[中國科學(xué)報]攻克馬鈴薯種植“最后一公里”
馬鈴薯種植示范基地
碩大的馬鈴薯 卜葉攝
9月,內(nèi)蒙古烏蘭察布馬鈴薯綠色發(fā)展技術(shù)示范基地進(jìn)行了收獲的季節(jié),一壟壟馬鈴薯列隊整齊,等待著“檢閱”。作為項目負(fù)責(zé)人,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所研究員金黎平迎接來自全國的馬鈴薯科研人員參觀試驗成果。
“科研人員培育出眾多優(yōu)質(zhì)馬鈴薯新品種,如何保證這些新品種在全國落地結(jié)果,需要科研人員深入馬鈴薯種植的最后一公里,研發(fā)出適合當(dāng)?shù)氐囊惶追N植技術(shù)?!苯鹄杵秸f。
為探索不同主產(chǎn)區(qū)、不同生態(tài)區(qū)、不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平地區(qū)的最優(yōu)解決方案,從5年前開始,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所(以下簡稱蔬菜所)等4家單位集中馬鈴薯研究力量,從優(yōu)良品種、水肥精準(zhǔn)管理、病蟲害綠色防控、全程機(jī)械化和產(chǎn)后加工等方面進(jìn)行研究,逐步形成了綠色發(fā)展技術(shù)集成模式,并在全國范圍內(nèi)示范推廣。
良種良法配套
種薯塊莖成長為一窩馬鈴薯的過程要克服重重困難。第一道關(guān)卡就是病害關(guān)。
金黎平介紹,馬鈴薯的繁育過程易被病毒、類病毒、真菌和細(xì)菌等病原侵染,造成產(chǎn)量減少和品質(zhì)降低,其中真菌、細(xì)菌類病原能夠通過化學(xué)方法防控,而引起種薯退化的病毒病尚無有效的化學(xué)控制辦法。
針對馬鈴薯常見病毒,我國已經(jīng)建立了病毒脫除、組織培養(yǎng)快速繁殖、原原種繁殖和田間種薯生產(chǎn)技術(shù)體系,研究人員通過攻關(guān),優(yōu)化了脫毒、組培快繁和種薯質(zhì)量控制技術(shù),高效組培快繁技術(shù)也使繁殖率提高10%,污染率降低到3%。
“良種是否能帶來高產(chǎn),還需良法的輔助?!敝袊r(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所研究員何萍說。
我國化肥過量施用嚴(yán)重,肥料利用率低。果蔬肥料用量是全世界的2—4倍,氮肥利用率僅為30%—35%。以往研究發(fā)現(xiàn),馬鈴薯肥料利用率偏低,且地區(qū)差異較大。
考察后,何萍發(fā)現(xiàn),內(nèi)蒙古局部土壤缺“素”?!安煌貐^(qū)應(yīng)該制定相應(yīng)的養(yǎng)分管理策略,有針對性地給土地‘減肥’,平衡和優(yōu)化土壤微量元素比例,滿足馬鈴薯各生長發(fā)育時期不同的養(yǎng)分需要。”
除了種薯和肥料,水分也對馬鈴薯的產(chǎn)量影響巨大。傳統(tǒng)的馬鈴薯種植一般采用溝灌和噴灌,用水量較大,水分利用效率低。如果灌溉時期和植株需水規(guī)律不吻合,有可能導(dǎo)致塊莖畸形率上升。
干旱少雨的西北地區(qū)更是面臨灌溉難題。何萍介紹,種植戶以往利用雨季儲水來灌溉馬鈴薯,現(xiàn)在希望實現(xiàn)科學(xué)精準(zhǔn)灌溉。
為此,研究人員設(shè)計出智能化控制的水肥一體化系統(tǒng),在灌溉的同時將肥料溶解于水中,輸入到植株根部土壤。該系統(tǒng)還可分次追加水分和養(yǎng)分,實現(xiàn)了馬鈴薯關(guān)鍵生育期的水肥要求,并且可以根據(jù)品種特性適當(dāng)調(diào)整養(yǎng)分施用比例,實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
項目組成員劉建剛博士介紹,與采用傳統(tǒng)噴灌及底肥一次性施用技術(shù)相比,采用水肥一體化精準(zhǔn)微灌技術(shù)后,馬鈴薯平均每畝節(jié)水10%、節(jié)肥15%、增產(chǎn)10%。
農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合
馬鈴薯生產(chǎn)全程機(jī)械化問題也牽動著科研人員的心。農(nóng)機(jī)農(nóng)藝結(jié)合度低,耕種收機(jī)具作業(yè)匹配性差、起壟質(zhì)量不高、收獲纏繞嚴(yán)重、塊莖損傷率高等機(jī)械化生產(chǎn)問題突出。
中國工程院院士羅錫文表示,當(dāng)前,很多智能農(nóng)機(jī)仍處于理論研究時期,距離實際應(yīng)用還有許多難題需要解決,耕整、種植、田間管理和收獲等機(jī)械化依然是重要發(fā)展方向。
與此同時,馬鈴薯的田間管理還停留在人工操作階段,特別是對馬鈴薯關(guān)鍵生育期的長勢動態(tài)監(jiān)測。人工監(jiān)測方法耗時耗力,效率低且準(zhǔn)確度差,限制了規(guī)?;R鈴薯生產(chǎn)過程中長勢信息快速診斷決策的應(yīng)用。
為了解決這一難題,蔬菜所研究人員以無人機(jī)為平臺,搭載多傳感器,利用遙測遙控技術(shù)、通信技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)和多傳感器協(xié)同控制技術(shù)等,可快速獲取田間作物冠層的高分辨率影像信息,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理及建模后,實現(xiàn)關(guān)鍵生育期田間長勢信息監(jiān)測的數(shù)字化和可視化應(yīng)用,提高田間管理效率。
劉建剛介紹,該技術(shù)可用于解析出苗率、冠層覆蓋度、葉綠素含量、葉面積指數(shù)和生物量等信息。
羅錫文建議,人工智能應(yīng)在馬鈴薯生產(chǎn)機(jī)械化中得到應(yīng)用,在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)多項農(nóng)情信息的采集。
綠色增產(chǎn)增效
近年來,馬鈴薯原原種瘡痂病發(fā)生日趨嚴(yán)重。談及馬鈴薯的病蟲害防治,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所副研究員徐進(jìn)表示,此前,種植戶廣泛采用土壤化學(xué)消毒技術(shù)處理生產(chǎn)基質(zhì),給土壤殺菌,來防控瘡痂病、青枯病和猝倒病等土傳病害的發(fā)生。這種方法一定程度上造成了環(huán)境污染。
“馬鈴薯抵御病菌的過程跟人類相似,改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu),或能提高馬鈴薯植株免疫力?!毙爝M(jìn)告訴《中國科學(xué)報》。
研究人員采用植物免疫激活劑和有益微生物聯(lián)合進(jìn)行種薯拌種,減少了化學(xué)農(nóng)藥的使用。
此外,蚜蟲是傳播馬鈴薯病毒病的天然媒介?!皟?nèi)蒙古地區(qū)海拔高、氣候冷涼、風(fēng)大的客觀條件為該地區(qū)建立了一層天然屏障,把絕大部分蚜蟲阻擋在外,但其它地區(qū)的馬鈴薯卻沒有這么幸運(yùn)?!苯鹄杵秸f。
針對馬鈴薯的重大害蟲——馬鈴薯塊莖蛾以及蚜蟲、薊馬等小型傳毒媒介昆蟲,研究人員采用食誘劑、燈光誘殺、生物防治和物理防治技術(shù),將害蟲與馬鈴薯隔離開。
據(jù)統(tǒng)計,綠色綜合防控技術(shù)的病蟲害平均防控效果達(dá)60%以上,減少農(nóng)藥施用30%以上,減少了對環(huán)境的污染。
金黎平表示,中國馬鈴薯的常年種植面積超過8000萬畝,是名副其實的地里長出來的“面包”,保障馬鈴薯產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是一項重大科研任務(wù)。目前,已經(jīng)針對不同地區(qū)形成了“套餐式”的馬鈴薯綠色發(fā)展技術(shù)集成模式,這些模式并非呆板地應(yīng)用于全國各地,還將根據(jù)實際情況微調(diào)。
“農(nóng)業(yè)是一門藝術(shù),要綜合考慮諸多因素。該模式的形成并不意味著研究的終結(jié),未來還有諸多新問題需要解決?!苯鹄杵秸f。
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