冬播谷子有機旱作種植新技術規(guī)程的誕生與應用

　　——山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)經(jīng)濟管理學院姚建民

　　谷子是起源于我國北方的旱地作物，也是世界上最古老的糧食作物之一。作為耐干旱作物，其生產(chǎn)區(qū)也常常面臨著春旱加夏旱的常態(tài)，過于干旱就會影響谷子的產(chǎn)量和質(zhì)量，在這樣的背景下，山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)經(jīng)濟管理學院姚建民團隊，建立了一項劃時代的有機旱作農(nóng)業(yè)革命性技術，即，谷子冬播覆膜種植技術規(guī)程。

　　姚建民在長治市潞城區(qū)張家河村冬播谷子示范田

　　不忘初心的開拓之路

　　農(nóng)，天下之本，務莫大焉。中國對農(nóng)業(yè)的重視，自古有之。即便是到今天，已經(jīng)成為世界第一大工業(yè)國的中國，仍然堅守著18億畝耕地的紅線。作為探索者，姚建民考慮的是：如何在有限的耕地上，守住糧食安全。

　　據(jù)數(shù)字統(tǒng)計，我國春播谷子2500萬畝左右，主要分布在山西、河北、內(nèi)蒙古、遼寧、陜西、河南、黑龍江、山東、甘肅、吉林，上述10個省區(qū)谷子面積占全國的96.9%。遺憾的是，春旱出苗難一直制約著谷子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而旱地農(nóng)耕法(撂荒休耕、代田法、區(qū)田法、肥田法、覆蓋法、三墑整地、有機旱作等)是谷子產(chǎn)業(yè)的技術保障。

　　在明代陳龍正先生所著的《幾亭全書》中記載了當年河南豫州刺史王子房和山西巡撫蔡忠襄號召農(nóng)民冬天冷處理谷種法。在上世紀50年代，山西農(nóng)學院杜竹銘先生對冬播谷子也進行了系統(tǒng)探究，總結(jié)出多條成功經(jīng)驗，在晉東南地區(qū)也進行過生產(chǎn)推廣。

　　姚建民也認為，冬播谷子可以通過“秋雨冬儲春夏用”解決谷子春旱難出苗問題，是一項很有潛力的谷子旱作增產(chǎn)技術。于是，在先前資料的基礎上，他2020年起，充分利用半干旱地區(qū)秋收后土壤中儲存的水分，減少春季耕翻土地帶來的水分散失，實現(xiàn)秋雨冬雪冬儲春夏用，創(chuàng)造一個早春含水率較高的土壤環(huán)境，解決谷子春夏連旱難播種難出苗問題，并提供了一套抗旱效果好、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)、成本低、作業(yè)簡單的有機旱作種植新技術規(guī)程——《谷子冬播覆膜種植技術規(guī)程》DB1404/T 34-2024。

　　谷子冬播也稱谷子凍播，是指在初冬開始有凍土或早春土壤未完全解凍的凍土時期播種谷子的統(tǒng)稱。即，立冬后，耕層土壤開始結(jié)冰到土壤完全封凍時期播種的冬播谷子;開春后，土壤表層解凍到土壤未完全解凍時期播種的頂凌播谷子;解凍后，土壤犁底層地溫較低(5℃以下)時期播種的早春冷土播谷子。它不是反季節(jié)種植，而是一種受人工干預下的仿自然或回歸自然的生產(chǎn)方式。姚建民則通過谷種低溫憎水控溫發(fā)芽包衣安全越冬(“一種谷種透氣低溫憎水包衣劑及其制備方法和應用”發(fā)明專利受理號202011038970.2)、黑色全生物滲水地膜覆蓋保水防晚霜凍和除草，播種溝壟背集雨、谷子機穴播(國家發(fā)明專利名稱：“一種生物降解滲水地膜微溝多行機械覆膜播種方法”(201910224525.X))等技術的創(chuàng)新，讓這種生產(chǎn)方式走進了現(xiàn)實。

　　PPC基全生物降解滲水地膜的研發(fā)。姚建民帶領團隊運用生物降解材料PPC、PBAT、PLA、滲水助劑、炭黑等一種或多種復合材料制成的具有微孔透氣和滲水功能的0.006-0.007mm薄型PPC基全生物降解滲水地膜，國家發(fā)明專利名稱“一種降解滲水農(nóng)田覆蓋薄膜的加工工藝及其應用”(ZL201910168521.0),“一種PPC降解地膜的快速測試方法”也獲得了國家發(fā)明專利(201710678475.X)。

　　在“十三五”國家重點研發(fā)計劃項目“全生物降解滲水地膜制備”(2018YFD1001004-1)完成了0.007mm薄型全生物降解滲水地膜的研制。

　　在“十四五”國家重點研發(fā)計劃項目“雜糧全生物降解滲水地膜應用關鍵技術研究與示范”(2023YFD1600703)、綠色可降解地膜專用材料及產(chǎn)品創(chuàng)制與產(chǎn)業(yè)化(2021YFD1700700)、山西省重點研發(fā)計劃項目(202102140601011-1)“薄型生物降解滲水地膜產(chǎn)品研制與中試轉(zhuǎn)化”的資助下，以山西微通滲水膜生物科技有限公司研發(fā)為平臺，又成功研制出厚度為0.006mm±0.0002mm超薄型全生物降解滲水地膜產(chǎn)品。經(jīng)過有CMA資質(zhì)的太原市高分子材料研究中心、中國科學院生態(tài)環(huán)境高分子材料重點實驗室等單位的性能測試，結(jié)果表明：拉伸負荷縱向/橫向：2.92N/1.90N;斷裂標稱應變縱向/橫向：195%/522%;直角撕裂負荷縱向/橫向：0.9N/1.1N;安全有效使用壽命期12月～4月≥120d，3月～6月≥86d，從4月～7月≥75d;水蒸氣透過量:<370g/(平方米·24h)，上述指標全部達到國標GB/T 35795—2017中0.01mm膜的性能指標要求，此外還增加了透氣和滲水功能，透氣性能為 60s(秒)/23℃·100mm*100mm·20g，滲水速率 ≥15000g/23℃·平方米·24h，堿降解速率≥8.5g(g/23℃·10g·48h)。該產(chǎn)品性能優(yōu)良，與0.01mm全生物降解地膜相比，單位面積用量成本可減少40%，節(jié)本效果明顯，已經(jīng)批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)化，標志著最薄的全生物降解滲水地膜首次研制成功。

　　在國家“十三五”和“十四五”重點研發(fā)計劃項目支持下，相關結(jié)果顯示：全生物降解滲水地膜具有保水、滲水、全生物降解等功能，具有良好的保墑、增產(chǎn)、生態(tài)環(huán)保等優(yōu)勢，解決了干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)缺水和農(nóng)地膜殘留問題。

　　壟背集雨的創(chuàng)新。團隊采用一膜三行五微溝膜土覆蓋種植模式時，雨水流向具有2條壟背微凹形溝和3條播種溝波浪式的整地并可以覆蓋黑色全生物降解滲水地膜方式的壟背溝內(nèi)入滲到土壤中。壟背微溝深度20mm～40mm，壟背微溝寬度350mm。

　　采用一膜四行七微溝膜土覆蓋種植模式時，雨水流向具有3條壟背微凹形溝和4條播種溝，波浪式整地可以覆蓋黑色全生物降解滲水地膜方式的壟背溝內(nèi)入滲到土壤中。壟背微溝深度20mm～30mm，壟背微溝寬度250mm～300mm。

　　采用一膜雙行梯臺式鄰膜穴播膜土覆蓋種植技術模式時，壟背地膜平鋪，壟背寬度350mm～400mm，雨水可以直接滲水膜下或流向膜側(cè)滲入土壤中，“一種降解滲水地膜零距離種植作物的方法”發(fā)明專利受理號(202210755268.0)。

　　膜上覆土穴播機的開發(fā)與運用。機械作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的先鋒，其研發(fā)一直備受關注。由于谷子冬播覆膜種植技術的創(chuàng)新性與特殊性，姚建民團隊采用2MB-1/4壟背微溝、2MB-1/3壟背微溝或2MB-2/4梯臺式壟背平鋪膜上覆土播種機，最新研制開發(fā)出的一款主推新產(chǎn)品是——2MB-1/4冬播谷子寬膜穴播機，“倒搭鉤官式微小粒種子分種器”獲得國家發(fā)明專利(ZL201210213324.4)“一種V形自動覆土鋪膜播種機”獲得實用新型專利(ZL201920910601.4)。

　　其中，2MB-1/4壟背微溝機適用于一膜四行、2MB-1/3壟背微溝機適用于一膜三行、2MB-1/2壟背微溝機適用于一膜二行膜上覆土穴播種植，使用生物降解滲水地膜，可一次完成開溝探墑、條狀施肥、地面整形、鋪膜覆土、打孔穴播、溝內(nèi)鎮(zhèn)壓等作業(yè)程序。2MB-2/4梯臺式膜上覆土穴播機適用于鄰膜穴播種植，使用生物降解滲水地膜，可一次完成地面整形、鋪膜覆土、打孔穴播、鎮(zhèn)壓等作業(yè)程序。

　　心中有丘壑，眉目作山河。姚建民深知：農(nóng)業(yè)與糧食安全、經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)村穩(wěn)定、生態(tài)環(huán)境等息息相關。無論何時，“食為天”都是社會穩(wěn)定的地基。因此，身為農(nóng)業(yè)領域的探索者，姚建民，乘風破浪，踏浪而行。以壓不垮的奮斗意志，助力中國農(nóng)業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展。

　　大旱之年長治市屯留區(qū)北崗村冬播子長勢好

　　方得始終的踐行之路

　　研發(fā)是為生產(chǎn)服務的。姚建民的技術規(guī)程，從選地，選種到種植，從種植方式到機械選擇都提供了完整的方案。該技術解決了北方谷子生產(chǎn)中連年春旱谷子播種難的“卡脖子”問題，利于提高半干旱區(qū)谷子單產(chǎn)水平和擴大長生育期優(yōu)質(zhì)谷種植面積和提高復種指數(shù)。

　　比如，2022年9月30日，在長治市潞城區(qū)馱坡村冬播的晉谷21優(yōu)質(zhì)小米示范點，專家測產(chǎn)的谷子畝產(chǎn)量達到566.22公斤，同比增產(chǎn)30%以上，在晉陜蒙的十二個地市二十六個縣區(qū)開展了萬畝示范推廣，年帶動長治市、呂梁市、山陰縣和榆陽區(qū)、寧夏南部山區(qū)等地年早春播谷子30萬畝。

　　類似的實踐持續(xù)了4年多，才得到了現(xiàn)在較為完善和成熟的技術規(guī)程。該技術適于在山西全省和長城沿線半干旱區(qū)的同氣候類型區(qū)推廣。在大同市等溫涼生態(tài)地區(qū)可以將生育期較長的優(yōu)質(zhì)谷正常成熟，在長治市及同類溫暖生態(tài)地區(qū)谷子收獲后進行復播可增加土地利用率，一年一作變一年兩作或兩年三作。冬播谷子覆膜種植技術，適宜區(qū)域廣、市場需求大，是谷子產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效良性發(fā)展的一項新的技術支撐。

　　21世紀，是科技的世紀，中國的農(nóng)業(yè)，也在科技中，實現(xiàn)了飛速的增長。但作為探索者，姚建民仍然研精覃思，踔厲奮發(fā)。未來，他將繼續(xù)以科技興農(nóng)，創(chuàng)新興農(nóng)為目標，將累累碩果譜寫在祖國的大地上，為提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，披荊斬棘，砥礪前行。(文/苗燕)

　　姚建民在工廠指導超薄型0.006㎜全生物降解滲水地膜生產(chǎn)

　　個人簡介

　　姚建民，山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)經(jīng)濟管理學院研究員、第九屆和十屆山西省政協(xié)常務委員，第十二屆全國人大代表。榮獲全國脫貧攻堅先進個人;第二屆全國創(chuàng)新爭先獎;省科技進步一等獎“滲水地膜研制及其應用2001年”等多項榮譽，創(chuàng)立了蓄納秋雨冬雪和春雨的冬播谷子旱作新技術。其編寫的《谷子冬播覆膜種植技術規(guī)程》DB1404/T 34—2024，進入了規(guī)模推廣階段。

（責任編輯：華康）