中科院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)站：科技支撐中原糧倉穩(wěn)產(chǎn)

通過對中國最大糧食生產(chǎn)基地黃淮海平原農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的長期監(jiān)測和研究，中國科學(xué)院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)實驗站幾代科研人員逐步探索出資源高效、環(huán)境友好、生產(chǎn)力持續(xù)提高的農(nóng)田生產(chǎn)理論、技術(shù)和模式，為“中原糧倉”的黃淮海地區(qū)糧食持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)提供科技支撐，并為國家糧食安全建設(shè)提供決策依據(jù)。

“封丘模式”大幅提高糧食產(chǎn)量

作為中國黃河、淮河、海河、灤河沖積的大平原，黃淮海平原地勢平坦，氣候生產(chǎn)潛力高，歷史上農(nóng)耕發(fā)達，是中華文明主要發(fā)源地。但隨著經(jīng)濟發(fā)展和人口增加，依靠自然生產(chǎn)力發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已不能滿足社會需求，通過人工改造，構(gòu)建新的生態(tài)系統(tǒng)提高生產(chǎn)力已成為迫切需求。

中科院南京土壤研究所研究員、中科院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)實驗站站長張佳寶介紹說，1954年，以熊毅和席成藩兩位院士為代表的一支600多人的隊伍奔赴黃淮海平原，對該地區(qū)土壤進行為期3年的全面調(diào)查，發(fā)現(xiàn)旱澇鹽堿瘠薄是該地區(qū)生產(chǎn)力難以提升的主要原因。

從1963年開始，熊毅和席成藩帶領(lǐng)大批科研人員在黃淮海平原中部腹地——河南省封丘縣建立基地，研究水分、養(yǎng)分、鹽堿運行規(guī)律，發(fā)明“井灌井排”控水控鹽堿增產(chǎn)技術(shù)，并于1965年取得大面積示范成功。

上世紀80年代初，開發(fā)黃淮海提上國家議事日程，中科院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)實驗站以長期研究積累為依據(jù)，以“井灌井排”技術(shù)為核心，集成配套農(nóng)藝、生態(tài)等技術(shù)，完成農(nóng)業(yè)區(qū)域綜合治理“封丘模式”開發(fā)，并在河南等地區(qū)大面積推廣，糧食產(chǎn)量大幅提高。該成果作為“黃淮海區(qū)域綜合治理”的一部分，上世紀90年代初獲國家科技進步特等獎。

1983年，中科院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)實驗站在該院封丘鹽堿土改良試驗基地基礎(chǔ)上正式建立，1992年成為“中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)”重點站，2000年成為聯(lián)合國“全球陸地觀測系統(tǒng)”聯(lián)網(wǎng)站，2006年成為科技部“河南封丘國家野外科學(xué)觀測研究站”。

糧食持續(xù)生產(chǎn)須全面提升耕地地力

中國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)長期通過施用化肥維持糧食產(chǎn)量能否持續(xù)?中科院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)站經(jīng)過20多年的長期養(yǎng)分循環(huán)試驗，并與其他地區(qū)的長期試驗結(jié)果進行比較發(fā)現(xiàn):在中國長江以南地區(qū)長期施用化肥不能持續(xù)，而淮河以北的北方地區(qū)，只要長期平衡施用化肥，能持續(xù)保持高產(chǎn)。

這不僅挑戰(zhàn)了“長期施用化肥不能持續(xù)生產(chǎn)”科學(xué)神話，也為中國北方地區(qū)至今保持穩(wěn)定的糧食生產(chǎn)能力提供了依據(jù)，還解釋了中國由過去“南糧北調(diào)”轉(zhuǎn)變成“北糧南運”的主要原因之一。

同時，中科院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)站的研究指出:長期施用化肥對地力的貢獻不大，還導(dǎo)致高產(chǎn)對大量施用化肥的長期依賴。這就為中國糧食生產(chǎn)能力的持續(xù)提升提出一個必須要解決的重大課題，就是要全面提升中國農(nóng)田(耕地)地力，提高農(nóng)田土壤對產(chǎn)量的貢獻率。

張佳寶稱，經(jīng)過研究和試驗示范，提升地力主要技術(shù)包括激發(fā)式秸稈還田培育地力技術(shù)、保護性耕作培育地力技術(shù)、養(yǎng)殖廢棄物資源化回田提升技術(shù)等三個方面，中科院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)站正在制定這三個技術(shù)規(guī)范。

激發(fā)式秸稈還田培育地力技術(shù):針對機械化秸稈粉碎直接還田衍生出的一系列問題，研發(fā)配套包括改善播種質(zhì)量的機械化精播勻播技術(shù)、病蟲害爆發(fā)防治技術(shù)、精制有機肥激發(fā)式秸稈還田技術(shù)和行間掩埋式秸稈還田技術(shù)，通過集成形成一體化機械秸稈還田技術(shù)。

保護性耕作培育地力技術(shù):以免耕播種技術(shù)、秸稈處理技術(shù)、深松技術(shù)、雜草及病蟲害控制技術(shù)為核心，與先進機械及適宜模式集成，形成一體化的機械作業(yè)系統(tǒng)。試驗表明，農(nóng)田需要3年耕翻一次，產(chǎn)量與常規(guī)耕作無差異，但地力得到大幅度提升，并節(jié)省大量人工和機械動力。

養(yǎng)殖廢棄物資源化回田提升技術(shù):激發(fā)式秸稈還田需要大量的精制有機肥，而養(yǎng)殖廢棄物的有機肥化是最主要來源，但采用傳統(tǒng)堆腐技術(shù)耗時長勞動強度大，難以推廣。中科院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)站研發(fā)出特制的催腐反應(yīng)系統(tǒng)和環(huán)保型催腐組劑，可在短時間內(nèi)完成畜禽糞便無害化和腐解，還研制出相關(guān)設(shè)備，并都已在工廠實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

推廣新一代中低產(chǎn)田治理技術(shù)

到2020年，國家新增500億千克糧食生產(chǎn)能力的1/3有賴于黃淮海地區(qū)貢獻，因此，挖掘黃淮海平原大面積中低產(chǎn)田生產(chǎn)潛力，已成為中國提升糧食產(chǎn)能的最主要戰(zhàn)略之一。然而，隨著農(nóng)村勞動力的大量轉(zhuǎn)移和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式向規(guī)?；F(xiàn)代化轉(zhuǎn)變，已有中低產(chǎn)田改造經(jīng)驗和技術(shù)已難以滿足新形勢需求。

針對新形勢下中低產(chǎn)田改造所面臨的技術(shù)難題，中科院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)站以河南封丘為基地，在多年研究積累的基礎(chǔ)上，又集成創(chuàng)新研發(fā)出新一代中低產(chǎn)田治理技術(shù)，即地力—產(chǎn)量雙跨越技術(shù)，其通過土壤屬性障礙因子消減和農(nóng)田基礎(chǔ)地力提升兩方面技術(shù)突破，以及現(xiàn)代工程治理和以良種為中心的水肥高效技術(shù)配套，實現(xiàn)中低產(chǎn)田地力、產(chǎn)量雙跨越和生產(chǎn)方式向現(xiàn)代化、規(guī)?；霓D(zhuǎn)變，大幅提高中低產(chǎn)田的生產(chǎn)力、資源利用效率、經(jīng)濟效益和可持續(xù)性，為黃淮海糧食生產(chǎn)再創(chuàng)新高做出貢獻。

2009年5月，中科院與河南省政府簽署合作協(xié)議，在河南省5個縣推廣中科院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)站集成創(chuàng)新的新一代中低產(chǎn)田治理技術(shù)，進行大面積均衡增產(chǎn)試驗示范，經(jīng)過3年推廣取得重大效益。2012年，中科院與河南省政府決定在河南23個縣市進行推廣，以帶動該省農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增效。

中科院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)站科研人員將新一代中低產(chǎn)田治理和高標準農(nóng)田建設(shè)工程技術(shù)標準概括為“五化”，即工程治理的機械作業(yè)標準化;灌排系統(tǒng)的井—渠—管網(wǎng)化;農(nóng)田電力供應(yīng)的電網(wǎng)化;農(nóng)田基本信息的數(shù)字化;農(nóng)田墑、旱、漬情監(jiān)控和灌排的智能化。這“五化”在封丘當(dāng)?shù)赝茝V應(yīng)用效果顯著，不僅能實現(xiàn)旱澇漬害長效防控和生態(tài)條件改善，而且能適應(yīng)生產(chǎn)方式向高技術(shù)集成和現(xiàn)代化、規(guī)?；?jīng)營方式轉(zhuǎn)變。

在科技支撐“中原糧倉”持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的同時，中科院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)站還根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥琅c地理條件，因地制宜研發(fā)推廣經(jīng)濟作物種植技術(shù)，幫助農(nóng)民致富，助力當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。該站聯(lián)合中國藥科大學(xué)，用10年時間開發(fā)藥用植物金銀花規(guī)范化種植技術(shù)，在封丘推廣達1億平方米，年增經(jīng)濟效益4.2億;2007年，該站又聯(lián)合多家研究機構(gòu)開展樹莓規(guī)范化種植技術(shù)研究，目前已在封丘規(guī)范化種植樹莓667萬平方米，預(yù)計很快擴大到約3333~4000萬平方米。

中科院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)站建站近50年來對黃淮海平原糧食增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)所作出的巨大貢獻，與該站一代代科研人員的努力和奉獻密不可分，中科院南京土壤所周凌云、趙炳梓兩位研究員就是杰出代表。中科院封丘農(nóng)業(yè)生態(tài)站副站長周凌云1983年大學(xué)畢業(yè)就被“發(fā)配”到位于貧困落后農(nóng)村的“封丘站”，迄今已有29年，每年都要在封丘工作200天以上，足跡已踏遍封丘的每一塊土地，當(dāng)?shù)?600多萬平方米中低產(chǎn)田改造技術(shù)方案無一不出自他手。

作為一名女科研人員，趙炳梓當(dāng)年被導(dǎo)師帶到封丘實驗站時淚流滿面，也很后悔，但為了一個學(xué)位，她想堅持干3年。這一堅持至今就是22年，當(dāng)她發(fā)現(xiàn)病毒在不同土壤中遷移規(guī)律后，尋找防止病毒污染地下水途徑的鉆研一發(fā)而不可收拾。她和站里同事共同研究的激發(fā)式秸稈還田技術(shù)，被農(nóng)業(yè)部選為30項大力推廣技術(shù)正在中國冬麥區(qū)推廣應(yīng)用。