四川耕地高效持续利用模式研究报告

刘定辉，侯淑华，陈尚洪，陈红琳，郑盛华，万柯均，敖玉琴，杨泽鹏

(1.四川省农业科学院农业资源与环境研究所，成都 610066；2.四川省德阳市农业农村局，四川 德阳 618000)

地力提升与地力常新是耕地高效持续利用的两翼，同等重要。基于高产高效的持续生产力是藏粮于地必须要解决的问题。四川省地形地貌、气候生态、土壤类型多样，形成了丰富的耕地利用模式，“因土因区域”构建基于耕地用养结合，地力常新的新型高效持续利用模式，是既立足当前又面向未来粮食安全的现实需要。农作制，亦称为耕作制度，是指一个地区或生产单位的农作物种植模式及与之相匹配的养地制度的综合技术体系。种植模式是指一个地区的作物组成、配置、熟制与种植方式的综合搭配。种植模式的确立与调整受自然因素和社会经济因素2个方面的共同影响，气候变化是影响种植结构调整的重要因素，而社会经济条件则是驱动种植结构调整的主要因素。耕地高效持续高效利用模式就是农作制和种植模式的有机结合。研究四川农作制的历史沿革，现有模式的突出问题，合理利用耕地，是藏粮于地的核心要义。土壤不仅是人类的“摇篮”、农业之本，还是粮食安全、水安全和更广泛的生态系统安全的基础。它每天直接为全球70亿人提供了80%以上的热量、75%的蛋白质和植物纤维。土壤为人类提供了95%的食物，随着人口的增加，到2050年，土壤需要多产出60%的食物才能满足人类的需求。耕地的高效利用必须基于持续利用，维护土壤的持续生产力。土壤不仅对于农作物的生产至关重要，它还具有多种功能：过滤、净化并存储水；通过微生物的分解作用来保证物质循环；净化空气，是最重要的碳库；能减缓气候变化，维持生态系统健康。

我国人均耕地数量仅为世界平均水平的45%，耕地土壤的有机质含量不及欧洲同类土壤的1/2，土壤侵蚀、水土流失、土壤沙化、酸化和盐渍化面积还在继续扩大，土壤面临可持续利用和提高生产力双重压力。基于自然生态环境过程的土壤健康维护方案十分重要，修复农田及周边自然植被和生境，推行免少耕保护性耕作及农作制，秸秆或植物绿色覆盖，控制土壤侵蚀等。土壤健康是藏粮于地的基本前提和根基所在。

1 农作制度的发展演变

1.1 旱地农作制的发展演变

四川省是中国西南典型旱作农业区，旱作粮食作物播种面积和粮食作物产量均占全省2/3左右，粮食作物种类繁多，产量潜力大，在全国占有突出地位。旱地作物主要包括玉米、油菜、小麦、甘薯、马铃薯、高粱、豌豆、蚕豆等。旱地农作制度发展演变大致分为以下几个阶段。

1.1.1 一年多熟间套复种起步阶段 中国自唐宋以后，一年两熟制分布北界基本位于秦岭-淮河一线，虽然构成一年两熟制的农作物代有更迭，但基本分布区域以长江流域及其以南地区为主。至唐宋以后随着人口增加和社会经济重心南移，特别是清代南方长江和珠江流域人口增多，南部地区出现了一年三熟制，区域农业逐步探索一年一熟向一年多熟间套复种转变。

1.1.2 一年多熟间套复种发展阶段 解放后至20世纪90年代，由于人地矛盾突出，旱地雨养间套作两熟粮猪型农作制和丘陵雨养农果菜混合制得到逐步发展，尽管该模式劳动强度大，比较效益低，但满足了当时人口增长对粮食和饲料的需求，稳定发展20余年，形成了中带三熟三作和宽带三熟四作种植模式，最具典型的农作模式即为小麦/玉米/甘薯。

1.1.3 多熟间套作快速推进阶段 20世纪末期和21世纪初期，因规模化生猪养殖比例大幅度提高，小农户生猪分散养殖积极性下降，间套作“小麦/玉米/甘薯”逐步向“小麦/玉米/大豆”新三熟模式并存发展。该技术提倡少免耕，发展轻型简化栽培，具有省工省时特征，在四川资阳、内江、遂宁、眉山等地推广面积已超过20万hm2以上。围绕马铃薯多熟种植研究，四川省农业科学院推广了9套马铃薯多熟高效种植新模式，实现了马铃薯由一季春作向春、秋、冬多熟种植转型。该时期全省旱地粮油作物种植模式中，间套作小麦/春玉米/甘薯(或大豆)种植面积最大，其次为小麦-夏玉米、油菜-夏玉米和冬闲土-夏玉米，再次为马铃薯/玉米/甘薯等种植模式。

1.1.4 多元化集约型发展阶段 受城镇化及农业生产效益相对较低的影响，从事农业的劳动力明显减少，一些传统的农作模式应用面积逐步缩小。特别是在规模化经营主体推动下，农业生产方式发生转变，总体趋势是能够充分满足机械化生产需求的旱地一年两熟的油菜-夏玉米和小麦-夏玉米种植面积大幅度增加，而一年三熟间套作种植面积大幅度下降。同时，粮经复合高效种植模式、粮经饲农牧结合种植模式和水肥资源节约型种植模式等均得到充分发展，形成了旱地农业多元化集约型种植格局。

1.2 稻田农作制的发展演变

水旱轮作是西南地区的重要耕作制度，常年实行水旱轮作的稻田175万hm2左右，分别占稻田面积和耕地面积的52%和30%，成都平原是水旱轮作的典型代表。根据旱季作物的不同，种植方式包括稻-麦、稻-油、稻-菜、稻-薯、稻-肥等。稻田种植模式是作物因素和环境因素的统一体，随着社会生产力的发展和社会需求的变化而发展变化。结合以川西平原为主的生境利用与种植结构的发展关系，从历史的演变来看，可划分为以下几个时期。

1.2.1 传统两熟向新三熟演变阶段 20世纪80年代初到90年代中期以两熟为主，推行发展新三熟时期。逐渐形成了以油-稻、麦-稻两熟为主体，深度开发晚秋资源的种植结构模式。小春绿肥饲料面积迅速减少，晚秋生境得到进一步利用。增种的晚秋作物种类包括秋红苕、短期蔬菜(或胡豆青)、秋马铃薯等。

1.2.2 稻田新三熟发展阶段 20世纪90年代中后期以来，以经济效益和可持续发展为核心目标的新三熟制时期。为了进一步提高周年种植效益，提高资源利用率和耕地可持续发展能力，调整周年作物布局，形成了菜-稻-菜、春马铃薯(或蘑菇)-强化水稻、水稻-秋马铃薯/油菜、早中稻-秋菜-迟播小麦等新种植模式。小春绿肥饲料进一步减少，小麦、油菜和蔬菜等占耕地的90%以上，晚秋生境利用程度进一步提高。

1.2.3 多元多熟高效发展阶段 21世纪以来，逐步建立了川西平原稻田多元多熟高效种植系统。以提高稻田的周年效益为目标，通过多元化的技术模式配置，大春季将水稻作为稳粮的基本作物，小春季向高效高品质种植发展，以提高经济效益为核心，进行作物配置。结合近年出现的新蔬菜类型和品种，秋冬春季大力开发高效经济作物，研究了不同作物的茬口衔接，形成了粮经型、粮粮型、节本生态型等周年高产高效的技术模式。同时，根据冬闲田区生态特点和水稻收获后长时间空闲，引进生长期短的中药材等进行种植。生态保护与资源利用相结合，从重点研究粮油高产技术向全面提高种植系统综合生产能力和经济效益转变。

1.2.4 机械化绿色高效农作制初步形成阶段 2010年以来，随着水稻、油菜、小麦等主要作物全程机械化技术和绿色高效种植技术，以及无人机施肥(药)、播种等现代智慧农机的示范推广和应用，川西平原水旱轮作区大面积实现了稻-油、稻-麦，以及部分稻-菜等机械化绿色高效生产模式。

2 耕地高效持续利用模式现状

耕地利用模式是农业周年生产系统，是土壤肥料、气候生态、农作物、农业环境的综合体，相互影响又相互作用。利用目的方向不同，模式不同，不同发展阶段，利用模式的研究重点和推广应用的模式也不同。四川地形地貌、气候生态、土壤种类、作物种类都十分丰富，在人多地少水缺的基本省情下，农业科工作者在社会经济发展不同阶段，构建了丰富的农作制度，为提高粮食产量，解决温饱问题作出了重大贡献。从四川农作制度历史演变过程的分析可以看出，社会经济发展、农作制的变化、生产力和生产关系的变化引领着耕地持续高效利用模式的变化。从藏粮于地的耕地高效持续利用模式分析，突出表现为“三多三少”的基本特点与现状。

2.1 研究耕地产出多，研究耕地地力变化少

在相当长的一段时间里，为了解决温饱问题，提高单位面积产出，通过间套作，育苗(秧)移栽找茬口，构建了丰富的农作制度。在20世纪80年代到21世纪初，旱地“麦玉苕”旱三熟就是典型代表，居国内外领先水平，形成了旱地农作模式的骨干框架。根据当地实际和种植目标，植入大豆、花生、西瓜、棉花等作物，提出了一年四作五作等农作模式，个别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与创新最辉煌的时期。在稻田“稻麦”“稻油”轮作模式基础上，利用秋冬季光热资源，植入蔬菜、马铃薯、绿肥等作物，构建了四川省稻田“新三熟”种植模式，大大提高了粮食产能。但是，这些模式共同的特点以原粮折算，追求产出的最大化。

2.2 研究施肥数量多，肥料利用率和周年调控少

随着化肥工业的发展，伴随农民工进城，农村劳动力短缺问题凸显。农业生产上化肥用量开始日益增长，生产作业成本上升，农作制度研究开始向简化方向发展，作物种类少，操作简单，效益高成为一种农作制度的基本研判。这个时期不再追求熟制的提高，化肥的施用成为了农作制度研究新的热点，主要集中在基于高产高效的适宜施肥量，而且重点是单一作物的施肥量和施肥技术，对肥料利用率和周年的调控研究少，也缺乏施肥对环境影响的研究。

2.3 研究模式多，研究机械化作业少

在农作制度改革创新研究过程中，主要围绕高产高效、作物茬口衔接优化、作物多样性利用、耕作方式、施肥量及施肥技术等方面，而且是基于人工操作和部分机械化。随着生产方式的转变以及农业农村现代化的新需求，农作制度如何适应机械化的要求，机械如何实现农作制度的作业要求成为主要矛盾。近年来，构建了水稻-小麦、玉米-小麦、水稻-油菜、玉米-油菜、玉米/苕(大豆)-小麦、小麦-玉米/甘薯、玉米-马铃薯等“粮-粮(油)”型利用模式，围绕机械化进行了改革创新，也提出了玉米-油菜，小麦-玉米等两熟周年机械化生产模式，但耕地利用率和产出率下降是一个不容忽视的问题，一定程度上，机械化率的提升降低了粮食的产能。

3 耕地高效持续利用存在的主要问题

3.1 与机械化发展方向不相适应

机械化是农业的根本出路，机械化率低严重制约了农业现代化。传统间套作技术提高了土地产出率和利用率，但不宜机械化的问题客观存在。大机器进不去，小机器跑不动。三熟改两熟，机械化作业效率提高，生产水平下降，这两个突出问题是耕地持续高效利用模式的卡脖子问题。

3.2 缺乏养分周年平衡研究与科学施肥关键技术

在构建农作制度的过程中，针对单季作物需肥及施肥技术的研究很多，如何根据前作后茬作物的养分需求，土壤养分平衡计算分析，提出提高养分利用率的周年调控方案与关键技术是一个短板，也是防治过量施肥导致耕地退化(酸化、板结等问题)的重要途径。

3.3 机械化背景下的茬口挤压问题突出

不断提高机械化率是农业现代化的必然要求，四川农机化率持续提高，但作物之间相互挤压播期的问题十分突出。小麦、油菜净作后，玉米不得不夏播，夏播玉米的产量和稳定性难以保障，遭遇季节性干旱和病虫危害的风险加大。水稻直播后生育期推迟，挤占了小麦油菜的最佳播种时期，小麦油菜的收获推迟，又进一步挤占了水稻的最佳播种时期，形成恶性循环，降低了粮食综合产能。

4 耕地高效持续利用的对策建议

耕地持续生产力是藏粮于地战略的根本，如果耕地生产能力下降了，甚至丧失了，就无法实现藏粮于地的重大目标，构建既立足当前又面向未来的耕地高效持续利用模式至关重要。就此，提出以下对策建议。

4.1 构建基于机械化的新型间套作高效利用模式

间套作是传统农业的精华，间套作解决了提高耕地利用率，生物多样性防控病虫害发生流行，耕地用养结合等问题。随着高标准农田建设的深入开展，农田基础设施配套水平不断提升，耕地地块零碎化的问题得到有效解决，借鉴欧美经验，构建区域尺度的间套作模式，不局限于一个田块内的间套作，而是田块之间，或者几个田块之间，形成大尺度的间套作和轮作格局，耕地用养结合农作模式。

4.2 开展周年养分调控的研究和技术集成

针对化肥利用率低的问题，开展不同农作制度养分周年平衡的研究分析，集成周年养分调控和科学施肥技术，建立一个新的农作制度周期肥料利用率测算方法和指标体系，提高肥料利用率。

4.3 突破育苗栽苗重大技术与装备

育苗依然是解决茬口优化衔接的关键技术。机械育苗、机械栽插是未来解决茬口矛盾，建立耕地高效持续利用模式的关键瓶颈技术。要在育苗机械、育苗基质、育苗技术，栽苗机械、栽苗技术、土壤耕作等环节取得突破。