粉垄“4453”增产提质效应及其利民利国发展潜能

袁隆平院士接受媒体记者提出：“粉垄技术可在全国推广”.该文介绍了粉垄重构农田耕作层具“4453”效应,即：“四增”——增加耕层松土量、土壤原生养分利用量,增大“土壤水库”、“土壤氧气库”;“四减”——减少水土流失、碳排放量,减低耕层土壤含盐量、重金属含量;“五抗”——增强作物抗干旱、高温、低温、病害、倒伏等能力;“三提高”——促进作物光合效率提高10％以上,产量提高10％～ 30％以上,品质提高5％以上;指出如全国推广10亿亩,可增贮天然降水400亿立方,盘活土壤原生养分后可减少化肥施用量70多亿kg,新增粮食可多养活3亿多人,产生总体效应还可以助力提升国民身体健康水平和社会稳定、国家安全.     

粉垄技术研究现状及展望

粉垄耕作技术是近代研发的新型耕作技术,通过利用垂直螺旋型钻头进行深旋耕整地,目前粉垄耕作在甘蔗、玉米、水稻等作物生产上起到了增产的作用。从作物农艺性状、产量品质与土壤结构性状、养分效应等方面对粉垄耕作技术进行分析总结。结果表明,粉垄耕作降低了耕层土壤容重,提高了总孔隙度,土壤渗透性得到了改善,提高了耕层土壤的含水量;粉垄耕作下耕层土壤0.5~0.25 mm和1~0.5 mm粒径机械性团聚体含量增加,水稳性团聚体稳定性增强,提高了土壤抗侵蚀能力;粉垄耕作疏松了土壤,加速了土壤与外界的气体交换,增加了CO2、CH4等温室气体的排放;粉垄耕作提高了耕层土壤养分含量,提高了作物根系对养分的吸收利用率;在甘蔗、玉米、小麦、水稻等作物生产上,粉垄耕作均能提高作物产量及品质。粉垄耕作可能导致土壤优先流发生活跃,在一定程度上造成水肥向深层土壤流失,存在地下水污染风险。粉垄耕作改善了耕层土壤理化性状,提高作物对水分养分的吸收利用率,在提高作物产量的同时提高了作物的抗旱能力,粉垄耕作可作为解决农田问题的重要手段。     

粉垄增产提质保水及倍用“天地资源”绿色发展的可能性（英文）

广西农业科学院研发的粉垄农耕新方法——粉垄绿色生态农业技术(粉垄技术),已入选农业部主推技术;它利用"螺旋型钻头"替代传统"犁头",耕作深度2倍于拖拉机耕作,扩建耕地养分、水分、氧气、微生物等"四库",10%-100%增量利用土壤养分、氧气、微生物及太阳光能、天然降水等"天地资源",创建了作物自然增产10%以上规律平台,21省20多种作物应用证明非增投入增产10%-30%、品质提升5%、保水量增加1倍。如0.67亿hm~2耕地应用,每年可减少化肥使用量400亿-500亿kg、节本1 200亿-1 500亿元。提出中国实施粉垄"4+1"(耕地、盐碱地、草原、海绵城市+江河水体)绿色发展战略,将耕地0.67亿hm~2松土耕层由16.5 cm粉垄加深到35 cm,盐碱地0.133亿hm~2粉垄35 cm,退化草原0.67亿hm~2粉垄35 cm,可产生3大效应:(1)粉垄涉1.47亿hm~2共可增加松土达3 154.91亿m~3,比现1.2亿hm~2耕地耕层平均16.5 cm松土1 981亿立方增加159.26%,即国土土地立体空间扩增了1.6倍;(2)按耕地每公顷每年增贮天然降水450m~3,尚未利用盐碱地、草原贮水900 m~3,可贮存水资源1 020亿m~3,比现耕地贮藏540亿m~3增加88.89%,即陆地增留的天然降水近1倍;(3)可带来资源活化、环境净化、食物安全、国民健康和催生经济、生态、社会效益数万亿元、中华民族永续息息向前等绿色持续发展。作"大科学研究"和"一带一路"应用推广,在世界可贡献中国力量。     

论粉垄“大科学”在人与自然共生中的作用与潜能（英文）

首次将第四套农耕新模式"粉垄"定义为"大科学";阐明粉垄可直接应用于农田耕作和改造砂姜黑土、盐碱地及开发退化低产草原等,深松创造庞大"土壤水库"和减施化肥农药,间接地促进江河水体渔业及水源生态改善与航运、水电产业升级,实现自然资源新一轮活化和统筹利用,"自然生成"人类所需的优良食物产出、国土立体空间增容、天然降水增贮、洪涝干旱灾害减少、生态环境改善和经济增益等,且不受生态区域、作物品种限制全球性应用和不受时间空间限制的百年千年推行;粉垄增量利用"天地资源"带来"大科学"巨大效应,比传统耕作加深2~3倍,扩建土壤养分、水分、氧气和微生物等"四库"其量增用10%~200%,淡盐20%~40%,增温2~4℃,作物强根壮体光合效率提高10%,耕地具空白施肥增产10%以上、减施化肥10%~20%仍能增产5%以上定力平台,零增水肥增产10%~50%、品质提升5%、增效15%、耕地天然降水增贮100%、甲烷等气体减排5%以上、空气湿度提升5%以上,改造砂姜黑土、盐碱地和退化低产草原等增产15%~50%,这些效果可当年和持续多年"自动生成",助力人类与自然的真正和谐共生。     

粉垄助撑粮食和环境安全拓宽生存与发展空间的探讨（英文）

1介绍一种具有全球意义的高效农耕新方法——粉垄活土增粮生态技术;粉垄机深垦深松整地,耕深可达到30~50 cm,比拖拉机耕作加深1倍,破解难以深耕又深松、土壤保持当季和多季疏松的世界农耕难题;18省20种作物上应用,证明零增施化肥能增产10%~30%,品质提升5%以上,贮水增加100%;多季持续增产,旱地作物高的第二至四年增幅达32.57%~38.2%;水稻一至六季的净效益平均每季增加21.82%;每产出100 kg粮食其化肥使用量比传统耕作减少0.35~4.29 kg,减幅10.81%~30.99%。2探讨提出粉垄对土壤养分、水分、氧气和光能等"天地资源"的最大化友好利用,具有可持续性、永久性,函盖多领域、多功能的"大科学"、"大技术"发展潜能;3提出如全国推广0.67亿hm~2,可新增0.1亿~0.13亿hm~2耕地生产能力、节省化肥500万t、增存农业用水300亿m~3,增产粮食可养活2亿~3亿人。     

粉垄耕作对土壤性质及马铃薯产量的影响

针对连年旋耕而引起犁底层上移、耕层变浅、土壤质量退化导致作物产量低下等问题,研究粉垄耕作技术对土壤性状的改良效应。本试验设置粉垄耕作(F30:耕作深度0～30 cm)、粉垄耕作(F45:耕作深度0～45 cm),以传统旋耕(C15:耕作深度0～15 cm)为对照,探究粉垄耕作对马铃薯产量、土壤物理性质及微生物数量的影响。结果表明:与C15处理相比,粉垄耕作后可有效降低土壤容重,增大土壤孔隙度,提高土壤含水量,协调土壤三相比,有助于增加土壤速效养分含量及微生物数量;F30、F45处理马铃薯产量分别较对照增产6.48%、10.19%,商品薯率分别提高4.46%、6.83%。此外,经过主成分分析综合评分后,以0～45 cm耕作深度进行粉垄耕作对土壤的综合改良效果最佳。可见,粉垄耕作技术可为雨养农业区提供一种有效的新型耕作措施。     

粉垄活化资源构建绿色农业“3+1”产业体系的探讨（英文）

发明的农耕新方法——粉垄技术,利用自走式粉垄机械螺旋型钻头深垦深松土壤,它可比传统耕作加深1倍,且全耕层土壤均匀细碎疏松,扩建新的土壤"四库"(养分库、水库、氧气库和微生物库),在化肥农药、灌溉用水、人工投入等"三不增投"情况下,各种作物增产10%~30%(多个省水稻玉米小麦等粮食作物23个点专家测产平均增幅25.48%),提质5%,保水1倍,粉垄耕作一次之后2~3年可持续增产;比较效益可达20%左右。探讨提出粉垄活化耕地、盐碱地、草原和江河等资源,驱动构建绿色农业"3+1"产业体系,在中国甚至全球将可促进实现可利用农业资源总量、优质食物来源总量、可利用水资源总量"三个增加",实现对生态环境恶化、气候变暖等"两个应对",实现人类与自然更加和谐共生。     

中国发明第四套农耕方法“粉垄”（英文）

首次阐明己列入中国农业部主推技术的农耕新方法"粉垄"为继人力、畜力、机械(拖拉机)耕作之后的第四套(代)农耕模式与方法,其基本理论与效果,是遵循自然规律活化利用土壤、天然降水及太阳光能等"天地资源",实现活土、保水、沛氧、增温、淡盐而促进农业新一轮自然性增产提质和保水生态,使作物增产10-30%、品质提升5%、增效10%以上、增贮天然降水100%;其特点与机理,是利用螺旋型钻头垂直入30-50厘米高速旋切土壤一次性完成整地任务,其过程经过瞬间高温和多次激烈撞击、机械摩擦,达到松土数量倍增、土壤物理升华并扩建了土壤养分、水库、氧气、微生物等新"四库";粉垄可物理性"淡盐"改造利用盐碱地;形成粉垄绿色农耕发展技术体系,是发明并获专利授权创造的耕作工具"自走式粉垄机械"和农田(旱地、稻田)粉垄栽培方法、盐碱地粉垄栽培方法、退化草原粉垄聚水生态丰草方法等;提出粉垄会催生新的农耕文化与文明;提出中国粉垄"4+1"(耕地、盐碱地、退化草原、海绵城市+江河水体)可实现粮食食物、生存空间"双安全"。     

粉垄助撑粮食和环境安全拓宽生存与发展空间的探讨

①介绍一种具有全球意义的高效农耕新方法——粉垄活土增粮生态技术;粉垄机深垦深松整地,耕深可达到30～50 cm,比拖拉机耕作加深1倍,破解难以深耕又深松、土壤保持当季和多季疏松的世界农耕难题;18省20种作物上应用,证明零增施化肥能增产10％～30％,品质提升5％以上,贮水增加100％;多季持续增产,旱地作物高的第二至四年增幅达32.57％～38.2％;水稻一至六季的净效益平均每季增加21.82％;每产出100kg粮食其化肥使用量比传统耕作减少0.35～4.29 kg,减幅10.81％～30.99％.(②探讨提出粉垄对土壤养分、水分、氧气和光能等“天地资源”的最大化友好利用,具有可持续性、永久性,函盖多领域、多功能的“大科学”、“大技术”发展潜能;③提出如全国推广0.67亿hm2,可新增0.1亿～0.13亿hm2耕地生产能力、节省化肥500万t、增存农业用水300亿m3,增产粮食可养活2亿～3亿人.     

粉垄技术有效改良盐碱地

正今年9月,在新疆库尔勒尉犁县兴平乡进行的粉垄区作物测产结果让现场专家和种植大户格外振奋。与用拖拉机耕作的对照地块相比,粉垄区耕作层的含盐量下降40%以上,棉花增产48.8%。粉垄技术是由广西农科院韦本辉研究员团队针对拖拉机耕作难以实现深耕深松、可利用土层浅薄和长期过量使用化肥农药导致的土壤板结、地力下降等问题,发明的全新耕作技术。他们与广     

重构耕层可持续增产的“水稻粉垄生态高效栽培法”(英文)

从自然资源友好高效利用、降低生产成本和建设高标准农田出发,对现行"良种+肥料等投入型"的水稻生产方式提出改革理念,结合粉垄技术研究的现有基础,提出"水稻粉垄生态高效栽培法",即采用粉垄深旋耕技术翻倍深松稻田耕作层,由常规耕作的13~15cm粉垄增厚至26~28 cm,并在回水软土后,实行不耙动土壤的原生态抛秧移栽或直播种植水稻,以天然降水灌溉为主、人工灌溉为辅,保持原田水、肥、土不外流。试验表明,采用水稻粉垄生态高效栽培法,能在化肥减施10%以上、人工劳作减少10%以上的条件下,达到增产、增益20%以上的效果;"水稻粉垄生态高效栽培法"粉垄耕作1次,此后利用构建的粉垄耕作层实行免耕或轻耕,保持粉垄土壤原生态状态,可达到多年持续稳产、增产和节耕、节能、节水、省工、环保的目的。     

粉垄后第6季稻田土壤变化与水稻产量品质分析

[目的]研究稻田粉垄后第6季土壤及产量、品质状况,为粉垄技术的进一步推广应用提供依据.[方法]在粉垄后第6季水稻收获期测定耕层土壤深度、土壤容重、土壤全氮磷钾含量、土壤速效氮磷钾含量以及土壤有机质含量等指标,并进行水稻产量测定和品质分析,与常规耕作（对照）相比,分析粉垄耕作处理后对第6季稻田土壤状况和水稻产量、品质的影响.[结果]与对照相比,稻田粉垄耕作深度20～22 cm,至第6季时仍保持22 cm,耕作层加深7 cm,土壤容重降低10.56％,土壤速效氮、磷、钾含量每公顷分别增加48.46％、23.85％和32.89％,土壤全氮、磷、钾含量分别增加25.03％、31.12％和25.59％,有机质含量增加21.46％;第6季稻谷产量增产1832.7 kg/ha,增幅22.65％;粉垄第1～6季平均每季增产897.75 kg/ha,增幅11.10％,净效益平均每季增加21.82％;且品质改善,粉垄稻米整精米率提高4.35％;稻米垩白粒率降低25％,由二级升为一级;稻米垩白度下降43.75％;稻米蛋白质提高13.58％,由三级升为二级.[结论]稻田粉垄耕作一次后,至第6季时仍可有效加深土壤耕作层、改善土壤理化性质,对水稻具有持续增产增效的作用.     

粉垄整地与传统整地方式种植玉米和花生效果比较

[目的]研究粉垄整地与传统整地种植作物生长及产量的差异性。[方法]采用专用型机械将土壤垂直旋磨粉碎并自然悬浮成垄的粉垄整地与拖拉机整地、畜力整地和人力整地3种方式比较,以玉米、花生为供试作物品种,各个处理全期均不施肥。测定玉米、花生前期的根系长度和数量,后期功能叶片的光合特性及产量。[结果]与拖拉机整地、畜力整地和人力整地相比,粉垄整地种植的玉米、花生前期的根系长度增加18%以上,数量增加15%以上,后期功能叶片的净光合速率提高10%以上,产量增加8%以上。[结论]粉垄整地方式种植的作物比传统整地的根系发达,光合效率提高,产量增加。     

旱地小麦产量差异与栽培、施肥及主要土壤肥力因素的关系

【目的】针对中国西北旱地小麦低产田块多、分布范围广、农户地块间产量差异大的问题,探索影响旱地小麦产量的关键因素,为缩小产量差异,普遍提高旱地小麦产量提供理论依据。【方法】对分布在中国西北黄土高原地区的山西、陕西、甘肃旱地小麦主产区的180个农户麦田0—100 cm土壤和小麦植株的取样分析,结合对农户施肥情况的实地调查,研究了旱地小麦产量差异与栽培、施肥及主要土壤肥力因素的关系。【结果】山西、陕西和甘肃冬小麦产量分别介于2 529—8 419、1 344—8 073和2 984—7 145 kg·hm-2。覆膜栽培的小麦产量较传统栽培提高9.4%。传统栽培的高产组产量较中低产组分别高37.5%和77.2%,覆膜栽培分别高25.4%和66.2%。传统栽培高产组的平均施氮量比中低产组分别高44.4%和74.4%,覆膜栽培分别高9.9%和13.5%;传统栽培高产组施磷量比中低产组平均提高31.1%,覆膜栽培提高35.4%;但传统栽培高产组的施钾量却比低产组低62.1%,覆膜栽培高产组比低产组高96.0%。传统栽培不同产量水平间0—100 cm土壤有机质含量没有显著差异,覆膜栽培0—20 cm土壤有机质含量高产组比低产组显著高20.8%。传统栽培40—80 cm土壤全氮存在显著差异,其中40—60 cm土层高产组比中、低产组分别高出7.5%和18.6%;覆膜栽培0—60 cm土层全氮存在显著差异,其中0—20 cm土层高产比中、低产组分别高出3.2%和14.2%。传统栽培土壤矿质氮无显著差异,覆膜栽培80—100 cm土层高产比低产组高1.6倍。传统栽培0—40 cm土层速效磷含量存在显著差异,其中高产组0—20 cm土层比中、低产组分别高74.3%和86.9%;覆膜栽培土壤速效磷含量没有显著差异。传统栽培40—60 cm土壤速效钾含量高产组比中、低产组显著高22.5%和16.0%,覆膜栽培土壤速效钾没有显著差异。土壤p H在不同产量水平和栽培模式间亦无显著差异。【结论】引起产量变异的主要原因有栽培模式、氮磷钾肥用量、土壤有机质以及速效磷含量。因此,缩小西北旱地农户间产量差异、实现小麦增产的关键在于加强旱地麦田水分管理,采用保水栽培;适当提高传统栽培小麦中低产田块的氮磷肥用量、控制钾肥用量,在稳定覆膜栽培小麦中低产田块氮肥的基础上,适当提高磷钾肥用量;加强旱地麦田有机培肥,在提高土壤有机质含量、蓄水保墒和氮素供应能力的同时,提升传统栽培小麦中低产田土壤的有效磷供应能力,以达到通过促进小麦生长,提高籽粒产量的目的。     

长期施钾对水旱轮作系统产量及土壤团聚体钾分布的影响

[目的]研究长期施用钾肥对水旱轮作系统产量、土壤团聚体分布及有效钾含量的影响,探明水旱轮作系统中钾素在土壤团聚体组分中的分配规律,进而为土壤结构改良、钾库管理和钾肥合理施用提供理论依据.[方法]2011~2017年在湖北省江汉平原布置中稻—冬油菜轮作定位试验.试验选择氮磷肥(不施钾肥,-K)和氮磷钾肥(施钾肥,+K)处理,对比分析施用钾肥对中稻—冬油菜轮作系统的产量及不同深度土壤有效钾含量和团聚体分布产生的影响.[结果]轮作系统产量变幅受年份和施肥的双重影响,与不施钾肥处理相比,施用钾肥后水稻和冬油菜的年均增产量为0.51和0.33 t/ha,增幅分别达7.5%和14.1%.连续7年施用钾肥对土壤团聚体的垂直分布无明显影响,但可增加20~30和30~40 cm土层的水溶钾和速效钾含量及各粒级团聚体中速效钾含量.通过不同土层土壤团聚体速效钾的盈缺值计算得出,10~20和30~40 cm土层的土壤速效钾盈缺值变幅最明显.[结论]与2011年农田初始有效钾含量相比,2017年钾肥用量会导致农田钾素含量持续缓慢下降,因此,应重视秸秆还田和有机钾肥的补充,以维持轮作系统生产力和农田钾素平衡.     

腐植酸复合肥多层深施对土壤含水量、玉米生长及产量的影响

为简化农艺措施,降低生产成本,本研究采用田间试验方法,以无机复混肥常规浅施基追结合的施用方法作对照,研究了腐植酸复合肥深松分层一次性施用技术对玉米全生育期土壤含水量、玉米生长发育及产量的影响。结果表明:腐植酸复合肥深松分层一次性施用能使10～90cm土层内土壤的含水量平均提高7.16%,玉米抽雄期和灌浆期叶面积指数分别提高了19.3%、14.0%,表征叶绿素含量的SPAD值分别提高了24.5%、18.5%,增加了玉米各部位的鲜干重,降低了株高,增加了茎粗,且玉米产量构成因素、穗部特征得到明显改善,最终显著提高玉米产量16.06%,达到11 883kg/hm2。     

山西沁州黄小米基地土壤养分现状及施肥建议

根据沁州黄优质小米典型种植区不同的地形、土壤属性、肥力水平,确定21个监测点,取0～20 cm和20～40 cm深土壤,对其中的主要营养元素状况进行研究,结果表明,沁州黄优质小米产地土壤相对贫瘠,综合肥力水平中等偏低,特别是对谷子的品质和产量影响比较大的有效锌和有效硼含量低下,建议在当地习惯施肥的基础上,增施有机肥,调整氮、磷配比为1∶(0.6～0.7),每公顷增施150 kg钾肥、7.5 kg锌肥和7.5 kg硼肥。     

施肥对设施菜地土壤硝态氮累积及pH的影响

在甘肃武威市设施栽培条件下,通过田间小区试验研究了不同施肥量及肥料种类(化肥、有机肥、有机+无机)对设施土壤硝态氮累积、硝态氮在土壤剖面运移及土壤pH值变化的影响。结果表明:施氮量和肥料种类对土壤硝态氮的累积和淋溶均有较大的影响,随施氮量的增加,土壤剖面硝态氮累积量增加,其中对0～20cm土层硝态氮累积量的影响最为显著;在同等施氮量时,单施无机肥处理(NPK)、有机无机肥减半配施处理(1/2MNPK)、单施有机肥处理(M),在40～150cm土层硝态氮的累积量分别为267.33、211.94、125.72kg.hm-2,表明只施用化肥较有机肥、有机肥与化肥配施更易造成土壤硝态氮淋溶并在深层累积。将农户习惯施肥量(MNPK)减半后施用(1/2MNPK)对蔬菜产量没有影响,并且显著减少了硝态氮在土壤中的累积,表明当地农户设施栽培肥料施用量过高,不仅造成肥料利用率低,栽培成本高,还可能给地下水位较浅的地区带来环境污染的风险。此外,土壤硝态氮含量与pH值呈极显著负相关关系,表明硝态氮在土壤中大量累积会造成土壤pH值的下降。     

长期不同施肥对小麦-玉米轮作体系土壤残留肥料氮去向的影响

【目的】研究残留肥料氮在不同肥力土壤中的去向。【方法】采用15N标记田间微区试验法研究小麦-玉米轮作下,施用的肥料氮在3种长期（19年）不同施肥处理土壤（不施肥土壤,No-F;施用氮、磷、钾化肥土壤,NPK;有机无机配施土壤,MNPK）连续3季作物收获后的去向。【结果】NPK和MNPK处理土壤3季作物对标记氮肥总利用率分别为57%和65%,均显著高于No-F处理土壤（28%）（P＜0.05）。No-F、NPK和MNPK处理土壤随后两季（第二季和第三季）作物对第一季收获后残留氮肥的利用率分别为17%、15%和8%,其中No-F处理土壤第三季作物对残留肥料氮的利用率为7%,显著高于NPK（2%）和MNPK处理（3%）。3季作物收获后,No-F、NPK和MNPK处理土壤施入氮肥在土壤和作物系统的总回收率分别为50%、77%和84%,损失率分别为50%、23%和16%。3季作物收获后三供试土壤标记氮肥残留率均约为20%,且主要分布在0—20 cm土层。【结论】长期平衡施肥尤其长期有机无机配施可显著提高肥料氮利用率,降低氮肥损失。     

粉垄栽培对甘蔗生长和产量的影响

[目的]探讨粉垄栽培甘蔗的增产机制,为粉垄甘蔗生产提供理论依据。[方法]以甘蔗品种桂糖43号为试验材料,研究粉垄耕作栽培和传统耕作栽培对甘蔗生长和产量的影响。[结果]粉垄栽培有利于提高甘蔗的出苗率和分蘖率,粉垄甘蔗的出苗率比对照增加20.7%,分蘖率比对照增多25.4%;粉垄甘蔗的月生长速度比对照快6.4%~53.7%;蔗茎增粗7.7%~23.8%;粉垄蔗茎产量为191.25 t/hm~2,比对照增产18.2%。相关分析显示,有效茎数、茎长和茎径3个性状对蔗茎产量影响由大到小为茎长、茎径、有效茎数。[结论]粉垄栽培是一项适宜甘蔗优质高产生产的新技术,可加以推广普及。