深瞳工作室出品
科技日報記者?孫越 楊侖?王延斌 策劃 趙英淑?滕繼濮?王菲
麥收時節(jié)，走進中原地區(qū)，金色的麥浪隨風翻滾。這片曾經滋養(yǎng)了農耕文明的大地，正孕育著新的生機。
作為農業(yè)大國，我國以世界9%的耕地養(yǎng)活著全球近20%的人口。同時，耕地質量總體不高、耕地后備資源不足、農業(yè)資源過度開發(fā)利用等問題依然突出。
糧食生產根本在耕地，出路在科技。近年來，從中原糧倉到東北黑土地，全國各地積極補“營養(yǎng)”去“病灶”，?深入實施藏糧于地、藏糧于技，讓糧田變“良田”。
給耕地裝上“智慧大腦”
隨著科技不斷進步，農業(yè)生產與土地的關系正發(fā)生著深刻的變革。河南新鄉(xiāng)的種糧大戶裴朝賓對此感觸頗深。“現(xiàn)在種200畝地，比以前種10畝地還省事！”
2022年，裴朝賓流轉了近100畝土地，打造成高標準農田。農田里基礎設施完備，病蟲害監(jiān)測、智能灌溉、智能物聯(lián)網(wǎng)等科技裝備一應俱全?！叭苏驹诘仡^就把活兒給干了”，裴朝賓擺弄著手機說：“你看，信息又來了，在提醒我墑情和蟲情，還有接下來田間管理的注意事項呢！”
裴朝賓口中的信息，來自大田里的“千里眼”和“順風耳”。記者看到，這套設備看起來像“電線桿”，全稱是農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳感集成桿。集成桿的屏幕上顯示著PM2.5、溫度、風速、光照等實時涉農數(shù)據(jù)。“當前，一套集成桿能監(jiān)測的范圍達2000畝，我們打算在新鄉(xiāng)全市進行推廣。”中原農谷工作人員介紹。
河南許昌智慧農業(yè)小型氣象站。視覺中國供圖
2022年，河南省作出了建設中原農谷的重大戰(zhàn)略部署。
中原農谷規(guī)劃面積1612平方公里，目前已經建成100萬畝高標準農田示范區(qū)，并實現(xiàn)了路網(wǎng)、林網(wǎng)、水網(wǎng)、電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)“五網(wǎng)融合”。生產規(guī)模化和裝備智能化程度、耕地地力和防災減災能力均實現(xiàn)了明顯提升。
在河南省新鄉(xiāng)市的中國農科院農田灌溉研究所的灌溉試驗田里，科研人員正在用地中滲透儀探究水、肥、藥在土壤中的運動規(guī)律。
中國農業(yè)科學院農田灌溉研究所作物高效用水研究中心副研究員馬守田介紹，觀測系統(tǒng)實現(xiàn)了地下水、土壤水、地表水、大氣水的轉化，水中溶質的運動以及作物的需水情況，實現(xiàn)了可視化和精準量化，就像在地下裝上了一雙時刻監(jiān)視水肥運動的“眼睛”。
這些“耳朵”聽見、“眼睛”看見的數(shù)據(jù)，最終匯總到中原農谷“數(shù)智大腦”中。其中，具有科研價值的數(shù)據(jù)還會及時傳送到神農種業(yè)實驗室、中國農業(yè)科學院中原研究中心等機構，為農業(yè)科技創(chuàng)新提供數(shù)據(jù)支撐。截至目前，“地眼”已在新鄉(xiāng)市覆蓋了萬畝示范田。
耕地高質量發(fā)展，離不開智慧化、數(shù)字化的賦能。讓良田里聚集新要素、激發(fā)新動能，才能生產向綠、效益向優(yōu)，讓田野里生機涌動。
江西省吉安市峽江縣氣象科技特派員（右）在蔬菜基地為菜農進行氣象測量服務。視覺中國供圖
當前，全國各地結合實際情況，因地制宜探索出多樣化的智慧耕地管理模式。例如，山東在設施農業(yè)品種培育上聚力攻關，上海建設無人農場、甘肅發(fā)展戈壁荒漠等非耕地的設施農業(yè)。未來，在技術創(chuàng)新和政策推動的雙重助力下，數(shù)字農業(yè)、智慧耕地將在全國范圍內加速落地，為農業(yè)發(fā)展注入新動能。
從“改地適種”到“改種適地”
幾乎每周，山東省農業(yè)科學院黃河三角洲現(xiàn)代農業(yè)研究院院長賈曦，都要從濟南到東營打個來回。賈曦和同事們最終在鹽堿地上建成了信息化、標準化的現(xiàn)代農業(yè)試驗基地。
山東省農科院作物所小麥育種專家在東營墾利進行抗旱耐鹽堿小麥濟麥60測產驗收。受訪者供圖
“春天白茫茫，夏天雨汪汪，十年九不收，糠菜半年糧”是鹽堿地的真實寫照。鹽堿地被稱為土地的“絕癥”。
以往，人們對鹽堿地改造，是通過“改地適種”方式，即采用挖深溝加大水漫灌等辦法降低鹽堿度。“通過挖溝排鹽、大水壓鹽等改良措施，不少地方的鹽堿地變成了良田。但這種方法用水量大、成本較高，在當下淡水緊缺的情況下，大水漫灌也不現(xiàn)實?，F(xiàn)在，科技人員轉變了思路，從通過治理鹽堿地來適應作物，向選育耐鹽堿作物來適應鹽堿地轉變?！秉S河三角洲農高區(qū)鹽堿地綜合利用技術創(chuàng)新中心負責人表示。
一場場科技硬仗，已經在黃河口打響。
聚焦種子“芯片”，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所曹曉風院士團隊，篩選收集了400余份耐逆性強、生物量大、蛋白含量高的豆科綠肥植物田菁資源，構建了多種耐鹽堿牧草優(yōu)化組合的混播模式，土壤改良、植被恢復效果明顯；中國科學院遺傳發(fā)育所研究員田志喜團隊，連續(xù)5年進行高強度耐鹽堿篩選和小區(qū)試驗，在1.3萬多份大豆種質材料中篩選出68份耐鹽堿新種質；山東省農科院作物研究所趙振東院士團隊，育成的耐鹽堿節(jié)水小麥新品種“濟麥60”，在東營3.65‰含鹽量的鹽堿地上，測產畝產達497.1公斤，成為山東省鹽堿地小麥高產典型。
正是這種從“改地適種”到“改種適地”的轉變，讓鹽堿地治理有了新景象。從黃河三角洲到環(huán)渤海地區(qū)，從河套平原到松嫩平原，科技工作者正在各種鹽堿地上設立實驗室，探索出各具特色的鹽堿地治理路徑。
在吉林西部的蘇打鹽堿地里，科研人員采用多種土壤改良劑，取得了不錯的效果；在新疆，“吃鹽植物”正在成為鹽堿地改造提升的新利器；在河北南皮，“小偃60”新品種每畝能產550公斤左右的小麥，彰顯出優(yōu)質耐鹽堿作物品種的培育與推廣種植價值……
農業(yè)農村部有關負責人表示，接下來，我國將進一步發(fā)揮農業(yè)科技創(chuàng)新的關鍵作用，根據(jù)鹽堿地普查結果，分區(qū)域分類型開展改造提升，加強適宜鹽堿地作物品種開發(fā)推廣，推進農機農藝配套和加工技術裝備研發(fā)，以綜合性措施推動這一戰(zhàn)略問題破題。
秸稈還田“滋養(yǎng)”黑土地
東北地區(qū)糧食產量占我國的四分之一，而黑土地是保障糧食安全的壓艙石。然而，長期小機具淺層耕作、有機物料添加不足、化肥農藥高量施用等“重用輕養(yǎng)”的粗放管理方式，導致黑土地退化嚴重。
肥料越下越多，土壤卻越變越硬。黑土地變薄了、變瘦了，怎么辦？
“看看你腳下的這塊地有啥不一樣？”在吉林省公主嶺市朝陽坡鎮(zhèn)東興村，東興隆農機作業(yè)專業(yè)合作社社員詹紅軍問記者。記者感覺踩著頗為松軟，仔細一看，壟溝旁的土壤中夾雜著秸稈。一旁的村民告訴記者，要是再仔細看，還能找到更多的秸稈。
這是當?shù)夭捎玫囊环N黑土地保護與利用技術。在朝陽坡鎮(zhèn)，科研人員根據(jù)氣候、土壤、墑情等條件，研發(fā)出了秸稈全量深翻還田地力提升技術。
吉林省農科院副研究員劉劍釗介紹，該技術是在秋季玉米進入完熟期后，人們采用大型玉米收獲機收割，并將玉米秸稈粉碎至20公分以下，均勻拋撒于田間，然后通過大馬力機械深翻還田、重耙整地、春季機械平播、重鎮(zhèn)壓，接下來的田間管理環(huán)節(jié)與常規(guī)玉米種植方法完全相同。
經過7年的實踐，采用該技術的黑土地，其耕層深度由15—20厘米增至30—35厘米，犁底層基本消除。與當?shù)匚床捎迷摷夹g的地塊相比，玉米根系增長了30%。
“在2022年的那場臺風中，在采用這種技術的地塊種植的玉米，基本沒受影響；而其他地塊的玉米，不同程度地出現(xiàn)了倒伏現(xiàn)象?！眲︶摳嬖V記者。
劉劍釗還給記者算了一筆賬，基于整個玉米種植鏈條的秸稈全量深翻還田地力提升技術模式，在所有規(guī)模經營主體田塊應用均表現(xiàn)出增產趨勢，實現(xiàn)了培肥、增產、增收等多重效益。
“吉林省土壤類型、地形特征、區(qū)域生態(tài)等復雜多樣。保護黑土地必須因區(qū)施策、因地制宜，采用更符合當?shù)貙嶋H的技術模式?！眲︶摻榻B，近年來，當?shù)睾谕恋乇Ｗo研究工作取得顯著進展，一批創(chuàng)新性好、操作性強的黑土地保護新技術和新產品，已經具備在適宜區(qū)域全面推廣應用的基礎。
近年來，為了更好地保護耕地中的“大熊貓”，東北各地積極作為：黑龍江研發(fā)了以秸稈粉碎、有機肥深混還田等技術為核心的“龍江模式”和以水稻秸稈翻埋、旋耕為主的“三江模式”；遼寧省提出2024年實施保護性耕作任務面積1350萬畝，并鼓勵各地在計劃任務面積基礎上增加實施面積。
同時，越來越多的保護性耕作農機具，正在黑土地上馳騁，保護性耕作的版圖正在東北平原不斷擴大。
種養(yǎng)循環(huán)模式提升地力
在河南省南陽市內鄉(xiāng)縣數(shù)字化種養(yǎng)循環(huán)示范區(qū)，“種養(yǎng)循環(huán)?科技興農”的8個紅色大字提示著這片農田的與眾不同。
圖為河南新鄉(xiāng)原陽縣高標準農田示范區(qū)。 受訪者供圖
2021年，當?shù)卣?lián)手牧原集團，合力打造了數(shù)字化種養(yǎng)循環(huán)示范區(qū)，規(guī)劃面積6.7萬畝，涉及3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、24個村、1000戶農民和14個養(yǎng)殖場。
站在生豬養(yǎng)殖場樓頂，牧原集團環(huán)保工程師高天翔指著不遠處的環(huán)保處理裝置，向記者介紹：“豬舍產生的糞污會通過管道運送到這里，進行固液分離。固體糞污在經過耗氧、曝氣、堆肥、發(fā)酵等工序后，可以制成有機肥；液體則產生沼氣，供飼料廠的鍋爐使用，可降低對天然氣的使用量，節(jié)約成本。液體制成水肥后，再通過特定的管道輸往大田，經智能配比，由自動噴灌頭進行施肥灌溉?！?/p>
到了秋季，大田里收獲的玉米會進入智能飼料加工廠。在那里，飼料經機器加工后，通過智能管理系統(tǒng)供應給豬舍。從豬到田，從田到豬，資源在內鄉(xiāng)的土地上“轉圈跑”，既跑出了節(jié)能環(huán)保，又跑出了生態(tài)價值。
在這里，一個“90”后新農人團隊迎來了好收成?！拔覀冊谑痉秴^(qū)種下玉米，開始探索利用豬場沼液肥循環(huán)科學種田?！眻F隊負責人吳祖坤說。
“一個養(yǎng)殖場就是一個肥料廠。建設高標準農田，不僅能實現(xiàn)畜禽糞污資源化利用，還能提升農田質量，實現(xiàn)農戶減投增收。”團隊成員張小紅告訴記者，他們最初種植了6200畝地，其中一半是崗坡丘陵，土質薄、灌溉難、產量低。通過應用種養(yǎng)循環(huán)模式，實現(xiàn)玉米和小麥連作，畝均增產20%。
記者在示范區(qū)還看到了沼肥和水肥一體化節(jié)水灌溉系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以通過自動化電控閥門和遠程控制系統(tǒng)，按照沼液的養(yǎng)分情況，自動計算配比方案，進行流量調節(jié)控制。
張小紅告訴記者：“這是水肥控制系統(tǒng)的大腦，可以保障作物所需營養(yǎng)元素在每次灌溉過程中足量、適量施入。通過它，我們可以實現(xiàn)肥料的高效利用，在保障產量的基礎上，實現(xiàn)畝均化肥減量50%，有效提升了耕地地力?！?/p>
黑龍江黑土地保護及水肥高效利用、元素循環(huán)路徑探索和碳氮雙減項目；江蘇濱海鹽漬土稻麥種植模式水肥利用元素循環(huán)路徑探索及安全施肥技術；河南酸性土麥玉輪作模式水肥安全利用及高效種植模式探索……近年來，河南、河北、黑龍江、江蘇、廣西等地探索不同地區(qū)、作物和氣候條件下，糞肥還田的利用方式，致力于探索糞肥的安全和推動可持續(xù)利用，提高種養(yǎng)循環(huán)的生態(tài)水平，提升農業(yè)的可持續(xù)性，提高經濟效益，推進農業(yè)綠色發(fā)展。
黨的二十大報告提出，牢牢守住十八億畝耕地紅線，逐步把永久基本農田全部建成高標準農田。
多位受訪專家建議，要因地制宜，堅持統(tǒng)一規(guī)劃布局，確保全國不同區(qū)域、不同類型高標準農田建設的協(xié)調性與一致性。逐步完善細化建設規(guī)范標準，引入多元化建設主體，創(chuàng)新高標準農田的建設路徑。在技術加持提升耕地質量的同時，還要讓耕地休養(yǎng)生息，并定期開展耕地質量調查評價與監(jiān)測。
“提升耕地的質量和生產能力仍然任重道遠。我們要借助科技的力量，讓糧田變良田?！焙幽鲜∞r業(yè)農村廳廳長孫巍峰說。
