文丨本刊記者 王怡文

大豆玉米帶狀復(fù)合種植

2020 年，習(xí)近平總書記在吉林省考察時(shí)指出：“我十分關(guān)心糧食生產(chǎn)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(chǎn)?！笔軞夂虻炔焕蛩赜绊?，2023 年我國夏糧產(chǎn)量14613萬噸，比上年減少127.4 萬噸。因此，要全方位夯實(shí)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(zhǎng)春國家農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)（以下簡(jiǎn)稱“長(zhǎng)春國家農(nóng)高區(qū)”）自啟動(dòng)申建以來，深入推進(jìn)藏糧于地、藏糧于技戰(zhàn)略，黑土地種肥水藥智能管控、天空地立體監(jiān)測(cè)、無人農(nóng)機(jī)、循環(huán)農(nóng)業(yè)……在一項(xiàng)項(xiàng)科技成果的加持下，黑土地上的糧食安全根基越夯越實(shí)。如今，長(zhǎng)春國家農(nóng)高區(qū)以玉米全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展為先導(dǎo)，成功實(shí)現(xiàn)了高效集約的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，打出了玉米種植的“組合拳”，為實(shí)施“新一輪千億斤糧食產(chǎn)能提升行動(dòng)”貢獻(xiàn)著自己的力量。

良法：穩(wěn)產(chǎn)增收的基礎(chǔ)

7 月的玉米地是一望無際的綠色，玉米已經(jīng)一人多高，玉米穗在太陽的照射下散發(fā)著金光。這里是位于吉林省公主嶺市劉房子街道的智慧農(nóng)場(chǎng)，占地共1000 畝，由長(zhǎng)春國家農(nóng)高區(qū)和趙春江院士團(tuán)隊(duì)、 中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所于2022 年共同合作建設(shè)。

在智慧農(nóng)場(chǎng)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(fù)合種植是在傳統(tǒng)間作、 套種方法的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)創(chuàng)新的一種一季雙收種植模式。中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)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(diǎn)，提供了玉米生長(zhǎng)發(fā)育的養(yǎng)分。盡管玉米與大豆間作種植讓玉米的種植數(shù)量減少，但是總產(chǎn)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?！?/p>

良法不可能一蹴而就，而是科研人員圍繞著穩(wěn)產(chǎn)增收這一主題不斷摸索，才最終得以實(shí)現(xiàn)玉米大豆雙豐收。“目前，智慧農(nóng)場(chǎng)實(shí)行四壟大豆+兩壟玉米的種植方案，是我們經(jīng)過了3～5 年試驗(yàn)得出的最佳大豆玉米間作種植模式?！庇阡J說。在此期間，中國科學(xué)院東北地理所團(tuán)隊(duì)一直在嘗試能夠讓玉米和大豆兩種作物均實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)多產(chǎn)高產(chǎn)的方式，從兩壟到四壟再到六壟，記錄數(shù)據(jù)對(duì)比分析，尋找種植的最優(yōu)解。

同時(shí)，要應(yīng)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(diǎn)。于銳表示：“我們現(xiàn)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(guī)種植下，玉米播種期相對(duì)靠后，大豆播種期相對(duì)靠前，沒有辦法統(tǒng)一，為實(shí)現(xiàn)玉米和大豆同時(shí)播種，我們團(tuán)隊(duì)采用了自主改造的新型米豆間作播種機(jī)，方便又快捷?！?/p>

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

良機(jī)：提質(zhì)增效的保障

近年來，智慧農(nóng)場(chǎng)依托吉林省農(nóng)業(yè)科技示范園現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施條件和農(nóng)機(jī)裝備基礎(chǔ)，建立了完善的智慧農(nóng)機(jī)與智慧生產(chǎn)管理、監(jiān)管、服務(wù)的信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的高效生產(chǎn)與管理。

技術(shù)人員在手機(jī)App 上設(shè)置好播種數(shù)量、路徑等數(shù)據(jù)，輕點(diǎn)屏幕中的“啟動(dòng)”按鍵，田地里的無人播種機(jī)便立即開始向前行進(jìn)。無人播種機(jī)工作的最大數(shù)值可達(dá)到一天播種450 畝，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)手駕駛機(jī)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(shè)定的偏差僅在3cm 之內(nèi)，玉米產(chǎn)量增產(chǎn)5%以上。

不僅播種機(jī)，糧食收獲時(shí)的收割機(jī)也是如此。在手機(jī)上設(shè)定一個(gè)路徑，無人收割機(jī)會(huì)按照規(guī)劃路線開始收割玉米，中間自動(dòng)轉(zhuǎn)彎、倒車，行動(dòng)自如。和傳統(tǒng)勞動(dòng)力相比，無人農(nóng)場(chǎng)的收割速度提升了3～4 倍，節(jié)省了大量的勞動(dòng)力，為農(nóng)場(chǎng)玉米無人化收獲提供了有力支撐。

這里的無人農(nóng)機(jī)都是中國科學(xué)院自主研發(fā)，農(nóng)機(jī)裝備智能化已經(jīng)達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。在拖拉機(jī)、耕整地機(jī)具等26 臺(tái)套農(nóng)機(jī)上，通過加裝北斗自動(dòng)導(dǎo)航無人駕駛系統(tǒng)和農(nóng)機(jī)作業(yè)在線監(jiān)控模塊等智能改造，打造出了數(shù)臺(tái)智能無人農(nóng)機(jī)，使無人機(jī)械覆蓋了玉米生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，耕、種、管、收全過程均實(shí)現(xiàn)了無人化作業(yè)。玉米無人農(nóng)場(chǎng)由信息感知系統(tǒng)、智能農(nóng)機(jī)裝備、管控云平臺(tái)三部分組成?！肮芸卦破脚_(tái)”就是智慧農(nóng)場(chǎng)的大腦。環(huán)境監(jiān)測(cè)、蟲情病害監(jiān)測(cè)、苗情監(jiān)控、智能控制、農(nóng)事監(jiān)管和質(zhì)量追溯等幾大模塊是智慧農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)管控中心的主要工作內(nèi)容。

智能管控中心與無人農(nóng)機(jī)之間密不可分。管控云平臺(tái)主要包括無人農(nóng)場(chǎng)基礎(chǔ)地理信息管理系統(tǒng)、無人農(nóng)機(jī)遠(yuǎn)程管控系統(tǒng)、智能農(nóng)機(jī)精準(zhǔn)作業(yè)管理系統(tǒng)和無人農(nóng)機(jī)作業(yè)展示系統(tǒng)四部分。其中，農(nóng)場(chǎng)基礎(chǔ)地理信息管理系統(tǒng)通過農(nóng)場(chǎng)田塊尺度的厘米級(jí)數(shù)字地圖測(cè)繪和處理，為無人農(nóng)機(jī)精準(zhǔn)作業(yè)提供基礎(chǔ)地理信息支撐；無人農(nóng)機(jī)遠(yuǎn)程管控系統(tǒng)主要面向智能農(nóng)機(jī)裝備的作業(yè)管控，提供農(nóng)場(chǎng)耕種管收作業(yè)監(jiān)管、工況監(jiān)控、前后臺(tái)交互和作業(yè)管理等服務(wù)；智慧農(nóng)機(jī)精準(zhǔn)作業(yè)管理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫主要面向智能農(nóng)機(jī)裝備基準(zhǔn)作業(yè)，提供基礎(chǔ)農(nóng)作數(shù)據(jù)維護(hù)管理、變量處方管理、農(nóng)機(jī)作業(yè)參數(shù)共享、農(nóng)機(jī)作業(yè)質(zhì)量監(jiān)管等服務(wù)；無人農(nóng)機(jī)作業(yè)展示系統(tǒng)為農(nóng)場(chǎng)日常系統(tǒng)運(yùn)維、運(yùn)營(yíng)服務(wù)和展示提供基礎(chǔ)平臺(tái)。

現(xiàn)在，智慧農(nóng)機(jī)已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主力軍，既提高了玉米的質(zhì)量，又提高了糧食生產(chǎn)智能化水平。

良田：循環(huán)農(nóng)業(yè)的核心

黑土地被譽(yù)為“耕地中的大熊貓”。東北黑土區(qū)是世界主要的黑土帶之一，是我國最大的商品糧生產(chǎn)基地，其糧食生產(chǎn)能力和農(nóng)業(yè)可持續(xù)性事關(guān)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(xué)院和吉林省人民政府啟動(dòng)“黑土糧倉”科技會(huì)戰(zhàn)，自此中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所團(tuán)隊(duì)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(guān)，以黑土健康保育和糧食綜合生產(chǎn)能力穩(wěn)步提升為目標(biāo)，攻克黑土地保護(hù)與利用的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)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(huì)戰(zhàn)結(jié)合長(zhǎng)春國家農(nóng)高區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)，在黑土地健康保育新型種植模式、 種養(yǎng)一體化地力提升綠色循環(huán)農(nóng)業(yè)模式和天空地一體化檢測(cè)技術(shù)模式下，完成秸稈覆蓋還田保護(hù)性耕作、食用菌立體栽培等10 個(gè)功能區(qū)劃分，開展以秸稈飼料化、農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用以及綠色循環(huán)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為核心的技術(shù)示范。

東北黑土地每年會(huì)產(chǎn)生上億噸玉米秸稈，秋收時(shí)，東北許多村、屯用秸稈打包機(jī)將地里的玉米秸稈打成圓包，并在來年春耕前陸續(xù)將秸稈包離田。秸稈打包離田過程中會(huì)帶起表面上的黑土，處理不當(dāng)情況下進(jìn)而引起秸稈的霉變。因此，“玉米莖穗兼收秸稈黃貯”技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，利用莖穗兼收玉米收割機(jī)，對(duì)秸稈噴灑菌劑實(shí)時(shí)打包黃貯，在田間生產(chǎn)菌酶協(xié)同發(fā)酵黃貯秸稈飼料。這一技術(shù)的實(shí)施有效降低了秸稈的壞包率和黑土的流失，實(shí)現(xiàn)秸稈收集方式和利用方式變革。2023 年，該技術(shù)被吉林省農(nóng)業(yè)廳列為了主推技術(shù)。

智慧農(nóng)場(chǎng)除種植玉米外，中國科學(xué)院東北地理所團(tuán)隊(duì)還養(yǎng)殖了不少牛、羊。“玉米莖穗兼收秸稈黃貯”技術(shù)下發(fā)酵好的秸稈成為牛、羊的飼料，這些秸稈有更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，讓秸稈飼料在牛、羊中的消化利用率也進(jìn)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(huì)引起播種時(shí)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(xiàn)。”于銳解釋道。每只出欄羊能夠節(jié)約140 元飼料成本，100 只羊放牧1 個(gè)月，相當(dāng)于向農(nóng)田施入100kg 氮素。這就是“保護(hù)性耕作下季節(jié)性放牧飼養(yǎng)技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)秸稈過腹還田的同時(shí)，還改善土壤肥力，降低牛羊飼養(yǎng)成本。

中國科學(xué)院東北地理所團(tuán)隊(duì)還研究了“畜禽糞污超高溫發(fā)酵實(shí)時(shí)處理技術(shù)”，讓養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)牛、羊的糞便也能成為生物有機(jī)肥。把發(fā)酵菌種通過一套超高溫發(fā)酵實(shí)時(shí)處理設(shè)備(80℃發(fā)酵)，精準(zhǔn)控制發(fā)酵溫度、水分和氧氣濃度，快速、實(shí)時(shí)處理牛場(chǎng)污染物，當(dāng)天產(chǎn)生的糞便當(dāng)天發(fā)酵處理完，形成生物有機(jī)肥。畜禽糞污超高溫發(fā)酵實(shí)時(shí)處理技術(shù)有著糞污實(shí)時(shí)處理效率高、 無害化和減量化效果好的優(yōu)勢(shì)，讓牛羊的糞便又繼續(xù)還田，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)農(nóng)業(yè)。

為提高廢棄物利用效率，考慮利用東北地區(qū)豐富的秸稈和畜禽糞便資源、 復(fù)合群體的生產(chǎn)生態(tài)優(yōu)勢(shì)，團(tuán)隊(duì)共同努力提出了在玉米行間種植草生食用菌，實(shí)行寬窄行米菇間作模式?！皩捳忻坠搅Ⅲw栽培” 就是窄行40～50cm 種植玉米，寬行80～90cm玉米生長(zhǎng)期種植食用菌。這項(xiàng)技術(shù)能夠改變玉米連作制度，實(shí)現(xiàn)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(huán)增效。這樣的方法下，畝產(chǎn)蘑菇達(dá)到500～600kg。經(jīng)過2021-2022 年兩年試驗(yàn)示范，玉米產(chǎn)量提高22.17%～31.14%。廢棄物直接還田后，生物轉(zhuǎn)化利用率達(dá)到了45%以上，經(jīng)濟(jì)效益提高30%，土壤有機(jī)質(zhì)提高0.5%以上。

“未來，我們還將深入研究‘秸稈變?nèi)狻f頭肉牛工程等關(guān)鍵技術(shù)。促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物高效循環(huán)利用、提升黑土地和糧食生產(chǎn)能力，并且實(shí)現(xiàn)農(nóng)－牧生態(tài)高效可持續(xù)發(fā)展將會(huì)是我們一直的目標(biāo)所在?！庇阡J說。

智慧農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)管控中心

智能農(nóng)機(jī)管控平臺(tái)