釀酒高粱低產田成因與改良的技術路徑

芶永桃, 朱建忠, 朱建生, 蒙 杰

(1.九禾股份有限公司, 四川 瀘州 646000;2.重慶市江津區科技特派員、瀘州市合江縣科技特派員, 四川 瀘州 646000)

高粱是種植面積僅次于小麥、玉米、水稻、大麥的第五大谷類作物。高粱在世界各地都有較大面積種植,中國高粱種植的主要區域在華北和東三省及西南地區;西南地區又以四川省、重慶市、貴州省種植面積相對較大,且以常規高粱為主栽品種,產量水平一般在300 kg/667 m2左右。長期以來,高粱作為釀酒業最主要的原料,為推動四川省、貴州省、重慶市地方經濟發展和種植農戶增產增收發揮了重大作用。但目前生產實踐中,有部分高粱田產量水平低,每667 m2產量不足100 kg,比正常單產低2/3以上,個別地塊甚至出現基本絕收現象,種植比較收益極低,嚴重影響種植農戶的收益和高粱基地的穩定以及可持續發展。

多年來,開展高粱品種選育及配套高產栽培技術研究與示范推廣是國內農業科研、推廣機構的工作重點,對高粱低產田成因或障礙因子對高粱產量影響的研究還鮮有報道。改革開放以來,我國農村勞動力數量、結構和農業種、養殖方式發生了巨大變化,直接導致農業生產耕種方式發生轉變。曾希柏等認為,低產田除了通常所說的產量低以外,還應該包括耕地本身是否存在障礙或限制因子,而且低產田也是一個相對概念,與其所在區域的農業生產力水平等相關聯[1]。因此,分析研究高粱低產田的成因或改造的障礙因子,探討改良高粱低產田的技術方法和途徑,達到改良土壤、用養結合,提升高粱低產田產量和產出效益,為釀酒業提供優質原料,對促進種植農戶增收和高粱基地持續穩定發展有著非常重要的現實意義。

1 瀘州市高粱低產田地域分布及土壤特點

清代《三農紀》曰:“粱乃勁禾也,喜風雨。蜀多山,山多風雨,故以宜種之地種之,曰蜀黍”?！懊駠鴷r期,瀘州丘陵山區農民以高粱能種于瘠薄土地,廣而種之”[2],“樂于成片在田埂、隙地、房前屋后種植”[2]。多年來,瀘州市高粱種植區域主要是分布在沿長江、沱江、赤水河河谷的淺丘地區和古藺縣、敘永縣部分海拔1 000 m以下的丘陵山區。高粱主要是在房前屋后的坡地、山地種植,土壤肥力水平總體不高,易受旱。多為零星種植,凈作面積少,農戶一般當做“順帶作物種植”[3]。從地形地貌特點看,瀘州北部主要丘陵地區,系四川盆中丘陵區的南緣,南部為四川盆地南緣的盆周山地低中山地貌;從土壤特點看,種植高粱的土壤主要是紫色土和黃壤,也有部分水稻土(系水稻田改作為旱地種植高粱)?？偟膩碇v,坡地多、徑流沖刷加劇、水土流失過重,造成土地的薄、漏、旱、瘦,是造成產量不高的原因。20世紀60年代,把改田改土作為最重要的糧食增產措施,大規模地坡改梯、薄改厚[2]。1991年—2005年,瀘州市先后實施《以工代賑》《農業綜合開發項目》等,累計改造中低產田土13萬hm2,占全市耕地面積的9.8%。

2009年以來,四川省把促進釀酒高粱生產發展作為“打造白酒金三角、培育千億白酒產業”的主要支撐,實施“四川省新增50億kg糧食生產能力建設項目”等項目,全省高粱產業基地建設一年一大步[6]。通過采取建設高標準農田、現代農業園區,高粱種植規模在局部區域呈集中、規?；厔菔置黠@,以瀘州市江陽區、龍馬潭為例,先后在通灘鎮(包括原石寨鄉)、黃艤鎮,金龍鄉、雙加鎮、胡市鎮等鄉鎮,投入資金,集中改造水稻田為旱地,已經形成較為集中的高粱種植基地,其中江陽區通灘鎮高粱種植面積2 666.7 hm2,產值達1.17億元,延伸產業鏈年產值近20億元,于2022年上榜全國鄉村特色產業超10億元鎮。2021年全市高粱種植面積2.3萬hm2,占全市糧食播種面積的5.6%。

2 瀘州市高粱低產田成因與改造的障礙因子分析

曾希柏等[1]認為,低產田是“在現有的正常耕作栽培管理技術水平條件下,因為耕地本身存在的障礙或者限制因子,導致作物生長發育差,產量較當地高產田低10%以上,且年度間變異大的農田”;李兆芬[4]認為,中低產田土低產原因主要是自然環境條件、土壤性狀和人為因素影響,楊俊森等[5]認為,四川自然災害頻繁是造成中低產田的原因。筆者認為,瀘州市高粱低產田的形成原因和改造的障礙因子主要有以下幾個方面。

2.1 高粱低產田形成的主要成因分析

2.1.1農村生產方式的巨大變化

目前在農村從事農業耕作的絕大多數農戶都是年齡偏大的“老農民”,迫切需要采取輕簡作業方式,減輕勞動強度;傳統農業的翻地、深耕已不是常態;高粱直播面積呈區域性擴大的趨勢;高粱移栽后的中耕與除草則采用噴施除草劑的方式替代等。據此初步認為,多年來農村勞動力和生產方式發生了巨大變化,導致原有種植高粱的傳統栽培技術模式或方式也發生了巨大變化,如傳統的高粱-小麥栽培模式(包括小麥預留行種植模式)基本消失,隨著農戶養豬數量的減少,套作紅苕面積也呈減少趨勢,在一些地區部分農戶在種植一季高粱后就不再種植其他農作物,翌年開春后才收拾田間高粱秸稈并繼續種植高粱等,連作效應明顯,這些變化的累積,直接導致高粱種植土壤發生物理、肥力的變化,從而導致高粱低產田在一些地方有逐年增多的趨勢,最直觀的效果就是產量低下、種植效益差。這與李兆芬[4]的觀點基本一致。

2.1.2農戶施用有機肥數量偏少,酸性土壤面積增多

當前農業龍頭企業規?；B豬趨勢發展迅猛,在一定程度上壓縮了單個農戶的養豬數量空間,單個農戶散養豬數量呈相對減少甚至不再養豬,農戶蓄積的農家肥數量有限,底肥施用農家肥數量逐年未有增加甚至不再施用農家肥做底肥,以尿素為主的化學肥料施用量在追肥環節成為高粱植株生長必不可少的養分,經多年累積、多因素疊加,從而造成土壤肥力衰退、變酸、板結。多年來在田間管理措施中對肥料的不合理利用方式、不合理管理措施尤其是不合理施肥導致耕地有機質下降、養分貧瘠或非均衡化,對耕地酸化、退化作用較為明顯,使耕地質量退化并最終形成低產田,這與李兆芬提出的因人為活動影響,耕地質量下降,重用輕養、投入少是造成中低產田低產的原因之一的觀點有相同之處[4]。據2006-2009年的土壤測試分析結果,瀘州市極強酸性土、強酸性土、酸性土合計占50.7%,微酸性土和中性土、微堿性土占34.9%,總體上是偏酸性土壤面積較大。

2.2 高粱低產田改造的主要障礙因子分析

筆者認為耕地有機質缺乏是導致高粱低產的首要原因,而農戶種植高粱過程中有機肥投入嚴重不足則是導致土壤有機質貧乏的主要原因(見表1)。據調查,高粱低產田的農戶多年基本不施或很少施用農家肥、有機肥,主要依賴高粱訂單企業免費發放的專用有機肥(40～80 kg/667 m2);其次是偏施氮肥,導致養分不均衡化。由于農家肥、有機肥施用量不足,在作物生長過程中,嚴重依賴施用化學肥料,磷、鉀肥基本未施或施用量偏少,雖也采用秸稈還田方式作有機肥、鉀肥的補充,但數量有限。雖然高粱對土壤的要求不嚴格,在各種類型土壤上均可獲得一定產量,但高粱根系發達,吸肥能力強,消耗地力較多,以有機質豐富、土層深厚的壤土產量最高[7]。其次,由于農戶不能正確認識導致高粱低產的原因與栽培方式、土壤之間的關聯性,片面看重追施化學肥料對高粱的增產作用,就形成了不利于保持土壤健康和植物健壯生長的惡性循壞。據已有研究結果,每生產100 kg的高粱籽粒,大約需要N 2～4 kg,P2O51.5～2.0 kg,K2O 3～4 kg,N、P、K的比例約為1∶0.5∶1.2[7]?？梢?土壤有機肥貧(缺)乏、長期偏施氮肥、造成土壤養分非均衡化又為土壤肥力退化、酸化、板結打下伏筆;農戶勞動力不足的結構性巨變、農戶主動減少土壤深翻、中耕作業,日積月累,減弱了土壤深耕、中耕對熟化土壤、改善土壤結構的作用,反過來又加劇了土壤的結構惡化、板結,從而形成非良性循環,是高粱低產田改造的主要障礙因子。

表1 瀘州市某高粱低產田2018—2019年土壤pH值及肥力檢測結果

3 釀酒高粱低產田改良的主要技術路徑

曾希柏等[1]針對中國低產田改良提出了低產田改良技術策略,包括工程改良、農藝措施改良、生物技術改良,同時也提出了強化政策引導、加大對低產田改良投入以及增糧增效技術研究、加大科技成果轉化和示范應用等對策。楊俊森[5]提出改造中低產田的措施有:水利、土地與土壤建設、生物、林業、化學以及農耕農藝措施等。就本地區高粱低產田改良而言,筆者認為當務之急,是要在以下幾個方面綜合施策,就可以起到改良高粱低產田的良好效果。

3.1 底肥重施有機肥

曾希柏等[1]指出,目前低產田改良上缺乏真正的“治本”技術,我國低產田改良研究整體上還處于以農藝措施為主,所研發的技術及產品大多停留在提高耕地肥力、改善土壤的某些理化性質等方面。低產田改良技術應分為工程改良、農藝措施改良、生物技術改良三個方面。筆者圍繞改良高粱低產田,著重在農藝措施改良上連續兩年開展了定點試驗,取得了較為顯著的成效。表1為2018—2019年筆者隨機對瀘州市某釀酒高粱基地的土壤連續二年定點取樣化驗檢測結果,土壤偏酸、有機質含量低是顯著特點。

由表1可見,2018年土壤有機質檢測平均結果為29.17 g/kg,按照《全國第二次土壤普查養分分級標準》為3級,可能與油菜收割后直接壓青入土有關;N、P、K分別為0.15%,0.06%,2.27%,則分別屬于2級(略偏高)、3級、2級?？傮w上是有機質偏低、氮與鉀含量偏高,磷含量缺乏。鉀偏高也可能與油菜壓青有關(系多年采用此方法)。

經過一年底肥增施有機肥后,再次在該低產田內定點取土樣作室內檢測,結果表明(表1)土壤pH值有略增,為4.37,但增加不明顯;有機質為32.4 g/kg,絕對值增加3.23 g/kg,提高了11.0%,較為明顯;N、P的含量都有增加,增加的絕對值分別為0.037%、0.01%;但鉀的含量反而有所減少,絕對值減少了0.283%,有可能是取樣誤差所致。從連續兩年的高粱試驗產量來看,底肥重施有機肥、磷肥、鉀肥的增產作用是非常顯著的,見表2。

表2 某高粱低產田底肥重施有機肥試驗產量結果

3.2 采用多種耕作方式,深翻土壤、改良土壤結構

當前農村勞動力結構的變化,使傳統小農生產模式采用的耕作方式發生了根本性變革,傳遞到高粱生產過程中,最直接的影響就是農戶減少了有機肥的施用量,土壤深翻和中耕強度明顯減弱,長期施用化學肥料的疊加效應等綜合因素,導致土壤變酸、板結,植物根系生長受阻,產量低下。因此,在目前生產方式下,在丘陵地區(包括部分深丘地區),田塊小、農業機械作業受限,一方面必須維系家庭聯產承包制度下的小農生產模式,一方面又要減少田間作業強度、推廣輕簡作業,同時又要保證高粱的產出效益,必須把深翻土壤、改善土壤結構放在重要突出位置,通過多種措施,強化農業技術指導,培訓和教育農戶,把高粱低產田的“治本”之策交給農戶,由小農戶在承包地中采取深翻、旋耕等機械手段,達到加厚土壤、熟化土壤、改善土壤物理性狀,為奪取高粱高產奠定良好基礎。據2021年高粱收獲季對龍馬潭區金龍鄉高粱種植農戶熊某的跟蹤調查,其在2020年冬季采取深翻土、每667 m2施入100 kg粉碎后的油枯,次年該地高粱長勢健壯、桿粗、葉色濃綠、籽粒重,病蟲害發生輕微,在田間管理措施基本一致的情況下,比冬季未深翻土、未施油枯的增產15.3%。

3.3 實行套作、輪作栽培

川南、渝西地區多為淺丘沿江河谷地區,旱地以坡地較多,農戶栽種高粱、玉米等植株高大的旱地農作物,習慣在行間套種紅苕,達到一種多收的目的。在頭季高粱、玉米收獲后,利用夏末秋初氣溫較高、有利于植物快速生長的特點,搶種一季速生蔬菜,生長期僅有60 d左右,如小白菜等,或在9月下旬播種油菜、10月中下旬移栽,在次年4月下旬成熟收獲,或在9月中下旬栽種一季秋洋芋,在次年2—3月收獲;或在9月中下旬播種大頭菜、芥菜等,10月中旬移栽,次年2月中下旬收獲等模式。實踐證明,在高粱行間套種紅苕或凈作,在高粱收獲后,下一茬種植其他農作物實行輪作種植,有利于土壤養分的均衡利用、調節土壤肥力、改善土壤團粒結構,部分緩解或消除使土壤板結、酸性等某些障礙因子,有利于防治病蟲草害,有利于農作物的平衡生長和提質增效。如江陽區況場鎮紅山村,在高粱收獲后種植一季大頭菜模式,合江縣榕山鎮高廟子村在高粱收獲后種植一季芥菜模式,前后茬作物播種、育苗、移栽時間上不沖突,而大頭菜、芥菜種植技術簡單、田間管理粗放,既適應了當前農村勞動力缺乏的現狀,又實現了高粱地的輪作、翻土,同時種植大頭菜、芥菜不施用化學肥料,僅用農家肥(糞水)追肥1次,取得了較好的收益,深受當地農戶歡迎。

4 合理、均衡施肥

合理施肥,就是要求在農作物生長過程中,不偏施某一種肥料,尤其是不偏施化學氮肥。針對我國農業生產中偏施氮肥的情況,農業農村部提出“一控兩減三基本”,其中一個主要內容就是要控制、逐步減少化學氮肥施用量,從源頭上控制或減少人為措施對土壤結構、肥力的破壞,為農作物生長提供良好的基礎條件。據聯合國糧農組織資料介紹,全球有33%的土壤因侵蝕、土壤有機質流失、養分耗竭、酸化、鹽化、板結和化學污染出現中度至高度退化。但是,可持續的管理和精心的耕作技術可以扭轉土壤退化的趨勢并確保當前和未來的全球糧食安全。據中國農科院黃淮海冬小麥-夏玉米不同施肥制度30年定位試驗結果表明,一半化肥、一半有機肥,配施效果最優[8]?？梢?要改造低產田,人為的、可持續的管理和耕作技術將發揮重大作用。這與筆者2019—2020年連續兩年在同一塊高粱低產田試驗中增施有機肥、配施鉀肥、磷肥后所取得增產效果分析有類似的結論。綜合投入產出比,高粱單產300 kg/667 m2,建議底肥每667 m2施商品有機肥100 kg、農家肥1～2 t、磷肥和鉀肥各20～30 kg,有機肥、農家肥、磷肥全部作底肥,深翻入土,鉀肥50%作底肥,其余與追肥同時施用即可。

5 發展專合社,推動規?；?、專業化生產

發展規?；蛯I化生產、提升規模效益,是發展現代農業的必然要求。但是丘陵地區農戶的承包地分散、零碎,導致高粱種植集中度差,形成規?；?、專業化發展有一定難度。在當前生產力條件下,如何因地制宜發展高粱規?；?、專業化生產,是實現高粱可持續發展、破解高粱低產田種植效益差的一道難題。江陽區通灘鎮在“企業+專合社+農戶”生產經營模式下,培育了高粱專業合作社66個、家庭農場214個,推動了高粱生產專業化、規?；?、品牌化發展,提高了農產品附加值、拓寬了農民增收渠道。瀘縣現代農業園區以高粱+油菜為主導產業,主攻優質釀酒專用糧,實行高粱油菜輪作倒茬,覆蓋福集鎮、喻寺鎮、方洞鎮等多個鎮,在譚壩村、陳田村建設核心區533.3 hm2,年產紅粱1 800 t。同樣是在丘陵地區,通過高標準農田建設,平整土地、田塊調整、修建機耕作業道路,組建農機專合社,開展農機耕地、翻土作業等,現代農業園區建設穩步發展,2022年1月獲評四川省五星級現代農業園區,其中瀘縣粟喻糧油專業合作社在方洞鎮陳田村、屈灣村、宋田村、新聯村和喻寺鎮譚壩村等流轉土地100 hm2,種植水稻、高粱和油菜等,有拖拉機4臺,微型耕整機15臺等農機具,積極推進全程機械化,開展關鍵環節農機化作業,選擇地勢平坦區域開展機收高粱展示等,既增加了合作社收入,又帶動了當地糧食產業的發展,先后榮獲“ 四川省農民專業合作社示范社”等稱號。