南方冬閑田綠肥鮮食兩用蠶豆產業發展策略及建議

周恩強,周 瑤,姚夢楠,趙 娜,繆亞梅,魏利斌,金建華,王學軍

(江蘇沿江地區農業科學研究所,南通 226541)

冬閑田是指冬季沒有播種而一直空閑的土地[ 1]。 由于南方各地氣候差異大,再加上耕作制度多樣,冬閑田閑置的時間長短不一。 近年來冬閑田面積有逐年擴大的趨勢,給農業帶來了極其不利的影響,如何有效開發和利用好“冬閑田”,提高土地產出率、資源利用率,促進農民增收農業增效,成為當前農業生產中的一項重要工作。 利用冬閑田種植綠肥鮮食兩用蠶豆,符合現代農業的發展要求,對減少化肥施用,培肥地力,提高土地利用率,保護生態環境,提升農產品質量,推動綠色有機農業的可持續發展具有重要意義[ 2-3]。

1 南方冬閑田利用現狀

1.1 南方冬閑田現有面積

根據《中國統計年鑒2020》[ 4]統計數據(表1),2020 年南方15 個省(區、市)共有農作物種植面積7 802.68 萬hm2,占全國農作物面積總數的47.02%;其中糧食作物面積4 780.98 萬hm2,在全國占比41.19%;并且南方15 個省(區、市)中的稻谷、小麥、玉米、豆類和油料面積在全國占比20.02%—78.40%。 由此可見,南方農業生態系統在我國整個農業生態系統中占有重要地位,維護和保持南方農業生態系統對于農業可持續發展尤為重要。 但南方各地冬季農田撂荒而形成的“冬閑田”,約占整個耕地面積的50%—60%,有的地方甚至達到80%—90%[ 5]。 據不完全統計,我國南方有冬閑田2 000 多萬hm2,其中廣東冬閑田面積在130 萬hm2以上,湖南和廣西冬閑田也在120 萬hm2左右,福建冬閑田面積不少于60 萬hm2[6]。 這些冬閑田在水稻收獲后一般閑置4 個月以上,不僅造成全年光照、積溫、降水等自然資源的浪費和直接的經濟損失,還會引起水土流失等生態環境問題,不利于農業的可持續發展。

表1 2020 年中國南方15 個省(市)農作物和糧食作物面積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 冬閑田形成原因

研究發現,造成大量冬閑田形成的原因較多,綜合分析主要為以下幾個方面[ 1,7-8]:(1)土地較分散且部分土地質量差,造成整地和收割成本增加;(2)農業生產效益增幅較小,而成本增幅較大,收益率達不到預期,農民生產積極性降低;(3)農業勞動力缺失;(4)農業基礎設施薄弱,生產條件差,農民種收難度加大;(5)農作物之間換茬存在矛盾,且農戶意識薄弱,茬口問題無法有效安排;(6)自然災害頻發,造成農業生產上的直接損失。

1.3 冬閑田利用模式

為解決冬閑田和土地退化的問題,各地區政府和科研推廣機構研發了多種種植模式。 冬閑田不僅可以種植牧草[ 9-10],帶動水產和畜牧業發展,形成“種草養魚養畜”高效生態種養新模式。 杜光波等[ 11]提出“豬-沼-草-鵝種養”新模式、楊代鳳等[ 12]開發了“稻-蝦-草-鵝高效循環種養”新技術、周萍[ 13]和皮金華[ 14]創建的“種草養魚高效生態養殖”模式,不僅能解決冬閑田問題,還能給農業生產者帶來巨大的經濟收益;冬閑田還可以種植綠肥,培肥地力,推動農業持續健康發展[ 8,15]。

2 綠肥、鮮食兩用蠶豆種植模式及效益

蠶豆是豆科豌豆屬一年生或越年生草本植物,又名胡豆、南豆、佛豆、羅漢豆、蘭花豆等,是糧、飼、菜、肥兼用的經濟作物[ 16],其蠶豆殼和蠶豆秸稈不僅可以作為動物飼料[ 17],也可以作為食用菌栽培的優良原材料[ 18]。 蠶豆在我國已有約兩千年的栽培歷史,可在我國的大多數省份種植,其種植面積達130 萬hm2,占世界種植面積的45.7%,為世界第一[ 19]。 鮮食蠶豆是指在灌漿鼓粒期,采摘新鮮嫩豆莢獲得的供食用的鮮籽粒[ 20]。 鮮食蠶豆因其營養豐富,富含蛋白質、維生素、糖類、膳食纖維等,且脂肪含量低,味道鮮美,而成為人們喜愛的豆類蔬菜[ 21]。

2.1 綠肥、鮮食蠶豆周年種植模式

20 世紀80 年代以前,蠶豆以收干為主,后逐漸向“干改鮮”模式發展,品種是影響鮮食蠶豆產業發展的直接因素,近年來專家們選育出一批優質的鮮食蠶豆專用品種。 其中,江蘇沿江地區農業科學研究所培育出優質大粒的綠肥鮮食兩用蠶豆品種‘通蠶鮮6 號’[ 22]、‘通蠶鮮7 號’[ 23]和‘通蠶鮮8 號’[ 24];云南省玉溪市農業科學院培育出中熟、中莢、中粒型優質鮮食蠶豆品種‘玉豆4 號’[ 25]和早熟高產優質鮮食蠶豆‘玉豆3 號’[ 26];甘肅省臨夏州農業科學院選育出糧菜兼用型春蠶豆新品種‘臨蠶13 號’[ 27];浙江省麗水市農業科學研究院選育出秋播大粒型鮮食蠶豆新品種‘麗蠶1 號’[ 28]。 為了配套鮮食蠶豆種植模式,提高種植效益,研究人員研制出各類多元多熟高效周年種植模式。 既有大棚黃秋葵-鮮食蠶豆[ 29]一年兩熟制;也有鮮食蠶豆-玉米-大豆[ 30]、鮮食蠶豆-鮮食玉米-超級晚稻[ 31]等一年三熟制;還有鮮食蠶豆-榨菜-無籽西瓜-秋豌豆一年四熟高效種植模式[ 32]。 此外,研究形成了鮮食“蠶豆∕春玉米+大豆-秋玉米∕秋大豆”[ 33]和大棚“鮮食蠶豆∕大葉枸杞∕茗荷+絲瓜+番茄”[ 34]一年五熟周年種植模式。 這些周年高效種植模式具有培肥地力、合理時空配置、茬口銜接緊密等特點,不僅能夠更大程度地利用自然資源,還能夠帶來更高的經濟效益。

2.2 綠肥、鮮食蠶豆種植效益

綠肥、鮮食兩用蠶豆是隨著農業產業結構調整及農業可持續發展而產生的蠶豆產業新類型,在每公頃收獲15 t 鮮莢的基礎上,還能夠生產21 t 經濟綠肥并固氮225 kg。 種植綠肥、鮮食兩用蠶豆不僅能夠產生較大的經濟效益[按浙江以南等早上市地區鮮莢4.0 元(人民幣,下同)∕kg 計,產值可達6.0 萬元∕hm2],還能夠改良土壤,培肥地力。 綠肥、鮮食兩用蠶豆品種及其種植模式都已發展成熟,大面積推廣種植不僅可以解決南方“冬閑田”問題,還能促進農業可持續發展。

3 冬閑田綠肥、鮮食兩用蠶豆發展需求

研究表明,南方冬閑田綠肥、鮮食兩用蠶豆生態高效技術研發利用具有以下優勢:①解決南方冬閑田問題,多收獲一季作物,從而提高農民的收入;②綠肥鮮食蠶豆多元多熟高效種植模式,能夠充分利用溫光資源,提高周年種植效益;③產生了大量的經濟綠肥,可減少化肥的使用量,提高耕地質量和土壤中有機質;④可減少環境污染,保護生態環境,利于美麗鄉村建設。 該技術的研發利用符合國家糧豆輪作、藏糧于地的“綠色、高效、生態”重大科技需求,在南方冬閑田的綜合開發利用、重金屬污染修復[ 35]、糧豆高效輪作、耕地輪作休耕、綠色生態高效農業及鄉村振興戰略中發揮重要的技術支撐作用。

3.1 符合政策發展規劃

各級政府針對冬閑田的開發利用相繼出臺一些措施。 2015 年4 月10 日農業農村部發文:南方冬閑田亟待開發利用;2016 年3 月20—23 日全國農業技術推廣服務中心在江西開展了“糧豆綠色高效種植模式調研”活動,并考察了“鮮食蠶豆-早稻-晚稻”種植模式。

3.2 符合農業產業結構調整的需求

隨著全國經濟的快速發展,實施農業產業結構調整勢在必行[ 36]。 而“綠色高效生態”為我國各地農業“調結構、轉方式”的主要抓手。 根據國家“一控、兩減、三基本”的政策要求,發展綠肥鮮食兩用蠶豆可以達到一控(秸稈還田覆蓋地表,減少水分流失)、二減(減少化肥、農藥)、三基本(農作物秸稈得到有效利用)中的基本要求,也符合國家生態農業發展基本要求。

3.3 符合市場需求

鮮食蠶豆在南方各地均有消費,是市場不可或缺的豆類蔬菜品種之一,和鮮食玉米、鮮食大豆、鮮食豌豆合稱為“四青作物”,已成為南方地區農業結構調整的特色作物。 上海市場鮮食蠶豆每年鮮莢銷量約70 萬t,同時速凍加工企業發達,僅南通市速凍加工企業就近40 家,年加工量25 萬t 左右,表明鮮食蠶豆具有較大的市場空間。

3.4 符合綠色生態需求

鮮食蠶豆采收鮮莢后,每公頃可生產21 t 左右的綠肥,綠肥埋青可明顯提高土壤有機質含量,改良土壤;同時每公頃可固氮225 kg,相當于生產450 kg 的尿素,生態效益顯著,符合國家綠色生態需求。

3.5 符合種植制度改革的需求

鮮食蠶豆收獲鮮莢,較收獲干籽蠶豆提早近1 個月的時間,能有效安排茬口,不影響水稻等后茬作物的正常生長;收獲期顯著縮短,可利于間套作作物的合理安排,使間作套種組合模式變得更加豐富;綠肥埋青和根瘤菌的固氮作用,能明顯減少后茬作物化肥的使用量,提高水稻等后茬作物的品質和產量。

3.6 符合高效益需求

據統計,近年干籽蠶豆收購價在4.8 元∕kg,每公頃產值0.75 萬元左右。 南通地區鮮食蠶豆品種‘通蠶鮮6 號’‘通蠶鮮7 號’‘通蠶鮮8 號’鮮莢產量約15 t∕hm2,鮮莢銷售價格在2 元∕kg,每公頃產值3.0 萬元;而福建、浙江、江西等地上市更早,效益更高,一般產值可達6.0 萬元∕hm2以上。

4 冬閑田綠肥鮮食兩用蠶豆發展策略及建議

4.1 篩選適宜于南方的綠肥、鮮食兩用蠶豆品種

根據南方各地氣候條件、耕作制度類型、種植習慣及消費特點,圍繞“高效、綠色、生態”目標,篩選適宜于不同產區大面積推廣應用的外觀商品性好、內在品質佳的綠肥、鮮食兩用蠶豆優良品種,為冬閑田綜合利用提供品種支撐。

4.2 研發稻茬免耕鮮食蠶豆栽培技術

圍繞季節緊、土壤濕度高、播種難度大等因子開展鮮食蠶豆稻茬免耕栽培技術研究。 鮮食蠶豆稻茬免耕技術可減少耕地、旋耕兩道作業程序,降低能源消耗和農業生產成本,也能縮短作業時間以爭取農時,為秋季鮮食蠶豆播種創造時機。

4.3 研發鮮食蠶豆春化早熟栽培技術

根據南方不同產區的氣候特點,通過對各產區設施及露地春化蠶豆的適宜播期、適宜密度、株型控制等技術進行研究,研發出南方綠肥、鮮食蠶豆促早栽培技術并大面積推廣與應用,使鮮莢提早上市15 d左右。

4.4 配套南方鮮食蠶豆綠色標準化生產技術

在不同產區生態條件的基礎上,開展綠肥、鮮食兩用蠶豆優質高產、氮肥減量、病蟲害綠色綜合防控等生產技術研究,優化集成適宜品種配套的綠色標準化生產技術體系。

4.5 優化周年高效種植模式

圍繞“周年高效、綠色生態”目標,在篩選品種和綠色生產技術研發的基礎上,開展綠肥鮮食兩用蠶豆品種搭配、組合配置、周年氮肥減量等綠色高效種植模式技術研究,形成“鮮食綠肥蠶豆+N”的高效種植模式并進行大規模示范與應用。

4.6 開發鮮食蠶豆鮮秸稈飼料化應用,構建種養循環新模式

鮮食蠶豆的鮮秸稈不僅可以作為綠肥提高土壤有機質,同時也是發展畜牧業的優質飼料;在規模種植鮮食蠶豆的基礎上,充分利用鮮食蠶豆秸稈資源,通過研究蠶豆鮮秸稈青貯飼料加工技術及晾曬儲存技術,進一步發展畜牧產業,然后以畜牧糞便為原料進行生物處理,生產優質有機肥,以支持種植業生產,從而初步構建具有南方冬閑田特色的、以鮮食蠶豆秸稈利用為紐帶的種養循環農業新模式,同時對循環農業模式中各環節的關鍵技術進行示范和展示。

4.7 創新冷鏈物流技術提高產品質量

冷鏈物流是指在生產、運輸和消費的各個環節中,使食品處于低溫環境,以確保其品質、減少運輸損耗的一項系統工程。 現在冷鏈物流發展仍不成熟,還面臨著“小、散、亂、弱”的現實困境[ 37]和綠色包裝無公害化問題[ 38]。 因此需要優化產品預冷、貯藏、運輸、銷售等技術環節,構建高效率、高收益、綠色無公害的冷鏈物流,提高產品質量,擴大市場消費。

4.8 優化速凍豆類加工關鍵技術提高產品品質

針對速凍豆類產品外觀商品性及口感差、營養成分流失等品質劣化問題,需要創新減菌預處理、生物護色、單體速凍、玻璃態凍藏等技術,優化速凍加工關鍵環節技術參數,創建速凍加工新工藝和技術規程,從而提升速凍加工豆類產品品質。

4.9 探索鮮食蠶豆修復重金屬污染效果

土壤重金屬污染已經成為全球性環境問題,修復土壤中的重金屬污染對于降低重金屬毒害風險、維護人類和環境健康、構建綠色生態家園具有重大意義。 植物修復是一種治理農田重金屬污染的環保型技術,油菜[ 39]、苧麻[ 40]、煙草-紅葉甜菜[ 41]等作物中已有相關研究,豆科的多種植物中也進行了相關試驗[ 42],并取得了良好的效果。 接下來需要進行重金屬污染區種植鮮食蠶豆預試驗研究,探索其修復效果,預計未來幾年鮮食蠶豆會成為重金屬污染區修復的重要作物之一。

5 發展目標

因地制宜,各主產區充分發揮地方優勢,通過多單位合作,按每年推廣綠肥鮮食兩用蠶豆6.67 萬hm2計算,可增加冬閑田產值20 億元;同時提供140 萬t 的綠肥并固氮1.5 萬t,減少尿素施用量3 萬t,節省開支1 億元,社會經濟生態效益顯著。