保护性耕作研究进展

保护性耕作研究进展

摘要：借鉴国外保护性耕作的概念，根据具体情况，提出了我国保护性耕作的概念，阐述了保护性耕作的作用以及类型。介绍了国外、国内保护性耕作的研究现状，及存在的问题。对今后保护性耕作发展提出建议。

关键词：保护性耕作；概念；作用；类型；研究现状；存在问题；建议

19 世纪末，美国在西部开发中, 过度垦殖, 导致20世纪30年代发生了震惊世界的“黑风暴”，“黑风暴”引发了对农业耕作技术的改革。形成了以“少免耕”代替“铧式犁耕翻”、以“秸秆覆盖”代替“裸露休闲”为主要内容的“保护性耕作”[1]。保护性耕作已成为目前世界上应用最广、效果最好的一项旱作农业技术，因此越来越受到世界各国的关注，特别是中国，中国北方旱地就占全国总土地面积的56%[2，3]。经过60 多年的发展9特别是近20 多年的发展,保护性耕作研究在世界范围内已相当深入,经历了“免耕法”到以“免耕法”为基础,以配套机具为支撑的集秸秆残茬覆盖、少免耕、深松、地表作业及水肥管理和病虫草害防治等技术为一体的机械化保护性耕作技术体系的发展历程。

1保护性耕作概念

保护性耕作在国际上尚无统一概念，国外通常以秸秆残茬覆盖度为标准，指在一季作物之后地表留茬覆盖至少30% 为保护性耕作，如起垄、带状耕作、覆盖耕作及免耕等；而秸秆残茬覆盖度在15%-30%的耕作方式称为少耕［4］，不属于保护性耕。我国地域辽阔，种植制度多样，保护性耕作技术类型繁多，保护性耕作的概念并不十分明确，不仅仅是少耕、免耕。同国外保护性耕作的概念相比，我国的概念内涵更广泛。笔者认为，保护性耕作是指通过少耕、免耕、地表微地形改造技术及地表覆盖、合理种植等综合配套措施，从而减少农田土壤侵蚀，保护农田生态环境，并获得生态效益、经济效益及社会效益协调发展的可持续农业技术。其核心技术包括少耕、免耕、缓坡地等高耕作、沟垄耕作、残茬覆盖耕作、秸秆覆盖等农田土壤表面耕作技术及其配套的专用机具等，配套技术包括绿色覆盖种植、作物轮作、带状种植、多作种植、合理密植、沙化草地恢复以及农田防护林建设等[5]。

保护性耕作主要包括4项技术内容:改革铧式犁翻耕土壤的传统耕作方式, 实行免耕或少耕。采用30%以上的植被覆盖地表, 根茬固土, 保护土壤, 减少风蚀、水蚀和水分无效蒸发。采用免耕播种。在有植被覆盖的地表用机械实现开沟、播种、施肥、施药、覆土镇压一次完成, 节约机械成本。¼改翻耕控制杂草为喷洒除草剂或机械表土作业控制杂草[6]

2保护性耕作作用及类型

保护性耕作技术主要包括免耕或少耕播种施肥技术、秸秆与残茬覆盖技术、杂草及病

虫害控制与防治技术和深松技术等4项内容。与传统的耕作技术相比，该技术具有以下好处[7]：

1)保水、保肥和保土。由于彻底取消了铧式犁翻耕作业，采用秸秆覆盖地表，从而

减少了土壤水蚀、风蚀和土壤水分的蒸发，增加了土壤入渗能力，提高了雨水利

用率；由于地表秸秆腐烂后形成大量有机肥料，明显提高了土壤表层有机质的含

量。据有关试验数据统计，保护性耕作地表径流(没有下渗的地表水汇聚流动的

过程称地表径流)比传统耕作减少81．8％，土壤贮水量平均增加15％，水分利用

率提高23％，土壤有机质平均增加0．06％。

2)增加粮食产量，平均可使小麦产量提高10％，玉米产量提高5％。

3)减少作业工序，节约生产成本。平均减少2～4道耕作程序，减少耕作投入20—40

元，节约人畜用工50％～70％，增收节支600～900形hm2。

4)保护生态环境。由于采用免耕秸秆覆盖和根茬固土，土壤不再翻耕裸露，减少了

风尘的扬起，保护了生态环境。

根据对土壤的影响程度可以将保护性耕作技术划分为3种类型。

1）以改变微地形为主：包括等高耕作、沟垄种植、垄作区田、坑田等；

2）以增加地面覆盖为主：包括等高带状间作、等高带状间轮作、覆盖耕作（包括留茬或残茬覆盖、秸秆覆盖、砂田、地膜覆盖等）等；

3）以改变土壤物理性状为主：包括少耕（含少耕深松、少耕覆盖）、免耕等。

3保护性耕作研究现状

3.1 保护性耕作国际研究现状

20世纪40年代初，美国开始研究推广免耕技术，当时由于机械及人们观念等限制，发展比较缓慢。随着科学技术的进步，保护性耕作得到了迅速的发展。从国际上来看，保护性耕作大体经历了3个阶段。

第1阶段是20世纪40年代开始，主要针对传统的机械化翻耕措施在水蚀和风蚀方面存在的弊端，对土壤耕作农机具和耕作方法进行改良，提出少耕、免耕和深松等保护性耕作法。

第2阶段是20世纪50年代以后，机械化免耕技术与保护性植被覆盖技术同步发展。在免耕技术大面积应用的过程中，许多研究证实了各种类型的机械化保护性耕作对减少土壤侵蚀方面有显著效果，但也出现不少因杂草蔓延或者秸秆覆盖造成低温等技术原因使作物严重减产的例子，使得该项技术推广较慢。

第3阶段是20世纪80年代以来，随着耕作机械的改进、除草剂的使用以及作物种植结构调整，保护性耕作的应用得以较快发展，范围也不断扩展。据美国保护科技信息中心（5675）

的最新资料，美国2004’年实行免耕、垄作、覆盖耕作和少耕的耕地占全国耕地的62.2％，

而常规耕作面积为37.7％，传统耕作比例呈下降趋势，免耕比例逐年上升[8]。

澳大利亚地处南半球, 干旱面积约625 万km2, 占澳洲大陆的81%左右, 是典型的旱农国家。目前, 澳大利亚农业生产中, 大多采用免耕、少耕等秸秆覆盖保护性耕作技术。澳大利亚试验研究表明, 有秸秆覆盖的农田比裸露休闲田地表径流减少40%左右, 最大径流速度降低70%～80%, 土壤受冲刷程度降至裸露农田的1/10, 冬季作物残茬还能减弱地面风速, 截留雨雪。截至2000 年底,澳大利亚免耕播种面积占耕地面积的36%, 少耕占35%, 传统耕作占29%。秸秆还田覆盖已成为澳大利亚可持续农业生产的重要措施之一。

加拿大有4100 万hm2 耕地, 其中85%位于加拿大西部的大草原地区。为了减少风蚀、水蚀,加拿大采取了少耕耕作体系和免耕耕作体系。1996 年, 23%的大草原耕地实施了少耕耕作体系, 12%的耕地实施了免耕耕作体系, 并用除草剂代替耕作除草。1996 年, 加拿大保护性耕作面积达495.5 万hm2 , 占耕地面积12%。截至2002 年,保护性耕作应用面积达到1300 万hm2, 占全国耕地的30%。近几年, 加拿大举办的全国性农机展会上, 传统耕作机具已经消失, 几乎全是保护性耕作机具。

拉丁美洲包括巴西、阿根廷、智利、巴拉圭等国家, 是保护性耕作起步较晚但发展很快的地区。现已成为世界上采用保护性耕作比例最高, 面积仅次于北美洲的第二大保护性耕作区。英国、法国、德国、意大利、葡萄牙和西班牙成立了欧洲保护性耕作联盟, 对保护性耕作的发展起到了促进作用。2001 年10 月联合国粮农组织(FAO)与欧洲保护性农业联合会(ECAF)在西班牙召开了第一届世界保护性农业大会, 标志着保护性耕作在世界范围内得到广泛重视, 保护性耕作现已成为一种世界性的农业可持续生产方式和现代生态农业的一个

重要组成部分[9]。

3.2 保护性耕作国内研究现状

20世纪50年代末期，北京农业大学耕作研究室在国内率先引进和试验免耕技术，并研制出了我国第一代免耕播种机；24世纪64年代，黑龙江等地区开始积极探索半湿润地区大规模机械化深松耕、垄耕等保护性耕作技术并获得成功；自“六五”以来，国家科技部等部门在旱地农业攻关项目、黄土高原综合治理项目、西部专项等方面，加入了有关农田少耕、免耕、覆盖耕作、草田轮作、沟垄种植等方面的研究，并取得了一定成效。西北农林科技大学的坡地水土保持耕作法、小麦秸秆和地膜覆盖耕作、小麦高留茬秸秆全程覆盖耕作，山西省农科院试验成功的旱地玉米免耕整秸秆半覆盖技术，中国农业大学保护性耕作中心研究的夏玉米免耕覆盖以及机械化免耕覆盖技术等都取得了一定进展。南方水田少耕、免耕的研究始于20世纪50年代末期至64年代初期，西南农业大学等单位针对西南地区冷浸田、烂泥田、深沤田等冬水田存在的问题，变传统的平作为垄作，创造了把种植、养殖和培肥有机结合起来的一