广西农业科学院近年来最具影响力的十大品种和技术系列报道之九

农耕新技术——粉垄技术

农耕乃衣食之源、人类文明之根。世界文明源于农耕文明，农耕文明是一切文明的基础。我国农耕，经历了从远古的刀耕火种，到新石器时代的耜耕（石器锄耕），到春秋战国时期形成的铁犁牛耕，再到近代拖拉机犁耙。纵观农耕史，每一次农耕进化都推动了农耕技术的进步，带来了作物产量相应幅度提升。现在，由于作物高产潜力不断被挖掘，现有的拖拉机犁耙耕作技术已经逐渐成为限制作物高产潜力发挥的“短板”，甚至因浅薄耕作和土壤板结成为农业增长的“卡脖子”因素。因此，探索新的耕作技术是人类农耕历史发展的必然，也是推动农业科学突破的重要途径。

打破常规、颠覆传统

现行拖拉机耕作方式有三种：深翻，生土上翻、易致减产；犁耕，需犁、耙、打多工序其耕层松土多在16-20cm；卧式旋耕，耕层松土多在10-16cm。多年来拖拉机轮子重力碾压，导致犁底层累加紧实、上移，耕层浅薄、板结、缺氧、缺水，需化肥和灌溉量增多，土壤和农产品易被污染，农业增产“天花板”效应已凸显。

针对上述局面，经作所粉垄研究团队，在对全国部分省份农田耕作层开挖剖面调查，并于2008年研究“疏松”“表皮结膜”“板结”三种作物种植期内形成的土壤状态类型，存在产量递减15%规律的基础上，为改变这种格局，2009年起，着眼于尚未利用的耕地犁底层土壤活化和保持作物种植期内土壤疏松状态，着眼扩建新的土壤养分、水分、氧气和微生物“四库”库容维度，发明了粉垄耕作技术（简称粉垄技术）。

粉垄技术，将传统的拖拉机犁耙和横轴旋耕耕具，改为立式螺旋型钻头、空心型钻头以“钻耕”替代“犁耕”；钻头垂直入土，刀片横向切割粉碎土壤，较传统加深1倍，一次性完成传统耕作需要的进行的犁耙打等整地程序，避免重轮碾压，使全耕层土壤疏松细碎悬浮，创造了历史上农耕最好的土壤生态环境——海绵农田，促进作物根系发达、植株健壮、产量提高。

粉垄技术，通过超深耕深松不乱土层的特殊耕作和倍数增用土、水、气、光等“五大自然资源”，挖掘出土壤物理肥力（30%左右）代替部分农业施用化学肥料，推动农业绿色发展；而且，该技术还能整体盘活国家国土立体空间资源包括耕地、盐碱地、荒漠化土地的增产、生态、减灾，及其间接活化利用河流、湖泊、近海水域渔业增加优质蛋白质食物来源，以及农业减少化肥施用、陆地天然降水增贮和生物量大量增加而使空气湿度提升而间接影响带动山林树木、陆地所有植被生物量的增长、净化环境，以及确保国民吃饱吃好、生活更加舒适。

粉垄技术，14年来已明确其增量利用土、水、气、光等“五大自然资源”，形成农业新一轮增产、提质、保水、减灾、降碳的“五位一体”定律与功效。目前，团队继2009年发明粉垄耕具螺旋型钻头，近年又发明了耕作排土量增大、阻力减小的系列空心型“两刀钻”开口型“两刀钻”等粉垄耕具及三角形“板犁”等耕具，作为核心关键技术装备于大、中、小型现代粉垄农机，广泛应用各种类型耕地和盐碱地，推动“粉垄农业”加快在全国乃至世界的推广应用。

新研发的空心型两刀钻悬挂式粉垄机在有水层稻田粉垄作业

粉垄耕作，构造全新耕作层

加深耕作层并可持续多年利用 粉垄立式“钻头”，垂直入土耕作，旱地耕层松土30-45cm，稻田耕层松土25-28cm，长期保持全耕层相对疏松状态。湖南隆回羊古坳稻田2013年粉垄一次（深约35 cm），第八年后的2021年4月调查耕层仍有30~35 cm（对照为15-20 cm），水稻亩增150.5kg、增幅25%。

改善土壤物理结构 粉垄耕作后土壤表面骨骼颗粒细小，排列规整且紧密，表面更光滑，土壤孔隙度增加，土壤容重大幅下降，全层土壤呈颗粒状，与传统耕作相比，大颗粒团聚体比重降低，小颗粒团聚体占比增加。

激活土壤速效养分 经广西、海南等多省测定，土壤速效养分增加10-30%，总体基础肥力提升10-30%，为作物减少化肥施用量提供基础。水稻、玉米等作物每生产100kg粮食，其化肥施用量比传统耕作减少10.91-25.45%。

增加土壤微生物、酶活性 稻田粉垄耕作后土壤中的微生物群落多样性提高；土壤脲酶、土壤蔗糖酶等酶活性比对照显著提高。旱地粉垄土壤中的根际氨化细菌、钾细菌、无机磷细菌和有机磷细菌含量也比对照高。

减少水土流失 粉垄土壤雨水下渗速率提高30-50%、年增贮水量超过1倍。南方旱地粉垄耕作40cm，非丰水期总地表径流量减少、土壤流失量减少，全年氮、磷、钾养分流失量分别减少30%以上，为雨养农业和节水农业提供基础。

 粉垄耕作与传统拖拉机耕作效果比较

粉垄技术促进作物增产提质

粉垄耕作创造水、肥、气、热均衡协调的土壤环境，种植作物根系发达、活性增强，光合效率提高，抗逆性增强，生物量增加等。粉垄技术目前已在全国28个省50余种作物应用300多万亩，耕地增产10-50%，盐碱地改造增产20-100%，品质指标提升5%以上。

水稻 据统计，广西、湖南等5个点平均每亩每季增产100.4 kg、增幅20.31%。其中湖南沅江当年亩增172.3 kg、增幅26.5%，第四年亩增70.0kg、增幅12.0%。2021年在广西北流进行的稻田两刀钻有水层粉垄种植晚稻，粉垄亩增产75.1 kg、增幅22.3%。北流农业部门已经决定于2022年在当地推广2万亩粉垄水稻。

湖南羊古坳粉垄后第9年水稻长势

甘蔗  据统计，广西南宁、崇左等地，粉垄平均每亩增产1.5吨以上，增产幅度超过20%。近年实施的甘蔗粉垄“145”模式，宾阳点粉垄核心区面积800亩，亩原料蔗8.7吨，比对照亩增2.8吨，增产47.4%；隆安点粉垄核心区面积100亩，亩产量为8.61吨，比对照亩增2.47吨，增产40.2%。

玉米  据统计，广西、山东、内蒙古等地推广，平均亩增130 kg、增幅20.5%。

小麦  河南、河北等地推广普遍取得20%以上增产效果。中国农科院逄焕成在河北吴桥粉垄第二茬小麦亩增128.32 kg、增幅34.2%，河南兰考2016年粉垄一次后， 2022年亩增53.0 kg、增幅9.3%；河北盐山2017年粉垄无灌溉冬小麦增产26.7%，比传统每亩节水370.9㎥， 2022年粉垄亩节水120㎥亩增小麦52.8 kg、增幅13.6%。

马铃薯  在河北等地推广，广西、河北等6个点平均亩增883 kg、增幅36.3%。

品质提升  水稻、甘蔗等作物其主要品质指标提升5%以上。2016年南宁粉垄水稻稻谷硒、锌元素含量分别比对照增加了78.14%和15.99%；2017年隆安粉垄水稻稻谷垩白度比对照下降20.0%，蛋白质比对照增加9.86%；宾阳粉垄甘蔗蔗糖分比对照提高0.22度。

粉垄甘蔗“145”田间表现

粉垄技术强势改良盐碱地

粉垄耕作所使用的钻头在高速旋切土壤过程中，形成圆形“离心力”效应，易将粘附在颗粒土壤中的盐分及其有害物质“甩落”下移、加之毛细管切断返盐之路而具“淡盐”等功能。粉垄后雨水下渗速度加快30-50%，0-20cm耕层的土壤盐分下移到20-60cm区域而实现耕层淡盐，作物能够正常出苗和生长发育。

中度盐碱地  2016年陕西粉垄玉米亩增193.87 kg、增幅34.8%；山东黄河三角洲滨海盐碱地种植玉米亩增104 kg、增幅26.8%。

新疆重度盐碱地 2015年粉垄一次，2016年亩增籽棉124.7 kg、增幅48.8%；第五年（2020年）亩增180.9公斤、增幅36.4%。

山东滨海重度盐碱地 2018年第二次粉垄后杂草量亩产达560.3 kg、增加71.4%；第三次粉垄播种玉米、高粱，玉米亩产鲜重810kg、增幅73.0%，高粱生物量亩产8220kg，增幅287.9%；夏玉米收获后种植冬小麦，亩产372.2kg，比对照亩增225.8kg，增幅达154.2%。

西藏盐碱地 2021年西藏山南市利用两刀空心钻粉垄机改造盐碱地种植青稞，青稞每亩经济产量215.8 kg，比对照增产60.2 kg，增幅38.6%；日喀则在非耕地粉垄种植青稞，每亩产量199.6 kg，比对照亩增36 kg，增幅22.0%。

粉垄技术应用前景广阔

粉垄，可将现行单一格局的浅耕型耕地农业（深12-20cm），统筹国土立体空间资源盘活科学利用，可扩建“粉垄耕地+盐碱地+退化草原+边际、荒漠化土地+江河水体”的“大格局农业”，即以粉垄扩充调整“占50%-60%耕地（10亿亩，加深至30-40cm）+盐碱地（3亿亩）+部分边际土地改良+荒漠化土地生态重建+江河水体活化自然养鱼利用（在全国化肥农药减用30-50%情况下）”的“大格局农业”，农业资源可增加30-50%以上、水资源增加50%以上，其高产、高质、节水、节肥、生态、减灾等综合效益可提高50%以上，实现中国“一方水土养一方人”。

经作所  周灵芝供稿/供图  严华兵审核

责任编辑：薛臣艺