南方冬闲田绿肥鲜食两用蚕豆产业发展策略及建议

2023-07-18周恩强姚梦楠缪亚梅魏利斌金建华王学军

上海农业学报 2023年3期

周恩强,周瑶,姚梦楠,赵娜,缪亚梅,魏利斌,金建华,王学军

(江苏沿江地区农业科学研究所,南通 226541)

冬闲田是指冬季没有播种而一直空闲的土地[ 1]。由于南方各地气候差异大,再加上耕作制度多样,冬闲田闲置的时间长短不一。近年来冬闲田面积有逐年扩大的趋势,给农业带来了极其不利的影响,如何有效开发和利用好“冬闲田”,提高土地产出率、资源利用率,促进农民增收农业增效,成为当前农业生产中的一项重要工作。利用冬闲田种植绿肥鲜食两用蚕豆,符合现代农业的发展要求,对减少化肥施用,培肥地力,提高土地利用率,保护生态环境,提升农产品质量,推动绿色有机农业的可持续发展具有重要意义[ 2-3]。

1 南方冬闲田利用现状

1.1 南方冬闲田现有面积

根据《中国统计年鉴2020》[ 4]统计数据(表1),2020 年南方15 个省(区、市)共有农作物种植面积7 802.68 万hm2,占全国农作物面积总数的47.02%;其中粮食作物面积4 780.98 万hm2,在全国占比41.19%;并且南方15 个省(区、市)中的稻谷、小麦、玉米、豆类和油料面积在全国占比20.02%—78.40%。由此可见,南方农业生态系统在我国整个农业生态系统中占有重要地位,维护和保持南方农业生态系统对于农业可持续发展尤为重要。但南方各地冬季农田撂荒而形成的“冬闲田”,约占整个耕地面积的50%—60%,有的地方甚至达到80%—90%[ 5]。据不完全统计,我国南方有冬闲田2 000 多万hm2,其中广东冬闲田面积在130 万hm2以上,湖南和广西冬闲田也在120 万hm2左右,福建冬闲田面积不少于60 万hm2[6]。这些冬闲田在水稻收获后一般闲置4 个月以上,不仅造成全年光照、积温、降水等自然资源的浪费和直接的经济损失,还会引起水土流失等生态环境问题,不利于农业的可持续发展。

表1 2020 年中国南方15 个省(市)农作物和粮食作物面积Table 1 Proportions of crop area,area of alimentary crops in the 15 provinces(municipalities) of the whole country in 2020 × 10 3 hm2

1.2 冬闲田形成原因

研究发现,造成大量冬闲田形成的原因较多,综合分析主要为以下几个方面[ 1,7-8]:(1)土地较分散且部分土地质量差,造成整地和收割成本增加;(2)农业生产效益增幅较小,而成本增幅较大,收益率达不到预期,农民生产积极性降低;(3)农业劳动力缺失;(4)农业基础设施薄弱,生产条件差,农民种收难度加大;(5)农作物之间换茬存在矛盾,且农户意识薄弱,茬口问题无法有效安排;(6)自然灾害频发,造成农业生产上的直接损失。

1.3 冬闲田利用模式

为解决冬闲田和土地退化的问题,各地区政府和科研推广机构研发了多种种植模式。冬闲田不仅可以种植牧草[ 9-10],带动水产和畜牧业发展,形成“种草养鱼养畜”高效生态种养新模式。杜光波等[ 11]提出“猪-沼-草-鹅种养”新模式、杨代凤等[ 12]开发了“稻-虾-草-鹅高效循环种养”新技术、周萍[ 13]和皮金华[ 14]创建的“种草养鱼高效生态养殖”模式,不仅能解决冬闲田问题,还能给农业生产者带来巨大的经济收益;冬闲田还可以种植绿肥,培肥地力,推动农业持续健康发展[ 8,15]。

2 绿肥、鲜食两用蚕豆种植模式及效益

蚕豆是豆科豌豆属一年生或越年生草本植物,又名胡豆、南豆、佛豆、罗汉豆、兰花豆等,是粮、饲、菜、肥兼用的经济作物[ 16],其蚕豆壳和蚕豆秸秆不仅可以作为动物饲料[ 17],也可以作为食用菌栽培的优良原材料[ 18]。蚕豆在我国已有约两千年的栽培历史,可在我国的大多数省份种植,其种植面积达130 万hm2,占世界种植面积的45.7%,为世界第一[ 19]。鲜食蚕豆是指在灌浆鼓粒期,采摘新鲜嫩豆荚获得的供食用的鲜籽粒[ 20]。鲜食蚕豆因其营养丰富,富含蛋白质、维生素、糖类、膳食纤维等,且脂肪含量低,味道鲜美,而成为人们喜爱的豆类蔬菜[ 21]。

2.1 绿肥、鲜食蚕豆周年种植模式

20 世纪80 年代以前,蚕豆以收干为主,后逐渐向“干改鲜”模式发展,品种是影响鲜食蚕豆产业发展的直接因素,近年来专家们选育出一批优质的鲜食蚕豆专用品种。其中,江苏沿江地区农业科学研究所培育出优质大粒的绿肥鲜食两用蚕豆品种‘通蚕鲜6 号’[ 22]、‘通蚕鲜7 号’[ 23]和‘通蚕鲜8 号’[ 24];云南省玉溪市农业科学院培育出中熟、中荚、中粒型优质鲜食蚕豆品种‘玉豆4 号’[ 25]和早熟高产优质鲜食蚕豆‘玉豆3 号’[ 26];甘肃省临夏州农业科学院选育出粮菜兼用型春蚕豆新品种‘临蚕13 号’[ 27];浙江省丽水市农业科学研究院选育出秋播大粒型鲜食蚕豆新品种‘丽蚕1 号’[ 28]。为了配套鲜食蚕豆种植模式,提高种植效益,研究人员研制出各类多元多熟高效周年种植模式。既有大棚黄秋葵-鲜食蚕豆[ 29]一年两熟制;也有鲜食蚕豆-玉米-大豆[ 30]、鲜食蚕豆-鲜食玉米-超级晚稻[ 31]等一年三熟制;还有鲜食蚕豆-榨菜-无籽西瓜-秋豌豆一年四熟高效种植模式[ 32]。此外,研究形成了鲜食“蚕豆∕春玉米+大豆-秋玉米∕秋大豆”[ 33]和大棚“鲜食蚕豆∕大叶枸杞∕茗荷+丝瓜+番茄”[ 34]一年五熟周年种植模式。这些周年高效种植模式具有培肥地力、合理时空配置、茬口衔接紧密等特点,不仅能够更大程度地利用自然资源,还能够带来更高的经济效益。

2.2 绿肥、鲜食蚕豆种植效益

绿肥、鲜食两用蚕豆是随着农业产业结构调整及农业可持续发展而产生的蚕豆产业新类型,在每公顷收获15 t 鲜荚的基础上,还能够生产21 t 经济绿肥并固氮225 kg。种植绿肥、鲜食两用蚕豆不仅能够产生较大的经济效益[按浙江以南等早上市地区鲜荚4.0 元(人民币,下同)∕kg 计,产值可达6.0 万元∕hm2],还能够改良土壤,培肥地力。绿肥、鲜食两用蚕豆品种及其种植模式都已发展成熟,大面积推广种植不仅可以解决南方“冬闲田”问题,还能促进农业可持续发展。

3 冬闲田绿肥、鲜食两用蚕豆发展需求

研究表明,南方冬闲田绿肥、鲜食两用蚕豆生态高效技术研发利用具有以下优势:①解决南方冬闲田问题,多收获一季作物,从而提高农民的收入;②绿肥鲜食蚕豆多元多熟高效种植模式,能够充分利用温光资源,提高周年种植效益;③产生了大量的经济绿肥,可减少化肥的使用量,提高耕地质量和土壤中有机质;④可减少环境污染,保护生态环境,利于美丽乡村建设。该技术的研发利用符合国家粮豆轮作、藏粮于地的“绿色、高效、生态”重大科技需求,在南方冬闲田的综合开发利用、重金属污染修复[ 35]、粮豆高效轮作、耕地轮作休耕、绿色生态高效农业及乡村振兴战略中发挥重要的技术支撑作用。

3.1 符合政策发展规划

各级政府针对冬闲田的开发利用相继出台一些措施。 2015 年4 月10 日农业农村部发文:南方冬闲田亟待开发利用;2016 年3 月20—23 日全国农业技术推广服务中心在江西开展了“粮豆绿色高效种植模式调研”活动,并考察了“鲜食蚕豆-早稻-晚稻”种植模式。

3.2 符合农业产业结构调整的需求

随着全国经济的快速发展,实施农业产业结构调整势在必行[ 36]。而“绿色高效生态”为我国各地农业“调结构、转方式”的主要抓手。根据国家“一控、两减、三基本”的政策要求,发展绿肥鲜食两用蚕豆可以达到一控(秸秆还田覆盖地表,减少水分流失)、二减(减少化肥、农药)、三基本(农作物秸秆得到有效利用)中的基本要求,也符合国家生态农业发展基本要求。

3.3 符合市场需求

鲜食蚕豆在南方各地均有消费,是市场不可或缺的豆类蔬菜品种之一,和鲜食玉米、鲜食大豆、鲜食豌豆合称为“四青作物”,已成为南方地区农业结构调整的特色作物。上海市场鲜食蚕豆每年鲜荚销量约70 万t,同时速冻加工企业发达,仅南通市速冻加工企业就近40 家,年加工量25 万t 左右,表明鲜食蚕豆具有较大的市场空间。

3.4 符合绿色生态需求

鲜食蚕豆采收鲜荚后,每公顷可生产21 t 左右的绿肥,绿肥埋青可明显提高土壤有机质含量,改良土壤;同时每公顷可固氮225 kg,相当于生产450 kg 的尿素,生态效益显著,符合国家绿色生态需求。

3.5 符合种植制度改革的需求

鲜食蚕豆收获鲜荚,较收获干籽蚕豆提早近1 个月的时间,能有效安排茬口,不影响水稻等后茬作物的正常生长;收获期显著缩短,可利于间套作作物的合理安排,使间作套种组合模式变得更加丰富;绿肥埋青和根瘤菌的固氮作用,能明显减少后茬作物化肥的使用量,提高水稻等后茬作物的品质和产量。

3.6 符合高效益需求

据统计,近年干籽蚕豆收购价在4.8 元∕kg,每公顷产值0.75 万元左右。南通地区鲜食蚕豆品种‘通蚕鲜6 号’‘通蚕鲜7 号’‘通蚕鲜8 号’鲜荚产量约15 t∕hm2,鲜荚销售价格在2 元∕kg,每公顷产值3.0 万元;而福建、浙江、江西等地上市更早,效益更高,一般产值可达6.0 万元∕hm2以上。

4 冬闲田绿肥鲜食两用蚕豆发展策略及建议

4.1 筛选适宜于南方的绿肥、鲜食两用蚕豆品种

根据南方各地气候条件、耕作制度类型、种植习惯及消费特点,围绕“高效、绿色、生态”目标,筛选适宜于不同产区大面积推广应用的外观商品性好、内在品质佳的绿肥、鲜食两用蚕豆优良品种,为冬闲田综合利用提供品种支撑。

4.2 研发稻茬免耕鲜食蚕豆栽培技术

围绕季节紧、土壤湿度高、播种难度大等因子开展鲜食蚕豆稻茬免耕栽培技术研究。鲜食蚕豆稻茬免耕技术可减少耕地、旋耕两道作业程序,降低能源消耗和农业生产成本,也能缩短作业时间以争取农时,为秋季鲜食蚕豆播种创造时机。

4.3 研发鲜食蚕豆春化早熟栽培技术

根据南方不同产区的气候特点,通过对各产区设施及露地春化蚕豆的适宜播期、适宜密度、株型控制等技术进行研究,研发出南方绿肥、鲜食蚕豆促早栽培技术并大面积推广与应用,使鲜荚提早上市15 d左右。

4.4 配套南方鲜食蚕豆绿色标准化生产技术

在不同产区生态条件的基础上,开展绿肥、鲜食两用蚕豆优质高产、氮肥减量、病虫害绿色综合防控等生产技术研究,优化集成适宜品种配套的绿色标准化生产技术体系。

4.5 优化周年高效种植模式

围绕“周年高效、绿色生态”目标,在筛选品种和绿色生产技术研发的基础上,开展绿肥鲜食两用蚕豆品种搭配、组合配置、周年氮肥减量等绿色高效种植模式技术研究,形成“鲜食绿肥蚕豆+N”的高效种植模式并进行大规模示范与应用。

4.6 开发鲜食蚕豆鲜秸秆饲料化应用,构建种养循环新模式

鲜食蚕豆的鲜秸秆不仅可以作为绿肥提高土壤有机质,同时也是发展畜牧业的优质饲料;在规模种植鲜食蚕豆的基础上,充分利用鲜食蚕豆秸秆资源,通过研究蚕豆鲜秸秆青贮饲料加工技术及晾晒储存技术,进一步发展畜牧产业,然后以畜牧粪便为原料进行生物处理,生产优质有机肥,以支持种植业生产,从而初步构建具有南方冬闲田特色的、以鲜食蚕豆秸秆利用为纽带的种养循环农业新模式,同时对循环农业模式中各环节的关键技术进行示范和展示。

4.7 创新冷链物流技术提高产品质量

冷链物流是指在生产、运输和消费的各个环节中,使食品处于低温环境,以确保其品质、减少运输损耗的一项系统工程。现在冷链物流发展仍不成熟,还面临着“小、散、乱、弱”的现实困境[ 37]和绿色包装无公害化问题[ 38]。因此需要优化产品预冷、贮藏、运输、销售等技术环节,构建高效率、高收益、绿色无公害的冷链物流,提高产品质量,扩大市场消费。

4.8 优化速冻豆类加工关键技术提高产品品质

针对速冻豆类产品外观商品性及口感差、营养成分流失等品质劣化问题,需要创新减菌预处理、生物护色、单体速冻、玻璃态冻藏等技术,优化速冻加工关键环节技术参数,创建速冻加工新工艺和技术规程,从而提升速冻加工豆类产品品质。

4.9 探索鲜食蚕豆修复重金属污染效果

土壤重金属污染已经成为全球性环境问题,修复土壤中的重金属污染对于降低重金属毒害风险、维护人类和环境健康、构建绿色生态家园具有重大意义。植物修复是一种治理农田重金属污染的环保型技术,油菜[ 39]、苎麻[ 40]、烟草-红叶甜菜[ 41]等作物中已有相关研究,豆科的多种植物中也进行了相关试验[ 42],并取得了良好的效果。接下来需要进行重金属污染区种植鲜食蚕豆预试验研究,探索其修复效果,预计未来几年鲜食蚕豆会成为重金属污染区修复的重要作物之一。