謝開云,王曉雪,王鳳義,2*
(1.國際馬鈴薯中心北京聯絡處,北京 100081;2.東北農業大學,黑龍江 哈爾濱 150030)
人口的持續增長和耕地不斷減少,是長期困擾著世界糧食安全的兩個重要因素。全世界人口從16億(1900年)增加到60億(2000年),增長了近4倍。中國人口增長了3倍,從1900年的4.26億增加到2000年的12.75億。聯合國人口司預計,到2050年世界人口將增加到95~100億,比現在再增加35~40億。今后20~30年中國人口將從13.21億(2007)增加到15~16億,再增加2~2.5億人口。人口學家預料,到21世紀末,全球人口至少要超過120億,比2000年增加2倍[1]。
與此同時,由于發展中國家的經濟發展和城鎮化進程,全球耕地面積正迅速減少。自20世紀70年代末以來,中國失去了以前用于生產糧食的大量耕地。根據國土資源部每年的《國土資源公報》顯示,2000~2006年間,全國共凈減少耕地728萬hm2,年均耕地凈減面積為104萬hm2。直到2007年后,耕地凈減少的勢頭才得到控制。
在中國,緩解人口增加和耕地減少而引起的糧食安全問題,主要靠提高作物單產和提高土地利用率。由于我國水稻、小麥、玉米三大糧食作物的單產水平已遠高于世界平均水平,進一步提高它們的產量難度較大,靠三大糧食作物單產增加來緩解糧食安全問題潛力有限[2]。而我國馬鈴薯種植面積較大,單產水平較低,增產潛力較大。而且在我國南方的12個水稻種植省區,存在著1 600多萬hm2的冬閑稻田,其中已有少部分種植油菜、綠肥、蔬菜和馬鈴薯等作物,大部分稻田處于休閑狀態。這12個省區都嘗試過在冬閑田上種植秋、冬季馬鈴薯,均獲得了較高的產量和較好的經濟效益。充分利用冬閑稻田種植馬鈴薯既可增加糧食生產又可提高農民收入。
中國是水稻的起源地之一,至今已有7 000多年的種植歷史。目前水稻是中國第一大糧食作物,基本上在全國各省區都有種植。水稻是一種喜溫好濕的短日照作物,根據活動積溫(≥10℃)、降雨量、日照時數和海拔等不同,全國分為6個稻作區,分別為華南雙季稻稻作區、華中雙季稻稻作區、西南高原單雙季稻稻作區、華北單季稻稻作區、東北早熟單季稻稻作區和西北干燥區單季稻稻作區。1949~2007年,我國水稻播種面積從2 570.8萬hm2提高到2 891.9萬hm2,只增加了12.5%,但稻谷總產量卻從 0.48億 t增加到 1.86億 t,增加了287.5%。這得益于水稻品種改良和綜合高產配套技術,特別是雜交水稻的廣泛應用[3]。
從1997到2007年的11年中,中國水稻年平均播種面積和年平均總產量分別為2 936萬hm2和18 426萬t,年播種面積和年總產量都有一定的波動。1997~2003年面積減少、單產下降;2004年之后,有所回升。從1997~2007年間,全國水稻公頃單產一直在6 061~6 433 kg之間徘徊(表1)。
2007年全國水稻種植面積為2 891.9萬hm2,占糧食作物總種植面積的27.4%,占全國糧食總產量的37.1%。水稻播種面積和產量較大的南方水稻生產省區有湖南、江西、安徽、廣西、四川、湖北、廣東、云南、浙江、福建、貴州和重慶12個省(區),其水稻播種面積和總產量分別占全國的74.4%和71.6%(表2)。
馬鈴薯是在1600年前后經歐洲引入到中國的,距今只有400多年的歷史。與水稻播種面積增長緩慢相比,馬鈴薯的種植面積增加較快。馬鈴薯種植面積從1950年的155.9萬hm2,增加到2006年前后的500萬hm2左右,增幅達184%~221%,總產量也增加到了2006年前后的7 000萬t左右,增幅達 639%~748%。在過去的10年中,全國馬鈴薯的種植面積都在400萬hm2以上,年總產量在5 600萬t以上,2006年達到了7400多萬t(表3)。

表1 1997~2007年中國水稻生產概況Table 1 Rice production in China(1997-2007)

表2 2007年中國各地區水稻種植概況Table 2 RiceproductionindifferentregionsinChinain2007

表3 1997~2007年中國馬鈴薯生產概況Table 3 Potato production in China(1997-2007)
到2007年,馬鈴薯已成為中國第四大糧食作物。中國馬鈴薯種植面積和總產量,已位居世界第一,均約占全世界的1/4。盡管如此,我國馬鈴薯種植面積和單產還具有很大的潛力。由于馬鈴薯的水分利用率較高,而且是收獲營養器官,不會出現禾谷類糧食作物顆粒無收的現象,所以在廣大的干旱和半干旱地區將會有更多的耕地用于馬鈴薯生產。目前在中國南方有1 333~2 000萬hm2冬閑稻田,部分省區已嘗試稻田中種植馬鈴薯,產量和經濟效益均不錯。由于這種種植方式不與其他農作物爭地,有較大的發展潛力。此外,我國在過去10年中產量基本上在每公頃15 t左右徘徊,與世界平均產量有一定的差距,與發達國家的差距更大,只有其產量的1/3左右,產量增加潛力巨大。
根據我國馬鈴薯種薯栽培制度和類型、品種類型,結合馬鈴薯生物學特性、參照地理、氣候條件和氣象指標,將中國馬鈴薯種植分為四個栽培區:①北方一作區:包括東北三省、內蒙、河北、山西、陜西、寧夏、甘肅、青海和新疆等省區的大部分和全部,本區種植面積占全國的50%左右;②中原二作區:包括遼寧、河北、山西、陜西等省的南部,以及湖北、湖南、河南、山東、江蘇、浙江、安徽和江西,本區種植面積占全國的10%左右;③南方二作區:包括廣西、廣東、海南、福建和臺灣,本區種植面積占全國的5%左右;④西南單雙季混作區:包括云南、貴州、四川、西藏及湖南、湖北部分地區,本區種植面積占全國的35%左右。
盡管各地區每年的種植面積有所變化,甘肅、內蒙、貴州、云南、重慶、四川、陜西、黑龍江、寧夏和山西10個地區都保持在前10位。這10個省種植面積約占全國的85%,總產量占全國的82%(表4)。雖然其他一些省區也有較大面積的馬鈴薯生產,但因為統計原因沒有將馬鈴薯列于表4中,這些省區包括廣西、山東和河南。

表4 2007年中國不同地區馬鈴薯種植概況Table 4 Potato production in different regions in China in 2007
目前在我國南方12個適宜種植馬鈴薯水稻生產省區中,晚稻收獲后,有1 600多萬hm2的稻田在冬季處于閑置狀態(表5)。以湖南為例,每年收獲晚稻后,有近250萬hm2的冬閑田,其中晚稻收獲后到早稻插秧前的半年時間里完全不種任何作物的冬閑田就超過130萬hm2[4]。這些冬閑稻田,除了小部分種植冬季蔬菜、油菜和綠肥外,大部分冬閑稻田沒有被利用,而此時的水、熱、光、溫條件正適合馬鈴薯生長,因此利用冬閑田種植馬鈴薯潛力巨大。
從表5可以看出,2006年12個南方水稻種植省區都開始了在冬閑稻田種植馬鈴薯,總種植面積達到64.25萬hm2,不同省區種植面積從4 200 hm2到17萬hm2不等,其中江西省種植面積最小,云南省種植面積最大。12個省區冬閑稻田馬鈴薯種植面積只占全部冬閑稻田的3.93%,少的江西省只占0.22%,多的云南省也只占17%。在冬閑田種植面積最大的廣西自治區,全區馬鈴薯種植面積達12.07萬hm2,全部在冬閑稻田中生產,也只占其冬閑水稻田的10.1%。而浙江、廣東和江西三省盡管馬鈴薯種植面積不大,但其馬鈴薯生產全部在冬閑稻田中進行。而在馬鈴薯主要生產區,如貴州、云南、重慶、四川和湖北,冬閑稻田種植馬鈴薯的比例較低,分別為4%,30%,6%,13%和30%。

表5 2006年部分省區休閑稻田馬鈴薯種植情況Table 5 Potato production in fallow rice fields in some provinces in 2006
在南方稻區利用冬閑稻田進行馬鈴薯生產,包括冬作馬鈴薯和小春作馬鈴薯[5]。冬作馬鈴薯指南方地區10月末~11月中旬播種,翌年2~3月收獲的馬鈴薯生產,包括海南、臺灣全部、廣東、廣西大部、福建、云南南部,其他省份在低熱河谷地帶也有零星分布,所需氣候條件是沒有霜凍或僅有輕微霜凍不至于對產量影響太大,目前馬鈴薯播種面積為22萬hm2左右。近年,通過研究、推廣冬季稻田生產的配套技術,水稻、馬鈴薯輪作已較為普遍。在廣西玉林地區,充分利用光照充足、雨量充沛、無霜期長的自然優勢,通過全力推廣稻草覆蓋免耕技術,雙季稻加冬馬鈴薯的種植模式,實現了農業增效和農民增收。小春作馬鈴薯指12月底~翌年1月播種,4月末~5月份水稻播種前收獲的馬鈴薯,除海南、臺灣外的所有長江以南各省均有分布,其中廣東、廣西僅少量分布,其它省福建、浙江、江西、湖南、貴州、云南、四川、重慶均有較大種植面積,目前這種種植方式大約有53萬hm2[5]。在有些省區,如湖南,目前中稻和一季稻面積正在逐年擴大,馬鈴薯與水稻輪作搭配種植,己被農民接受和應用。
(1)價格優勢:馬鈴薯在休閑稻田的產量一般每公頃可達到15~22.5 t,高的可達到30~45 t。由于這些馬鈴薯是在淡季上市,銷路較好,價格較高。按每千克1.0元計,每公頃產值15 000~45 000元,在市場渠道較好的地方,如廣東,每千克可達到1.6元。冬閑稻田中種植馬鈴薯可獲得比與其他冬季作物的更高的經濟效益。
(2)資源優勢:在南方地區,冬季陽光充足,溫度適宜,降雨適中,特別適合馬鈴薯生產。而且冬閑稻田資源十分豐富,目前種植馬鈴薯的比例不到4%,如果提高到10%,則可種植160萬hm2的馬鈴薯,只需要在目前的種植面積上增加100萬hm2。這樣可以提高土地的復種指數、充分利用自然資源,卻不會與其他農作物競爭耕地。
(3)栽培優勢:“早稻-晚稻-馬鈴薯”或“中稻-馬鈴薯”等水旱輪作模式,有利于改善土壤理化性質并減少病蟲危害。一些馬鈴薯的土傳和種傳病害,如青枯病、環腐病和瘡痂病等,通過一次或兩次水耕后,可完全消除或顯著減輕。
(4)環保優勢:種植馬鈴薯或采用稻草覆蓋的栽培方法,可減少冬季閑田的CO2排放量[6]。在一些水稻產區還可顯著減少因焚燒稻草帶來的空氣污染,嚴重時還影響當地機場正常的飛行。由于冬閑田種植馬鈴薯多采用稻草覆蓋全免耕種植技術,或者稻草包芯種植技術,增加了稻草還田的數量,進而可增加土壤有機質含量。
種薯問題。小春作馬鈴薯生產的種薯需要從北方或高海拔地區調種,南方二作區和冬作區馬鈴薯種薯的主要來源是東北地區,西南混作區馬鈴薯種薯的主要來源是西南高海拔地區[7]。由于種薯供應體系不健全,無論是當地政府統一調種還是由農民自發販運種薯,從東北地區調運種薯都存在著成本較高且質量得不到保證,品種混雜、種薯帶病、物理損傷、品種不適宜等問題經常發生[5]。近年來,在西南高海拔地區逐漸開始了種薯生產,這種就近供種方式在品種適應性、生理年齡調節、保證供應及時和降低成本上有一定優勢,但在種薯貯藏管理和防凍害上還有待進一步完善[8]。
品種問題。在冬閑稻田中種植馬鈴薯,存在著品種不適宜和品種混雜。在一些地區,品種選用不當,給栽培管理帶來很大困難,生產效果不佳。一些稻谷產區,由于育種力量薄弱,品種依靠從外地引進,缺乏適宜南方冬季生產特殊環境條件的品種,如中早熟品種、抗晚疫病品種、加工品種和耐霜凍品種等。
病蟲害問題。由于我國種薯缺乏嚴格的檢疫和監控,混亂的種薯調運使病蟲害蔓延到冬閑田中。由于南方地區冬季濕度大,溫度適中,一些病害發展迅速。在四川、重慶和廣西等地晚疫病非常嚴重,在云南地區馬鈴薯青枯病、斑潛蠅等危害也較為嚴重[2]。病蟲害防治不當,如防治時機和藥劑選擇不當,既加重了環境污染,又增加了防治成本。在晚疫病流行的地區,預測預報和防治體系還不健全,往往錯過防治的最佳時期,使得病害難以控制。
霜凍問題。在中國南方,12月底~1月底氣溫容易驟降,突然的天氣變化可能引發霜凍,正處于敏感階段的冬種馬鈴薯易遭受霜凍害,從而使其大面積減產甚至絕收。如果12月底到1月份播種,此時遭遇低溫,會影響出苗、造成減產,而且出苗后長期的低溫陰雨造成光合產物不足,大部分植株出現黃葉。部分稻田馬鈴薯播種較淺、覆蓋薄,會有部分種薯受凍爛種。如果在10~11月已播種,在12月底~1月底期間遭遇霜凍,嚴重的情況下,青苗凍死造成絕收[4]。由于馬鈴薯普通栽培種通常不耐霜凍,近年南方冬作馬鈴薯種植面積不斷增加,如果不解決這一問題,一旦遭受霜凍,將造成巨大損失。
種植技術問題。在南方冬閑稻田上種植馬鈴薯,大多數在小塊田地中進行,不適合機械化栽培,在一定程度限制了種植規模的擴大。先進的高產綜合配套栽培技術,如地膜覆蓋及稻草免耕栽培等新技術普及率低。在肥料施用方面,經常出現使用化肥量過大、配方不夠合理、有機肥施用不足、或過于依賴復合肥等問題。
貯藏和運輸問題。由于冬閑稻田種植的馬鈴薯一般都沒有充分成熟就收獲,塊莖幼嫩、含水量高,給貯藏和運輸帶來一系列的問題。收獲期在4、5月份時,進入南方的梅雨季節,雨水多,氣溫高,馬鈴薯貯藏和運輸中易發生腐爛。
使用高質量的種薯。在當前情況下,如果從北方調運種薯,盡可能找信譽好的種薯生產者購買種薯。在西南地區,如果使用自留種,則可以通過正常選擇等方式,提高農民自留種薯質量。西南山區高海拔地區生產的種薯,其質量可以與東北主產區的種薯媲美,可作為西南冬種區馬鈴薯種薯的重要來源,降低成本,減少長途運輸中的損失。當前,需要進一步提高西南山區的種薯生產能力,加強、優化基礎設施建設,保證種薯供應。
篩選適宜的品種。充分利用現有的品種資源,篩選適宜當地的冬作馬鈴薯品種。西南地區育種已有較好的基礎,如湖北選出的南中552,云南選出的抗青9-1和合作88等已經在西南冬作區推廣。在品種選育研究中,需要將抗寒品種的選育作為冬作區馬鈴薯新品種選育的目標之一[9]。生育期適中、抗晚疫病和霜凍、適合不同用途新馬鈴薯品種的育成將大大促進冬閑田馬鈴薯生產。
技術改進。改進目前的種植技術,如稻草覆蓋免耕技術,雙膜覆蓋防凍害栽培技術,大壟雙行栽培技術,寬壟覆膜栽培技術等。針對冬作防凍、防澇、防雜草、防病害等需要,采用適當的種植技術,提高單產、降低生產成本。改進測土配方施肥技術,綜合考察前茬水稻的施肥情況和冬作馬鈴薯的需肥特性,推廣應用科學、簡便、實用的施肥技術。建立優質高效栽培技術規程,使栽培管理更加科學化。借鑒國際先進的病蟲害綜合防治理念和技術,最大限度減少病蟲害造成的損失。
市場開拓。利用冬閑田生產馬鈴薯,由于在上市季節上有優勢,通常售價較好,但隨著在南方種植面積的擴大,也出現了收獲期集中、大量上市的問題,因此馬鈴薯除了供應省內及周邊地區市場外,還需要拓展北方市場,甚至海外市場。當前,各地多出現公司加農戶的訂單模式,或農民自發成立的行業協會、合作社等,集中了散戶,增強了貯運能力[10],一定程度上促進銷售,拓展了市場。南方冬閑田種植的馬鈴薯,可在3~5月收獲,可解決加工企業這一時期原料短缺的問題。通過延長貨架期和改進包裝等方式,可以增加鮮食馬鈴薯的銷售量,拓展鮮食品種的市場。
加強科學研究。冬閑稻田種植馬鈴薯,具有特殊的季節性和區位性,品種研究時需要考慮抗晚疫病、耐霜凍、耐熱及中早熟性等特征。栽培技術研究,需要考慮適宜的免耕技術、壟作技術和各種覆蓋技術等。
水稻是中國第一大糧食作物,但靠增加水稻種植面積和提高水稻單產來增加糧食供應潛力有限。而馬鈴薯在面積增加和單產提高上都有很大的潛力,可為糧食安全做出重要貢獻。在中國南方12個主要水稻省區的1 600萬hm2冬閑稻田中,目前只有4%左右的種植了馬鈴薯。由于種植馬鈴薯具有多種優勢,種植效益較高,冬閑稻田種植馬鈴薯的面積日益增加。
冬閑稻田種植馬鈴薯還存在著種薯質量差、品種用途單一、局部地區病蟲害嚴重或易受霜凍影響等問題,同時種植、貯藏和運輸技術還需進一步提高。通過種薯質量的提高、多用途新品種的選用、栽培技術改進、市場拓展和科學研究的加強,可保證冬閑稻田馬鈴薯生產的持續發展。增加冬閑稻田的馬鈴薯種植,可為中國的糧食安全及提高南方稻區農民收入做出重大貢獻。
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