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既稳粮又增油!解码山东复合种植新模式

核心提示:2023年中央一号文件提出,加力扩种大豆油料。这是基于保障国家大豆油料安全作出的决策。自然资源部最新调查结果显示,我国耕地面

2023年中央一号文件提出,加力扩种大豆油料。这是基于保障国家大豆油料安全作出的决策。

自然资源部最新调查结果显示,我国耕地面积仅有19.14亿亩。如果大豆油料作物扩种且单作,势必要减少粮食作物种植面积,这与稳粮的总目标相抵触。


花生玉米带状复合种植示范田

如何在不减少粮食作物种植面积和总产的前提下,扩种大豆油料?山东省农业科学院万书波团队创建了花生玉米带状复合种植新模式。

探索:筛选种植模式 寻找适宜品种

花生玉米带状复合种植技术,原名玉米花生宽幅间作技术,是万书波研究员带领团队历时13年研发的一种新模式。

间作套种,作为我国传统农业的精髓之一,古已有之,早在两千年以前的汉代,劳动人民就已实行间作套种。合理的间作套种不仅能集约利用农业资源、提高单位面积复合生产力,还能增加农田生物多样性,是发展可持续农业的有效途径。

然而,传统的玉米花生间套作已不适应当前国家保障粮食安全与机械化、规模化生产的要求。因此,创新玉米花生间作模式十分迫切。

万书波超前谋划,于2010年抽调团队骨干,开始探索。

间作时,玉米、花生的行数之比多少最适宜?这是首先需要回答的问题。

答案仅靠理论测算并不可靠,试验一番才能得出准确结论。于是,玉米:花生=2:2(即玉米2行、花生2行,以下类似)、2:3、2:4、2:6、3:2、3:3、3:4、3:6、4:3、4:4、8:8、16:16……多种种植模式的试验相继展开。

2010年5月,在莱西市望城镇山东省花生研究所试验基地,团队选了仅有2亩多的地块,做小面积试验。

2011年,团队挥师西进,来到济南市章丘区龙山街道,开展大面积试验。此后继续向西,又在曹县设了一个试验点。

之后,布设的试验田地域范围更大,包括胶东半岛的莱西、平度,鲁西南的鄄城,鲁西北的阳谷、高唐、冠县,鲁北的临邑、济阳、阳信和垦利,沂蒙山区的莒南、费县等地。

再后来,团队的科研人员走出齐鲁大地,北到辽宁、吉林,南至安徽、广东、广西,西抵四川,联合全国农业技术推广服务中心,相关院所、高校、农技推广部门和种植户、家庭农场、合作社,进行大面积试验示范。

历经多年多地试验,结果逐步呈现在眼前:高肥力地块适宜选玉米:花生=2:4模式,中肥力地块适宜选3:4模式。而在广阔无垠的东北平原,8:8、16:16大宽幅种植模式,便于大型机械操作,颇受机手和农场主欢迎。

筛选种植模式的同时,选择适宜品种的试验也在悄然进行。试验结果是,玉米:紧凑耐密、矮秆、中熟的登海605、鲁单818、迪卡517等品种被看中;花生:耐荫、中大果、中熟、高产的花育25、花育36、潍花8、潍花16和冀花2、冀花4等品种更受黄淮海地区种植户青睐。

2015年,国务院办公厅转发《关于加快转变农业发展方式的意见》,指出要大力推广间作套作,重点在黄淮海地区推广玉米花生(大豆)间作套作模式。

科研走对了路径,且与国家规划相吻合,团队科研人员积极性高涨,信心倍增。

春种秋收,各地试验示范田陆续传来喜讯——

2015年9月13日,一个面向全国的观摩会在临邑县德平镇富民家庭农场召开。农场主魏德东对收成做了预估:“玉米基本不减产,还能多收一季花生。”

2016年10月10日,中国工程院农业学部组织专家走进高唐县梁村镇百亩试验示范方,实地考察了当地采用麦茬夏播玉米花生宽幅间作技术的效果。同时进行测产,结果喜人:亩产玉米517.7公斤、花生191.7公斤,亩增效益大约500元。

自2017年起至今,花生玉米带状复合种植连续多年入选农业农村部主推技术,并在生产中大面积推广应用。

配套:研制设备 促进农机农艺融合

2012年,在团队探索花生玉米间作模式的同时,万书波提出,另一件事儿也必须要考虑——研制配套的农业机械,为实施机械化、规模化,农艺与农机融合,做好设备储备。

当时团队成员们学习和研究的专业局限于农作物栽培与生理领域,缺少农业机械研发人才。针对这种情况,万书波决定,内挖潜力、外借“大脑”,组建一个攻关小组。团队骨干成员郭峰被委以重任:绘制玉米花生同播播种机示意图。

郭峰通过多种途径搜集了大量不同机型、款式播种机的文字资料和照片,还走进农机生产厂家以及田间地头现场观摩,仔细比较不同作物、不同款式播种机的使用范围、性能和工作效率。他回忆说,那些日子,白天晚上都在琢磨这件事儿。

一天天、一月月过去,新农机研发却迟迟没有突破。一天,郭峰忽然想到,在花生播种机两侧,各外挂一个单行播种玉米的部件如何?他找到一台性能优良的花生播种机,仔细揣摩。同时,按照玉米:花生=2:4、3:4的种植模式,在一张白纸上勾画草图,时间不长,一幅示意图便呈现在眼前。这图,在内行看来似乎画得不很规范,却展示出两种农作物同播的协调、高效状态。

之后,经过一番认真修改,郭峰把示意图交给山东理工大学教师耿端阳,请他绘制标准的机械图纸。庆云县颐元农机制造公司依照图纸,试着生产样机。

2015年4月,以3:4种植模式为基础的第一台玉米花生间作一体化精量播种机问世。

2015年5月15日,播种机在临邑县德平镇富民家庭农场试用,只见播种机缓缓向前行驶,一粒粒花生和玉米种子同时播入土壤,一机同播取得初步成功。

2015年7月,团队申报发明及实用新型专利,2015年12月获批实用新型专利。

随后,科研人员继续着手研发植保机械。玉米、花生分别属于单子叶植物、双子叶植物,喷洒除草剂时,给玉米除杂草会误杀花生植株,给花生除杂草则会灭掉玉米植株。他们采用分带隔离的方法,研制成玉米花生分带隔离一体植保机,破解了这道难题。

之后,团队陆续成功研发了花生秧收割机、花生挖掘机等新型农机具。配套机械的研发成功,为实现全程机械化生产,大面积示范推广应用奠定了基础。

与此同时,团队的另外一个小分队围绕植物生理机理,也开展深入研究。

其中一项研究的目的,是明确花生玉米间作带来的变化,即固氮固碳减少温室气体排放量,评估间作在全球范围内减少温室气体排放的潜力。

为了获得准确数值,需要在玉米抽雄期的8月份进行田间测量。此时气温高达近40℃。科研人员来到山东省农科院济阳基地,钻入2米多高、密不透风的玉米地里,一会儿汗水便顺着脊背往下流,湿透了衣衫。按照试验要求,测量需要每2天—3天进行一次,每次24小时不间断。2021年8月的一天,由于长时间在闷热的田间测量气体,一名年轻的科研人员中暑晕倒在地。

关于生理机理研究,团队骨干孟维伟博士写过一份总结。她写道,经过多年多点试验,团队创新改进的花生玉米带状复合种植模式土地当量比均大于1,表现出明显的产量优势,间作玉米产量随净面积上穗数的增加而显著增加。在玉米花生间作体系中,间作显著增加玉米干物质和氮的积累与转运,其提高玉米产量的效果明显高于氮肥的调控效应。同时研究发现,花生玉米间作系统比单作具有显著的氮吸收优势,整个间作系统的氮肥利用率较花生单作提高了14.2%;间作增加了玉米行光照强度,增加了具有边行效应的玉米面积,玉米积极的边行效应有利于生物量积累和产量提高;通过玉米对花生带氮素的竞争吸收,可强化花生自身的固氮能力,减轻了花生的“氮阻遏”,提高了间作体系氮素利用率。

升级:两种秸秆混贮 新技术提高附加值

2022年9月29日,高唐县清平镇刘海子村,玉米花生带状复合种植示范田。一台花生秧收割机开进田间,把一棵棵鲜绿的花生秧贴着地皮割断,“吞入腹中”。“吃饱”的收割机抵达地头,“吐出”的细碎花生秧,通过运输车送到打捆机旁,从这端填入料斗,一会儿那边就“吐出”一个硕大的结结实实的草捆。

团队试验负责人、山东省农业科学院农作物种质资源所所长张正研究员介绍,随后还要收获新鲜的玉米秸秆。这些用花生秧打成的草捆,将被运往饲养场,与收割的新鲜玉米秸秆混贮,做成高值化的饲料。

这一系列步骤,依靠的是团队在花生玉米机械化带状复合种植的基础上,研发的秸秆裹包混贮利用技术。

对此,今年3月18日,中国农业大学教授陈阜领衔的专家组给予高度评价。该技术有效解决了花生玉米机械化带状种植的秸秆高效利用问题。在每亩收获玉米籽粒500公斤以上+花生荚果150公斤左右的基础上,同时收获玉米秸秆+花生秧混贮优质饲草2.5吨左右,亩产值可增加1500元左右。在“稳粮增油”的同时推动了秸秆高值饲料化利用,实现了种养结合。

该技术生产的混贮饲料品质优良、营养价值高,饲喂肉牛日增重1.7公斤,比饲喂青贮全株玉米每增重1公斤降低成本0.5元,实现了优质秸秆混贮饲料的高效利用。

再接再厉:一年两季鲜食种植 跨向“万元田”

近年来,团队根据鲜食玉米生育期短、鲜食花生提前收获的特点,在花生玉米带状复合种植技术基础上,还创新研发了鲜食花生鲜食玉米带状复合种植两季栽培技术。

万书波站在大食物观的角度,阐释了此举的意义:鲜食玉米是全营养谷物,鲜食花生是高蛋白高营养食品,二者颇受大众青睐。采用这一技术生产的鲜食玉米、鲜食花生营养丰富,适口性好,可以作为主食口粮,替代面食。这项改革符合国家粮食安全和大食物观战略,能够满足城乡居民优化膳食结构、提高营养健康水平的需求。

万书波从农民增收角度提出新目标:从“吨粮田”向“万元田”跨越。

科学搭配适宜品种,充分利用光热资源和土地,鲜食花生鲜食玉米带状复合种植,一年两季,可大幅度提升经济效益。

2022年,在山东农业科学院济阳基地试验田中,试验获得成功——

第一季于4月9日播种,7月15日收获。亩收鲜食玉米2965穗(1138.9公斤)+鲜食花生329.1公斤,鲜玉米秸秆1937.3公斤+花生秧882.5公斤。

第二季于7月20日播种,10月17日收获。期间尽管遇到低温、涝害等极端天气,依然获得丰收:亩收鲜食玉米3025穗(954.6公斤)+鲜食花生205.7公斤,鲜玉米秸秆1369.6公斤+花生秧471.6公斤。

两季合计亩收鲜食玉米5990穗(2093.5公斤)+鲜食花生534.8公斤、鲜玉米秸秆3306.9公斤+花生秧1354.1公斤。

按照产地价格第一季鲜食玉米每穗1元、第二季每穗1.2元计算,鲜食花生按照产地价格每公斤5元计算,混贮秸秆按照每吨800元计算,亩产值可达1.29万元以上,亩利润可达1万元。若再种植一季越冬菠菜,可实现一年三收,亩利润超过1.2万元。

中国工程院院士张新友、宋宝安、康绍忠、赵振东等专家深入现场考察后认为,山东省农科院立足于保障粮油安全战略和提高农民收入,研究创建的这项技术试验示范效果显著,符合新时期粮经饲协调发展的国家需求。采用这项技术是黄淮海、东北等地区调整种植业结构、转变农业发展方式的重要途径,为解决我国粮油协调发展问题探索出了一条新路子,对促进农业供给侧结构性改革具有重大意义。

陈建志

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