張 正，王旭清，孟維偉，夏海勇，劉靈艷，高華鑫

（山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所,濟(jì)南 250100）

耕作制度是指一個(gè)地區(qū)或生產(chǎn)單位的農(nóng)作物種植制度以及與之相適應(yīng)的養(yǎng)地制度的綜合技術(shù)體系，以種植制度為中心，養(yǎng)地制度為基礎(chǔ)[1]。耕作制度是在一定歷史時(shí)期、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件下形成的，受自然條件、生產(chǎn)條件和生產(chǎn)力水平所決定，反映著農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)力發(fā)展方向和水平，它對(duì)整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)措施起著組裝、調(diào)節(jié)、調(diào)控作用，對(duì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)持續(xù)增產(chǎn)、發(fā)揮周期效益具有決定性意義[2]。

山東位于中國(guó)東部沿海，黃河下游，屬于黃淮海平原地區(qū)，暖溫帶季風(fēng)氣候類(lèi)型?，F(xiàn)有耕地約632萬(wàn)hm2，氣候溫暖，無(wú)霜期 180～220天，≥10℃積溫 3400～4700℃，年降水量500～950mm，盛行灌溉，有效灌溉面積約占耕地的65%。是小麥、棉花、玉米、大豆的主要產(chǎn)地。是我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品出口第一大省，糧食生產(chǎn)第二大省，是黃淮海地區(qū)及至全國(guó)重要的糧食生產(chǎn)基地。依據(jù)山東省耕作制度的歷史演變過(guò)程，進(jìn)一步優(yōu)化當(dāng)前耕作制度，穩(wěn)定提高耕地的糧食綜合生產(chǎn)能力是山東省農(nóng)業(yè)發(fā)展一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的戰(zhàn)略任務(wù)，對(duì)有效保障國(guó)家糧食安全，實(shí)現(xiàn)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康穩(wěn)定發(fā)展具有十分重要的意義。

1 山東省耕作制度的歷史演變

耕作制度是與一定歷史時(shí)期的生產(chǎn)水平相適應(yīng)而發(fā)展的，它經(jīng)歷著由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由低級(jí)至高級(jí)，由原始→傳統(tǒng)→現(xiàn)代的階段，耕作制度的歷史演進(jìn)過(guò)程與人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步密不可分。該省耕作制度演變規(guī)律與世界各國(guó)基本一致，主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：即撂荒耕作制度、休閑耕作制度、輪作耕作制度和集約耕作制度。

在原始社會(huì)，人口稀少，土地充足，人類(lèi)采用刀耕火種、輪歇耕作的摞荒耕作制度。隨著社會(huì)進(jìn)步和人口增加，在春秋時(shí)期山東出現(xiàn)了休閑耕作制度，休閑期縮短至一年。于戰(zhàn)國(guó)時(shí)代廢棄輪荒制，實(shí)行土地連種制，創(chuàng)造輪作復(fù)種，逐漸形成輪作耕作制度，提高了土地的利用程度。

解放前后該省耕作制度以提高復(fù)種指數(shù)和土地利用效率為目標(biāo)，大力發(fā)展多熟種植理論。1910～1940年，膠東平原及經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和水肥條件較好的地區(qū)，二年三熟面積逐漸擴(kuò)大。到1936年，全省各種耕作方式占耕地面積的比例達(dá)到：一年二作占0.5%，二年三作占79.8%，一年一作占19.7%，復(fù)種指數(shù)為139.8%。1945-1950年，文登、乳山、海陽(yáng)等縣農(nóng)民開(kāi)始在小麥壟間套種花生，實(shí)行小麥、花生一年兩熟。

20世紀(jì)70年代后期至80年代中期，由于生產(chǎn)上多熟種植的發(fā)展，促使全國(guó)各地進(jìn)行耕作制度改革，如旱改水、單改雙、北方的一年一熟變兩年三熟、一年兩熟等，給耕作學(xué)科注入了新的內(nèi)容。同期該省各地也開(kāi)始進(jìn)行耕作制度改革。

20世紀(jì)90年代中后期，隨著新品種、新技術(shù)、新材料的廣泛運(yùn)用，我國(guó)多熟種植在多元化、高效化、農(nóng)機(jī)化等方面發(fā)展較快，不斷挖掘高產(chǎn)潛力，體現(xiàn)了現(xiàn)代型多熟制的特色與發(fā)展趨勢(shì)[3]。該省以高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)為目標(biāo)，建立了集約多熟種植與集約栽培相結(jié)合的集約耕作制度。為大面積 “噸糧田”、 “雙千田”的涌現(xiàn)，糧食總產(chǎn)再上新臺(tái)階發(fā)揮了主要作用，至1991年全省復(fù)種指數(shù)達(dá)到160.9%，位居全國(guó)第15位；耕地糧食年667m2產(chǎn)達(dá)382.1kg，位居全國(guó)第11位[4]。

2000年以來(lái)，該省農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)了從數(shù)量增長(zhǎng)型向質(zhì)量增長(zhǎng)型的轉(zhuǎn)變，由單純以追求高產(chǎn)為目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)橐宰非蠼?jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益的統(tǒng)一為主要目標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全省實(shí)施保護(hù)性耕作的面積達(dá)到100萬(wàn)hm2，增產(chǎn)效果顯著。

2 山東省耕作制度現(xiàn)狀

2.1 種植制度現(xiàn)狀

種植制度是指一個(gè)地區(qū)或生產(chǎn)單位的作物組成、配置、熟制與種植方式的綜合[1]。山東省種植制度黃河以北旱地因水分限制以一年一熟為主，水澆地上則普遍實(shí)行一年二熟制；黃河以南淮河以北，無(wú)論是旱地還是水澆地均以一年二熟為主。棉花則以一熟制為主，麥棉套種多在南部地區(qū)發(fā)展。

據(jù)中國(guó)種植業(yè)信息網(wǎng)提供數(shù)據(jù)，2011年山東省主要種植作物及種植面積見(jiàn)表1，其中種植面積前10位的分別為小麥、玉米、蔬菜、花生、棉花、薯類(lèi)、大豆、水稻、煙葉、藥材，種植面積分別為：5390.3、4493.81、2686.82、 1195.65、 1128.9、 360.99、 234.24、 186.81、50.36、43.01。谷子、高粱等雜糧面積較低，全省小雜糧總面積不足3.3333萬(wàn)hm2。由此可見(jiàn)，山東省現(xiàn)階段糧食作物主要以小麥、玉米為主，經(jīng)濟(jì)作物主要以蔬菜種植為主。

表1 山東省2011年主要作物種植面積及排名情況

現(xiàn)階段該省種植制度以冬小麥-夏玉米一年兩熟制為主，種植面積266.7萬(wàn)hm2以上。這一種植制度的基本特征是土地作業(yè)強(qiáng)度大、以農(nóng)業(yè)化學(xué)品為主的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入多，高投入、高產(chǎn)出。生產(chǎn)中存在良種良法不配套、播種質(zhì)量差，施肥不合理、病害嚴(yán)重等諸多限制因素；存在小麥、玉米上下兩茬復(fù)種積溫不足，小麥、夏玉米接茬農(nóng)耗時(shí)間長(zhǎng)，以及夏秋糧生產(chǎn)不均衡等限制全年糧食產(chǎn)量水平提高的要害問(wèn)題。因此，進(jìn)一步研究小麥玉米上下兩茬的品種搭配、季節(jié)分配、養(yǎng)分管理、水分運(yùn)籌、病蟲(chóng)草害防治、農(nóng)機(jī)配套等技術(shù)，提高小麥玉米兩熟制生產(chǎn)科技含量，通過(guò)將現(xiàn)有的小麥、玉米高產(chǎn)單項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化配置和系統(tǒng)集成，可有效形成小麥玉米兩熟農(nóng)田持續(xù)豐產(chǎn)高效技術(shù)體系，充分挖掘全年糧食增產(chǎn)潛力，可實(shí)現(xiàn)小麥-玉米一年兩熟持續(xù)高產(chǎn)。

2.2 養(yǎng)地制度現(xiàn)狀

山東省養(yǎng)地制度發(fā)展緊隨國(guó)家步伐。受全國(guó)耕作界前輩在20世紀(jì)60年代初提出的用地和養(yǎng)地相結(jié)合觀點(diǎn)的影響，該省農(nóng)科院土壤肥料研究所于1962～1980年對(duì)不同耕作制度輪作周期的土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)、養(yǎng)分平衡和對(duì)培肥地力的作用進(jìn)行了研究。研究結(jié)果得出連作地土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)是：大豆連作兩年，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮逐年增長(zhǎng)，磷素減少；甘薯、玉米、高粱連作兩年，土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷均表現(xiàn)消耗。春作物-小麥-夏作物二年三作，土壤養(yǎng)分同期循環(huán)的動(dòng)態(tài)是消耗-積累-消耗；小麥-夏作物一年兩熟和三種三收，土壤養(yǎng)分周期循環(huán)的動(dòng)態(tài)是積累-消耗；小麥間種苕子，玉米間種田菁的兩糧兩肥，土壤養(yǎng)分周期循環(huán)的動(dòng)態(tài)是積累-積累。為全省用地養(yǎng)地相結(jié)合的耕作制度的改革提供了理論依據(jù)。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，為了改善生態(tài)環(huán)境、維護(hù)食品安全、確保人民健康，我國(guó)各地積極倡導(dǎo)推行農(nóng)田 “生物生態(tài)綜合養(yǎng)地”技術(shù)措施體系，即通過(guò)推廣以生物措施、生態(tài)技術(shù)為主要內(nèi)容的綜合農(nóng)業(yè)措施體系以達(dá)到 “養(yǎng)地”的目的。該省也不例外。改以化肥為主的養(yǎng)地制度為結(jié)合農(nóng)作物秸稈還田科學(xué)施肥來(lái)改善土壤肥力。現(xiàn)階段我省主要養(yǎng)地制度包括有以下幾方面。

2.2.1 科學(xué)施肥技術(shù)

重點(diǎn)研究了不同肥料用量及施肥時(shí)期、水肥耦合等減少肥料的淋溶，提高肥料利用效率的水肥管理措施，重施有機(jī)肥，結(jié)合全國(guó)測(cè)土配方施肥行動(dòng)在全省廣泛推行測(cè)土配方施肥。

2．2.2 秸稈還田技術(shù)

秸稈還田是把不宜直接作飼料的秸稈 （小麥秸稈、玉米秸稈、高粱秸稈等）直接或堆積腐熟后施入土壤中的一種方法，是提高土壤腐殖質(zhì)量的重要來(lái)源之一。農(nóng)作物秸稈含有豐富的氮磷鉀和微量元素成分，秸稈還田具有促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)及全氮、速效鉀和速效磷含量的增加，提高土壤養(yǎng)分含量；有利于增強(qiáng)土壤表層集雨效果，提高土壤水分的保蓄能力；促進(jìn)土壤酶活性；有利于土壤孔隙度的增加，改善土壤物理結(jié)構(gòu)；減少農(nóng)田向大氣中CO2的排放，減少土壤碳庫(kù)的虧損等優(yōu)點(diǎn)[6-14]。

2.2.3 保護(hù)性耕作技術(shù)

保護(hù)性耕作技術(shù)是指以減少農(nóng)田土壤侵蝕，保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境為目的的保土保水綜合耕作技術(shù)體系，其技術(shù)關(guān)鍵是通過(guò)土壤少免耕、地表微地形改造技術(shù)及地表覆蓋技術(shù)，達(dá)到 “少動(dòng)土”、 “少裸露”、 “少污染”并保持 “適度濕潤(rùn)”和 “適度粗糙”的土壤狀態(tài)，從而保持土地可持續(xù)生產(chǎn)力[15]。

在山東省實(shí)行保護(hù)性耕作制，不僅能改善生態(tài)環(huán)境，加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)，而且還能提高土壤耕層有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀、速效磷含量，利于培肥地力，提高作物產(chǎn)量，具有明顯的生態(tài)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[6-14]。

2.2.4 合理灌溉節(jié)水栽培技術(shù)

合理灌溉技術(shù)即根據(jù)作物需水要求，適時(shí)適量地灌水，用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段對(duì)土壤墑情和灌區(qū)輸配水系統(tǒng)的水情進(jìn)行監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集和計(jì)算機(jī)處理，可以科學(xué)有效地控制土壤水分含量，進(jìn)行合理調(diào)度，做到計(jì)劃用水、優(yōu)化配水，以達(dá)到既節(jié)水又增產(chǎn)的目的。節(jié)水灌溉就是以最低限度的用水量獲得最大的產(chǎn)量或收益，也就是最大限度地提高單位灌溉水量的農(nóng)作物產(chǎn)量和產(chǎn)值的灌溉措施。

合理灌溉節(jié)水栽培通過(guò)各種措施調(diào)節(jié)農(nóng)田水分狀況，滿足農(nóng)作物需水要求，改良低產(chǎn)土壤，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。

3 山東省耕作制度發(fā)展方向

(1)精耕細(xì)作仍將是山東省耕作制度近期發(fā)展的主導(dǎo)方向。 (2)確保糧食安全、增加農(nóng)民收入和吸引勞動(dòng)力就業(yè)是山東省耕作制度的根本任務(wù)。 (3)不斷提高土地利用率、增加單位面積產(chǎn)量和產(chǎn)值是山東省耕作制度的主要目標(biāo)。通過(guò)耕作制度改革將現(xiàn)有低產(chǎn)田提升為中低產(chǎn)田、中低產(chǎn)田提升為中產(chǎn)田、中產(chǎn)田提升為中高產(chǎn)田、中高產(chǎn)田提升為高產(chǎn)田、高產(chǎn)水平再提升40%。 (4)區(qū)域化、專(zhuān)業(yè)化是作物布局的主要趨勢(shì)和方向。 (5)復(fù)種方式應(yīng)不斷優(yōu)化、復(fù)種指數(shù)需進(jìn)一步恢復(fù)和提高。 (6)間混套作方式和內(nèi)容不斷豐富和提高，土地生產(chǎn)效率進(jìn)一步提高。 （7）發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)、用地養(yǎng)地相結(jié)合的可持續(xù)性農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高產(chǎn)、高效 （節(jié)水、節(jié)肥）、生態(tài)、安全目標(biāo)。

[1]曹敏建主編：耕作學(xué)，北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2002，1～2

[2]王麒.黑龍江省耕作制度現(xiàn)狀及存在問(wèn)題,黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009,5:151～152

[3]陳阜,梁志杰,陳述泉.多熟制的發(fā)展前景,世界農(nóng)業(yè)，1997,16(218):19～20

[4]中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒，1992

[5]黃國(guó)勤.我國(guó)農(nóng)田養(yǎng)地制度的發(fā)展,耕作與栽培，2008，5:1～3,7

[6]勞秀榮，吳子一，高燕春.長(zhǎng)期秸稈還田改土培肥效應(yīng)的研究，農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2002，18(2):49～52

[7]江曉東,遲淑筠,王蕓,寧堂原,李增嘉.少免耕對(duì)小麥/玉米農(nóng)田玉米還田秸稈腐解的影響,農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25(10):247～251

[8]王蕓,韓賓,史忠強(qiáng),邵國(guó)慶,江曉東,寧堂原,焦念元,李增嘉.保護(hù)性耕作對(duì)土壤微生物特性及酶活性的影響,水土保持報(bào)，2006，20(4):120～122,142

[9]呂美蓉，李增嘉，張濤，寧堂原，趙建波，李洪杰.少免耕與秸稈還田對(duì)極端土壤水分及冬小麥產(chǎn)量的影響,農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26(1):41～46

[10]李增嘉,寧堂原,韓賓.保護(hù)性耕作措施對(duì)小麥-玉米兩熟農(nóng)田土壤孔隙度的影響,亞太地區(qū)保護(hù)性耕作發(fā)展國(guó)際研討會(huì)，2007，118～125

[11]田慎重，李增嘉，寧堂原，王瑜，李洪杰.保護(hù)性耕作對(duì)農(nóng)田土壤不同養(yǎng)分形態(tài)的影響,青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，25(3):171～176

[12]江曉東,李增嘉,侯連濤,王蕓,王雪,顏紅.少免耕對(duì)灌溉農(nóng)田冬小麥/夏玉米作物水、肥利用的影響,農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2005，2 1(7):20～24

[13]韓賓,李增嘉,王蕓,寧堂原,鄭延海,史忠強(qiáng).土壤耕作及秸稈還田對(duì)冬小麥生長(zhǎng)狀況及產(chǎn)量的影響,農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2007，23(2):48～53

[14]王蕓,李增嘉,韓賓,史忠強(qiáng),寧堂原,江曉東,鄭延海,白美,趙建波.保護(hù)性耕作對(duì)土壤微生物量及活性的影響,生態(tài)學(xué)報(bào),2007,27(8):3384～3390

[15]高旺盛主編.中國(guó)保護(hù)性耕作制，北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2011，p6