耕作制度是指實現農業生產過程中用地和養地相結合,保證農作物全面持續穩定增產以及保持農業生態平衡的技術體系。耕作制度主要包括種植制度、土壤管理技術制度等。
二 技術要點
(一)免耕覆蓋技術
免耕覆蓋技術是指作物播前不用犁、耙整理土地,直接在茬地上播種,播后作物生育期間不使用農具進行土壤管理的耕作方法。免耕覆蓋技術是將少免耕、秸稈還田及機播、機收等技術綜合在一起形成的配套技術體系,是一項節本高效、綜合效果佳、農民易于接受的農業可持續發展新技術。與傳統耕種方式相比,免耕覆蓋技術具有省工、省時、節本降耗等特點,由于減少土壤耕作次數和促進秸稈還田,對減輕農田水土侵蝕、控制秸稈焚燒污染及提高土壤肥力也有明顯效果。免耕覆蓋技術不僅是國際可持續農業技術發展的重要趨勢,而且日趨成為我國現代農業發展的主體技術之一。
免耕覆蓋技術通過減少耕作,增加地表覆蓋度,實現土壤的“少動土”、“少裸露”,達到“適度松緊”、“適度濕潤”和“適度粗糙”等土壤狀態,對于改善土壤環境具有多種獨特的生態經濟作用,從而實現保土、培肥、節能和增產的目的。
(二)現代間套復種節能技術
現代間套復種節能技術是指利用不同作物之間在養分水分吸收、生育期等生長發育特征特性上的差異帶來的異質互補性,通過充分利用光、溫、水、氣等自然資源,達到增產增效、節約人工輔助能投入的種植方法。目前國內外有關間套復種節能技術主要是利用豆科作物的固氮,禾本科與豆科作物間套作產生的解磷、解鉀、解鐵根系分泌物互作共益,以及通過不同類型動物和作物同田共生,減少飼料投喂量和化肥農藥施用量等。現代間套復種節能技術是傳統間混套作在現代農業條件下的新拓展。與傳統間混套作相比,現代間套復種技術在注重穩產的同時,更顯現出其高產、增產、增效、節能的優勢,已經成為現代持續高產、高效、節能農業的重要組成部分。
近年來,我國形成的在生產中大面積應用的現代間套復種節能技術主要有以下模式。
1. 小麥、玉米、大豆間套作技術模式
該模式是在小麥、玉米一年二熟種植形式基礎上發展起來的,是用地與養地相結合的典型間套復種節能模式,廣泛適用于黃淮海流域采用小麥、玉米復種兩熟或套種兩熟的地區。其特點是利用小麥、春玉米套種,增種一季夏大豆,獲得糧田周年產量和產值提高,節約肥料等人工輔助能投入。
2. 小麥、玉米、花生間套作技術模式
該模式同樣是在小麥、玉米一年二熟種植形式基礎上發展起來的,廣泛適用于黃淮海流域采用小麥、玉米復種兩熟或套種兩熟的地區。其特點是利用小麥、春玉米套種,增種一季花生,提高農田種植收益。這種模式施肥用量比單作常規周年施肥量減少29.9%,但小麥、玉米、花生產量及總產量分別增加9.3%、3.7%、4.8%和6.3%。
3. 小麥套種花生套種綠豆復種雜交晚稻技術模式
小麥套種花生再套種綠豆后復種雜交晚稻,是指小麥收獲前在小麥行間套種花生,小麥收獲后在花生行間套種綠豆,花生、綠豆收獲后移栽種植雜交晚稻的一種糧經結合型高產、高效種植方式。雜交晚稻是本模式的主體糧食作物,花生、綠豆是主要的經濟作物,其莖蔓可用作飼料。本模式的特點是土地利用率高、糧食單產高,含有豆科作物、節省肥料,產品功能多樣且具有一定的靈活性。小麥套種花生再套種綠豆后復種雜交晚稻模式適宜于長江中下游熱量資源充足、糧食生產壓力比較大的地區。
4. 玉米、大豆、馬鈴薯間作復種技術模式
玉米、大豆、馬鈴薯間作復種是一種以生產糧食為主要目的的高產、高效、節能間作復種方式。玉米、大豆、馬鈴薯間作復種方式適用于長江中下游以南廣大紅黃壤丘陵旱地和丘崗地。
5. 稻、鴨、魚立體種養技術模式
本模式屬于以水稻種植為基礎的糧禽魚水田立體生產模式類型,其中水稻是模式的主體糧食作物。該模式在特定條件下,利用稻、鴨、魚三種不同生物間生長特性的時空差異,控制相互間的不利影響,建立稻、鴨、魚同田共生系統。通過鴨、魚采食水生生物和蟲類,排泄糞便,減少飼料投喂量和化肥農藥施用量,同時鴨、魚活動還可以活水、增加水和土壤含氧量,使水稻增產,實現水稻生產的生態化,是發展綠色稻米生產和有機稻米生產,實現水田高產、優質、安全、高效、持續生產、節能的好模式。該模式適宜于長江中下游熱量和水資源充足地區的水田應用,特別適宜無公害或綠色食品或有機食品基地應用。
6. 小麥間作苕子套種玉米間作大豆技術模式
小麥間作苕子套種玉米間作大豆是指小麥與苕子間種,小麥收獲前收獲苕子,然后在麥行內套種玉米,小麥收獲后在玉米行內套種大豆的一種種植方式。本模式是既可以在北方旱地應用,也可以作為水田實行水旱輪作制度的旱作模式之一,具有培肥土壤、改善土壤結構、提供青飼料的功能。小麥間作苕子套種玉米間作大豆種植模式廣泛應用于我國黃河流域和江淮地區的丘陵、旱地地區。
(三)現代輪作節能技術
現代輪作節能技術是指充分利用前后茬作物之間的不同茬口特性,均衡有效地利用地力,達到節能、增產、增效目的的種植技術。國內外長期定位試驗研究表明,采用良好的作物輪作,能夠從土壤中得到利益,保持土壤的生產力,還能使已經破壞了的土壤再次恢復生產力。輪作比連作更有利于微生物活動,促進土壤碳、氮含量的提高,是提高土壤肥力的主要途徑。現代輪作節能技術在現代農業生產中能夠部分替代養分、水分、農藥、除草劑的投入,具有顯著的環境與生態效益。
近年來,我國形成了以大型農場與農戶經營為主體的現代輪作節能技術。
1. 大型農場型現代輪作節能技術
主要分布于東北、新疆等農墾區,實行定區式輪作。如內蒙古海拉爾農墾局多年來采用春小麥、油菜、大麥3年輪作結果表明,輪作比連作每公頃節約化肥投入300~450千克,節約農藥投入 300~375元,節約除草劑費用120~150元,農作物年均增產10%~12%,合計相當于節能2508萬~3198萬千焦。新疆生產建設兵團采用玉米、棉花、小麥3年輪作,節約了大量人力、機械、肥料、農藥、除草劑等投入。
2. 農戶經營型換茬式輪作節能技術
該技術類型為非定區式輪作,廣泛分布于各主要農區。如長江流域的稻麥水旱輪作、西北與東北的禾豆輪作、大棚中的蔬菜輪作等。
現代間套復種節能技術、現代輪作節能技術通過不同作物之間的合理搭配及前后銜接,可取得顯著的經濟效益、社會效益、能源效益與環境效益。
(四)設施農作節能技術
設施農作節能技術是指在冬春季節溫室大棚中利用可再生農作物殘體與副產品,以及利用人工保溫材料等,達到保溫、增溫、增產增收、節省能源投入的節能技術。目前我國應用的設施農作節能技術主要有以下幾種。
1. 秸稈生物反應堆技術
秸稈生物反應堆技術是在棚內或棚外利用農作物秸稈、麥麩等農副產品與菌種聯合發酵,通過打孔釋放二氧化碳、熱量的新技術。該技術不僅為棚菜提供高濃度二氧化碳、熱量,使大棚的溫度提高4~6℃,而且能夠使棚菜產量提高50%左右,改善蔬菜品質,上市期提早10~15天。
2. 日光溫室冬春保溫技術
(1)聚苯板新型材料節能技術。
利用聚苯板等新型材料構建異質復合墻體,具有較好的經濟性能和熱力性能,能有效阻止水或氣通過,在日光溫室建設和改造中得到應用。采用聚苯板等新型材料異質復合墻體,建造工藝不復雜,材料容易取得,同時也節約材料,更主要的是耐久性能好,適合規模較大的種植設施。
(2)紙被加草苫節能技術。
采用紙被加草苫的覆蓋方法以提高保溫性。把簡易保溫被放到草苫或蒲席下面,采用電動卷鋪方式,不僅能達到降低勞動強度、保護薄膜、延長采光時間等保溫效果,且能大大提高其保溫性。經測試,采用保溫被加蒲席比只采用蒲席可使日光溫室夜溫提高3℃以上。簡易保溫被具有保溫被所具有的主要優點,用它來替代紙被克服了紙被的所有缺點,且價格低廉、結實耐用、使用壽命長、經濟實惠。
(3)雙層充氣膜節能技術。
雙層充氣膜溫室起源于20世紀60年代的美國,是采用厚度為0.15~0.2毫米的復合聚乙烯或聚酯酸乙烯膜,使用離心風機鼓風,形成雙層薄膜間的空氣層,以提高保溫效果。試驗結果表明:采用雙層充氣膜的日光溫室室內溫度變化比較平緩,日光溫室的密封性和保溫性好,溫室內白天的最高氣溫較高。這一優點在北方寒冷地區顯得更有意義。夜間在雙層充氣膜日光溫室上再用保溫被覆蓋,其保溫效果更好。雙層充氣日光溫室由于采用了雙層薄膜,薄膜質量好,價格高,因而其造價較單層薄膜高。但由于該種溫室保溫效果好,其整體造價還是低于玻璃,因此在寒冷地區有一定的推廣價值。
三 適宜推廣情況分析
各種耕作制度節能技術既都有長處和不足。在推廣時,需要根據當地自然資源條件、土壤、作物種類和經濟發展水平等綜合因素統籌考慮,選擇適合當地實際的耕作制度節能措施,同時應將現代耕作制度節能技術與精耕細作結合起來,揚長避短,充分發揮彼此的作用。
通過耕作制度節能技術的推廣,在目前農業生產經營條件下,可以在保證糧食穩產或增產的同時,節約10%~15%的人工輔助能投入。(待續)