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粉垄“物理增产”和“减灾与生态”的科学与使命阐释


我国在世界上自主发明创造的农耕新方法一粉垄技术,成功地在人类历史上第一次釆用“钻头”超深耕深松不乱土层、一次性完成整地任务而不被拖拉机轮子重力碾压创造“海绵状”超级耕作层;成功地对沉睡千年人类尚未利用的耕地“犁底层”首垦活化而增扩土壤养分、水分、氧气、微生物等“四库”而大幅增产粮食;轻易地对人类尚未完全利用的“盐碱地”物理性改造而成优质耕地;以“四两拨千斤”撬动地球表层倍数松土带来天然降水、空气氧气、太阳光能等“四大资源”的倍数或大幅增加利用而拓宽了人类的生存与发展空间;充分挖掘和调动“自然之力”直接消减自然中的旱涝及气候变化等诸多之灾害;着实地为人类开创了一条除“良种增产”之外的“粉垄物理增产”(耕地增产10-50%、盐碱地增产20-100%)兼“减灾与生态”的光明大道。

粉垄技术研究及在全国26个省、自治区水稻、玉米、小麦、马铃薯、甘蔗及中药材的种植应用实践,已经10多年了。粉垄技术发明人韦本辉,4月25日,应中国科学院西北生态环境资源研究院的邀请,作了近两小时的“粉垄耕作与未来农业走向”的学术报告,全国许多听众在线收听了他的精彩报告。

韦本辉的报告和接受釆访,记者颇为感动,现对他团队10多年来的粉垄技术研究与实践,产生的一些粉垄在自然科学上及其与农业、民生等相关的重大问题,进行了疏理。

首先,粉垄技术的发明创造是科学上的一件盛事。值得我们高兴的是盘古开天地,第一次釆用立式“钻头”,在宜耕的地球表层土壤,替代沿用5500年的“犁头”进行耕作,成为人类继人力、畜力、机械动力的“翻耕碎土”之后升级版的”“第四套农耕模式”;其效果,是在农耕上第一次实行超深耕深松、不乱土层、土壤呈颗粒且其团粒结构表面光滑、土壤处于悬浮状态、一次性完成整地任务、拖拉机等机械轮子或履带不再重力碾压,所被耕作过的疏松土壤,就自然性地构建了特别超深厚呈“海绵状”的耕作层(事实上就是“高标准农田”的建成),这个松软的耕层土壤较传统耕作加深1倍以上,实现人类耕作上的重大跨跃——倍数增用土壤而带来天然降水、空气氧气、太阳光能等“四大资源”的倍数或大幅增加利用;土、氷、气、光等“四大资源”是人类赖以生存的粮食直接“制造者”,同时又是生态环境的自然“协调者”,粉垄则不仅增加“四大资源”的利用率和唤醒土地的生产力,自然而然就实现了增粮、提质、保水、减灾、生态,可见粉垄就成了农业与民生最基础也是最根本的技术。

第二,粉垄形成独特的耕作科学体系。1、粉垄耕作工具——粉垄“立式钻头”,新近又发明了空心型两刀钻等(替代传统“犁头”或横轴旋刀)。2、粉垄耕作方式——粉垄立式钻头垂直深旋前行耕作、一次性完成种植或播种所需的整地任务(传统为犁、耙、打多工序整地)。3、粉垄碎土方式——粉垄钻头高速旋转(每分钟约500多转)刀片水平横向切割碎土,松土原位不乱(传统为犁翻纵向碎土,深翻生土上翻乱土层)。4、粉垄耕层松土深度要求——粉垄稻田松土深25~28厘米、旱地38~43厘米、盐碱地45~50厘米(比传统加深1倍以上)。5、粉垄土壤质量状况——钻头及刀片高速旋转切割粉碎的土壤,相互摩擦被瞬间高温“煅烧”,颗粒状,深色光泽、悬浮状态、孔隙度大、溶氧量多、贮水量大,不易粘结、板结(传统耕作土壤则多为“粉状+块状”易粘结板结),还扩建了“四库”:(1)土壤“养分库”,即速效养分利用率提高10-30%,加之其它的“物理肥力”,为农业减少化肥施用提供支撑;(2)土壤“水库”,即贮水增加1倍以上,加之地面土壤颗粒状表面积大晚上吸纳空气水分,为开创“雨养农业”提供基础;(3)土壤“氧气库”,即溶氧增加1倍以上,解决土壤板结缺氧问题;(4)土壤“微生物库”,即有益微生物增加1倍以上和其他生物如蚯蚓等增多,培育有机土壤。6、粉垄农艺耕作贮水特别设置——粉垄农艺耕作,水库中有“水库”;新的粉垄,增设“W”暗沟贮水保水设施(传统耕作无此功能)。7、粉垄四大科学特别价值——粉垄立式钻头“超深耕深松不乱土层”、“土壤呈颗粒状”、“团粒结构表面光滑”和空心钻头与刀片高速旋耕内外双个离心力使有害物质被“甩落”,形成四大科学特征和现象,破解世界农耕难题,创造十分难得的“四大”科学价值:

(1)建立土壤养分合理分布的“超级耕作层”。超深耕深松不乱土层克服了深翻耕作生土上翻、破坏原耕层土壤养分分布格局,有利于作物正常生长对土壤养分的需求;

(2)建立“超级耕地水库”。增贮天然降水和晚上吸纳空气中的水分总和比传统耕作增加1倍以上,不仅可直接减轻洪涝、干旱等灾害,发展“雨养农业”,还可供江河补给水源和工业、人畜饮水及地下水补充;

(3)破解物理改造盐碱地难题。土壤颗粒状和团粒结构表面光滑,盐碱地中的土壤团粒粘附的盐碱,由于高速旋耕的离心力“甩落”效应及雨水下渗、“万有引力”等作用,脱落下沉且由于土壤毛细管被切断而不易再上移,达到盐碱地“淡盐”的改良的目的;

(4)有望突破物理减排土壤中有害物质的难题。土壤粘附的重金属和化肥农药等有害物质,因粉垄土壤颗粒状和团粒结构表面光滑,加之高速旋耕的离心力“甩落”效应及雨水、“万有引力”等作用,可达到逐渐自然脱落、被减排的目的,它的特殊功能值得重视。

第三,挖掘“10大自然定力”创造增添了一条人类农业全新的“粉垄物理增产”兼“减灾与生态”大道粉垄挖掘“10大自然定力”:加深耕作1~2倍、耕地保水量增贮1倍以上、土壤含氧量增加1倍、土温提升1~2度、土壤有益微生物量增加1倍、土壤速效养分量增加10%~30%、土壤降盐量20%~40%(还可净化有害物质)、作物净光合效率提高5%-30%、固碳减排10%左右、地面空气湿度提升10%以上、作物产量增加10%~50%(品质提升5%)、经济效益提高20%以上等。

在当下农业增产面临“天花板效应”、长期过量施用化肥农药导致土壤、水体、空气被污染的情况下,粉垄切实唤醒了土地和天上地下自然资源作用形成的重大而稳定的生产力,在客观上,就创造了人类农业“良种化增产”途径之外再增添了一条全新的“粉垄物理化增产”大道(耕地自然性增产10~50%、盐碱地改造増产20~100%)。“良种增产”和“粉垄物理增产”的“双龙出海”,为确保人类粮食安全又多了一份“保险”,可使天下无忧!

第四,有望解决“藏粮、藏水、藏减灾、藏淡盐、藏减毒(有害物质)、藏生态、藏人类健康于地”的“一体化技术”科技问题粉垄作为一项特殊功能的物理技术,尤其是“钻头”高速旋转切割土壤,土壤被“离心力”和”万有引力定律”的作用下,其所形成的颗粒土壤和团粒结构表面光滑度增强、孔隙度扩大的情况下,土壤本身的“自净”功能得以充分发挥,土壤中原来所粘附的盐分、有害物质等被“分离、脱落”,破解了盐碱地物理性低成本改造(耕层0-20厘米土壤盐分下降40-50%)和土壤中重金属及其有害物质的“自净”(可显著降低稻田土壤弱酸可溶态镉含量,增加可氧化态和还原态镉含量;大米镉含量降低40%左右)难题;粉垄的综合功能与作用的结果,就在较大程度上解决了人类一直想解决尚未解决的“藏粮、藏水、藏减灾、藏淡盐、藏减毒(有害物质)、藏生态、藏人类健康于地”的“一体化技术”科技问题。

第五有望向“耕地+盐碱地+边际土地+退化草原+江河水体渔业”的多元“大格局农业”转型。粉垄耕作,几乎适于宜耕的各种土地资源,农业可利用资源可得以扩大,加之适当减施化肥能够保持增产,而且推广应用简单、易行,由粉垄“钻头”替代拖拉机“犁头”耕作深稻田25厘米、旱地35厘米、盐碱地40厘米,不需过多的技术指导就行。因此,粉垄就有望改变目前单一“耕地农业”,向“耕地+盐碱地+边际土地+退化草原+江河水体渔业”的多元“大格局农业”转型,使粉垄农业成为配套数字化、智慧化的“粉垄+”技术的农业。

第六,有望形成真正意义上的人与自然和谐共生的绿色生态地球。粉垄如中国有10亿亩耕地、3亿亩盐碱地、10亿亩退化草原加以改造应用,每年可增产粮食至少在1300亿公斤,每年增加10亿亩草原肉奶产出量,陆地每年增贮天然降水1000亿立方米,增贮天然降水和减施化肥农药间接活化全国江河水体鱼类自然繁殖水产品增加1倍,所增产的粮食、肉奶和鱼类增值万亿元,可多养活人口3-4亿以上,所产生农业、工业、生活用水和减少干旱、洪涝等灾害效益巨大;此“中国方案”可世界参考复制应用,届时粉垄可形成真正意义上的人与自然和谐共生的绿色生态地球。

第七有望让地球碳达峰之前提前让碳中和到来。粉垄土壤减排甲烷气体10%及生物量增加30%以上的固碳减排,如能全球宜耕的土地上加快使用,就能让地球在2030年碳达峰之前提前让碳中和到来。

韦本辉表示,这些学术观点,只是他根据十多年来的研究体会,如有不妥,敬请谅解。

韦本辉,广西农业科学院二级研究员,粉垄技术发明人、薯类专家、广西2019推荐中国工程院院士候选人,甘蔗“新台糖22号”主要引进者(广西已推广1亿多亩)。曾任广西农业科学院院长助理兼院科技处处长、经济作物研究所所长兼书记等职。获国家、省部级奖13项,选育薯类等新品种26个,授权发明专利15件,技术标准7件,获国务院政府特殊津贴专家、全国优秀科技工作者、广西优秀专家、广西有突出贡献科技人员等荣誉。

(作者:刘明浩,照片由刘明浩拍摄)