良法良機良田，長春國家農高區打出玉米種植“組合拳”

文丨本刊記者 王怡文

大豆玉米帶狀復合種植

2020 年，習近平總書記在吉林省考察時指出：“我十分關心糧食生產和安全。吉林省要把保障糧食安全放在突出位置，毫不放松抓好糧食生產。”受氣候等不利因素影響，2023 年我國夏糧產量14613萬噸，比上年減少127.4 萬噸。因此，要全方位夯實糧食安全根基，確保中國人的飯碗牢牢端在自己手中。吉林長春國家農業高新技術產業示范區（以下簡稱“長春國家農高區”）自啟動申建以來，深入推進藏糧于地、藏糧于技戰略，黑土地種肥水藥智能管控、天空地立體監測、無人農機、循環農業……在一項項科技成果的加持下，黑土地上的糧食安全根基越夯越實。如今，長春國家農高區以玉米全產業鏈發展為先導，成功實現了高效集約的現代農業生產方式，打出了玉米種植的“組合拳”，為實施“新一輪千億斤糧食產能提升行動”貢獻著自己的力量。

良法：穩產增收的基礎

7 月的玉米地是一望無際的綠色，玉米已經一人多高，玉米穗在太陽的照射下散發著金光。這里是位于吉林省公主嶺市劉房子街道的智慧農場，占地共1000 畝，由長春國家農高區和趙春江院士團隊、 中國科學院東北地理與農業生態研究所于2022 年共同合作建設。

在智慧農場的田地里，玉米與大豆兩種作物在田里間隔排列，一高一低相輔相成。大豆玉米帶狀復合種植是在傳統間作、 套種方法的基礎上經過改進創新的一種一季雙收種植模式。中國科學院東北地理與農業生態研究所助理研究員于銳向記者介紹：“大豆具有固氮作用，恰好符合玉米需氮多的特點，提供了玉米生長發育的養分。盡管玉米與大豆間作種植讓玉米的種植數量減少，但是總產量并沒有降低。并且玉米與大豆間作種植還能減少化肥施用量。”

良法不可能一蹴而就，而是科研人員圍繞著穩產增收這一主題不斷摸索，才最終得以實現玉米大豆雙豐收。“目前，智慧農場實行四壟大豆+兩壟玉米的種植方案，是我們經過了3～5 年試驗得出的最佳大豆玉米間作種植模式。”于銳說。在此期間，中國科學院東北地理所團隊一直在嘗試能夠讓玉米和大豆兩種作物均實現穩產多產高產的方式，從兩壟到四壟再到六壟，記錄數據對比分析，尋找種植的最優解。

同時，要應用好這一種植模式，還需要注意種子的選用、兩種作物的播種期等核心要點。于銳表示：“我們現在種植的是公主嶺主推的品種——‘富民88’（玉米）和‘吉育303’（大豆）。玉米品種要選擇葉片上舉型、耐密植的品種，大豆則選擇耐遮陰、耐密植品種。常規種植下，玉米播種期相對靠后，大豆播種期相對靠前，沒有辦法統一，為實現玉米和大豆同時播種，我們團隊采用了自主改造的新型米豆間作播種機，方便又快捷。”

2023 年是我國大范圍、 大規模推廣大豆玉米帶狀復合種植的第二年，種植面積已從上年的1500 萬畝擴大到2000 萬畝。大面積推廣大豆玉米帶狀復合種植，既保障了大豆和油料產能提升，也確保了糧食的穩定安全供給，已成為穩糧多產增豆創收的重要途徑。

良機：提質增效的保障

近年來，智慧農場依托吉林省農業科技示范園現有基礎設施條件和農機裝備基礎，建立了完善的智慧農機與智慧生產管理、監管、服務的信息平臺，實現了農業的高效生產與管理。

技術人員在手機App 上設置好播種數量、路徑等數據，輕點屏幕中的“啟動”按鍵，田地里的無人播種機便立即開始向前行進。無人播種機工作的最大數值可達到一天播種450 畝，遠遠高于傳統農機手駕駛機械一天播種的75 畝。播種均勻整齊，形成一條直線，種子左右的距離與設定的偏差僅在3cm 之內，玉米產量增產5%以上。

不僅播種機，糧食收獲時的收割機也是如此。在手機上設定一個路徑，無人收割機會按照規劃路線開始收割玉米，中間自動轉彎、倒車，行動自如。和傳統勞動力相比，無人農場的收割速度提升了3～4 倍，節省了大量的勞動力，為農場玉米無人化收獲提供了有力支撐。

這里的無人農機都是中國科學院自主研發，農機裝備智能化已經達到了國內領先水平。在拖拉機、耕整地機具等26 臺套農機上，通過加裝北斗自動導航無人駕駛系統和農機作業在線監控模塊等智能改造，打造出了數臺智能無人農機，使無人機械覆蓋了玉米生產的各個環節，耕、種、管、收全過程均實現了無人化作業。玉米無人農場由信息感知系統、智能農機裝備、管控云平臺三部分組成。“管控云平臺”就是智慧農場的大腦。環境監測、蟲情病害監測、苗情監控、智能控制、農事監管和質量追溯等幾大模塊是智慧農業大數據管控中心的主要工作內容。

智能管控中心與無人農機之間密不可分。管控云平臺主要包括無人農場基礎地理信息管理系統、無人農機遠程管控系統、智能農機精準作業管理系統和無人農機作業展示系統四部分。其中，農場基礎地理信息管理系統通過農場田塊尺度的厘米級數字地圖測繪和處理，為無人農機精準作業提供基礎地理信息支撐；無人農機遠程管控系統主要面向智能農機裝備的作業管控，提供農場耕種管收作業監管、工況監控、前后臺交互和作業管理等服務；智慧農機精準作業管理系統及數據庫主要面向智能農機裝備基準作業，提供基礎農作數據維護管理、變量處方管理、農機作業參數共享、農機作業質量監管等服務；無人農機作業展示系統為農場日常系統運維、運營服務和展示提供基礎平臺。

現在，智慧農機已成為農業生產的主力軍，既提高了玉米的質量，又提高了糧食生產智能化水平。

良田：循環農業的核心

黑土地被譽為“耕地中的大熊貓”。東北黑土區是世界主要的黑土帶之一，是我國最大的商品糧生產基地，其糧食生產能力和農業可持續性事關國家糧食安全。然而，近些年來黑土地面臨退化問題，土壤不斷變薄、變瘦、變硬。2021 年，中國科學院和吉林省人民政府啟動“黑土糧倉”科技會戰，自此中國科學院東北地理與農業生態研究所團隊的科技人員開始扎根公主嶺，在這片黑土地上開展科研攻關，以黑土健康保育和糧食綜合生產能力穩步提升為目標，攻克黑土地保護與利用的關鍵科學技術難題，鞏固黑土地作為國家糧食安全“壓艙石”的地位。

兩年多來，“黑土糧倉” 科技會戰結合長春國家農高區現代農業技術，在黑土地健康保育新型種植模式、 種養一體化地力提升綠色循環農業模式和天空地一體化檢測技術模式下，完成秸稈覆蓋還田保護性耕作、食用菌立體栽培等10 個功能區劃分，開展以秸稈飼料化、農業廢棄物資源化利用以及綠色循環農業生產為核心的技術示范。

東北黑土地每年會產生上億噸玉米秸稈，秋收時，東北許多村、屯用秸稈打包機將地里的玉米秸稈打成圓包，并在來年春耕前陸續將秸稈包離田。秸稈打包離田過程中會帶起表面上的黑土，處理不當情況下進而引起秸稈的霉變。因此，“玉米莖穗兼收秸稈黃貯”技術應運而生，利用莖穗兼收玉米收割機，對秸稈噴灑菌劑實時打包黃貯，在田間生產菌酶協同發酵黃貯秸稈飼料。這一技術的實施有效降低了秸稈的壞包率和黑土的流失，實現秸稈收集方式和利用方式變革。2023 年，該技術被吉林省農業廳列為了主推技術。

智慧農場除種植玉米外，中國科學院東北地理所團隊還養殖了不少牛、羊。“玉米莖穗兼收秸稈黃貯”技術下發酵好的秸稈成為牛、羊的飼料，這些秸稈有更高的營養價值，讓秸稈飼料在牛、羊中的消化利用率也進一步提升。牛、羊采食帶走玉米地中2/3秸稈，留下1/3 秸稈用于覆蓋還田。“全量還田會引起播種時出苗率低等問題，讓牛、羊吃掉一部分能夠極大減少這種問題的出現。”于銳解釋道。每只出欄羊能夠節約140 元飼料成本，100 只羊放牧1 個月，相當于向農田施入100kg 氮素。這就是“保護性耕作下季節性放牧飼養技術”，實現秸稈過腹還田的同時，還改善土壤肥力，降低牛羊飼養成本。

中國科學院東北地理所團隊還研究了“畜禽糞污超高溫發酵實時處理技術”，讓養殖場內牛、羊的糞便也能成為生物有機肥。把發酵菌種通過一套超高溫發酵實時處理設備(80℃發酵)，精準控制發酵溫度、水分和氧氣濃度，快速、實時處理牛場污染物，當天產生的糞便當天發酵處理完，形成生物有機肥。畜禽糞污超高溫發酵實時處理技術有著糞污實時處理效率高、 無害化和減量化效果好的優勢，讓牛羊的糞便又繼續還田，實現了循環農業。

為提高廢棄物利用效率，考慮利用東北地區豐富的秸稈和畜禽糞便資源、 復合群體的生產生態優勢，團隊共同努力提出了在玉米行間種植草生食用菌，實行寬窄行米菇間作模式。“寬窄行米菇立體栽培” 就是窄行40～50cm 種植玉米，寬行80～90cm玉米生長期種植食用菌。這項技術能夠改變玉米連作制度，實現立體栽培和廢棄物直接還田，秸稈及菌渣原位腐解利用培肥地力、 循環增效。這樣的方法下，畝產蘑菇達到500～600kg。經過2021-2022 年兩年試驗示范，玉米產量提高22.17%～31.14%。廢棄物直接還田后，生物轉化利用率達到了45%以上，經濟效益提高30%，土壤有機質提高0.5%以上。

“未來，我們還將深入研究‘秸稈變肉’千萬頭肉牛工程等關鍵技術。促進農業廢棄物高效循環利用、提升黑土地和糧食生產能力，并且實現農－牧生態高效可持續發展將會是我們一直的目標所在。”于銳說。

智慧農業大數據管控中心

智能農機管控平臺