“粉垄”：托起健康饭碗和生态文明的“大国重器”

——兼记粉垄发明延伸出的“韦本辉科研现象”

编者的话:在庆祝中华人民共和国成立七十周年之际,我们高兴地介绍我国自主研发的全层耕和底层耕(遁耕)“粉垄技术”,不但可让现有耕地倍增土气水光等“天地资源”而具“增产、提质、保水、生态”定力,而且能应用于改造各种类型盐碱地、退化草原、果园、荒漠化土地生态重建及土地整理等,可战略培育成“大格局农业”,走粮优、肉好、鱼多等绿色发展之路,助力我国高质量发展和中华民族永续发展。同时,首次报道粉垄发明人韦本辉,在大豆、甘蔗、马铃薯、淮山药、木薯、红薯、粉垄等及软科学研究,均获成果奖励,值得称道的是他1998年负责从台湾规模引进的甘蔗新品种“新台糖22号”,曾占广西甘蔗面积70%以上,已累计推广超过1亿亩,全国人民吃到的糖制品至少有50%来自于这一品种的贡献。

韦本辉研究稻田底层耕(遁耕)种植的水稻长势

人民日报 6月24日在要闻头条、光明日报在8月13日头版头条,分别发表 《这个教授像农民》《一位农业科学家的泥土情怀》的长篇通讯,讲的都是“粉垄技术”及其发明人韦本辉。这两篇文章,很快入编中央宣传部的《学习强国》学习平台。党报和中央宣传部门如此重视,这标志着粉垄技术非一般性技术,这一“大国重器”的研发成功和对土、气、水、光等“天地资源”的进一步高效利用,不仅对我国农业增长和生态文明将产生重大而深远的影响,而且有利于助力中国人的“健康饭碗”和中华民族永续发展。

“农为国本”“食为政首”,古来贯之。党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央高度重视粮食安全保障和生态文明建设,提出了“让中国人的饭碗装满优质中国粮”“掌握粮食安全主动权才能掌控经济社会发展大局”“粮食生产的出路在科技”“生态文明建设是关系中华民族永续发展的根本大计”等,可见,农业生产和粮食安全、生态文明建设,关系“健康饭碗”,关系国家长治久安和中华民族永续发展,时刻小觑不得。

看前景可以用“望远镜”,看问题就得用“显微镜”。事实上,由于中国人口多,人均耕地资源、可利用水资源少,近几十年为保障粮食和肉类等农产品的有效供给,发挥作物良种和畜禽鱼的增产潜力,农业上不得不大量投用化肥农药农膜,在养殖业的饲料上使用大量添加剂,造成这几十年来国民食用的食品及饮用水,或多或少含有“化学品”,身体健康受到影响,导致各种疾病病人增多、生育能力下降等。长此以往,有可能发生如一位医学院士所预言的“50年后中国人生不出娃” ,那将是灾难性的。

中国的耕地,祖宗留给我们的是无污染、健康的土地,而几十年来良田被大量化肥农药等“围攻”,每亩投入的少则1-2吨,多的达3-4吨,使中国的良田在呻吟,土壤蚯蚓、蝼蛄等有益昆虫在减少,农田青蛙在减少,田沟小溪鱼虾在减少,土壤板结,生产能力衰退,甚者水资源包括地下水也被严重污染,昔日小溪、江河成群结队鱼虾游弋的场景已不复存在,子孙“后路”被切断的风险在加剧。这必须要引起国人的高度警醒,亡羊补牢。

“天无绝人之路”。值得欣慰的是,在这一关键时刻,中国自主发明创造了一种可改变上述农业生产被动格局的全层耕和底层耕(遁耕)“粉垄技术”。未来已来“粉垄”,完全可助力中国人的“健康饭碗”和中华民族永续发展。

粉垄的巨大“发力点”和“突破口”

美国国家科学院、工程院和医学院,于今年初联合发布了题为Science Breakthroughs to Advance Food and Agricultural Research by 2030的研究报告,描述了美国科学家眼中农业领域亟待突破的五大研究方向。第一个领域,亟待突破是实现农业科技整体思维和系统认知分析技术的突破,指出“农业系统是复杂巨系统,已经很难再依靠‘点’上的技术突破实现整体提升”,必须从资源利用、运作效率、系统弹性和可持续性的整体维度进行思考——从土地资源的治理修复、提升利用入手。

广西农业科学院二级研究员、粉垄耕作技术发明人韦本辉,具有这一战略眼光,已率先在这一领域作了探究和实践,并取得了重大成功。在韦本辉看来,在更深层次上要实现“健康中国”、生态文明建设,保障中华民族永续发展,那么中国未来所生产的粮食,从数量上必须要保持供给充足,从质量上必须要让人吃得好吃得健康,包括粮食、肉奶、鱼类、水果等食物必须要安全优质,还有饮用水源、空气等必须干净新鲜,生态环境必须优美宜人,这是“硬杠杠”。

粉垄耕作技术,在农业首要整体思维、系统认知和自然资源的利用上,创造了巨大的“发力点”和“突破口”。十年漫长研发期,在攻克一个又一个难题后终于破茧化蝶——使现有耕地中的旱地和稻田生产能力提高10-50%;可物理性、低成本改造尚未被完全利用的重度盐碱地等多种类型盐碱地,生产能力释放可使作物增产提高50-100%;退化草原,生态丰草,增草率超过1倍;陆地土壤可增贮天然降水1倍以上,可以“自然之力还治其自然之身”促进生态环境的改善。可见,中国重新定位农业,统筹规划利用上述这些土地资源,就能满足全国优质粮食、肉奶等有效供给;与此同时,江河水体,通过粉垄间接活化利用,优质鱼类产品也将获得更多的有效供给。

粉垄技术,有人说是一项千载难逢的伟大技术。它对人类的贡献,首先在于颠覆千年浅耕型耕作模式,实现了“超深耕深松不乱土层”并实行“全层耕”和“底层耕(遁耕)”,倍数地增用土壤、空气氧气、天然降水及太阳光能等“天地资源”,可在减少化肥农药和灌溉用水量等条件下,使农作物实现新一轮的增产提质;其二,就是通过构建“超级耕作层”和“超级土壤水库”,让每年白白浪费的天然降水实现1倍以上就地留贮在陆地耕地上,让空气中的水分在夜晚更多的被吸纳到土壤中被作物利用(粉垄土壤深厚、地表疏松细碎表面积大,吸纳利用空气中的水分相对也多),这“两个自然水”的就地增多,既可解决农作物生长发育对水分的需求,又能减缓洪涝和干旱灾害,还能改善生态环境;第三,通过发明创造的“粉垄耕具”对自然资源利用的巨大“发力点”,由现行单一的“耕地农业”,可转变为“耕地+盐碱地+退化草原+江河水体(间接)”的“大格局农业”,自然资源活化利用多、人人可吃饱吃好饭,天下太平;第四,粉垄 “大科学”及其诸多技术,可开创一个人类生存空间拓展、绿色可持续发展的粉垄农耕新时代。

未来已来,将至已至——突破深耕深松世界性难题、创造人类农耕史增收奇迹、改变具“自灭性”风险农业生产格局的粉垄技术,已无可争议地矗立于全球科技之巅,造福于神州大地和民生需求。

粉垄耕作登上“世界屋脊”

今年以来,关于粉垄的喜讯连番上演,引起社会各界的热切关注乃至轰动效应,其中包括:8月13日《光明日报》以重点典型的规格在头版头条大篇幅报道了粉垄技术及其发明人韦本辉,并预言粉垄时代的到来;继粉垄技术在全国25个省份、36种作物上成功应用之后,今年首次用在“世界屋脊”西藏地区,经科学检验表明粉垄青稞折干亩增幅达20.03%,粉垄栽培青稞秸秆生物量亩达1408公斤,比常规栽培增幅高达41.38%,经济产量和生物量大幅“双增”,又书写了一个科技改变世界“真实的神话”……

是应该相信“看天吃饭”“听天由命”,还是应该相信“人定胜天”“改天换地”?显然应该相信后者。如今,填补世界农耕史空白的粉垄,在“世界屋脊”西藏又填补了一个增产增收的空白,成了一个鲜活的“改天换地”事例。

据了解,“青稞粉垄高产栽培与示范”项目,是在国家杂交水稻工程技术研究中心袁隆平院士技术团队和湖南省第八批援藏工作队共同协调实现的。该项目实施之初,首席专家、湖南省农科院白德朗研究员在实地察看了粉垄耕作层后,表示有望实现青稞增产15%以上。如今,事实已证明,借助内地的粉垄耕作技术,青稞每亩能增产20%多,超出预期。

韦本辉(左一)在西藏与藏族同胞一起研究粉垄种植的青稞

青稞是西藏最重要的粮食作物,2018年西藏青稞播种面积为210多万亩,占粮食播种面积的75%;总产量约80万吨,占粮食总产量的77%。随着西藏人民生活水平的提高,对青稞的需求量也日益增加。增加青稞产量、提高青稞质量,成为西藏当下急需解决的问题。“十三五”期间,西藏实施青稞总产提高和单产提升的“双增长”行动,确保到2020年青稞总产超过80万吨,单产增加25公斤;粉垄青稞亩增63.6公斤,是这一计划目标2倍的增产。

湖南省第九批援藏工作队总领队、山南市委副书记吴巨培现场调研了青稞粉垄栽培技术。他认为,对山南市而言,该技术使青稞生物量和经济产量实现了巨大的飞跃,值得大范围推广。他建议进一步发挥粉垄栽培技术的应用潜力,推动该技术应用领域从青稞向小麦、油菜等其他农作物延伸,兼顾经济作物与粮食作物协同发展。

据悉,山南市接下来将加快推进粉垄栽培技术在该市粮食主产区试点,创建高产典型示范片3～5个,示范规模1000亩以上,辐射带动青稞产区增产提效。

有专家指出,粉垄是农业生产力和生态文明可持续演进的最新最大增长极,更是世世代代吃得健康的“饭碗科学”。粉垄栽培技术首次在西藏应用意义重大,有利于造福于广大藏族同胞。

最近,广西科技厅党组书记、厅长曹坤华看到粉垄的一系列报道后,与韦本辉及团队进行座谈,他谈到,韦本辉长期奔波于全国查验收,游走于田地里看长势,是一名勇于坚持、不辞辛苦、淡泊名利、开拓创新的带着泥土情怀的科学家。当前,广西正大力实施“三百二千”科技创新工程,着力打造九张产业创新发展名片,全面加快建设创新型广西。广西比以往任何时候都更需要像韦本辉这样勤奋实干的科技专家全身心投入创新型广西建设。

粉垄可改变带“自灭性”风险的农业生产格局

相关媒体报道显示,中国一直是世界化肥使用增加的重要贡献者,亚洲的化肥消费增长速度超过世界任何其他地区。但是,这对环境和农业都有严重后果。因为氮等肥料往往最终进入水源,并导致土壤酸化。它们还会导致全球变暖,导致土壤微生物排放出人意料的高水平一氧化二氮。一氧化二氮是温室气体,其吸热能力是二氧化碳的300倍。

根据联合国粮食及农业组织预测,2014年至2018年间,全球化肥使用量将每年增长1.4 %,其中中国占18 %。实验报告指出,中国农民在改变他们的正常耕作方法之前,需要一些令人信服的证据。看到作物产量的增加,现在应该给中国农民减少化肥使用的动力。

实践证明:粉垄在零增加或适量减用化肥农药的条件下可增产10-30%以上,作物品质提高5%,贮水量增加1倍,能使粮食增产提质有保证了,食品安全有保证,这无疑是一次改变“自灭性”农业生产格局的完美逆袭。

我国耕地占全球的7%,淡水资源占全球的6%,在这样的基础条件下我们却养活了占全球接近22%的人口。从统计显示,我国粮产满足了人们的基本中粮需求量。然而,我国每年进口粮食总量超亿吨,原因是我国粮食供给存在着结构性矛盾,比如玉米、大豆存在产需缺口,小麦绝大多数是低筋品质,不适合用来制作高端面包等。

粉垄的诞生,实现了可利用农业资源大幅增加,可利用水资源大幅增加(可增加天然降水和晚上吸纳利用更多的空气中的水),农田大幅减施化肥农药数量,农业生产机械化程度大幅提升,农产品优质化程度提高,农业可持续发展能力大幅增强,犹如给众多问题解决提供了一个“标准答案”。

有专家用数字作了精确阐述,中国近14亿人口的主要粮食来源,说到底是靠18亿亩耕地的平均16.5厘米耕作层的1981亿立方土壤。如果将耕地10亿亩粉垄平均加深到36.5厘米、盐碱地2亿亩粉垄深40厘米、草原10亿亩粉垄深35厘米,可粉垄活化土壤总共达6482亿立方,比现行农耕方式增加4502亿立方,增幅达1.27倍。激活增加这些土壤,不仅为增加食物来源提供土地产出基础,同时向地下拓宽增容了国土立体空间6482亿立方。

10亿亩耕地粉垄,仅仅在地面上装入现有的良种,平均每亩每年就可增产粮食(农产品)100-150公斤,按此照计算,每年可增产粮食1000-1500亿公斤;3亿亩盐碱地粉垄,按照平均每亩每年增产粮食(农产品)300公斤,每年可增产粮食900亿公斤;10亿亩草原粉垄,按照平均每亩每年草产量增产1.5倍,每年可增产大量的优质肉、奶产品。述新增粮食和其它农产品,至少可增加养活4亿人口以上,这对时局安稳和人类发展的贡献,是具有重大意义的。

另外,粉垄对影响环境的重大杀手雾霾展现出“釜底抽薪”之妙计。传统的耕作方式,存在浅旋耕、犁底层坚硬、天然降水很难下渗利用、作物根系难以深扎、秸秆难以还田入土肥土、化肥农药残留累加等一系列问题,当表土松化遇风“尘土”飞扬,加之土壤中过量氮氧化物和氨气释放,与工业污染物融合再加上气候等条件的耦合,就容易促进生成了令人可怕的雾霾和沙尘。有专家认为,如能在华北、西北、华东等地大面积推广应用粉垄绿色农业,结合工业治污等措施,既可治理我国北方地区频繁发生的雾霾气候灾害,又能促进该地区绿色生态农业发展和农业供给侧结构转型,可谓一举多得。

更值得期待的是,今年河北省盐山县粉垄小麦全生育期零灌溉每亩节水370.9立方,比常规传耕作、常规灌溉大幅增产的实践,华北平原可探讨推行粉垄少灌水或不灌水、减肥扩地(消除护水地埂)发展之路,以解决该地区地下水超采、减少洪涝灾害和生态节本增效问题,尤其是能解决首都北京用水和生态安全保障问题,意义重大。

36种作物见证粉垄“自然力”神奇

10年来,粉垄技术已在全国26个省(自治区)36种作物进行实践,取得了巨大成效。其中,在宁夏、陕西、甘肃、河北、河南、新疆、吉林、黑龙江、内蒙古、山东等10省低度、中度、重度等三种类型盐碱地试验,实现“淡盐”20-40%、增产20-40%(新疆尉犁县棉花增产48.8%)。山东东营含盐9.2‰的重度盐碱地,经粉垄三次处理,0-20厘米耕作层土壤盐分已下移, 2018年9月经专家验收,第一茬玉米鲜重亩产810公斤、增产73.0%;高粱生物总量平均每亩8220公斤、增产287.9%;2019年6月专家验收,第二茬小麦增产154.2%。2019年河北盐山县粉垄春小麦,零灌溉比常规灌溉每亩节水370.9立方米,增产20%以上,这意味着华北平原农业可走节水发展之,意义现实而深远。2019年1月,在广西隆安县那桐镇实施的1850亩中的旱地粉垄雨养甘蔗超高产示范现场,广西科技厅组织的专家团队检验结果是:“粉垄雨养甘蔗平均每亩原料蔗达10.6吨,比对照7.5吨增产40%以上!”这意味着,粉垄雨养甘蔗栽破解了我国南方地区甘蔗等作物“三旱一低”(春、秋、冬旱和冬春低温)制约单产提高的“瓶颈”问题。

韦本辉在河北观察粉垄小麦全生育期零灌溉的节水增产效果

粉垄挖掘了“自然力”,通过对土地及天然降水、太阳光能等自然资源的高效活化利用,直接或间接挖掘了“土地资源活化力、自然治水力、自然肥力、自然改善生态环境力和自然活化利用江河水体力”等,带来的效应是,可增产食物来源而实现“一方水土养一方人”,以“自然之力还治自然之身”减少旱涝灾害。

粉垄耕作挖掘“自然力”主要体现在:地球表层宜耕土地松土量增加1-2倍;土壤保水增加1倍;土壤氧气增加1倍;土壤速效养分增加10-30%;土壤降盐20-40%(土壤中有害物质净化作用有待观察);作物强根壮体生物量增加20-30%;作物净光合效率提高5-30%;土壤甲烷等气体减排10%左右;地面空气湿度提升10%以上。

耕地土壤经粉垄一次,目前已达到9年持续增产!由广西农科院、中国农科院、中国科学院等多单位,在多省多作物进行试验显示,粉垄田在减少化肥施用量的情况下也能增产提质,每产出100公斤粮食其化肥用量跟对照田相比减少0.35-4.29公斤,减幅达10.81%-30.99%。新疆尉犁县农民李强说,他2015年10月粉垄耕作改造的重度盐碱地,每亩每年增产棉花150公斤左右,每亩每年增收700元,今年为第四年,棉花最高亩产有望达到500公斤。粉垄技术,于2009年由韦本辉教授科研团队研究成功,多年来得到了众多院士专家的力挺,刘旭院士等鉴定为“具原创性”,“杂交水稻之父”袁隆平院士看好粉垄的前景并给予研究经费资助,在自己的常规稻和超级稻试验田中试用,增产效果明显,他认为该技术“活土、保水、透气,明显促进作物生长发育”,是“革命性技术”。农业部科技发展中心组织张洪程院士等专家作粉垄成果评价,认定“粉垄是一种非常重大的发明”,是“土壤耕作技术上的重大创新,达到同类研究国际领先水平”。

2017年5月,“粉垄绿色生态农业技术”被农业部列入全国100项主推技术之一。2018年1月22日,中国政府网转发源自《广西日报》的消息:广西粉垄技术达同类研究国际领先水平。

粉垄时代,未来已来,擘画“人类命运共同体”新图景,让中国创造给世界一个惊叹!

为科研拼命的“韦本辉现象”

记者了解到,粉垄发明人韦本辉,被人戏称“工作狂”,在四十多年的农业科研生涯中,少享节假日,除了睡着几乎“都在工作”,科研效率之高罕见。

韦本辉1998年从台湾引进甘蔗新品种“新台糖22号”至今推广一亿多亩

他在从事十多年农业科技期刊编辑工作之后,于1992年主持完成的“广西农业科学技术发展战略研究”获广西科技进步三等奖,这是广西农业软科学研究获奖成果零的突破;此后,他主持的大豆育种、甘蔗良种良法配套研究和马铃薯、淮山药、木薯、红薯等研究,均获省部级一等奖或二等奖或三等奖,有的获国家科技进步二等奖;近十年来,他主持研究的粉垄技术,至今已获省部级一等奖、二等奖等奖项3项。至今,获国家发明专利13项,选育审定新品种26个,出版学术专著10部,在国内外期刊发表论文170多篇。值得称道的是,他少有对外宣称、1998年在广西财政厅的支持下,他负责从台湾规模引进的甘蔗新品种“新台糖22号”,曾占广西甘蔗面积70%以上,已累计推广超过1亿亩,全国人民吃到的糖制品至少有50%来自于这一品种的贡献。

韦本辉可称得上是典型的科研“拼命三郎”,都年过花甲了仍那么执著、那么忘我,仅在2019年7月28日-8月25日不到一个月时间里,他的行程就达数万里,其工作强度、忘我拼搏精神可见一斑。

——7月28日-8月3日,韦本辉赴西藏参加“山南市粉垄青稞示范”验收项目活动,亲自挖土壤剖面,讲解粉垄增产原理,专家验收粉垄青稞增产20.03%、青稞生物量增加41%,粉垄在“世界屋脊”这一“双增”,让他感到高兴不已。

——8月7日-14日,韦本辉应内蒙古自治区农牧业科学院的邀请,到该院作了“粉垄全层耕、底层耕培育农业与生态增长新一极”的报告,并深入农区和草原对当地耕地、盐碱地、退化草原进行调研,也同样亲自挖草原剖面、仔细观察,寻找突破出路。

——8月21日,韦本辉冒着高温到广西隆安试验基地,他在他首次在稻田利用“底层耕(遁耕)”的试验田进行调查,卷起裤子下田,仔细观察,发现稻田遁耕种植的水稻,在生长前期就具有根系发达、分蘖旺盛、植株粗壮的特点,在他眼里,又将酝酿一种全新的、简单的、高效的、应用极其广泛的耕作新模式,它将解决稻田耕层土壤增厚为水稻、油菜、绿肥等作物增产提质寻找到新途径,更有望应用于旱地作物幼苗期和草原等的“底层耕作”,促进各种作物(牧草)贮水增氧和根系深扎而增产提质增效。

——8月23日-25日,韦本辉赴新疆尉犁县,考察指导粉垄改造重度盐碱地种植棉花,并与多位粉垄改造重度盐碱地的种植大户进行座谈交流,当他了解到一些重度盐碱地棉花几乎无收、而粉垄改造重度盐碱地的棉花可增产、增收“双增”超过30%,感慨万分,自己怎么苦怎么累也值得。

每当看到粉垄给一片片土地带来绿油油希望,每当看到农民脸上挂满丰收的喜悦,每当“粉垄大科学”在学术和实践上不断取得新进步,韦本辉就备感欣慰——科技决胜未来,改革影响时代,科学家当自强。

“粉垄能有今天,对我而言是鼓励更多是鞭策,我感到肩上的担子更重了。为党和政府分忧,为百姓干实事,把论文写在大地上,是我们这些科学工作者的使命。”这是韦本辉的心声。

在中央高度重视粮食和农业生产,不断完善强农惠农政策的今天,在现代农业、脱贫攻坚、“健康中国”等时代背景下,韦本辉这位全国优秀科技工作者,如同不松套的“拓荒牛”,负轭前行,扬鞭奋蹄,展现出科学家的宽阔胸襟与不屈脊梁,谱写了新时代劳动者的赞歌。(徐国信/文)