酿酒高粱低产田成因与改良的技术路径

芶永桃, 朱建忠, 朱建生, 蒙 杰

(1.九禾股份有限公司, 四川 泸州 646000;2.重庆市江津区科技特派员、泸州市合江县科技特派员, 四川 泸州 646000)

高粱是种植面积仅次于小麦、玉米、水稻、大麦的第五大谷类作物。高粱在世界各地都有较大面积种植,中国高粱种植的主要区域在华北和东三省及西南地区;西南地区又以四川省、重庆市、贵州省种植面积相对较大,且以常规高粱为主栽品种,产量水平一般在300 kg/667 m2左右。长期以来,高粱作为酿酒业最主要的原料,为推动四川省、贵州省、重庆市地方经济发展和种植农户增产增收发挥了重大作用。但目前生产实践中,有部分高粱田产量水平低,每667 m2产量不足100 kg,比正常单产低2/3以上,个别地块甚至出现基本绝收现象,种植比较收益极低,严重影响种植农户的收益和高粱基地的稳定以及可持续发展。

多年来,开展高粱品种选育及配套高产栽培技术研究与示范推广是国内农业科研、推广机构的工作重点,对高粱低产田成因或障碍因子对高粱产量影响的研究还鲜有报道。改革开放以来,我国农村劳动力数量、结构和农业种、养殖方式发生了巨大变化,直接导致农业生产耕种方式发生转变。曾希柏等认为,低产田除了通常所说的产量低以外,还应该包括耕地本身是否存在障碍或限制因子,而且低产田也是一个相对概念,与其所在区域的农业生产力水平等相关联[1]。因此,分析研究高粱低产田的成因或改造的障碍因子,探讨改良高粱低产田的技术方法和途径,达到改良土壤、用养结合,提升高粱低产田产量和产出效益,为酿酒业提供优质原料,对促进种植农户增收和高粱基地持续稳定发展有着非常重要的现实意义。

1 泸州市高粱低产田地域分布及土壤特点

清代《三农纪》曰:“粱乃劲禾也,喜风雨。蜀多山,山多风雨,故以宜种之地种之,曰蜀黍”。“民国时期,泸州丘陵山区农民以高粱能种于瘠薄土地,广而种之”[2],“乐于成片在田埂、隙地、房前屋后种植”[2]。多年来,泸州市高粱种植区域主要是分布在沿长江、沱江、赤水河河谷的浅丘地区和古蔺县、叙永县部分海拔1 000 m以下的丘陵山区。高粱主要是在房前屋后的坡地、山地种植,土壤肥力水平总体不高,易受旱。多为零星种植,净作面积少,农户一般当做“顺带作物种植”[3]。从地形地貌特点看,泸州北部主要丘陵地区,系四川盆中丘陵区的南缘,南部为四川盆地南缘的盆周山地低中山地貌;从土壤特点看,种植高粱的土壤主要是紫色土和黄壤,也有部分水稻土(系水稻田改作为旱地种植高粱)。总的来讲,坡地多、径流冲刷加剧、水土流失过重,造成土地的薄、漏、旱、瘦,是造成产量不高的原因。20世纪60年代,把改田改土作为最重要的粮食增产措施,大规模地坡改梯、薄改厚[2]。1991年—2005年,泸州市先后实施《以工代赈》《农业综合开发项目》等,累计改造中低产田土13万hm2,占全市耕地面积的9.8%。

2009年以来,四川省把促进酿酒高粱生产发展作为“打造白酒金三角、培育千亿白酒产业”的主要支撑,实施“四川省新增50亿kg粮食生产能力建设项目”等项目,全省高粱产业基地建设一年一大步[6]。通过采取建设高标准农田、现代农业园区,高粱种植规模在局部区域呈集中、规模化趋势十分明显,以泸州市江阳区、龙马潭为例,先后在通滩镇(包括原石寨乡)、黄舣镇,金龙乡、双加镇、胡市镇等乡镇,投入资金,集中改造水稻田为旱地,已经形成较为集中的高粱种植基地,其中江阳区通滩镇高粱种植面积2 666.7 hm2,产值达1.17亿元,延伸产业链年产值近20亿元,于2022年上榜全国乡村特色产业超10亿元镇。2021年全市高粱种植面积2.3万hm2,占全市粮食播种面积的5.6%。

2 泸州市高粱低产田成因与改造的障碍因子分析

曾希柏等[1]认为,低产田是“在现有的正常耕作栽培管理技术水平条件下,因为耕地本身存在的障碍或者限制因子,导致作物生长发育差,产量较当地高产田低10%以上,且年度间变异大的农田”;李兆芬[4]认为,中低产田土低产原因主要是自然环境条件、土壤性状和人为因素影响,杨俊森等[5]认为,四川自然灾害频繁是造成中低产田的原因。笔者认为,泸州市高粱低产田的形成原因和改造的障碍因子主要有以下几个方面。

2.1 高粱低产田形成的主要成因分析

2.1.1农村生产方式的巨大变化

目前在农村从事农业耕作的绝大多数农户都是年龄偏大的“老农民”,迫切需要采取轻简作业方式,减轻劳动强度;传统农业的翻地、深耕已不是常态;高粱直播面积呈区域性扩大的趋势;高粱移栽后的中耕与除草则采用喷施除草剂的方式替代等。据此初步认为,多年来农村劳动力和生产方式发生了巨大变化,导致原有种植高粱的传统栽培技术模式或方式也发生了巨大变化,如传统的高粱-小麦栽培模式(包括小麦预留行种植模式)基本消失,随着农户养猪数量的减少,套作红苕面积也呈减少趋势,在一些地区部分农户在种植一季高粱后就不再种植其他农作物,翌年开春后才收拾田间高粱秸秆并继续种植高粱等,连作效应明显,这些变化的累积,直接导致高粱种植土壤发生物理、肥力的变化,从而导致高粱低产田在一些地方有逐年增多的趋势,最直观的效果就是产量低下、种植效益差。这与李兆芬[4]的观点基本一致。

2.1.2农户施用有机肥数量偏少,酸性土壤面积增多

当前农业龙头企业规模化养猪趋势发展迅猛,在一定程度上压缩了单个农户的养猪数量空间,单个农户散养猪数量呈相对减少甚至不再养猪,农户蓄积的农家肥数量有限,底肥施用农家肥数量逐年未有增加甚至不再施用农家肥做底肥,以尿素为主的化学肥料施用量在追肥环节成为高粱植株生长必不可少的养分,经多年累积、多因素叠加,从而造成土壤肥力衰退、变酸、板结。多年来在田间管理措施中对肥料的不合理利用方式、不合理管理措施尤其是不合理施肥导致耕地有机质下降、养分贫瘠或非均衡化,对耕地酸化、退化作用较为明显,使耕地质量退化并最终形成低产田,这与李兆芬提出的因人为活动影响,耕地质量下降,重用轻养、投入少是造成中低产田低产的原因之一的观点有相同之处[4]。据2006-2009年的土壤测试分析结果,泸州市极强酸性土、强酸性土、酸性土合计占50.7%,微酸性土和中性土、微碱性土占34.9%,总体上是偏酸性土壤面积较大。

2.2 高粱低产田改造的主要障碍因子分析

笔者认为耕地有机质缺乏是导致高粱低产的首要原因,而农户种植高粱过程中有机肥投入严重不足则是导致土壤有机质贫乏的主要原因(见表1)。据调查,高粱低产田的农户多年基本不施或很少施用农家肥、有机肥,主要依赖高粱订单企业免费发放的专用有机肥(40～80 kg/667 m2);其次是偏施氮肥,导致养分不均衡化。由于农家肥、有机肥施用量不足,在作物生长过程中,严重依赖施用化学肥料,磷、钾肥基本未施或施用量偏少,虽也采用秸秆还田方式作有机肥、钾肥的补充,但数量有限。虽然高粱对土壤的要求不严格,在各种类型土壤上均可获得一定产量,但高粱根系发达,吸肥能力强,消耗地力较多,以有机质丰富、土层深厚的壤土产量最高[7]。其次,由于农户不能正确认识导致高粱低产的原因与栽培方式、土壤之间的关联性,片面看重追施化学肥料对高粱的增产作用,就形成了不利于保持土壤健康和植物健壮生长的恶性循坏。据已有研究结果,每生产100 kg的高粱籽粒,大约需要N 2～4 kg,P2O51.5～2.0 kg,K2O 3～4 kg,N、P、K的比例约为1∶0.5∶1.2[7]。可见,土壤有机肥贫(缺)乏、长期偏施氮肥、造成土壤养分非均衡化又为土壤肥力退化、酸化、板结打下伏笔;农户劳动力不足的结构性巨变、农户主动减少土壤深翻、中耕作业,日积月累,减弱了土壤深耕、中耕对熟化土壤、改善土壤结构的作用,反过来又加剧了土壤的结构恶化、板结,从而形成非良性循环,是高粱低产田改造的主要障碍因子。

表1 泸州市某高粱低产田2018—2019年土壤pH值及肥力检测结果

3 酿酒高粱低产田改良的主要技术路径

曾希柏等[1]针对中国低产田改良提出了低产田改良技术策略,包括工程改良、农艺措施改良、生物技术改良,同时也提出了强化政策引导、加大对低产田改良投入以及增粮增效技术研究、加大科技成果转化和示范应用等对策。杨俊森[5]提出改造中低产田的措施有:水利、土地与土壤建设、生物、林业、化学以及农耕农艺措施等。就本地区高粱低产田改良而言,笔者认为当务之急,是要在以下几个方面综合施策,就可以起到改良高粱低产田的良好效果。

3.1 底肥重施有机肥

曾希柏等[1]指出,目前低产田改良上缺乏真正的“治本”技术,我国低产田改良研究整体上还处于以农艺措施为主,所研发的技术及产品大多停留在提高耕地肥力、改善土壤的某些理化性质等方面。低产田改良技术应分为工程改良、农艺措施改良、生物技术改良三个方面。笔者围绕改良高粱低产田,着重在农艺措施改良上连续两年开展了定点试验,取得了较为显著的成效。表1为2018—2019年笔者随机对泸州市某酿酒高粱基地的土壤连续二年定点取样化验检测结果,土壤偏酸、有机质含量低是显著特点。

由表1可见,2018年土壤有机质检测平均结果为29.17 g/kg,按照《全国第二次土壤普查养分分级标准》为3级,可能与油菜收割后直接压青入土有关;N、P、K分别为0.15%,0.06%,2.27%,则分别属于2级(略偏高)、3级、2级。总体上是有机质偏低、氮与钾含量偏高,磷含量缺乏。钾偏高也可能与油菜压青有关(系多年采用此方法)。

经过一年底肥增施有机肥后,再次在该低产田内定点取土样作室内检测,结果表明(表1)土壤pH值有略增,为4.37,但增加不明显;有机质为32.4 g/kg,绝对值增加3.23 g/kg,提高了11.0%,较为明显;N、P的含量都有增加,增加的绝对值分别为0.037%、0.01%;但钾的含量反而有所减少,绝对值减少了0.283%,有可能是取样误差所致。从连续两年的高粱试验产量来看,底肥重施有机肥、磷肥、钾肥的增产作用是非常显著的,见表2。

表2 某高粱低产田底肥重施有机肥试验产量结果

3.2 采用多种耕作方式,深翻土壤、改良土壤结构

当前农村劳动力结构的变化,使传统小农生产模式采用的耕作方式发生了根本性变革,传递到高粱生产过程中,最直接的影响就是农户减少了有机肥的施用量,土壤深翻和中耕强度明显减弱,长期施用化学肥料的叠加效应等综合因素,导致土壤变酸、板结,植物根系生长受阻,产量低下。因此,在目前生产方式下,在丘陵地区(包括部分深丘地区),田块小、农业机械作业受限,一方面必须维系家庭联产承包制度下的小农生产模式,一方面又要减少田间作业强度、推广轻简作业,同时又要保证高粱的产出效益,必须把深翻土壤、改善土壤结构放在重要突出位置,通过多种措施,强化农业技术指导,培训和教育农户,把高粱低产田的“治本”之策交给农户,由小农户在承包地中采取深翻、旋耕等机械手段,达到加厚土壤、熟化土壤、改善土壤物理性状,为夺取高粱高产奠定良好基础。据2021年高粱收获季对龙马潭区金龙乡高粱种植农户熊某的跟踪调查,其在2020年冬季采取深翻土、每667 m2施入100 kg粉碎后的油枯,次年该地高粱长势健壮、杆粗、叶色浓绿、籽粒重,病虫害发生轻微,在田间管理措施基本一致的情况下,比冬季未深翻土、未施油枯的增产15.3%。

3.3 实行套作、轮作栽培

川南、渝西地区多为浅丘沿江河谷地区,旱地以坡地较多,农户栽种高粱、玉米等植株高大的旱地农作物,习惯在行间套种红苕,达到一种多收的目的。在头季高粱、玉米收获后,利用夏末秋初气温较高、有利于植物快速生长的特点,抢种一季速生蔬菜,生长期仅有60 d左右,如小白菜等,或在9月下旬播种油菜、10月中下旬移栽,在次年4月下旬成熟收获,或在9月中下旬栽种一季秋洋芋,在次年2—3月收获;或在9月中下旬播种大头菜、芥菜等,10月中旬移栽,次年2月中下旬收获等模式。实践证明,在高粱行间套种红苕或净作,在高粱收获后,下一茬种植其他农作物实行轮作种植,有利于土壤养分的均衡利用、调节土壤肥力、改善土壤团粒结构,部分缓解或消除使土壤板结、酸性等某些障碍因子,有利于防治病虫草害,有利于农作物的平衡生长和提质增效。如江阳区况场镇红山村,在高粱收获后种植一季大头菜模式,合江县榕山镇高庙子村在高粱收获后种植一季芥菜模式,前后茬作物播种、育苗、移栽时间上不冲突,而大头菜、芥菜种植技术简单、田间管理粗放,既适应了当前农村劳动力缺乏的现状,又实现了高粱地的轮作、翻土,同时种植大头菜、芥菜不施用化学肥料,仅用农家肥(粪水)追肥1次,取得了较好的收益,深受当地农户欢迎。

4 合理、均衡施肥

合理施肥,就是要求在农作物生长过程中,不偏施某一种肥料,尤其是不偏施化学氮肥。针对我国农业生产中偏施氮肥的情况,农业农村部提出“一控两减三基本”,其中一个主要内容就是要控制、逐步减少化学氮肥施用量,从源头上控制或减少人为措施对土壤结构、肥力的破坏,为农作物生长提供良好的基础条件。据联合国粮农组织资料介绍,全球有33%的土壤因侵蚀、土壤有机质流失、养分耗竭、酸化、盐化、板结和化学污染出现中度至高度退化。但是,可持续的管理和精心的耕作技术可以扭转土壤退化的趋势并确保当前和未来的全球粮食安全。据中国农科院黄淮海冬小麦-夏玉米不同施肥制度30年定位试验结果表明,一半化肥、一半有机肥,配施效果最优[8]。可见,要改造低产田,人为的、可持续的管理和耕作技术将发挥重大作用。这与笔者2019—2020年连续两年在同一块高粱低产田试验中增施有机肥、配施钾肥、磷肥后所取得增产效果分析有类似的结论。综合投入产出比,高粱单产300 kg/667 m2,建议底肥每667 m2施商品有机肥100 kg、农家肥1～2 t、磷肥和钾肥各20～30 kg,有机肥、农家肥、磷肥全部作底肥,深翻入土,钾肥50%作底肥,其余与追肥同时施用即可。

5 发展专合社,推动规模化、专业化生产

发展规模化和专业化生产、提升规模效益,是发展现代农业的必然要求。但是丘陵地区农户的承包地分散、零碎,导致高粱种植集中度差,形成规模化、专业化发展有一定难度。在当前生产力条件下,如何因地制宜发展高粱规模化、专业化生产,是实现高粱可持续发展、破解高粱低产田种植效益差的一道难题。江阳区通滩镇在“企业+专合社+农户”生产经营模式下,培育了高粱专业合作社66个、家庭农场214个,推动了高粱生产专业化、规模化、品牌化发展,提高了农产品附加值、拓宽了农民增收渠道。泸县现代农业园区以高粱+油菜为主导产业,主攻优质酿酒专用粮,实行高粱油菜轮作倒茬,覆盖福集镇、喻寺镇、方洞镇等多个镇,在谭坝村、陈田村建设核心区533.3 hm2,年产红粱1 800 t。同样是在丘陵地区,通过高标准农田建设,平整土地、田块调整、修建机耕作业道路,组建农机专合社,开展农机耕地、翻土作业等,现代农业园区建设稳步发展,2022年1月获评四川省五星级现代农业园区,其中泸县粟喻粮油专业合作社在方洞镇陈田村、屈湾村、宋田村、新联村和喻寺镇谭坝村等流转土地100 hm2,种植水稻、高粱和油菜等,有拖拉机4台,微型耕整机15台等农机具,积极推进全程机械化,开展关键环节农机化作业,选择地势平坦区域开展机收高粱展示等,既增加了合作社收入,又带动了当地粮食产业的发展,先后荣获“ 四川省农民专业合作社示范社”等称号。