四川耕地高效持續利用模式研究報告

劉定輝，侯淑華，陳尚洪，陳紅琳，鄭盛華，萬柯均，敖玉琴，楊澤鵬

(1.四川省農業科學院農業資源與環境研究所，成都 610066；2.四川省德陽市農業農村局，四川 德陽 618000)

地力提升與地力常新是耕地高效持續利用的兩翼，同等重要。基于高產高效的持續生產力是藏糧于地必須要解決的問題。四川省地形地貌、氣候生態、土壤類型多樣，形成了豐富的耕地利用模式，“因土因區域”構建基于耕地用養結合，地力常新的新型高效持續利用模式，是既立足當前又面向未來糧食安全的現實需要。農作制，亦稱為耕作制度，是指一個地區或生產單位的農作物種植模式及與之相匹配的養地制度的綜合技術體系。種植模式是指一個地區的作物組成、配置、熟制與種植方式的綜合搭配。種植模式的確立與調整受自然因素和社會經濟因素2個方面的共同影響，氣候變化是影響種植結構調整的重要因素，而社會經濟條件則是驅動種植結構調整的主要因素。耕地高效持續高效利用模式就是農作制和種植模式的有機結合。研究四川農作制的歷史沿革，現有模式的突出問題，合理利用耕地，是藏糧于地的核心要義。土壤不僅是人類的“搖籃”、農業之本，還是糧食安全、水安全和更廣泛的生態系統安全的基礎。它每天直接為全球70億人提供了80%以上的熱量、75%的蛋白質和植物纖維。土壤為人類提供了95%的食物，隨著人口的增加，到2050年，土壤需要多產出60%的食物才能滿足人類的需求。耕地的高效利用必須基于持續利用，維護土壤的持續生產力。土壤不僅對于農作物的生產至關重要，它還具有多種功能：過濾、凈化并存儲水；通過微生物的分解作用來保證物質循環；凈化空氣，是最重要的碳庫；能減緩氣候變化，維持生態系統健康。

我國人均耕地數量僅為世界平均水平的45%，耕地土壤的有機質含量不及歐洲同類土壤的1/2，土壤侵蝕、水土流失、土壤沙化、酸化和鹽漬化面積還在繼續擴大，土壤面臨可持續利用和提高生產力雙重壓力。基于自然生態環境過程的土壤健康維護方案十分重要，修復農田及周邊自然植被和生境，推行免少耕保護性耕作及農作制，秸稈或植物綠色覆蓋，控制土壤侵蝕等。土壤健康是藏糧于地的基本前提和根基所在。

1 農作制度的發展演變

1.1 旱地農作制的發展演變

四川省是中國西南典型旱作農業區，旱作糧食作物播種面積和糧食作物產量均占全省2/3左右，糧食作物種類繁多，產量潛力大，在全國占有突出地位。旱地作物主要包括玉米、油菜、小麥、甘薯、馬鈴薯、高粱、豌豆、蠶豆等。旱地農作制度發展演變大致分為以下幾個階段。

1.1.1 一年多熟間套復種起步階段 中國自唐宋以后，一年兩熟制分布北界基本位于秦嶺-淮河一線，雖然構成一年兩熟制的農作物代有更迭，但基本分布區域以長江流域及其以南地區為主。至唐宋以后隨著人口增加和社會經濟重心南移，特別是清代南方長江和珠江流域人口增多，南部地區出現了一年三熟制，區域農業逐步探索一年一熟向一年多熟間套復種轉變。

1.1.2 一年多熟間套復種發展階段 解放后至20世紀90年代，由于人地矛盾突出，旱地雨養間套作兩熟糧豬型農作制和丘陵雨養農果菜混合制得到逐步發展，盡管該模式勞動強度大，比較效益低，但滿足了當時人口增長對糧食和飼料的需求，穩定發展20余年，形成了中帶三熟三作和寬帶三熟四作種植模式，最具典型的農作模式即為小麥/玉米/甘薯。

1.1.3 多熟間套作快速推進階段 20世紀末期和21世紀初期，因規模化生豬養殖比例大幅度提高，小農戶生豬分散養殖積極性下降，間套作“小麥/玉米/甘薯”逐步向“小麥/玉米/大豆”新三熟模式并存發展。該技術提倡少免耕，發展輕型簡化栽培，具有省工省時特征，在四川資陽、內江、遂寧、眉山等地推廣面積已超過20萬hm2以上。圍繞馬鈴薯多熟種植研究，四川省農業科學院推廣了9套馬鈴薯多熟高效種植新模式，實現了馬鈴薯由一季春作向春、秋、冬多熟種植轉型。該時期全省旱地糧油作物種植模式中，間套作小麥/春玉米/甘薯(或大豆)種植面積最大，其次為小麥-夏玉米、油菜-夏玉米和冬閑土-夏玉米，再次為馬鈴薯/玉米/甘薯等種植模式。

1.1.4 多元化集約型發展階段 受城鎮化及農業生產效益相對較低的影響，從事農業的勞動力明顯減少，一些傳統的農作模式應用面積逐步縮小。特別是在規模化經營主體推動下，農業生產方式發生轉變，總體趨勢是能夠充分滿足機械化生產需求的旱地一年兩熟的油菜-夏玉米和小麥-夏玉米種植面積大幅度增加，而一年三熟間套作種植面積大幅度下降。同時，糧經復合高效種植模式、糧經飼農牧結合種植模式和水肥資源節約型種植模式等均得到充分發展，形成了旱地農業多元化集約型種植格局。

1.2 稻田農作制的發展演變

水旱輪作是西南地區的重要耕作制度，常年實行水旱輪作的稻田175萬hm2左右，分別占稻田面積和耕地面積的52%和30%，成都平原是水旱輪作的典型代表。根據旱季作物的不同，種植方式包括稻-麥、稻-油、稻-菜、稻-薯、稻-肥等。稻田種植模式是作物因素和環境因素的統一體，隨著社會生產力的發展和社會需求的變化而發展變化。結合以川西平原為主的生境利用與種植結構的發展關系，從歷史的演變來看，可劃分為以下幾個時期。

1.2.1 傳統兩熟向新三熟演變階段 20世紀80年代初到90年代中期以兩熟為主，推行發展新三熟時期。逐漸形成了以油-稻、麥-稻兩熟為主體，深度開發晚秋資源的種植結構模式。小春綠肥飼料面積迅速減少，晚秋生境得到進一步利用。增種的晚秋作物種類包括秋紅苕、短期蔬菜(或胡豆青)、秋馬鈴薯等。

1.2.2 稻田新三熟發展階段 20世紀90年代中后期以來，以經濟效益和可持續發展為核心目標的新三熟制時期。為了進一步提高周年種植效益，提高資源利用率和耕地可持續發展能力，調整周年作物布局，形成了菜-稻-菜、春馬鈴薯(或蘑菇)-強化水稻、水稻-秋馬鈴薯/油菜、早中稻-秋菜-遲播小麥等新種植模式。小春綠肥飼料進一步減少，小麥、油菜和蔬菜等占耕地的90%以上，晚秋生境利用程度進一步提高。

1.2.3 多元多熟高效發展階段 21世紀以來，逐步建立了川西平原稻田多元多熟高效種植系統。以提高稻田的周年效益為目標，通過多元化的技術模式配置，大春季將水稻作為穩糧的基本作物，小春季向高效高品質種植發展，以提高經濟效益為核心，進行作物配置。結合近年出現的新蔬菜類型和品種，秋冬春季大力開發高效經濟作物，研究了不同作物的茬口銜接，形成了糧經型、糧糧型、節本生態型等周年高產高效的技術模式。同時，根據冬閑田區生態特點和水稻收獲后長時間空閑，引進生長期短的中藥材等進行種植。生態保護與資源利用相結合，從重點研究糧油高產技術向全面提高種植系統綜合生產能力和經濟效益轉變。

1.2.4 機械化綠色高效農作制初步形成階段 2010年以來，隨著水稻、油菜、小麥等主要作物全程機械化技術和綠色高效種植技術，以及無人機施肥(藥)、播種等現代智慧農機的示范推廣和應用，川西平原水旱輪作區大面積實現了稻-油、稻-麥，以及部分稻-菜等機械化綠色高效生產模式。

2 耕地高效持續利用模式現狀

耕地利用模式是農業周年生產系統，是土壤肥料、氣候生態、農作物、農業環境的綜合體，相互影響又相互作用。利用目的方向不同，模式不同，不同發展階段，利用模式的研究重點和推廣應用的模式也不同。四川地形地貌、氣候生態、土壤種類、作物種類都十分豐富，在人多地少水缺的基本省情下，農業科工作者在社會經濟發展不同階段，構建了豐富的農作制度，為提高糧食產量，解決溫飽問題作出了重大貢獻。從四川農作制度歷史演變過程的分析可以看出，社會經濟發展、農作制的變化、生產力和生產關系的變化引領著耕地持續高效利用模式的變化。從藏糧于地的耕地高效持續利用模式分析，突出表現為“三多三少”的基本特點與現狀。

2.1 研究耕地產出多，研究耕地地力變化少

在相當長的一段時間里，為了解決溫飽問題，提高單位面積產出，通過間套作，育苗(秧)移栽找茬口，構建了豐富的農作制度。在20世紀80年代到21世紀初，旱地“麥玉苕”旱三熟就是典型代表，居國內外領先水平，形成了旱地農作模式的骨干框架。根據當地實際和種植目標，植入大豆、花生、西瓜、棉花等作物，提出了一年四作五作等農作模式，個別地方甚至提出了一年七作八作的模式，是四川耕地利用模式研究與創新最輝煌的時期。在稻田“稻麥”“稻油”輪作模式基礎上，利用秋冬季光熱資源，植入蔬菜、馬鈴薯、綠肥等作物，構建了四川省稻田“新三熟”種植模式，大大提高了糧食產能。但是，這些模式共同的特點以原糧折算，追求產出的最大化。

2.2 研究施肥數量多，肥料利用率和周年調控少

隨著化肥工業的發展，伴隨農民工進城，農村勞動力短缺問題凸顯。農業生產上化肥用量開始日益增長，生產作業成本上升，農作制度研究開始向簡化方向發展，作物種類少，操作簡單，效益高成為一種農作制度的基本研判。這個時期不再追求熟制的提高，化肥的施用成為了農作制度研究新的熱點，主要集中在基于高產高效的適宜施肥量，而且重點是單一作物的施肥量和施肥技術，對肥料利用率和周年的調控研究少，也缺乏施肥對環境影響的研究。

2.3 研究模式多，研究機械化作業少

在農作制度改革創新研究過程中，主要圍繞高產高效、作物茬口銜接優化、作物多樣性利用、耕作方式、施肥量及施肥技術等方面，而且是基于人工操作和部分機械化。隨著生產方式的轉變以及農業農村現代化的新需求，農作制度如何適應機械化的要求，機械如何實現農作制度的作業要求成為主要矛盾。近年來，構建了水稻-小麥、玉米-小麥、水稻-油菜、玉米-油菜、玉米/苕(大豆)-小麥、小麥-玉米/甘薯、玉米-馬鈴薯等“糧-糧(油)”型利用模式，圍繞機械化進行了改革創新，也提出了玉米-油菜，小麥-玉米等兩熟周年機械化生產模式，但耕地利用率和產出率下降是一個不容忽視的問題，一定程度上，機械化率的提升降低了糧食的產能。

3 耕地高效持續利用存在的主要問題

3.1 與機械化發展方向不相適應

機械化是農業的根本出路，機械化率低嚴重制約了農業現代化。傳統間套作技術提高了土地產出率和利用率，但不宜機械化的問題客觀存在。大機器進不去，小機器跑不動。三熟改兩熟，機械化作業效率提高，生產水平下降，這兩個突出問題是耕地持續高效利用模式的卡脖子問題。

3.2 缺乏養分周年平衡研究與科學施肥關鍵技術

在構建農作制度的過程中，針對單季作物需肥及施肥技術的研究很多，如何根據前作后茬作物的養分需求，土壤養分平衡計算分析，提出提高養分利用率的周年調控方案與關鍵技術是一個短板，也是防治過量施肥導致耕地退化(酸化、板結等問題)的重要途徑。

3.3 機械化背景下的茬口擠壓問題突出

不斷提高機械化率是農業現代化的必然要求，四川農機化率持續提高，但作物之間相互擠壓播期的問題十分突出。小麥、油菜凈作后，玉米不得不夏播，夏播玉米的產量和穩定性難以保障，遭遇季節性干旱和病蟲危害的風險加大。水稻直播后生育期推遲，擠占了小麥油菜的最佳播種時期，小麥油菜的收獲推遲，又進一步擠占了水稻的最佳播種時期，形成惡性循環，降低了糧食綜合產能。

4 耕地高效持續利用的對策建議

耕地持續生產力是藏糧于地戰略的根本，如果耕地生產能力下降了，甚至喪失了，就無法實現藏糧于地的重大目標，構建既立足當前又面向未來的耕地高效持續利用模式至關重要。就此，提出以下對策建議。

4.1 構建基于機械化的新型間套作高效利用模式

間套作是傳統農業的精華，間套作解決了提高耕地利用率，生物多樣性防控病蟲害發生流行，耕地用養結合等問題。隨著高標準農田建設的深入開展，農田基礎設施配套水平不斷提升，耕地地塊零碎化的問題得到有效解決，借鑒歐美經驗，構建區域尺度的間套作模式，不局限于一個田塊內的間套作，而是田塊之間，或者幾個田塊之間，形成大尺度的間套作和輪作格局，耕地用養結合農作模式。

4.2 開展周年養分調控的研究和技術集成

針對化肥利用率低的問題，開展不同農作制度養分周年平衡的研究分析，集成周年養分調控和科學施肥技術，建立一個新的農作制度周期肥料利用率測算方法和指標體系，提高肥料利用率。

4.3 突破育苗栽苗重大技術與裝備

育苗依然是解決茬口優化銜接的關鍵技術。機械育苗、機械栽插是未來解決茬口矛盾，建立耕地高效持續利用模式的關鍵瓶頸技術。要在育苗機械、育苗基質、育苗技術，栽苗機械、栽苗技術、土壤耕作等環節取得突破。