大学测定粉垄土壤碱化度下降40.70%,经中国农科院等单位专家现场测定棉花棉籽亩产422.52公斤,比对照增加138.57公斤、增幅48.80%。

粉垄改造退化低产草原增产。内蒙古通辽市粉垄耕作深度40-50厘米,经中国科学院等单位专家现场测定,生长130天时增草116.57%;河北沽源退耕草原粉垄种植甜菜亩增1吨,种植燕麦增产25%以上。

拓宽增容国土立体空间,发挥 “藏粮于土”作用

粉垄 “大科学”外延功能体系之一:激活合理统筹尚未利用的自然资源,为现有耕地农业减负和国家治理农业减压。

粉垄,直接可活化利用现有耕地尚未利用的犁底层及其以下土壤资源,开发改造砂姜黑土、盐碱地、退化低产草原等,因直接提升了现有耕地生产能力,扩大利用了砂姜黑土、盐碱地、草原等,建立了庞大“土壤水库”,间接活化利用江河水体等。从宏观上,中国如将18亿亩耕地的10亿亩加以粉垄耕作,5.5亿亩盐碱地的2亿亩加以粉垄改造,几十亿亩的草原10亿亩加以粉垄改造,农业可利用资源倍性增多,就可按绿色发展目标要求进行调控,就可为现有耕地避免过分追求高产而减少化肥农药使用量,达到减少耕地产出的负担,减少国家治理农业压力,造就“绿色农业发展王国”。

粉垄 “大科学”外延功能体系之二:粉垄活化土壤,向地下拓宽增容国土立体空间,发挥 “藏粮于土”作用。

中国13亿人口的主要粮食来源,说到底,就是靠18亿亩耕地的平均16.5厘米耕作层的1981亿立方土壤。如果将耕地10亿亩粉垄平均加深到36.5厘米、盐碱地2亿亩粉垄深40厘米、草原10亿亩粉垄深35厘米,可粉垄活化土壤总共达9004.5亿立方,比现行农耕方式增加7023.5亿立方,增加354.5%。激活增加这些土壤,不仅为增加食物来源提供土地产出基础,同时向地下拓宽增容了国土立体空间9000多亿立方。

10亿亩耕地粉垄,按照平均每亩每年增产粮食(农产品)150公斤计,每年可增产粮食1500亿公斤;2亿亩盐碱地粉垄,按照平均每亩每年增产粮食(农产品)300公斤,每年可增产粮食600亿公斤; 10亿亩草原粉垄,按照平均每亩每年草产量增产1.5倍,每年可增产大量的优质肉、奶产品。上述新增粮食和其它农产品,至少可增加养活3-4亿人口。

粉垄“大科学”外延功能体系之三:驱动建立庞大“土壤水库”承贮和利用天然降水,可产生多方重大效应。

中国是天然降水分布不均的国度,年降雨量由1600多毫米到300-400毫米不等,相当大的区域为干旱半干旱地区或水资源短缺地区,就是丰水地区且年内降雨量、降雨时间分布不均,也会常常造成“三旱”的春旱或秋旱或冬旱,不仅影响农作物对水分的需求,对全国而言也严重影响经济社会协调、可持续发展。

如按上述粉垄涉22亿亩、活土9000多亿立方,就意味着非成本投入在全国各个区域、农区、草原等建造了一个庞大的 “土壤水库”工程,而且粉垄土壤较传统耕作土壤地面天然降水下渗速率提高30-50%,天上下雨地面不容易造成径流流失水土,按照每亩比传统耕作增贮天然降水30-40立方计(比尚未开发的盐碱地、退化草原增贮的天然降水量更多),中国陆地每年可增贮的天然降水至少有660-880亿立方,可产生多方重大效应,如农业增效节本,减少洪涝和干旱灾害,改善江河水体生态环境,缓解用水矛盾等。如全国增加松土“土壤水库”库容660-880亿立方,极大缓解农业与工业、城镇化用水的矛盾。

粉垄“大科学”外延功能体系之四:驱动秸秆还田资源循环助力绿色发展。

现行农耕是“浅耕型”耕作,因松土层浅薄,地面秸秆难以还田深埋,靠堆施化肥增产。粉垄耕作的优势,在于耕作深度达35-40厘米,在粉垄机械上前面配置灭茬后部粉垄耕作,就可将秸秆均匀深埋土中,实现资源良性循环,种地养地,可减少化肥使用量,助力绿色发展。按照粉垄耕作零增施肥、减肥20%仍能增产的功能,如实现每年秸秆粉垄还田,根据国家“两减”恢复农田生态的要求,粉垄实现资源循环,培育良田,就可助力农业绿色发展。

粉垄农田建立“土壤水库”减少地下水资源无谓抽用,秸秆还田肥地减施化肥,对于华北平原地区地面氮、氨释放和地下水资源抽用的“上吐下泻”,减轻雾霾灾害有利。

粉垄“大科学”外延功能体系之五:粉垄减弱农业自然灾害确保农民稳定增收,有利于国家宏观调控。

干旱、高温、低温等不良环境影响,是影响农业稳产丰产的重要因素,也是国家正常宏观调控的难度之一。

粉垄,由于建立了“耕地水库”和使农作物根系深扎,可有效提高作物抵御干旱、高温、低温等不良环境的能力,降低了农业减产风险,减少了农业丰年欠年问题,解决了国家正常宏观调控难的问题。

粉垄“大科学”外延功能体系之八:可繁荣和丰富农业等科学理论与技术,转变人的发展思路、理念。

粉垄,是个新生事物,可催生繁荣和丰富农业新理论新技术,转变人的发展思路、理念。

科研和技术的转变。目前作物杂种优势利用选育的新品种,是基于传统耕作的土壤生态环境条件而选育的,是靠追施化肥获得高产的。粉垄加深2-3倍耕作层,创造了具有再高产的土壤生态环境,可据此调整品种选育策略,以自然资源高效转化率、减施化肥能增产的育种目标进行选育新品种。生产方式和技术也可变革,如稻田,可采用干土粉垄后回水软土抛秧、干土直接抛秧回水种植法,使水稻栽培水土肥基本不外流,成为环保型、节本型的水稻生产方式等等。

新理论新技术的催生。粉垄的内涵与外延,可以衍生总结出一批新理论新技术,如在粉垄作物生理基础、粉垄作物栽培、粉垄生态效应等,可出版专著,丰富农业科学理论和技术体系。

发展思路、理念的转变。粉垄的“大科学”引领下,以绿色、生态、健康的发展理念与方式必然会得到加强,让“既要金山银山又要绿色青山”成为新常态。

2016年7月3日,由广西农业厅、科技厅组织,张洪程、荣廷昭院士等11位专家组成的评审委员会,一致认为粉垄技术是“一种农业增产、生态改善技术,建议加快在全国推广应用”。

党和国家领导人作了批示,全国政协马飚副主席在广西考察了粉垄甘蔗。广西区党委、政府非常重视,彭清华书记率3位常委现场考察并作出“应予支持和推广”和“上报国家相关部门争取支持”的批示,陈武、危朝安、蓝天立、黄日波、张秀隆等自治区领导也多次批示加强研究推广。自治区农业厅、农机管理局和广西农科院已联合行文予以推广。广西已安排重大专项支持研究。

书写人与自然和谐共生时代画卷,粉垄“大科学”正如那句诗所言:“不要人夸颜色好,只留清气满乾坤。”

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