广西党委书记鹿心社(右)关注粉垄技术,听取韦本辉汇报
中国是世界第一人口大国,吃饭问题历来是“头等大事”。假如中国人口再增加4亿人,很多人可能心里会犯嘀咕:“耕地家底摆在这儿,粮产本来就紧张,再多出几亿张嘴咋养活?”“不靠国外进口,不受制于人,咱老百姓的饭碗还能不能端得稳?”
放在过去,这样的假如难有答案。然而现在,随着“粉垄农业”的诞生,犹如一声春雷,向世人昭告着这样的潜能:中国再增4亿人,端牢饭碗也不愁。
这张蓝图,由中国的科学家团队绘就,其核心主创人,是年至66岁的广西农业科学院在岗二级研究员韦本辉先生。
干的是田间地头活,想的是悠悠民生事,追的是农业兴国梦。在中国抗击新冠肺疫的几十天中,韦本辉这位家国情深的老人,经过苦苦思索,反复推敲,运用跨时代的“5.0粉垄技术”,试图一改传统农业和食物来源方式,为中华大地绘制了一幅直接或间接倍数增用土、水、气、光等“天地资源”让农业增产提质和让生态环境改善,向地向天向江河水体向自然要粮、要肉、要鱼、要水资源、要宜人生态环境的“人依自然生”的宏伟蓝图。
近日,广西科技厅专门召开了有自治区多部门参加的座谈会,研究进一步落实广西壮族自治区党委书记鹿心社对农业粉垄耕作技术的批示,表明广西对粉垄技术的高度重视。
针对粉垄技术引发的“粉垄农业”及其“41635”发展前景,记者们纷纷进行了釆访。
吹哨“41635”发展前景:每年新增效益万亿元
有句话叫“牵一发动全身”,用在“粉垄农业”身上最合适不过了。
由韦本辉苦心研究设计的粉垄农业“41635”发展目标是——粉垄改良耕地10亿亩、盐碱地2亿亩、退化草原10亿亩及间接活化利用江河水体渔业,每年新增粮食、肉类、鱼类等食物来源养活4亿人口,陆地土壤增贮天然降水1000亿立方,3亿亩减釆地下水600亿立方,挖掘的物理肥力可减用化肥农药30%以上,增产、提质、节水、节肥、生态、减灾等综合效益提高50%以上,每年新增效益不下万亿元,让复杂农业简单化、生态化。
如此匪夷所思的目标,如果不是“天大的玩笑”,那怎样才能实现?原来,粉垄农业极大拓宽农业内涵且实现的路径独特,是将国土立体空间的土地资源、江河资源及其空域的空气氧气、雨水雪水空气水分、太阳光能、气温等可利用的资源,统筹挖掘其巨大的自然力、物理肥力、生产力,自然性地增产粮、肉、鱼等食物来源,并对洪涝、干旱等自然灾害可以庞大的“土地土壤水库”贮水之力“还治其灾害性的自然之身”,而实现减灾、少灾。
韦本辉构勒出“41635”发展愿景:让国人嘴巴能吃得好、吃得健康,鼻子能呼吸新鲜空气,眼睛能看到蓝天白云,中华民族能强盛与永续发展。
据了解,韦本辉是粉垄技术发明人,被人民日报、光明日报、《科学新闻》分别誉为“这位教授像农民”、“农业科学家”、“接地气的农学家”,其粉垄研究成果受到政府层面及多位院士专家的关注和支持。
“5.0粉垄技术”:列身农业农村部主推技术
为“5.0粉垄技术”?原来,由“钻头”替代“犁头”的粉垄耕作,是世界农业史上里程碑式的科学发现,它的耕作相对于人力、畜力、拖拉机机力耕作分別为“1.0”、“2.0”、“3.0”、且比“3.0”的拖拉机加深1倍以上并增贮天然降水100%以上、增产10%～150%而跳升至“5.0”等级,属“第四套升级版”农耕技术。
新近研发具知识产权的“立空钻头”粉垄耕具耕作的土壤质量效果
据了解,粉垄技术体系的诞生,凝结着广西农科院韦本辉研究团队历时10年的智慧和汗水。首先是发明的粉垄耕具“螺旋钻头”垂直深旋耕,可在30～50厘米深度耕作土层不乱且一次性完成整地任务,比美国深耕专利耕具(US20110192618A1 Tillage system)深耕5～12英寸即12.5～30厘米增深33.3%～66.7%,具世界领先地位。
不仅如此,“5.0粉垄技术”,其“钻头粉垄耕具+粉垄耕作技术+粉垄栽培水稻玉米等多项技术标准”构成,在世界上首创的具农业生产、资源利用和生态改善等耦合互作的“共性关键技术”,具有“大科学”属性,让复杂的农业简单化,也可称之为“中华粉垄科技体系”。
粉垄“真金白银”地挖掘了10大“自然定力”,是未来“人依自然生” 的发展基础平台。一是使地球表层宜耕土地再加深耕作1～2倍,其松土量增加1～2倍;二是土壤保水量增加1～2倍(除供作物利用外可减少洪涝、干旱灾害);三是土壤溶入氧气量增加1倍、土壤温度提升1～2度;四是土壤有益微生物量增加1倍;五是土壤速效养分量增加10%～30%;六是土壤降盐量20%～40%(土壤中有害物质净化作用有待观察);七是作物净光合效率提高5%～30%;八是土壤甲烷等气体减排10%左右;九是地面空气湿度提升10%以上;十是作物强根壮体生物量增加20%～30%、经济产量增加10%～150%、品质提升5%以上、经济效益提高15%以上。这些“自然定力”,不仅给人类予恩赐食物,还能“还治自然之身”,减轻洪涝、干旱及高温、低温甚至气候变暖之灾。
“粉垄耕作机+挂件”(如开厢、垄、畦或播种、施肥)可同机一次性作业完成整地、播种、施肥等任务,替代了拖拉机“深翻+耙碎+起厢(垄、畦)”等多工序而与之投入成本相当,但效率高、松土加深1～2倍松土、可减用化肥农药和灌水量、无需繁杂技术培训等投入,就能最大量地发挥土壤生产能力,获得增产、提质、保水、生态等“自动生成”效果。
2017年,粉垄技术已被农业农村部列为主推技术。
突破增产“天花板”:新增4亿人口食物
韦本辉绘制大国“粉垄农业”新增4亿人口食物、陆地增贮天然降水1000亿立方等“41635”蓝图,充分考虑了粉垄的优势与中国国情的科学有机融合与升华。
首先,是粉垄突破农业再增产和喚醒耕地生产力“瓶颈”,构建出“粉垄农业”的“育种(种业)+粉垄+新农机+适量水利+适量化肥农药”等五大技术支撑体系。
将我国现行的“育种技术(种业)+拖拉机(犁翻、深松和浅旋耕技术)+水利(人工灌溉、地下水抽用灌溉)+化学品(化肥农药农膜等)” 的四大农业技术与资源支撑体系,调整为“育种(种业)+粉垄(活化各种土地资源和倍数增用水气温光资源)+新农机(粉垄机超深耕松深和信息化、智能化+部分拖拉机耕作)+适量水利(粉垄利用天然降水,减少人工灌溉和地下水抽用灌溉)+适量化肥农药(中高产田减用20%～30%化肥农药农膜等)” 等五大技术支撑体系,突破农业再增产和喚醒耕地生产力的“瓶颈”。其核心是利用粉垄农机和粉垄耕作技术,将全国耕地耕层从平均16.5厘米深垦到36.5厘米,粉垄1次后可3～4年持续免耕或轻耕利用,节耕省能,使低产田变成中产田、中产田变成高产田、高产田更高产,倍数增用“天地资源”而创造“良田+良法+良态(生态环境增用了光、温、水、气等)”,补齐目前良种增产潜力发挥的“短板”,也是利用挖掘的“物理肥力”实现化肥用量锐减的先决基础。
第二,是扩建“粉垄农业”的“耕地+盐碱地+退化草原+边际土地+荒漠化土地+江河水体”的大格局农业。
将现行浅耕型耕地农业(深12～20厘米),统筹国土立体空间资源盘活科学利用,扩建“耕地+盐碱地+退化草原+边际土地+荒漠化土地+江河水体”的“大格局农业”,即以“粉垄”扩充调整“占50%～60%耕地(10亿亩加深至30～40厘米)+盐碱地(2亿亩)+部分退化草原(10亿亩)+部分边际土地改良+荒漠化土地生态重建+江河水体活化自然养鱼利用(在全国化肥农药减用30%以上情况下)”的“大格局农业”,农业资源可增加30%以上、水资源增加50%以上,其高产、高质、节水、节肥、生态、减灾等综合效益可提高50%以上,新增粮食、肉类、鱼类可养活人口3亿～4亿,做到“一方水土养一方人”。
第三,在“粉垄农业”中建设高标准农田和发展旱地雨养、稻田环保、经济林果、中药材等农业,促进种植制度良性变革发挥作用。
国家要建设8亿亩高标准农田,利用粉垄优势,对旱地粉垄40厘米、稻田28～30厘米,深耕保持深松,一次性耕作即呈“海绵状”,结合绿肥和秸秆还田,3～5年内生产能力提升能维持在30%～15%;土地复垦亦可按此实施。
对华北、西北、东北平原,旱地粉垄40厘米零灌溉亩节水300立方且增产10%～20%,广西甘蔗零灌溉增产20%以上,减釆地下水资源、维护地下生态。
稻田粘土、壤土等类型粉垄不漏水漏肥,水、土、肥不外流而环保,零施肥可增产15%以上。粉垄干土施肥抛秧和施肥回水软土抛秧,化肥减施20%仍可增产15%以上。粉垄稻田耕层加深重构后效3～5年,可连带对油菜、绿肥、蔬菜、马铃薯等节肥丰产增收15%以上,油菜、绿肥冬春花开还能“花海旅游”,提高农民经济收入。
对东北黑土地来说,粉垄1次可多年实施免耕或轻耕的“保护性耕作”,保土保水保肥,既能增产又可恢复其黑土生态优势,应该是一种科学行为。
粉垄对北方地区农艺重大变革带来了可能——免筑护水地埂扩容“粉垄耕、种一体化扩地节水节工高效技术”。北方地区旱地现行种植农艺,拖拉机旋耕或深翻耙平甚至镇压,设埂护水播种,全生育期灌溉浇水2～3次,亩用水300立方左右,占地多、耗水多、土壤紧实板结、肥料利用率低、水源又多采自地下水。可探索北方地区旱地粉垄前灌水、施基肥、不设护水地埂(提高耕地利用率)、小麦玉米等种子浸种、深松40厘米,粉垄耕作与播种、盖土同机一体化技术,不仅可土地扩容、节水、生态、增效,耕、播同机让作物提前成熟,抢占空间、时间,还可探索由单季改为双季,倍增年内复种面积,实现种植制度的重大变革。
南方地区旱地甘蔗农艺重大变革——粉垄与免耕相间贮水型生态增产技术。南方地区旱地甘蔗,传统种植垄松土层只有20厘米左右,根系到底层硬土即横向分布生长,遇旱即减产,“三旱一低”(春、秋、冬旱和冬春低温)“瓶颈”制约单产提升而多年亩产僵持在4.5吨上下。粉垄深松40厘米即可破解这一难题,尤其发展旱地种植甘蔗“145”模式,第1年种植,窄行0.9米粉垄深0.5～0.6米,宽行2米左右免耕;宿根4年,五年累计亩增原料蔗5吨。第二轮的“145”模式,在免耕的宽行中进行,如此交替,推动南方地区旱地可持续发展,甘蔗可每亩每年增产1吨左右。
缓坡林地高效利用——发展粉垄林果产业。全国适于粉垄耕作的缓坡林地面积大,可利用粉垄贮水和释放土壤各种养分包括多种微量元素的优势,发展包括果树、油茶、茶叶等高效经济林果产业。
适应中国健康战略——利用粉垄贮水和释放土壤各种养分包括多种微量元素的优势发展粉垄中药材产业农业。中医药是中华民族的生命安全保护神。支撑中医药的重要基础是高药效的中药材,只有药材好,药才好。例如:内蒙古、甘肃、宁夏等粉垄种植黄芪、柴胡等名贵药材,前期研究表明,示范基地的药材产量高、品种好,依此可在无任何外在农药及化肥施用的情况下,发展规模化、绿色、安全、高药效的仿野生中药材产业种植,造福中国中医药产业。
助力北方地区减缓雾霾灾害——让粉垄农业发挥独特作用。推行上述粉垄农业,可保水、增湿、节肥等,减少农田干燥尘土和气体污染物如氮氧化物、氨等裏“pm2.5”助推成雾霾而减缓雾霾灾害。
农业大数据——粉垄应用。粉垄一次性作业可同时完成耕作和播种、施肥等任务,可借助“北斗”卫星导航和相关数据收集应用。
第四,探讨基于“粉垄农业”建立相应农业生产组织实体(公司)方式。
随着全国农村务农人员的减少,粉垄机械的智能化、信息化和耕作、施肥、播种、覆土、覆膜等一体化一次性作业的成熟,以及北斗卫星导航系统的应用,可探索利用国家部分支农资金和国家治理制度优势,在农民劳务参与、保证农民土地权益、保证农民原来收入水平的前提下,从国家到地方建立粉垄农业生产组织实体(公司)方式,在条件允许的地方,将已确权的耕地按照种植作物优势区域,进行统一规划,统一粉垄耕作,并在确保国家粮食安全的前提下,以市场需求为导向,统一安排作物种植,统一包括控制化肥农药施用量、田间灌溉用水量等的科学标准管理,统一收获粮食及农产品,实行政府指导与市场调配相统一。
采用这些调控措施,既有利于国家粮食安全、国家体制安全、土地资源健康安全、水资源安全,又可改变务农农民不断减少格局,调动农民积极性参与劳动实施,确保农民增收,值得探索。
韦本辉强调,“粉垄农业”新增4亿人口食物、陆地增贮天然降水1000亿立方等“41635”蓝图,是一次国土立体空间统筹资源友好活化利用,是对各种宜耕土地资源实行最好的“保护性耕作”(超深耕松土一次、构建“海绵农田”之后可多年轻耕或免耕,同时节水灌溉或零灌溉和减施化肥农药),尤其是中国人喜欢吃鱼,把目前作为渔业尚未充分利用的资源江河水体利用起来,因粉垄水资源江河水量增加20%、化肥农药施用量減少、加上政府鱼苗投入和全民管理,江河小溪处处是鱼虾.....,届时,将可呈现“粮多、肉多、鱼多,环境好、生态美、人健康、国泰民安”的美景!
26个省份40种作物彰显粉垄“底气”
10年来,粉垄在全国26个省的耕地、盐碱地和水稻、玉米、小麦、马铃薯、甘蔗、棉花、青稞等40多种作物应用,增产率在10%～150%,具备了可全面优化我国农业及其技术体系的条件。
在多地多点测定,零施肥条件下,水稻、玉米、小麦、花生等有13%～17%的增产率,中科院专家测验玉米零施肥增产38.2%,且能实现多季持续增产。
2019年经第三方测试或专家验收结果,亮点纷呈,令人震撼:
——韦本辉主持的广西科技驱动重大专项“粉垄雨养甘蔗栽培示范及增产提质生态机理研究”,在8月份后同比减少60%以上降雨量(属大旱之年)、甘蔗普遍减产1～2成的情况下,6个“粉垄雨养甘蔗”点田间查定,比传统耕作种植的每亩原料蔗增产710公斤至4130公斤,增幅达19.94%至62.39%。
——山东东营农高区粉垄技术改造滨海重度盐碱地试验示范种植小麦,每亩增收225.76公斤,增幅154.22%;
——新疆尉犁县粉垄改造重度盐碱地第4年种植棉花高产示范,每亩增收185.45公斤,增幅81.7%;
——中科院南京土壤所2018年首次粉垄种植红薯平均增产103%,2019年粉垄第二年种植木薯仍增产100%;
——河北省盐山县种植大户王春祥2018年10月粉垄后种植小麦零灌溉,2019年6月经当地农业局专家测产,粉垄零灌溉种植小麦比深松整地每亩灌水370.9立方米的增产20%;当年11月,专家对其第二茬零灌溉种植玉米测产,比深松整地并灌溉的每亩增62公斤,增幅10.47%;第三茬于2019年10月播种小麦零灌溉,目前出苗率和植株性状良好,根系特别发达,有望再获得节水增产增收。
——宁夏科技厅组织实施的增产率,盐碱田水稻20%,玉米30%、马铃薯28%、萝卜40%。
粉垄多作物检测,品质提升5%左右。尤其是苦苦追求的植物蛋白和对人体健康有益的微量元素,如稻米蛋白质增加0.6%～1.3%、增加率5.61%～14.61%,大豆蛋白质增加4.2%、增加率12.00%,牧草粗蛋白增加2.63%、增加率18.79%;木薯淀粉含量增加4.5%、增加率18.67%,甘蔗蔗糖糖分增加0.22～0.54%,增加率为1.55%～3.63%;对人体健康的硒、锌,每公斤稻谷含量分别达0.0978毫克、13.13毫克,比拖拉机耕作分别增加78.14%、15.99%;而有害元素砷、铬,其含量分别为0.33毫克、1.8毫克,比拖拉机耕作降低37.74%、5.26%。
现任四川省委书记、广西党委原书记彭清华(右)现场考察粉垄技术并听取韦本辉汇报
农产品百公斤化肥量减幅10%～30%。每产出100公斤粮食,可少用化肥0.35～4.29公斤,减幅达10%～30%,相对效益增收20%～50%。据广西、甘肃、新疆等统计分析,粉垄比传统耕作加深1倍以上且可3～4年实行免耕或轻耕,正常每亩耕作费120元(传统耕作60元),产量增加20%～50%,效益增收20%左右,高的超过50%,如新疆尉犁县兴平乡哈拉红村东干渠种植大户李强粉垄改造新疆重度盐碱地每亩每年实际增益765元左右,增收53.85%。
促进“粉垄农业”全国普及,赢在中华民族永续发展
近日,韦本辉的研究论文《“粉垄定律”科学意义阐释》刊发在英文期刊《亚洲农业研究》(Asian Agricultural Research)上。“粉垄定律”的论述与确立,对于进一步探明完善粉垄的核心科学理论和若干支撑理论,对于进一步确立和阐释对人类活动空间的立体、深层、广适性应用与保护,对于促进人类进一步认识自然、敬畏自然、利用自然,并在深度享用自然赐予人类的各种动植物、美好环境的同时,实现人与自然和谐共生,意义深远。
对于粉垄农业,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。
多年来,“杂交水稻之父”袁隆平院士关心支持粉垄技术发展应用,认为“粉垄技术可在全国推广”。
韦本辉(左图右1、右图左1)多次向袁隆平汇报介绍粉垄科学。
粉垄技术在全国实施“粉垄农业”挖掘“41635”潜能的关键,是粉垄机械的高效和低成本耕作,是一流的粉垄耕作机械产品的有效供给。据了解,粉垄此前推广存在问题,主要是粉垄机械研发与产品生产属起步阶段,粉垄农机产品和耕作尚未列入国家农业补贴目录,因长途运输等成本,代耕粉垄40厘米有的地方连同机械运费每亩取费偏高一些,在一些地区造成一定负面影响。
值得令人高兴的是,继2009年发明“钻头”粉垄耕具(企业已生产粉垄耕作机械),以及“上横旋下犁”等耕具,投入全国各地“超深耕深松”应用之后,韦本辉目前正在研发具有知识产权的“立空钻头”、“立式半空钻头”等多款粉垄耕具,有望成为粉垄农机“共性关键核心技术”,可作配件装置在现有大型拖拉机上挂件使用,也可组配成特大型(耕幅3～6米)、大型(耕幅2～3米)智能型粉垄农机。这为“粉垄农业”对“41635”潜能挖掘,将可提供关键技术体系支撑。
现在全球努力构建人类命运共同体。我们的地球生病了,除了现在遇到新冠病毒产生世界灾难,远谋者都知道,还有我们人类赖以生存的土壤、水、空气和食物被污染了,气候变暖了,等等;如不遵循自然,不加以善待自然和利用自然,人类的未来,难以想象。
眼下,伟大的中国人民抗击冠肺病疫,已经取得重要胜利。谋长远之策建久安之势,这是国人共同心愿。“粉垄农业”的“41635”潜能挖掘的最新蓝图,已无比震撼地铺展在世人面前……顺应历史发展的滚滚车轮,让中国创造赢得世界尊重,助推民族永续发展进程,需举国策之势、万众之力,我们惟愿相信:中国伟大、中国必胜!
(徐国信报道/文)
