深瞳工作室出品
科技日報記者?孫越 楊侖?王延斌 策劃 趙英淑?滕繼濮?王菲
麥收時節(jié)，走進中原地區(qū)，金色的麥浪隨風翻滾。這片曾經(jīng)滋養(yǎng)了農(nóng)耕文明的大地，正孕育著新的生機。
作為農(nóng)業(yè)大國，我國以世界9%的耕地養(yǎng)活著全球近20%的人口。同時，耕地質(zhì)量總體不高、耕地后備資源不足、農(nóng)業(yè)資源過度開發(fā)利用等問題依然突出。
糧食生產(chǎn)根本在耕地，出路在科技。近年來，從中原糧倉到東北黑土地，全國各地積極補“營養(yǎng)”去“病灶”，?深入實施藏糧于地、藏糧于技，讓糧田變“良田”。
給耕地裝上“智慧大腦”
隨著科技不斷進步，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與土地的關(guān)系正發(fā)生著深刻的變革。河南新鄉(xiāng)的種糧大戶裴朝賓對此感觸頗深。“現(xiàn)在種200畝地，比以前種10畝地還省事！”
2022年，裴朝賓流轉(zhuǎn)了近100畝土地，打造成高標準農(nóng)田。農(nóng)田里基礎(chǔ)設(shè)施完備，病蟲害監(jiān)測、智能灌溉、智能物聯(lián)網(wǎng)等科技裝備一應(yīng)俱全。“人站在地頭就把活兒給干了”，裴朝賓擺弄著手機說：“你看，信息又來了，在提醒我墑情和蟲情，還有接下來田間管理的注意事項呢！”
裴朝賓口中的信息，來自大田里的“千里眼”和“順風耳”。記者看到，這套設(shè)備看起來像“電線桿”，全稱是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳感集成桿。集成桿的屏幕上顯示著PM2.5、溫度、風速、光照等實時涉農(nóng)數(shù)據(jù)。“當前，一套集成桿能監(jiān)測的范圍達2000畝，我們打算在新鄉(xiāng)全市進行推廣?！敝性r(nóng)谷工作人員介紹。
河南許昌智慧農(nóng)業(yè)小型氣象站。視覺中國供圖
2022年，河南省作出了建設(shè)中原農(nóng)谷的重大戰(zhàn)略部署。
中原農(nóng)谷規(guī)劃面積1612平方公里，目前已經(jīng)建成100萬畝高標準農(nóng)田示范區(qū)，并實現(xiàn)了路網(wǎng)、林網(wǎng)、水網(wǎng)、電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)“五網(wǎng)融合”。生產(chǎn)規(guī)模化和裝備智能化程度、耕地地力和防災(zāi)減災(zāi)能力均實現(xiàn)了明顯提升。
在河南省新鄉(xiāng)市的中國農(nóng)科院農(nóng)田灌溉研究所的灌溉試驗田里，科研人員正在用地中滲透儀探究水、肥、藥在土壤中的運動規(guī)律。
中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)田灌溉研究所作物高效用水研究中心副研究員馬守田介紹，觀測系統(tǒng)實現(xiàn)了地下水、土壤水、地表水、大氣水的轉(zhuǎn)化，水中溶質(zhì)的運動以及作物的需水情況，實現(xiàn)了可視化和精準量化，就像在地下裝上了一雙時刻監(jiān)視水肥運動的“眼睛”。
這些“耳朵”聽見、“眼睛”看見的數(shù)據(jù)，最終匯總到中原農(nóng)谷“數(shù)智大腦”中。其中，具有科研價值的數(shù)據(jù)還會及時傳送到神農(nóng)種業(yè)實驗室、中國農(nóng)業(yè)科學院中原研究中心等機構(gòu)，為農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新提供數(shù)據(jù)支撐。截至目前，“地眼”已在新鄉(xiāng)市覆蓋了萬畝示范田。
耕地高質(zhì)量發(fā)展，離不開智慧化、數(shù)字化的賦能。讓良田里聚集新要素、激發(fā)新動能，才能生產(chǎn)向綠、效益向優(yōu)，讓田野里生機涌動。
江西省吉安市峽江縣氣象科技特派員（右）在蔬菜基地為菜農(nóng)進行氣象測量服務(wù)。視覺中國供圖
當前，全國各地結(jié)合實際情況，因地制宜探索出多樣化的智慧耕地管理模式。例如，山東在設(shè)施農(nóng)業(yè)品種培育上聚力攻關(guān)，上海建設(shè)無人農(nóng)場、甘肅發(fā)展戈壁荒漠等非耕地的設(shè)施農(nóng)業(yè)。未來，在技術(shù)創(chuàng)新和政策推動的雙重助力下，數(shù)字農(nóng)業(yè)、智慧耕地將在全國范圍內(nèi)加速落地，為農(nóng)業(yè)發(fā)展注入新動能。
從“改地適種”到“改種適地”
幾乎每周，山東省農(nóng)業(yè)科學院黃河三角洲現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院院長賈曦，都要從濟南到東營打個來回。賈曦和同事們最終在鹽堿地上建成了信息化、標準化的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)試驗基地。
山東省農(nóng)科院作物所小麥育種專家在東營墾利進行抗旱耐鹽堿小麥濟麥60測產(chǎn)驗收。受訪者供圖
“春天白茫茫，夏天雨汪汪，十年九不收，糠菜半年糧”是鹽堿地的真實寫照。鹽堿地被稱為土地的“絕癥”。
以往，人們對鹽堿地改造，是通過“改地適種”方式，即采用挖深溝加大水漫灌等辦法降低鹽堿度。“通過挖溝排鹽、大水壓鹽等改良措施，不少地方的鹽堿地變成了良田。但這種方法用水量大、成本較高，在當下淡水緊缺的情況下，大水漫灌也不現(xiàn)實?，F(xiàn)在，科技人員轉(zhuǎn)變了思路，從通過治理鹽堿地來適應(yīng)作物，向選育耐鹽堿作物來適應(yīng)鹽堿地轉(zhuǎn)變。”黃河三角洲農(nóng)高區(qū)鹽堿地綜合利用技術(shù)創(chuàng)新中心負責人表示。
一場場科技硬仗，已經(jīng)在黃河口打響。
聚焦種子“芯片”，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所曹曉風院士團隊，篩選收集了400余份耐逆性強、生物量大、蛋白含量高的豆科綠肥植物田菁資源，構(gòu)建了多種耐鹽堿牧草優(yōu)化組合的混播模式，土壤改良、植被恢復效果明顯；中國科學院遺傳發(fā)育所研究員田志喜團隊，連續(xù)5年進行高強度耐鹽堿篩選和小區(qū)試驗，在1.3萬多份大豆種質(zhì)材料中篩選出68份耐鹽堿新種質(zhì)；山東省農(nóng)科院作物研究所趙振東院士團隊，育成的耐鹽堿節(jié)水小麥新品種“濟麥60”，在東營3.65‰含鹽量的鹽堿地上，測產(chǎn)畝產(chǎn)達497.1公斤，成為山東省鹽堿地小麥高產(chǎn)典型。
正是這種從“改地適種”到“改種適地”的轉(zhuǎn)變，讓鹽堿地治理有了新景象。從黃河三角洲到環(huán)渤海地區(qū)，從河套平原到松嫩平原，科技工作者正在各種鹽堿地上設(shè)立實驗室，探索出各具特色的鹽堿地治理路徑。
在吉林西部的蘇打鹽堿地里，科研人員采用多種土壤改良劑，取得了不錯的效果；在新疆，“吃鹽植物”正在成為鹽堿地改造提升的新利器；在河北南皮，“小偃60”新品種每畝能產(chǎn)550公斤左右的小麥，彰顯出優(yōu)質(zhì)耐鹽堿作物品種的培育與推廣種植價值……
農(nóng)業(yè)農(nóng)村部有關(guān)負責人表示，接下來，我國將進一步發(fā)揮農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的關(guān)鍵作用，根據(jù)鹽堿地普查結(jié)果，分區(qū)域分類型開展改造提升，加強適宜鹽堿地作物品種開發(fā)推廣，推進農(nóng)機農(nóng)藝配套和加工技術(shù)裝備研發(fā)，以綜合性措施推動這一戰(zhàn)略問題破題。
秸稈還田“滋養(yǎng)”黑土地
東北地區(qū)糧食產(chǎn)量占我國的四分之一，而黑土地是保障糧食安全的壓艙石。然而，長期小機具淺層耕作、有機物料添加不足、化肥農(nóng)藥高量施用等“重用輕養(yǎng)”的粗放管理方式，導致黑土地退化嚴重。
肥料越下越多，土壤卻越變越硬。黑土地變薄了、變瘦了，怎么辦？
“看看你腳下的這塊地有啥不一樣？”在吉林省公主嶺市朝陽坡鎮(zhèn)東興村，東興隆農(nóng)機作業(yè)專業(yè)合作社社員詹紅軍問記者。記者感覺踩著頗為松軟，仔細一看，壟溝旁的土壤中夾雜著秸稈。一旁的村民告訴記者，要是再仔細看，還能找到更多的秸稈。
這是當?shù)夭捎玫囊环N黑土地保護與利用技術(shù)。在朝陽坡鎮(zhèn)，科研人員根據(jù)氣候、土壤、墑情等條件，研發(fā)出了秸稈全量深翻還田地力提升技術(shù)。
吉林省農(nóng)科院副研究員劉劍釗介紹，該技術(shù)是在秋季玉米進入完熟期后，人們采用大型玉米收獲機收割，并將玉米秸稈粉碎至20公分以下，均勻拋撒于田間，然后通過大馬力機械深翻還田、重耙整地、春季機械平播、重鎮(zhèn)壓，接下來的田間管理環(huán)節(jié)與常規(guī)玉米種植方法完全相同。
經(jīng)過7年的實踐，采用該技術(shù)的黑土地，其耕層深度由15—20厘米增至30—35厘米，犁底層基本消除。與當?shù)匚床捎迷摷夹g(shù)的地塊相比，玉米根系增長了30%。
“在2022年的那場臺風中，在采用這種技術(shù)的地塊種植的玉米，基本沒受影響；而其他地塊的玉米，不同程度地出現(xiàn)了倒伏現(xiàn)象?！眲︶摳嬖V記者。
劉劍釗還給記者算了一筆賬，基于整個玉米種植鏈條的秸稈全量深翻還田地力提升技術(shù)模式，在所有規(guī)模經(jīng)營主體田塊應(yīng)用均表現(xiàn)出增產(chǎn)趨勢，實現(xiàn)了培肥、增產(chǎn)、增收等多重效益。
“吉林省土壤類型、地形特征、區(qū)域生態(tài)等復雜多樣。保護黑土地必須因區(qū)施策、因地制宜，采用更符合當?shù)貙嶋H的技術(shù)模式?！眲︶摻榻B，近年來，當?shù)睾谕恋乇Ｗo研究工作取得顯著進展，一批創(chuàng)新性好、操作性強的黑土地保護新技術(shù)和新產(chǎn)品，已經(jīng)具備在適宜區(qū)域全面推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)。
近年來，為了更好地保護耕地中的“大熊貓”，東北各地積極作為：黑龍江研發(fā)了以秸稈粉碎、有機肥深混還田等技術(shù)為核心的“龍江模式”和以水稻秸稈翻埋、旋耕為主的“三江模式”；遼寧省提出2024年實施保護性耕作任務(wù)面積1350萬畝，并鼓勵各地在計劃任務(wù)面積基礎(chǔ)上增加實施面積。
同時，越來越多的保護性耕作農(nóng)機具，正在黑土地上馳騁，保護性耕作的版圖正在東北平原不斷擴大。
種養(yǎng)循環(huán)模式提升地力
在河南省南陽市內(nèi)鄉(xiāng)縣數(shù)字化種養(yǎng)循環(huán)示范區(qū)，“種養(yǎng)循環(huán)?科技興農(nóng)”的8個紅色大字提示著這片農(nóng)田的與眾不同。
圖為河南新鄉(xiāng)原陽縣高標準農(nóng)田示范區(qū)。 受訪者供圖
2021年，當?shù)卣?lián)手牧原集團，合力打造了數(shù)字化種養(yǎng)循環(huán)示范區(qū)，規(guī)劃面積6.7萬畝，涉及3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、24個村、1000戶農(nóng)民和14個養(yǎng)殖場。
站在生豬養(yǎng)殖場樓頂，牧原集團環(huán)保工程師高天翔指著不遠處的環(huán)保處理裝置，向記者介紹：“豬舍產(chǎn)生的糞污會通過管道運送到這里，進行固液分離。固體糞污在經(jīng)過耗氧、曝氣、堆肥、發(fā)酵等工序后，可以制成有機肥；液體則產(chǎn)生沼氣，供飼料廠的鍋爐使用，可降低對天然氣的使用量，節(jié)約成本。液體制成水肥后，再通過特定的管道輸往大田，經(jīng)智能配比，由自動噴灌頭進行施肥灌溉?！?/p>
到了秋季，大田里收獲的玉米會進入智能飼料加工廠。在那里，飼料經(jīng)機器加工后，通過智能管理系統(tǒng)供應(yīng)給豬舍。從豬到田，從田到豬，資源在內(nèi)鄉(xiāng)的土地上“轉(zhuǎn)圈跑”，既跑出了節(jié)能環(huán)保，又跑出了生態(tài)價值。
在這里，一個“90”后新農(nóng)人團隊迎來了好收成?！拔覀冊谑痉秴^(qū)種下玉米，開始探索利用豬場沼液肥循環(huán)科學種田。”團隊負責人吳祖坤說。
“一個養(yǎng)殖場就是一個肥料廠。建設(shè)高標準農(nóng)田，不僅能實現(xiàn)畜禽糞污資源化利用，還能提升農(nóng)田質(zhì)量，實現(xiàn)農(nóng)戶減投增收?！眻F隊成員張小紅告訴記者，他們最初種植了6200畝地，其中一半是崗坡丘陵，土質(zhì)薄、灌溉難、產(chǎn)量低。通過應(yīng)用種養(yǎng)循環(huán)模式，實現(xiàn)玉米和小麥連作，畝均增產(chǎn)20%。
記者在示范區(qū)還看到了沼肥和水肥一體化節(jié)水灌溉系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以通過自動化電控閥門和遠程控制系統(tǒng)，按照沼液的養(yǎng)分情況，自動計算配比方案，進行流量調(diào)節(jié)控制。
張小紅告訴記者：“這是水肥控制系統(tǒng)的大腦，可以保障作物所需營養(yǎng)元素在每次灌溉過程中足量、適量施入。通過它，我們可以實現(xiàn)肥料的高效利用，在保障產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)畝均化肥減量50%，有效提升了耕地地力。”
黑龍江黑土地保護及水肥高效利用、元素循環(huán)路徑探索和碳氮雙減項目；江蘇濱海鹽漬土稻麥種植模式水肥利用元素循環(huán)路徑探索及安全施肥技術(shù)；河南酸性土麥玉輪作模式水肥安全利用及高效種植模式探索……近年來，河南、河北、黑龍江、江蘇、廣西等地探索不同地區(qū)、作物和氣候條件下，糞肥還田的利用方式，致力于探索糞肥的安全和推動可持續(xù)利用，提高種養(yǎng)循環(huán)的生態(tài)水平，提升農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性，提高經(jīng)濟效益，推進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。
黨的二十大報告提出，牢牢守住十八億畝耕地紅線，逐步把永久基本農(nóng)田全部建成高標準農(nóng)田。
多位受訪專家建議，要因地制宜，堅持統(tǒng)一規(guī)劃布局，確保全國不同區(qū)域、不同類型高標準農(nóng)田建設(shè)的協(xié)調(diào)性與一致性。逐步完善細化建設(shè)規(guī)范標準，引入多元化建設(shè)主體，創(chuàng)新高標準農(nóng)田的建設(shè)路徑。在技術(shù)加持提升耕地質(zhì)量的同時，還要讓耕地休養(yǎng)生息，并定期開展耕地質(zhì)量調(diào)查評價與監(jiān)測。
“提升耕地的質(zhì)量和生產(chǎn)能力仍然任重道遠。我們要借助科技的力量，讓糧田變良田?！焙幽鲜∞r(nóng)業(yè)農(nóng)村廳廳長孫巍峰說。
