利用长江中下游地区冬闲田发展小麦和大麦生产的关键技术

2015-01-06鲍文杰刘易科黄字富王承敏周林朱

湖北农业科学 2014年12期

鲍文杰+刘易科+黄字富+王承敏+周林+朱展望+陈泠+张宇庆+吴波+佟汉文

摘要：长江中下游地区是中国小麦（Triticum aestivum L.）和大麦（Hordeum vulgare L.）的重要产区，利用冬闲田种植小麦和大麦可以提高粮食产能，保障粮食安全。近年来，随着农村劳动力成本的增加，冬闲田面积有大幅增加的趋势。针对该区域冬闲田存在的主要原因，提出了机械条播、少免耕和秸秆还田等利用冬闲田的关键技术，同时也提出了实行土地制度创新、增强农田基本水利建设、提高机械化生产水平及加强配套栽培技术研究等政策和技术建议。

关键词：小麦（Triticum aestivum L.）;大麦（Hordeum vulgare L.）;长江中下游地区;冬闲田;利用技术

中图分类号：S36;S512.1;S512.3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）12-2729-04

Key Technologies of Developing Wheat and Barley Production in Winter Fallow Fields in Middle and Low Reaches of Yangtze River

BAO Wen-jie1，LIU Yi-ke1，HUANG Zi-fu1，WANG Cheng-min2，ZHOU Lin3，ZHU Zhan-wang1，CHEN Ling1，

ZHANG Yu-qing1，WU Bo1，TONG Han-wen1

（1.Institute of Food Crops， Hubei Academy of Agricultural Sciences/Hubei Engineering and Technology Research Center of Wheat/

Wheat Disease Biology Research Station on Central China，Ministry of Agriculture， Wuhan， Hubei 430064，China;2.Zhijiang Formerly Field，Zhijiang 443200，Hubei，China;3.Dangyang Yuxi Agricultural Service Center，Dangyang 444100，Hubei，China）

Abstract： According to the mainly exsisting reasons of winter fallow fields， the technologies of mechanical drilling， minimum-tillage and straw returning were proposed. Some policies and technical advices including innovating land system， reinforcing irrigation construction of fundamental farmland， heightening mechanization production level， strengthening cultivation technology mached were put forward.

Key words： wheat（Triticum aestivum L.）; barley（Hordeum vulgare L.）;middle and low reaches of Yangtze River（MLRY）; winter fallow fields; technologies

冬闲田是指春播至秋收期间种植作物，秋收以后至次年春播前未实行种养的耕地。研究发现，中国长江中下游地区冬闲田总面积为2 055万hm2，占耕地总面积的45.49%[1，2]，且有逐年增加的趋势，是影响我国粮食安全和农业生态环境的潜在威胁之一[3-5]。如能采取有效措施，开发长江中下游地区冬闲田种植小麦（Triticum aestivum L.）和大麦（Hordeum vulgare L.），参照该区域内湖北省小麦和大麦的平均单产计算，年生产小麦和大麦可达7 000万t左右。

长江中下游地区是中国人口密度最大的地区，对口粮和饲料粮需求量很大。该地区位于北纬33°，水热资源丰富，冬季基本不出现河流封冻和土壤冻结等现象，冬季粮食作物增产潜力大，是我国中弱筋小麦的优势生产区[6]和传统大麦重要产区。利用冬闲田发展小麦和大麦生产，通过稻麦轮作有利于防控水稻病虫害、改善土壤结构、促进有机质的矿化和更新，从而促进来年农作物的生长发育。如在相同水肥条件下生长的水稻，产量可提高3%～6%[7，8]。因此，利用冬闲田发展该地区小麦和大麦生产，对保障我国粮食安全意义重大。

1 冬闲田的成因分析

1.1 冬季粮食作物比较效益低

长期以来，农产品特别是粮食价格偏低，个别年份受市场经济的影响，还会出现较为严重的农产品卖难现象，粮食生产的比较效益一直偏低。近年来，由于农药、化肥、种子等生产资料价格上涨，劳动力成本大幅增加，农业生产成本逐年增加，农民种粮效益偏低、生产积极性不高的现象更加突出，这是我国长江中下游地区冬闲田面积增加的主要原因。

1.2 农村劳动力的大量流失

改革开放以来，第二、三产业迅猛发展，城乡差距悬殊，特别是在长江中下游地区，农业效益明显低于其他产业，大量农村劳动力涌向城镇，农村青壮劳动力缺失[9]，导致冬季农田撂荒、弃耕的现象普遍。

1.3 农田基本水利设施落后，机械化作业水平低

据湖北省农业厅2009年摸底调查，稻茬冬闲田占冬闲田总面积的80%以上，是我国长江中下游地区冬闲田的最主要类型。一般稻茬田田块小、土壤黏湿、机械化作业难度大、人工耕地开沟效率低、质量差、成本高。此外，由于农田水利设施年久失修，排灌条件差，限制了冬季粮食作物产量的提高[9]。

2 利用冬闲田发展小麦和大麦生产的关键技术

于其他冬季作物对比，种植小麦和大麦所需的劳动力等成本较低，是开发冬闲田的首要选择。长期以来，我国长江中下游麦区由于缺乏相应的栽培管理措施，特别是小麦播种环节，撒播和粗放管理普遍存在[10]，小麦产量和品质没有保障，是影响这一地区小麦种植推广的主要限制因素。因此，迫切需要研究和推广适应南方冬闲田的轻简高效机械化播种技术。机械条播、少免耕和与之配套的秸秆还田等技术国内早有研究，20世纪90年代以后在北方旱地作物生产中已大面积成熟应用[11，12]。而在南方，稻茬麦田机械种植的推广应用难度较大，湿黏的土壤环境需要对这些技术进行改进，并加大示范推广力度。

2.1 稻茬麦机械条播技术

栽培耕作粗放、机械化水平低是限制当前长江中下游麦区小麦和大麦生产发展的主要瓶颈之一。过去我国长江中下游地区小麦和大麦播种主要以人工撒播为主，虽然省工省力，但小麦群体难以控制，且生长中后期透光通气不好，易发生病害和倒伏，是限制其产量和品质的一大隐患。随着现代农业种植技术的不断发展，生产各环节的重要性由过去的“三分种、七分管”到现在强调“七分种、三分管”。因此，研发适用于南方稻茬麦播种的农机具能降低劳动力成本，提高播种质量，是提高稻茬麦产量和品质的重要途径。

近几年来，在以国家小麦产业技术体系为主的项目支持下，长江中下游地区小麦栽培专家对该地区稻茬麦的机械条播技术进行了大量的研究和推广，取得了良好的效果。机械条播解决了农村劳动力短缺以及小麦群体不良的问题，为小麦高产奠定了基础。借用机械条播技术，湖北省农业科学院与华中农业大学等有关单位合作研发，成功示范了稻茬麦少免耕栽培技术。该技术以采用2BYM-8型播种机进行规范化的机械播种为核心，一次性可完成碎土、灭茬、开沟、播种、覆土、镇压等多项作业，且播种行距、播种量、播种深度可根据需要进行调节，能抢墒播种，具有播种速度快、均匀、深度一致、出苗整齐、确保全苗等优点，从根本上解决了稻茬麦地区长期存在的耕种粗放问题，成为提高稻茬麦单产的一条重要技术途径。2013年夏收期间专家现场考察，产量增幅12.19%，每公顷增收节支2 205元。何彦平等[13]提出了适应江苏垦区黏性土壤稻茬麦高产机械化作业模式的关键技术与作业机具创新配套方案，彻底解决了稻茬还田难、烂耕烂种与作业质量差等问题，保证小麦和大麦播后能够齐苗、匀苗，实现壮苗越冬。

2.2 免耕栽培技术

免耕技术（No-Tillage）是国外保护性耕作措施中的最基本内容之一，可解决传统翻耕带来的弊端而逐渐被认同发展起来[14]。粗略统计，全世界免耕面积约为4.5×107 hm2，其中96%分布在南美洲和北美洲。我国早在20世纪70年代已有研究，随着人们对生态环境的日益重视，农作物免耕栽培技术得到广泛应用。初步统计，2005年我国粮食作物免耕栽培面积占15.4%，仍有较大的发展空间。免耕栽培可以改善土壤结构，增加土壤渗水力，防止土壤板结[15]，同时可以增加土壤团聚体的数量，使土壤供储养分能力增强[16]。据中国农业大学研究表明，免耕栽培粮食产量可增加5%～10%，单位面积粮食生产总成本可以降低20%以上[17]。

湖北省等长江中下游地区早在20世纪70年代就有农民进行稻茬田直接种麦的尝试，21世纪以来，随着劳动力的转移，稻田免耕种麦的面积进一步扩大，但仍被视为是一项在无法耕作条件下的应急措施。近几年来，随着农业科技投入的增加和农业现代化的普及，相关的技术瓶颈得以解决，稻茬田种麦得到较好的示范和推广。如汤永禄等[8]对稻茬麦免耕抑播稻草覆盖技术进行连续多年多点的试验。结果表明，该技术具有显著的省工、节本、增产、增效效应，且对后作水稻也有明显的增产作用。陈在新等[18]研究发现，稻茬麦免耕撒播覆草栽培，可有效管理田间水分，具有防灾减灾的作用。柴婷婷[19]研究结果表明，免耕小麦简化了生产工序，减轻了劳动强度，每公顷节省用工22.5个，节省机耕费900元，增产225 kg，节本增产增收2 055元，而有效穗多是其主要的增产原因。同时保持了耕层的原有结构，防止了水土流失。

2.3 稻茬麦秸秆还田技术

秸秆还田是一种把作物秸秆直接或堆积腐熟后施入土壤中的方法，在净化环境、增加土壤蓄水保墒能力、提高土壤肥力等方面发挥重要作用，是发展可持续农业的重大措施之一。目前，我国秸秆还田主要有秸秆堆肥还田、秸秆过腹还田、秸秆覆盖还田和秸秆粉碎还田4种方式。秸秆堆肥还田是将作物的秸秆与泥土、人粪尿等混合堆置，经好气微生物分解成有机肥后还田。秸秆过腹还田是将作物秸秆作为家畜饲料喂养家畜，通过家畜消化吸收，以粪尿形式归还土壤，从而增加土壤中的养分，改善土壤状况[20]。另有研究发现，秸秆还田后可使株高降低、节间变短、茎秆壁变厚，有利于小麦抗倒伏[21]。我国南方农业区，湿度和温度相对较高，秸秆更易腐烂，秸秆覆盖还田和秸秆粉碎还田较为简单易行，更易大面积推广应用。

我国南方地区小麦多为稻茬麦，稻茬麦田土壤湿度和黏性大，机械化发展较为缓慢，大面积生产中秸秆覆盖还田较为普遍[8，18]。秸秆覆盖还田对于机械化播种有所影响，且所需劳动力较多，不宜大面积应用。近几年来，在农业机械专家的共同努力下，稻茬麦秸秆还田配套作业机具得到了进一步的开发和应用，使秸秆粉碎还田成为秸秆综合利用的有效途径。秸秆粉碎还田后，能够加速秸秆在土壤中的腐解速度，从而被土壤快速吸收，改善土壤的团粒结构和理化性状，增加土壤肥力，节约化肥用量，促进农作物持续增产增收和农业的可持续发展。另有研究发现，秸秆还田后可使其株高降低、节间变短、茎秆壁变厚，有利于小麦抗倒状[21]。李朝苏等[22]研发的2BMFDC-6型稻茬麦半旋播种机，解决了西南地区稻茬小麦面临的黏湿生态环境和秸秆还田技术问题。杨四军等[23]通过多年探索，创新研制出集播量精准可控、出苗均匀、适应范围广、作业效率高等优异性能于一体的小麦均匀摆播机，较好地解决了稻茬麦的播种难题。安波等[24]研发的SGF-360Z24A24型联合作业机，解决了江淮、黄淮黏性土壤地区稻茬麦面临的作业难度大、秸秆还田后埋茬不深等问题。

3 利用冬闲田发展小麦和大麦生产的政策和技术建议

实践表明，虽然通过行政手段，依靠政府部门的各种资金和物资补贴以及农业部门的代耕代种等措施，对减少冬闲田的面积有一定作用，但不能解决根本问题。为此，提出如下政策和技术建议，以减少或抑制冬闲田规模的进一步扩大。

3.1 土地制度创新

进行土地制度创新，促进农村耕地经营使用权的合理流动和适当集中，既是发展现代农业的客观要求，也是未来中国城市化进程中解决农业从业人员短缺问题的必由之路。开发利用冬闲田必须注重规模效益，通过发挥农民专业合作社、乡（镇）农技农机站（中心）、种田大户、农技人员和公司等不同群体的积极性，采取冬闲田的季节性流转等措施，使种植冬季作物有较好的规模效益。如成立土地流转合作社，创新冬闲田季节性流转低价租赁承包种植、代种、代管、互助等方式，开展农户冬闲田委托流转登记造册、确定冬闲田低价租赁标准、招投标和收取地租等服务，为规模化种植营造平台[25]。

3.2 加强适应南方生产条件和耕作制度的农机具研发，提高农业机械化水平

中国北方地区冬季作物生产的机械化水平明显高于长江中下游地区。21世纪以来，随着气候变暖、水资源缺乏等问题的加剧，增加长江中下游地区小麦种植面积、提高其单产水平，对稳定我国粮食总产、保障粮食安全具有重要的战略意义，且已引起政府部门和专家学者的重视。近年来，在长江中下游地区已成功研发和示范推广了一系列农业机械，适用于该区域耕作制度和生产条件下的麦类生产，对该区域小麦生产特别是稻茬麦的生产起到了稳定作用。但总体来讲，由于南方地区地势复杂多样，山区丘陵地带较多，大型农业机械难以应用，配套的小型农业机械缺乏，仍需要进一步改进和完善。

3.3 加强农田水利建设

当前，农田水利薄弱是限制我国粮食产量的主要瓶颈之一。邱士利[26]研究表明，农田水利设施对提高粮食产量的贡献较大仅次于播种面积。目前我国现有的农田水利设施年久失修，防洪抗旱能力十分有限。长江中下游地区虽雨量充沛，但时空分布极不均衡。小麦和大麦生产期间，秋播至冬季往往干旱，有些年份需浇灌才能保证苗全苗壮;春季拔节以后至收获期间常遇雨季，渍湿害又成为限制其产量和品质的首要因素。同时灌水和排水困难也严重限制了这一地区小麦和大麦的生产。

2011年中央一号文件首次作出了关于加快水利改革发展的决定，对水利工作进行了全面部署。长江中下游地区丘陵岗地较多、地块分散，农田水利设施的建设比平原地区复杂和困难得多，技术问题使得农田水利运营效率难以提高[27]。近几年来，极端天气频现，各级政府部门和专家、学者耗费很大气力投入防洪抗旱工作。孙新华[28]的调查研究发现，近几年的大旱多为治理性干旱，要走出水利困境，应该将农田水利作为一个系统工程加以整合。刘成奎[29]基于湖北省的经验数据，对新农村建设中农民满意度进行分析发现，今后迫切需要加强农田水利基础设施的后期管理与维护。

农田水利建设要同中低产田改造相结合，着力加强小型水源工程建设，对山塘、农渠进行清淤，大力实施河湖连通工程，合理配置水资源，实现余缺调剂、旱涝同治。以科学发展观为指导，积极调整发展思路，走现代、可持续发展水利的新路子。

3.4 加强配套栽培技术研究

机械条播、秸秆还田和免耕栽培技术是传统农业的继承和发展，是农业、机械、生物、化学等多学科的集成创新，是系统、严谨、标准、规范的技术体系。如稻茬麦秸秆还田必须配合施用无机肥，有利于秸秆的分解和当年水稻产量的提高[20]，但对当季作物的出苗有所影响，特别是对冬小麦的影响较大。因为冬季秸秆腐烂较慢，小麦种子容易架空，处理不当会出现缺苗断垄现象，使基本苗降低[30]。杨四军等[23]提出在水稻秸秆全量还田条件下，将播后镇压这一传统技术应用于现代稻茬麦生产，表现出出苗多而匀、幼苗矮壮、土壤物理性状得到明显改善等促进效应，已成为稻茬麦生产的关键农艺配套措施。秸秆的快速腐解是秸秆还田的关键技术，目前已有秸秆腐熟剂的研究和示范应用[31，32]，有望解决秸秆还田中秸秆腐烂较慢的难题。据报道，连续免耕三四年后，会引起较多的病虫草害，尤其是地下害虫，因此病虫草害的防治工作就显得尤为重要[33，34]，需要有计划有组织地与浅旋耕、深翻耕以及不同茬口作物轮作相结合。此外，少免耕栽培的小麦前期早发苗壮，中期生长平稳，但后期容易出现早衰，因此后期管理需要补施追肥[35，36]。

加强配套栽培技术的研究，运用保护性耕作、测土配方施肥技术、病虫害综合防治技术及新型农作物育种技术，强化粮食增产的科技支撑体系，提高粮食单产能力。围绕通过示范推广节本高效的栽培技术，提高冬季作物的单产、减少生产成本、增加冬季作物的生产效益，提高农民种麦的积极性。

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