免耕

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免耕(Zero Tillage)

　　免耕又稱零耕，是指作物播前不用犁、耙整理土地，不清理作物殘茬，直接在原茬地上播種，播後作物生育期間不使用農具進行土壤管理的耕作方法。

　　1．國外免耕技術的發展及應用

　　現代土壤保護性耕作技術起源於美國。20世紀30年代。美國發生特大沙塵暴，造成農田肥沃表土大量損失，生產能力下降。40年代美國開始進行少耕和殘茬覆蓋試驗，50年代初試驗成功免耕法，併發現免耕法具有保持水土、保蓄土壤水分和增加土壤肥力等優點，但草害、蟲害等問題嚴重，限制了該技術的發展。之後除草劑的應用使雜草防治不再依賴於土壤耕翻和中耕，化肥的應用減少了作物對土壤養分的依賴，其使用也不再藉助於耕翻完成，農業機械的發展使保護性耕作技術日趨完善。至20世紀70年代在世界範圍內推廣應用免耕，各類免耕技術相繼出現並逐步發展為土壤保護性耕作技術，大面積應用於生產。美國作為保護性耕作的起源地，70多年來，從技術到機具及除草劑，尤其在降低耕作強度和增加地表作物殘留物覆蓋方面做了大量研究試驗，目前田間作業次數由7-8次減到1-3次。隨著農具、農藥、技術的改進，保護性耕作得到了迅速發展。2000年採用保護性耕作的面積達2 400．0萬hm²，占總耕地面積的21．0％。2002年增加到了6769．0萬hm²，占總耕地面積的60．0％。澳大利亞從20世紀70年代，開始進行保護性耕作試驗，80年代，開始大規模推廣。澳大利亞穀物研究和發展委員會的調查報告顯示，在1996-2002年間。澳大利亞保護性耕作應用面積由60．O％增加到73．O％，已經基本上取消鏵式犁。加拿大在20世紀60年代，開始引進、試驗保護性耕作技術，70-80年代研製成功配套機具和除草劑，1985年開始在3個農業省大面積推廣，1996年加拿大保護性耕作面積達495．5萬hm²，占全國耕地面積的30．5％。2002年保護性耕作面積達到l 300．0萬hm²，占全國耕地的80．0％。歐洲在保護性耕作技術研究與應用方面起步相對較晚，但是發展較快，12個國家應用了此項技術，總應用面積與北美洲相差不大。與南美洲相當。歐洲大部分國家降雨充沛，土壤侵蝕並不嚴重，但是，為了簡化農業生產工序。降低生產成本。德國、法國、瑞士等國家從20世紀80年代，開始推廣應用保護性耕作。至2002年保護性耕作面積已有了較大增長。年年翻耕的土地越來越少，16．0％-28．0％的耕地已經應用了保護性耕作技術。拉丁美洲如巴西、阿根廷、智利、巴拉圭地處熱帶、亞熱帶，熱帶地區傳統耕作的一大問題是土壤肥力持續下降，因此拉丁美洲國家開始研究發展保護性耕作。並且保護性耕作面積發展很快，且採用免耕的形式多，免耕面積已經占到保護性耕作的95．0％，已成為面積僅次於北美洲的第二大保護性耕作區。阿根廷免耕法試驗是在20世紀70年代那時開始的，但是直到90年代才真正開始推廣應用，面積從1990年的幾十萬公頃增至2003年的1 600．0萬hm²，占阿根廷糧食種植面積的65．0％。對於條播機進行改進使其更適合於在土壤錶面被覆蓋的條件下的免耕作業，新一代除草劑的使用和其他管理方法的改進是阿根廷免耕法得到推廣普及的重要原因。

　　從國外免耕技術的發展過程看，大體經歷了3個階段。一是迅速興起階段(20世紀30～40年代)。針對傳統的機械化翻耕技術在水蝕和風蝕方面存在的弊端，對土壤耕作農機具和耕作方法進行改良，提出免耕和深松耕等保護性耕作法。美國在黑風暴過後成立了土壤保護局，大力研究改良傳統翻耕耕作方法，研製深松鏟、鑿式犁等不翻土的農機具。免耕技術成為當時的主導技術。二是緩慢發展階段(20世紀50～70年代)，也是機械化免耕技術與保護性植被覆蓋技術同步發展階段。在免耕技術大面積推廣應用的過程中。許多研究證實了各種類型的機械化保護耕作對減少土壤侵蝕有顯著效果，但也出現不少因雜草蔓延等技術原因使作物嚴重減產的例子，使得該項技術推廣較慢。三是完善提高和推廣普及階段(20世紀80年代至今)。由於耕作機械的改進、除草劑的迅速發展與使用以及作物種植結構的調整，免耕法逐漸發展起來。在全球範圍內推廣應用。且面積不斷擴大。據統計，從1990-2000年，美國農作物免耕栽培面積增加了2倍。其中大豆免耕栽培面積年均增長31．0％，玉米免耕栽培面積年均增長12．O％；到2005年，美國免耕栽培面積占總種植面積的29．0％，重點是大豆、玉米、棉花、高粱等。此外，巴西、阿根廷、澳大利亞等國家的免耕栽培技術應用面積也較大。

　　2．國內免耕的發展及應用

　　中國保護性耕作從20世紀60年代，開始試驗研究單項技術；70年代起部分高校和農業科研院所開始覆蓋和免耕等試驗研究，取得較好的增產效果；80年代，開始旱地農業耕作體系的研究，向覆蓋和減少耕作發展。90年代起開始了農藝農機結合的系統性試驗，在適合中國國情的保護性耕作機械設計和耕作技術方面取得了較大進展，總結出了3種適合山西省的玉米機械化保護性耕作體系和3種小麥機械化保護性耕作體系。“九五”到“十五”期間，被列入國家科技攻關項目計劃。2002年農業部在山兩北部、河北中北部、內蒙古中南部、遼寧西部、陝西北部、甘肅東部以及北京、天津等地區建立了38個項目縣進行保護性耕作技術示範和推廣。2005年的中央一號文件將“改革傳統耕作方法，發展保護性耕作”列為提高農業綜合生產能力的一項重要措施。2005年4月，由國家發改委、農業部、科技部、水利部和建設部等國家五部委聯合發佈的《國家節水技術政策大綱》提出要“積極推廣保護性耕作技術，加強保護性耕作技術中秸稈殘茬覆蓋處理、機械化生物耕作、化學除草劑施用3個關鍵技術的研究，加強適用於不同地區的保護性耕作機具的研製與產業化”。2007年，農業部在《關於大力發展保護性耕作的意見》中指出。力爭在“十一碓’期末，全國保護性耕作實施面積超過400．0萬hm²，達到北方適宜地區耕地面積的6．0％．實現保護性耕作技術體系基本完善、機具質量基本滿足生產要求，實施區域生態、經濟和社會效益明顯提高的目標。這標誌著中國實施保護性耕作開始邁入新的時期。

　　從我國免耕栽培技術的發展過程看，大致也可劃分為3個階段。一是試驗探索階段(20世紀70年代)。最早在新疆阿克蘇地區農墾六團開始試驗研究，之後各地相繼開展試驗和示範。二是試驗示範階段(20世紀80～90年代)。各地通過試驗示範，積累了一些經驗，但由於免耕配套機具的缺陷和農民認識上的誤區，推廣速度比較緩慢。三是完善提高和全面推廣階段(20世紀末至今)。為適應農業發展的新形勢，各地積極推廣免耕栽培技術，在水稻、小麥、玉米、油菜、大豆等主要農作物上廣泛推廣應用。

　　經過多年探索實踐，我國已形成了水田連作免耕、水旱輪作免耕、旱地連作免耕乏大類型、十餘種免耕栽培模式，成為世界上免耕栽培模式和種植方式最豐富的國家。實踐證明，該項技術只要運用到位。則增產增效的效果明顯。與傳統耕作栽培方式相比，免耕栽培每公頃至少節本增效750-1 500元，在有些作物如稻草覆蓋免耕栽培馬鈴薯每公頃增收可達3000～4 500元。

　　①免耕面積逐步增加自1983年農業部把免耕技術列入全國農業重點推廣項目以來，推廣應用規模不斷擴大。據農業部初步統計，2005年全國糧食作物免耕栽培面積1 600．0萬hm²，約占糧食生產面積的15．4％。2006年。全國免耕栽培推廣應用面積已達2 000多萬公頃，居世界第四位。

　　②應用範圍不斷擴大免耕技術最初主要應用於糧食作物，現在已發展應用於油菜、大豆、花生、馬鈴薯甚至蔬菜等經濟作物。種植地區不僅在山區、丘陵坡地，而且在平原也推廣免耕；同時從乾旱、半乾旱地區發展到水田。山東省棗莊市山亭區於2001年開始推廣蔬菜免耕種植技術，目前種植面積達1300 hm²，占菜田總面積的20．0％。經濟效益顯著。目前，我國南方的浙江、江蘇、四川、廣西、上海、湖南、湖北，北方的山東、河南、河北、陝西、山西、天津、內蒙等地都在大面積推廣免耕技術。

　　③形式多樣化近年來，各地積極推進農業增長方式的轉變，大力推廣農作物免耕栽培技術，已經形成了適應不同地區、適合不同作物、適宜不同輪作方式的技術模式。

　　1)旱地連作免耕栽培模式。華北地區一年兩熟種植制度主要是小麥—玉米、小麥—大豆、小麥—棉花、小麥—花生等輪作，東北地區一年一熟區種植制度主要是玉米—大豆、小麥—大豆等輪作。北方地區旱地免耕栽培模式主要是玉米機械化免耕播種技術。

　　2)水田連作免耕栽培模式。雙季稻區水稻免耕栽培技術主要模式以稻—稻連作為主。水稻免耕栽培技術主要有免耕拋秧和免耕直播，以免耕拋秧為主。水稻免耕拋秧的技術基本成熟。已經形成了雙季稻免耕拋秧、中稻免耕拋秧等技術體系。以及稻草還田免耕拋秧、綠肥還田免耕拋秧、免耕拋秧稻田養鴨、免耕拋秧養魚等高效無公害栽培模式。

　　3)水旱輪作免耕栽培模式。主要有稻—麥、稻—油、稻—菜、稻—薯等輪作方式。主要技術模式有麥秸全量還田免耕稻作栽培、水稻快速滅茬免耕栽培、秸稈覆蓋免耕種植馬鈴薯等。如廣西玉林大力推廣的冬馬鈴薯—雙季稻一年三熟三免耕栽培模式，即從冬始至下年秋末期間，在秋收稻後免耕種馬鈴薯併進行稻草覆蓋，次年春收馬鈴薯後，將馬鈴薯莖葉和半腐爛的稻草直接還田，灌水漚田，然後免耕拋栽早稻，夏收後，噴施除草劑除滅田中雜草，再免耕拋種晚稻。試驗證明，稻田免耕種植馬鈴薯，將種薯直接擺放在土面上，用稻草全程覆蓋，配合適當的栽培措施，每公頃就能獲得鮮薯22 500 kg以上的產量，而且薯塊就長在草下的土面上，撥開稻草就能揀收。方法簡便易行，人們形象地把這種實用的馬鈴薯栽培新技術總結為9個字：“擺一擺、蓋一蓋、揀一揀”。

　　4)丘陵旱地免耕栽培模式。丘陵旱地的免耕栽培主要有秸稈或地膜覆蓋免耕栽培、小麥高留茬秸稈全程覆蓋免耕栽培等模式。這些模式在減少水土流失、改善土壤生態環境、提高土壤綜合生產能力上均發揮了積極的作用。

　　④改革了耕作制度免耕是耕作制度的一項重大改革。這無論在耕作方法和內容上都與傳統耕作法有很大改進。在冷浸低產稻田由於運用自然免耕的理論，使稻田出現了半旱式栽培和壟作或畦作制度。免耕栽培在我國發展迅速，但總的來說，免耕栽培仍存在著“三多三少”的特點，即旱地多、水田少、北方多、南方少，糧食作物多、經濟作物少。

　　推廣免耕栽培技術可以實現節能、節水、節肥的統一；可以減少土壤侵蝕。試驗表明。免耕法比翻耕法減少土壤流失92％～96％，土壤持水能力增加50％以上；可以改善環境，特別是對解決我國北方農區的沙化問題有明顯作用，農業部保護性耕作中心主任、中國農業大學高煥文教授對沙塵暴與農耕地的關係進行的研究表明，北京外圍地區55個縣冬季農田翻耕休閑耕地面積超過沙塵來源面積的70％，可以節本增效。

　　免耕技術由4項關鍵技術組成，即免耕播種技術，使用特殊的免耕播種機將種子播在有秸稈覆蓋的地表上；秸稈殘茬處理技術，對秸稈殘茬及地表需要進行粉碎等處理；雜草控制技術，靠除草劑或表土作業來控制雜草；深松耕技術。在地表覆有秸稈的情況下使用深松耕機具進行鬆土。

　　1．不耕土壤，直接播種或移栽

　　土壤耕作有利有弊，如翻耕可以降低雜草的競爭力，創造一個能促進作物生長的苗床，掩埋殘茬減少病菌，刺激有機質礦化和養分釋放，在作物的根深處混合肥料等，但是翻耕同樣存在破壞聚合體降低土壤結構，破壞土壤大孔隙，加快土壤乾燥並降低水分利用率，降低土壤中有機養分的儲備量，擾亂有益生物如蚯蚓的生命周期等缺陷。相反，免耕則能夠增加水穩性土壤團粒結構的數量；免耕地塊蓄水保墒能力強，由於地表有秸稈覆蓋。土壤的水、肥、氣、熱可協調供給，乾旱時土壤不易裂縫。雨後不易積水。

　　免耕條件下播種，可以保持土壤良好的理化性質，有利於作物根系的生長，更好地吸收土壤中的養分，從而提高作物產量。目前。澳大利亞大部分旱作農業的田間耕作基本上用翼形鏟取代了鏵式犁，進行不翻動土壤的淺松耕作業。這樣既能切斷上茬作物和雜草的根系消滅雜草，又疏鬆了土壤，利於下茬作物根系的發育。Triplett Jr等比較了密西西比北部高度侵蝕黃土上翻耕和免耕的棉花產量。發現免耕棉花的產量大大高於翻耕制度下的產量。

　　2．秸稈覆蓋技術能夠保水保墒，減少土壤侵蝕。培肥地力

　　根據中國農業大學測試結果，秸稈覆蓋在減少徑流中起第一位的作用，作用率約47％。秸稈覆蓋使地面溫度降低，風速減小，從而減少水分蒸發，提高了水分利用效率。為增產創造了條件。以中國農業大學在山西臨汾試驗的保護性耕作小麥9年的監測結果可見，免耕的休閑期蓄水量高於傳統耕作14％，對小麥出苗和根系發育十分有利，免耕的水分利用效率平均高於傳統耕作17％。錶面殘茬減少了直接到達土壤錶面的太陽輻射量，而在晚上則成為一個減少熱量損失的隔熱物質，更高的土壤含水量也能夠使地溫上升。

　　雨水衝擊對侵蝕初期土壤顆粒的移動提供了主要的能量來源，而覆蓋在土壤錶面的殘茬則阻攔雨水並吸收了雨水的大量能量，殘茬和直立植株的植被覆蓋降低了流速，減少了土壤顆粒的懸浮和運輸，生長在土壤一殘茬界面及其附近的植物根系鎖住了土壤顆粒並產生附加的阻力阻止顆粒的移動和土壤運動，從而減輕水蝕作用。同樣，這些覆蓋物將會使土壤的風蝕運動降低到無足輕重的程度。大量秸稈通過覆蓋的方式還田，直接增加了土壤有機質，再加上免耕不動土。好氣性分解較緩慢，因而有利於土壤有機質的積累。被殘茬覆蓋的免耕土壤錶面保留了水分，並促進了根系在殘茬一土表界面的生長，如果根系和養分都集中在殘茬下的土壤表層。它將保證養分的有效吸收。只有在極端乾旱條件下當根系失去活性時，積累在土壤表層的有機質和無機物質才會阻礙作物對養分的吸收。免耕還明顯增加蚯蚓數量，蚯蚓數量也是土壤肥沃程度的重要標誌。

　　3．免耕的雜草控制技術

　　免耕條件下的雜草控制主要依靠除草劑的施用。一般在播種或移栽前施用廣譜除草劑殺滅所有田間雜草及前茬作物，也可以在輪作時，有針對性地施用某種除草劑殺滅前作雜草，而在作物生長期間一般不進行中耕除草或只在表土淺耕除草。目前使用較多的除草劑有麥草畏、2，4-D、百草枯和草甘膦等。

　　4．免耕的深松耕技術

　　深松耕是用無壁犁或鬆土鏟只疏鬆土層而不翻轉土層的一種耕作方式，主要適用於耕層較淺的地塊。其特點是不翻轉土壤、不破壞土壤層結構、提高土壤含水量、降低土壤容重、使土壤疏鬆，這些都有利於作物根系生長，有利於增產增收。深松耕後耕層呈比較均勻的疏鬆狀，有利於蓄水保墒，對於乾旱地區效果更佳。低窪易澇地塊深松耕後有降低耕層里的含水量和洗鹼作用。但對雜草較多地塊不易用深松耕法。

　　深松耕目前主要有兩種方式：一是全面深松耕，應用深松犁全面鬆土。深松耕後耕層呈比較均勻的疏鬆狀。二是局部深松耕，應用齒桿、鑿形鏟或鏵式鏟進行鬆土與不鬆土相間隔的局部鬆土，鬆土後地面呈疏鬆與緊實帶相間存在的狀態。疏鬆帶有利於降雨入滲，增加土壤水分，並且利於雨後土壤的通氣及好氣性微生物的活動，促進土壤養分的有效化。緊實帶可阻止已深入耕層的水分沿犁底層在耕層內向坡下移動。因此，局部深松耕有明顯的蓄水保墒增產效果。目前免耕栽培已發展一種深松碎稈覆蓋體系，即每隔2-3年深松耕一次，適合多數土壤條件，特別在開始試驗保護性耕作的地區。

　　研究表明，免耕特別適合風沙乾旱地區、水土流失嚴重的丘陵地帶以及搶農時的多熟區。免耕的效果因作物的種類、前作、土壤類型、地形、降水量、溫度等條件而異。在丘陵地帶或乾旱地區免耕種植大豆、玉米比傳統耕法效果好。在土壤濕度大、排水不良的粘性土壤及有機質含量低的沙土上免耕效果不佳。

　　不同肥力特征土壤條件下，進行免耕油菜栽培試驗表明，水肥氣熱協調型土壤上免耕種植油菜生育性狀明顯優於質地粘重的土壤。表現為植株高度、綠葉數量、葉面積和乾物質積累有明顯的優勢。免耕油菜在水肥氣熱協調的土壤條件下。根系生長髮育良好，從而可以保證地上部分的生長髮育。同時，水肥氣熱協調型土壤條件下，免耕油菜抗凍害能力較強，免耕油菜的經濟性狀表現較好。一次分枝、單株角果數、每角果粒數、千粒重等指標均高於質地粘重的處理，而與質地粘重土壤翻耕油菜基本相等。表明稻茬免耕種植油菜對土壤有一定的選擇性。為達到免耕節本增效的目的，應該將免耕模式實施在土壤質地疏鬆、結構良好的稻田上。土壤板結、結構不好的土壤不宜種植免耕油菜。