保護性耕作

出自 MBA智库百科(https://wiki.mbalib.com/)

保護性耕作(Conservation Tillage)

　　保護性耕作是指在一季作物之後地表殘茬覆蓋至少為30％，使土壤侵蝕控制約在50％的耕作和種植體系。

　　保護性耕作技術的產生和發展具有時代性，有其強烈的社會和經濟原因。

　　保護性耕作技術是人類在遭遇嚴重水土流失和風沙危害之後，從保護農田和治理沙塵暴角度出發逐漸研究和發展起來的一項新型土壤耕作技術。19世紀初，歐洲工業技術革命促進了農用機械的快速發展，美國開始大面積開荒，大規模使用拖拉機翻耕土地，數千萬公頃乾旱半乾旱草原被開墾成為糧田，獲得了幾十年不錯的收成，糧食大量出口，為美國帶來了豐厚的經濟利益。但是，到了20世紀30年代，由於氣候持續乾旱、大風，裸露疏鬆的農田難以抵擋大風的襲擊，成千上萬噸表土被颳走，沙塵遮天蔽日，形成了震驚世界的“黑風暴”。1934年5月的一場沙塵暴，從土地植被破壞嚴重的西部颳起，連續3天，橫掃美國2／3國土，把高達3．5億t地表肥沃土壤捲進大西洋。僅這一年美國300萬hm²耕地被毀，冬小麥減產510萬t，16萬農民傾家蕩產，逃離西部，不少人死於由沙塵暴引起的肺炎。可怕的局面持續了近10年，美國75％的本土嚴重乾旱，1．418萬hm²農田被毀，4 050hm²農田失去全部或大部表土，損失近百萬頭牲畜，許多人死於因塵土引發的瘧疾，近250萬人背井離鄉，留下的是饑餓的人們、倒閉的銀行和商店、關門的教堂和無人問津的學校，給農業和農民造成了毀滅性的打擊。

　　“黑風暴”災難驚醒了人們，使人們認識到人類與環境協調發展的重要性，自然而然地提出了保護性耕作這一命題，並推動了各種保土、保水耕作方法的研究。1935年美國成立了土壤保持局，開始研究改良傳統的翻耕方法，研製深松鏟、鑿式犁等不翻土的農機具。1967年，“保護耕作”一詞在美國的伊利諾伊州為取得政府對減少耕作形式的支持而首先啟用。

　　早期的研究有美國、加拿大半乾旱地上的秸稈覆蓋試驗；伊利諾伊州利用大豆和玉米殘茬減少土壤的侵蝕；紐約州推出減少耕作的耕翻、播種體系等。20世紀50～70年代，許多研究證實了各種類型的保持耕作對減少土壤侵蝕方面有顯著效果，尤其當地表留有作物殘茬時保持耕作能改善表層土壤結構和土壤的水分狀況。然而，也出現不少作物嚴重減產的例子。70年代，由於出現了除草劑滅草效果差，種床不平整、產量不高、耕作機具和播種機在地表殘茬上作業不理想等問題，使得保持耕作體系的實施受到挫折。70年代末至80年代，科學技術的進步剋服了影響產量的障礙因素，保持耕作的應用有了空前的發展。據統計，2000年美國保護性耕作達1 975萬hm²，糧、棉面積保護性耕作(包括免耕和少耕)占60％以上，95％的土地取消了鏵式犁耕作。美國是世界上免耕面積最多的國家，從1990—2000年，免耕面積由680萬hm²增至2 100萬hm²，其次是巴西(1 120萬hm²)、阿根廷(730萬hm²)、加拿大(410萬hm²)、澳大利亞(100萬hm²)和巴拉圭(79萬hm²)。在巴拉圭，1992年免耕面積僅為2萬hm²，到1999年猛增到79萬hm²。Derpsch估計，有95％的免耕面積分佈在美洲(北美洲為51％，南美洲為44％)，其他國家的免耕面積之和不足世界免耕總面積的5％。因此，世界範圍內免耕技術有極大的應用潛力。

　　我國對保護性耕作的研究起步雖較晚，但在旱地農業水土保持耕作方面已有數千年的歷史，發展了許多水土保持耕作措施。如等高耕作、帶狀種植等許多傳統土壤耕作技術都具有保護性耕作的特征與作用，而具有一定少(免)耕特征的畎畝法、區田法、砂田法等傳統耕作技術，其內涵則完全不同於西方發達國家的少(免)耕技術。與我國傳統的水土保持耕作相比，由美國產生併發展起來的保護性耕作技術，雖然也吸收了西方某些傳統農業，如美洲印第安人的玉米穴種法、歐洲傳統的牧草地補種和更新措施等，但仍相對單一得多。

　　我國在長期的生產實踐中創造了類型眾多的少(免)耕和覆蓋技術，根據不同地域的生產特點和生產目的，研究和推廣了適合不同自然條件和生產水平、方法各異，發展層次明顯的保護性耕作技術體系。東北地區少(免)耕的研究和應用，處於全國前列。從70年代始，為保墒、搶農時、提高早春地溫、防止風蝕，在原有壟作的基礎上，發展了耕、松、耙相結合，耕、耙相結合，原壟播種、掏墒播種等行之有效的土壤耕作法；西北地區研究推廣的保護性耕作技術，在防止水土流失、保墒培肥、改善土性和增產、增收方面起到了積極的作用，增產幅度達20％～30％。70年代以來，少(免)耕和覆蓋技術發展較快，到90年代初全國的使用面積達2 000萬hm²。從90年代初開始，我國科技工作者在國家有關部門的大力支持下，比較系統地開展了保護性耕作的試驗研究。經過10餘年的連續試驗，已成功地研究出一套適合我國國情的一年一熟地區保護性耕作技術與機具體系；以京津地區為核心建立了兩條保護性耕作帶，力求從耕作制度上治理沙塵暴。目前，農業部正在華北、西北、東北地區大面積推廣應用保護性耕作，計劃用7～10年時間，基本上在北方旱區全面實施保護性耕作。

　　(一)免耕(no-tillage，direct-drilling，zero-tillage)

　　收穫後至播種前，不攪動土壤，利用前作殘留物覆蓋地表，藉以減輕風侵和水蝕，採用聯合作業的免耕播種機播種。播種機前部裝有切刀，在不拖移地表殘留物的前提下，開溝播種覆土和鎮壓，一次完成作業。施肥可與播種同時進行或分期進行。應用廣譜性除草劑於播種前後進行土壤處理或苗期噴灑，消滅雜革。

　　(二)少耕(reduce-tillage)

　　少耕就是一種不用鏵式犁耕翻，將耕作程式減少到作物生產所必需的、適時而又不至於破壞土壤、風蝕和水蝕程度有很大減輕的耕作方法。它在耕作制度上的重要特征是取消鏵式犁耕翻，減少土壤壓實。少耕法有多種方式，最有代表性的是秋收後用雙翼鏟或鑿式深松機進行耕作，深度18～22cm，切斷根茬，殘茬基本上保留在地面上，春播時完成施肥、平整土地等，或者省去秋後作業環節。

　　(三)壟作(ridge-tillage)

　　除播種前清理壟台兒(不超過壟寬的1／3)外，收穫後到播種前不進行其他攪動土壤的作業。播種在壟臺上進行，一般會將壟脊削平。前作殘留物保留於壟溝內。機械除草或化學除草並用。機械除草的同時做壟。

　　(四)條耕(strip-tillage，zone-tillage)

　　免耕和壟作間的過渡類型，土壤攪動(鬆土和耙地)一般不超過壟寬的1／3。前作殘留物多保留於攪動帶之間。在攪動後的窄條中進行播種。機械除草或化學除草並用，不做壟。此類耕作一般旨在降低播種期間的土壤含水量和提高地溫。

　　(五)冪作(mulch-tillage)

　　又稱非翻土耕作，全面攪動土壤一次或多次，如深松、淺松、耙地和中耕等，但不進行翻地作業。除草由機具或化學方法進行。

　　(六)等高耕作法(contour tillage)

　　在坡耕地上，耕作播種沿等高線進行，所形成的等高小壟與作物作為水向下流動的障礙物，減少徑流和水蝕，增加土壤水分，起到保持水土的作用。

　　1．免耕播種施肥

　　與傳統耕作不同，保護性耕作的種子和肥料要播施到有秸稈覆蓋的地里，有些還是免耕地，所以必須使用特殊的免耕施肥播種機，有無合適的免耕施肥播種機是實行保護性耕作的關鍵。免耕播種機要有很好的防堵性能，入土性能，種肥分施性能及良好的覆土鎮壓功能。

　　2．秸稈殘茬覆蓋

　　收穫後秸稈和殘茬留在地表作覆蓋物，是減少水土流失、抑制揚沙的關鍵。但是，秸稈量大或堆積，將嚴重影響播種機的通過性和播種質量。因此，必要時應對秸稈進行粉碎、撒勻等處理。

　　3．雜草及病蟲害控制

　　實施保護性耕作後的土壤環境變化，一般會導致草蟲病害的增加。因而，能否成功地控制草蟲病害．往往成為保護性耕作能否成功的關鍵。我國北方旱區由於低溫和乾旱，總體上雜草和病蟲危害不會太嚴重，但仍然需要實時觀察，發現問題及時處理。雜草用噴除草劑、機械或人工除滅，病蟲害主要靠農藥拌種預防，發現蟲害後噴灑殺蟲劑。

　　4．深松與表土作業

　　保護性耕作主要靠作物根系和蚯蚓等生物鬆土，但由於作業時機具及人畜對地面的壓實，還是有機械鬆土的必要．特別是新採用保護性耕作的地塊，可能有犁底層存在，應先進行一次深松，打破犁底層。在保護性耕作實施初期，土壤的自我疏鬆能力還不強，深松作業也有必要。根據情況，一般2～3年深松一次．直到土壤具備自我疏鬆能力，可以不再深松。但有些土壤，可能一直需要定期鬆動。深松作業是在地表有秸稈覆蓋的情況下進行的，要求深松機有較強的防堵能力。

　　根據中國農業大學等在山西10年的系統試驗，保護性耕作與傳統翻耕相比有三方面效益：

　　1．社會效益

　　·減少徑流(水分流失)60％、水蝕(土壤流失)80％左右；

　　·減少風蝕(農田揚沙)，抑制沙塵暴；

　　·不燒秸稈、減少大氣污染；

　　2．生態效益

　　·增加休閑期貯水量14—15％、提高水分利用效率15—17％、節約水資源；

　　·增加土壤肥力，有機質提高0.03％、速效氮提高、速效鉀提高；

　　·改善土壤結構，土壤團粒結構和毛管孔隙度(含水孔隙)增加，大孔隙減少。

　　3．經濟效益

　　·提高小麥，玉米產量15—17％；

　　·減少作業工序，降低作業成本10—15％；

　　·增加農民收入近30％。

　　(一)發展保護性耕作是治理農田揚塵、防治農田風蝕和水蝕的重要措施

　　裸露的農田是沙塵暴和沙塵天氣的主要塵源之一。目前，我國北方農田絕大部分仍採用鏵式犁耕翻、滅茬整地和裸露休閑越冬的傳統耕作習慣，在冬、春季風的強勁作用下，極易起土揚塵，形成沙塵天氣。保護性耕作通過留茬和秸稈覆蓋，起到擋風固土的作用。秸稈覆蓋可蓄水保墒，使土壤中水分增多，可有效抵禦乾旱。秸稈還田增加土壤有機質、改善團粒結構，使可風蝕的小顆粒含量減少，大面積實施可有效地減少農田揚塵，防治沙塵暴。

　　(二)發展保護性耕作是培肥地力、促進農業可持續發展的主要手段

　　保護陛耕作具有明顯的蓄水保墒、培肥地力的作用。由於秸稈還田，增加了土壤中的有機質，提高了土壤肥力。據測算，麥田每年可增加土壤有機質0．01～0．03個百分點，玉米田每年可增加0．02～0．06個百分點。保護性耕作可增加土壤蓄水量16％～19％，提高水分利用率12％～16％。對於一年兩熟地區，全程採用保護性耕作後，每季作物可減少一次灌水量，兩季作物可少灌水1 500m³／hm²。因此，實施保護性耕作技術可以改善土壤結構、培肥土壤地力、增加土壤蓄水量、提高水分利用效率、促進農業持續協調快速發展。

　　(三)發展保護性耕作是降低農業生產成本、提高生產效益的有效途徑

　　保護性耕作通過免耕、少耕，採取機械化複式作業，簡化生產工序，降低作業成本，提高農業生產效益，起到節本增效的作用。試驗表明，在一年兩熟區，保護性耕作節本增效帶來的綜合經濟效益平均為1 515元／hm²，一年一熟區為652．5元／hm²。北方旱作地區農作物總播種面積6 500萬～7 000萬hm²，如果60％實行保護性耕作，可為農民節本增效300億元。同時，保護性耕作技術能大幅度提高勞動生產率，節省勞動力，在農村青壯年勞動力短缺的情況下，發展保護性耕作有利於穩定和提高糧食綜合生產能力，保障國家食品安全。

　　(四)發展保護性耕作是防治秸稈焚燒、減少溫室氣體排放的重大舉措

　　農民為了搶農時趕季節，經常就地焚燒秸稈，造成環境污染，嚴重時影響交通運輸和飛機起降，給工農業生產和居民生活帶來危害。實施保護性耕作，採用機械化秸稈還田技術，為秸稈找到了出路，變廢為寶。大面積實施秸稈還田，使碳元素以有機質的形式存在於土壤中，從而減少了空氣中二氧化碳氣體的總量，減少溫室氣體排放。

　　由此可見，發展保護性耕作實現了生態、經濟和社會效益的有機統一，使資源節約、迴圈利用和環境保護相互促進，在發展生產的同時，改善了生態環境，實現了人與自然和諧相處、和諧發展，體現了堅持科學發展觀和構建和諧社會的根本要求。我們一定要從全面落實科學發展觀、構建社會主義和諧社會的高度，深刻認識發展保護性耕作的重要戰略意義，不斷增強發展保護性耕作的責任感和緊迫感，切實加強對發展保護性耕作的組織領導。

　　耕作的目的是為作物生長創造良好的土壤環境。保護性耕作取消鏵式犁翻耕，實行免(少)耕，即除草可以噴除草劑，化肥可以深施；疏鬆土壤，實現土壤中水、肥、氣、熱的交換流通，滿足作物生長需要，主要靠下麵4條途徑：

　　(1)根系鬆土作物的根系腐爛後，留下大量孔道，時間越長，通道越多。但一經翻耕，全部破壞。

　　(2)蚯蚓鬆土蚯蚓不斷挖掘孔道，疏鬆土壤，創造良好的耕層。

　　(3)結構鬆土保護性耕作增加土壤團粒結構，有利形成穩定疏鬆的耕層，不容易壓實、回實。

　　(4)脹縮鬆土土壤冬凍春融，乾濕交替，使土壤趨向疏鬆，孔隙度增加。可見，保護性耕作的“耕作”與傳統耕作截然不同。傳統耕作依靠機械、物理的外力手段，可以立即疏鬆土壤。但疏鬆後的土壤會不斷被壓實或自然回實，需要經常進行耕作，才能保持疏鬆的狀態。

　　保護性耕作的鬆土則不需外力，是緩慢的、自然進行的過程。但疏鬆的土壤形成後，可自然恢復，保持疏鬆，不需要再耕作。相反．其間如進行翻耕、旋耕等作業，還將阻礙、甚至破壞土壤疏鬆的過程。

　　我國幅員遼闊，不同類型區的基本情況、存在問題、保護性耕作的任務與特點不盡相同。因此，需要根據不同類型區的任務和特點，因地制宜地建立保護性耕作技術體系。目前我國的保護性耕作技術體系可按4種類型建立。

　　(一)以抗旱增收為主要目標的保護性耕作技術體系

　　實施重點是以黃土高原為代表的一年一熟的廣大旱作區，主要包括山西、陝西、甘肅的大部分地區。針對本區乾旱、水蝕嚴重，種植制度以小麥或玉米一年一熟為主的特點，保護性耕作技術以增加土壤含水率和提高土壤肥力為主要目標，技術要點是蓄住降雨、減少蒸發、培肥地力、改善播種質量，技術措施以秸稈覆蓋、免(少)耕播種、以松代翻為重點。

　　(二)以控制沙塵暴和農田沙漠化為主要目標的保護性耕作技術體系

　　實施重點是環京津冷涼風沙區和西北冷涼風沙區，主要包括河北、山西北部，遼寧西部，內蒙古、甘肅、青海、寧夏的部分地區。本區大多為農牧交錯，特點是冬季氣溫低、春季乾旱風大、土地瘠薄、風蝕沙化嚴重，以小麥、莜麥、穀子、糜子、小豆、馬鈴薯、青貯玉米等耐寒作物的種植為主，燃料和飼料缺乏。針對這些特點，本區保護性耕作的目標是防治沙塵暴、提高產量和培肥地力。技術要點是留茬固土減少風蝕、在風沙期不耕動地表，在著重防治風沙的同時降低作業成本並保墒增產。技術措施是留茬覆蓋、免耕播種、雜草綜合防治。

　　(三)以節水節本為主要目標的保護性耕作技術體系

　　實施重點是華北平原一年兩熟、二年三熟的灌溉區，主要包括河北、河南、山東、北京、天津等。華北平原一年兩熟區農業上精耕細作，提水灌溉，以小麥、玉米一年兩熟為主，高投入、高產出。存在問題是地下水位急劇下降、生產成本高、焚燒秸稈污染環境、地力持續下降，忽視了對資源與環境的保護，可持續發展的問題十分突出。實施保護性耕作是最優的選擇，保護性耕作的目標是減少地下水消耗、降低生產成本和培肥地力。要繼續完善推廣夏玉米免耕技術，加強一年兩熟保護性耕作技術體系的研究與示範。

　　(四)以抵禦春旱、控制風蝕為主要目標的保護性耕作技術體系

　　實施重點是東北高寒易旱區，主要包括黑龍江、吉林、內蒙古東北部地區。針對該區氣溫低、無霜期短，春天風大、風蝕和春旱嚴重的問題，保護性耕作技術體系的主要目標是抵禦春旱、控制風蝕。需要研究推廣壟作保護性耕作技術，以緩解低溫的影響；對於乾旱嚴重的地方，必要時可結合推廣行走式“坐水種”技術。

• 保護性農業