耕作制度是指实现农业生产过程中用地和养地相结合,保证农作物全面持续稳定增产以及保持农业生态平衡的技术体系。耕作制度主要包括种植制度、土壤管理技术制度等。
二 技术要点
(一)免耕覆盖技术
免耕覆盖技术是指作物播前不用犁、耙整理土地,直接在茬地上播种,播后作物生育期间不使用农具进行土壤管理的耕作方法。免耕覆盖技术是将少免耕、秸秆还田及机播、机收等技术综合在一起形成的配套技术体系,是一项节本高效、综合效果佳、农民易于接受的农业可持续发展新技术。与传统耕种方式相比,免耕覆盖技术具有省工、省时、节本降耗等特点,由于减少土壤耕作次数和促进秸秆还田,对减轻农田水土侵蚀、控制秸秆焚烧污染及提高土壤肥力也有明显效果。免耕覆盖技术不仅是国际可持续农业技术发展的重要趋势,而且日趋成为我国现代农业发展的主体技术之一。
免耕覆盖技术通过减少耕作,增加地表覆盖度,实现土壤的“少动土”、“少裸露”,达到“适度松紧”、“适度湿润”和“适度粗糙”等土壤状态,对于改善土壤环境具有多种独特的生态经济作用,从而实现保土、培肥、节能和增产的目的。
(二)现代间套复种节能技术
现代间套复种节能技术是指利用不同作物之间在养分水分吸收、生育期等生长发育特征特性上的差异带来的异质互补性,通过充分利用光、温、水、气等自然资源,达到增产增效、节约人工辅助能投入的种植方法。目前国内外有关间套复种节能技术主要是利用豆科作物的固氮,禾本科与豆科作物间套作产生的解磷、解钾、解铁根系分泌物互作共益,以及通过不同类型动物和作物同田共生,减少饲料投喂量和化肥农药施用量等。现代间套复种节能技术是传统间混套作在现代农业条件下的新拓展。与传统间混套作相比,现代间套复种技术在注重稳产的同时,更显现出其高产、增产、增效、节能的优势,已经成为现代持续高产、高效、节能农业的重要组成部分。
近年来,我国形成的在生产中大面积应用的现代间套复种节能技术主要有以下模式。
1. 小麦、玉米、大豆间套作技术模式
该模式是在小麦、玉米一年二熟种植形式基础上发展起来的,是用地与养地相结合的典型间套复种节能模式,广泛适用于黄淮海流域采用小麦、玉米复种两熟或套种两熟的地区。其特点是利用小麦、春玉米套种,增种一季夏大豆,获得粮田周年产量和产值提高,节约肥料等人工辅助能投入。
2. 小麦、玉米、花生间套作技术模式
该模式同样是在小麦、玉米一年二熟种植形式基础上发展起来的,广泛适用于黄淮海流域采用小麦、玉米复种两熟或套种两熟的地区。其特点是利用小麦、春玉米套种,增种一季花生,提高农田种植收益。这种模式施肥用量比单作常规周年施肥量减少29.9%,但小麦、玉米、花生产量及总产量分别增加9.3%、3.7%、4.8%和6.3%。
3. 小麦套种花生套种绿豆复种杂交晚稻技术模式
小麦套种花生再套种绿豆后复种杂交晚稻,是指小麦收获前在小麦行间套种花生,小麦收获后在花生行间套种绿豆,花生、绿豆收获后移栽种植杂交晚稻的一种粮经结合型高产、高效种植方式。杂交晚稻是本模式的主体粮食作物,花生、绿豆是主要的经济作物,其茎蔓可用作饲料。本模式的特点是土地利用率高、粮食单产高,含有豆科作物、节省肥料,产品功能多样且具有一定的灵活性。小麦套种花生再套种绿豆后复种杂交晚稻模式适宜于长江中下游热量资源充足、粮食生产压力比较大的地区。
4. 玉米、大豆、马铃薯间作复种技术模式
玉米、大豆、马铃薯间作复种是一种以生产粮食为主要目的的高产、高效、节能间作复种方式。玉米、大豆、马铃薯间作复种方式适用于长江中下游以南广大红黄壤丘陵旱地和丘岗地。
5. 稻、鸭、鱼立体种养技术模式
本模式属于以水稻种植为基础的粮禽鱼水田立体生产模式类型,其中水稻是模式的主体粮食作物。该模式在特定条件下,利用稻、鸭、鱼三种不同生物间生长特性的时空差异,控制相互间的不利影响,建立稻、鸭、鱼同田共生系统。通过鸭、鱼采食水生生物和虫类,排泄粪便,减少饲料投喂量和化肥农药施用量,同时鸭、鱼活动还可以活水、增加水和土壤含氧量,使水稻增产,实现水稻生产的生态化,是发展绿色稻米生产和有机稻米生产,实现水田高产、优质、安全、高效、持续生产、节能的好模式。该模式适宜于长江中下游热量和水资源充足地区的水田应用,特别适宜无公害或绿色食品或有机食品基地应用。
6. 小麦间作苕子套种玉米间作大豆技术模式
小麦间作苕子套种玉米间作大豆是指小麦与苕子间种,小麦收获前收获苕子,然后在麦行内套种玉米,小麦收获后在玉米行内套种大豆的一种种植方式。本模式是既可以在北方旱地应用,也可以作为水田实行水旱轮作制度的旱作模式之一,具有培肥土壤、改善土壤结构、提供青饲料的功能。小麦间作苕子套种玉米间作大豆种植模式广泛应用于我国黄河流域和江淮地区的丘陵、旱地地区。
(三)现代轮作节能技术
现代轮作节能技术是指充分利用前后茬作物之间的不同茬口特性,均衡有效地利用地力,达到节能、增产、增效目的的种植技术。国内外长期定位试验研究表明,采用良好的作物轮作,能够从土壤中得到利益,保持土壤的生产力,还能使已经破坏了的土壤再次恢复生产力。轮作比连作更有利于微生物活动,促进土壤碳、氮含量的提高,是提高土壤肥力的主要途径。现代轮作节能技术在现代农业生产中能够部分替代养分、水分、农药、除草剂的投入,具有显著的环境与生态效益。
近年来,我国形成了以大型农场与农户经营为主体的现代轮作节能技术。
1. 大型农场型现代轮作节能技术
主要分布于东北、新疆等农垦区,实行定区式轮作。如内蒙古海拉尔农垦局多年来采用春小麦、油菜、大麦3年轮作结果表明,轮作比连作每公顷节约化肥投入300~450千克,节约农药投入 300~375元,节约除草剂费用120~150元,农作物年均增产10%~12%,合计相当于节能2508万~3198万千焦。新疆生产建设兵团采用玉米、棉花、小麦3年轮作,节约了大量人力、机械、肥料、农药、除草剂等投入。
2. 农户经营型换茬式轮作节能技术
该技术类型为非定区式轮作,广泛分布于各主要农区。如长江流域的稻麦水旱轮作、西北与东北的禾豆轮作、大棚中的蔬菜轮作等。
现代间套复种节能技术、现代轮作节能技术通过不同作物之间的合理搭配及前后衔接,可取得显著的经济效益、社会效益、能源效益与环境效益。
(四)设施农作节能技术
设施农作节能技术是指在冬春季节温室大棚中利用可再生农作物残体与副产品,以及利用人工保温材料等,达到保温、增温、增产增收、节省能源投入的节能技术。目前我国应用的设施农作节能技术主要有以下几种。
1. 秸秆生物反应堆技术
秸秆生物反应堆技术是在棚内或棚外利用农作物秸秆、麦麸等农副产品与菌种联合发酵,通过打孔释放二氧化碳、热量的新技术。该技术不仅为棚菜提供高浓度二氧化碳、热量,使大棚的温度提高4~6℃,而且能够使棚菜产量提高50%左右,改善蔬菜品质,上市期提早10~15天。
2. 日光温室冬春保温技术
(1)聚苯板新型材料节能技术。
利用聚苯板等新型材料构建异质复合墙体,具有较好的经济性能和热力性能,能有效阻止水或气通过,在日光温室建设和改造中得到应用。采用聚苯板等新型材料异质复合墙体,建造工艺不复杂,材料容易取得,同时也节约材料,更主要的是耐久性能好,适合规模较大的种植设施。
(2)纸被加草苫节能技术。
采用纸被加草苫的覆盖方法以提高保温性。把简易保温被放到草苫或蒲席下面,采用电动卷铺方式,不仅能达到降低劳动强度、保护薄膜、延长采光时间等保温效果,且能大大提高其保温性。经测试,采用保温被加蒲席比只采用蒲席可使日光温室夜温提高3℃以上。简易保温被具有保温被所具有的主要优点,用它来替代纸被克服了纸被的所有缺点,且价格低廉、结实耐用、使用寿命长、经济实惠。
(3)双层充气膜节能技术。
双层充气膜温室起源于20世纪60年代的美国,是采用厚度为0.15~0.2毫米的复合聚乙烯或聚酯酸乙烯膜,使用离心风机鼓风,形成双层薄膜间的空气层,以提高保温效果。试验结果表明:采用双层充气膜的日光温室室内温度变化比较平缓,日光温室的密封性和保温性好,温室内白天的最高气温较高。这一优点在北方寒冷地区显得更有意义。夜间在双层充气膜日光温室上再用保温被覆盖,其保温效果更好。双层充气日光温室由于采用了双层薄膜,薄膜质量好,价格高,因而其造价较单层薄膜高。但由于该种温室保温效果好,其整体造价还是低于玻璃,因此在寒冷地区有一定的推广价值。
三 适宜推广情况分析
各种耕作制度节能技术既都有长处和不足。在推广时,需要根据当地自然资源条件、土壤、作物种类和经济发展水平等综合因素统筹考虑,选择适合当地实际的耕作制度节能措施,同时应将现代耕作制度节能技术与精耕细作结合起来,扬长避短,充分发挥彼此的作用。
通过耕作制度节能技术的推广,在目前农业生产经营条件下,可以在保证粮食稳产或增产的同时,节约10%~15%的人工辅助能投入。(待续)