魏志遠　馮煥德　王華

摘 要：本文介紹了保護性耕作技術(shù)的起源、概念和目的，并對國內(nèi)外保護性耕作方面研究進展進行了概述，針對存在的區(qū)域性配套和關(guān)鍵技術(shù)缺乏等問題以及未來的發(fā)展趨勢進行了分析，以期為廣大科研工作者和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者提供參考。

關(guān)鍵詞：保護性耕作技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；展望

中圖分類號：S344 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170632135

保護性耕作技術(shù)是通過在農(nóng)田中實行免耕、少耕等技術(shù)措施以及采用作物秸稈覆蓋等農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)[1]，達到保持水土、培肥地力、節(jié)約水源、增加產(chǎn)量、增加效益的目的的耕作技術(shù)[2]。該技術(shù)起源于20 世紀初的北美大陸，當(dāng)時“黑風(fēng)暴”襲擊了北美大陸，嚴重破壞了農(nóng)業(yè)的發(fā)展，造成了經(jīng)濟上的嚴重損失。土壤耕作不合理正是導(dǎo)致這種結(jié)果的主要原因。近年來，由于沙塵等生態(tài)環(huán)境問題日益嚴峻，給人們敲響了保護和改善生態(tài)環(huán)境的警鐘[3]。本文對國內(nèi)外保護性耕作方面研究進展進行概述，并對存在的問題及未來的發(fā)展趨勢進行分析，希望能為廣大科研工作者和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者提供參考。

1 國外的保護性耕作相關(guān)研究

國外的保護性耕作技術(shù)發(fā)展于20世紀30年代，那時的美國等部分國家被風(fēng)沙以及水土流失這2個問題所困擾，經(jīng)濟上蒙受了巨大的損失，人們痛定思痛，有了更深入的認識與了解。隨著時間的推移，慢慢發(fā)展起來的[4]。美國的中部平原為干旱地區(qū)，在19世紀末的時候，一大批移民來到此處進行墾荒，使用的耕作方式為濕潤地區(qū)的燁式犁的翻耕方法，還把秸稈、殘茬燒毀或者是讓牲畜進行啃食，在多次的翻耕之后將土弄好，最初幾十年糧食的收成很不錯。然而，好景不長，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械發(fā)展越來越迅猛，這些移民對土地過度的開墾，使原來的草原植被受到了嚴重的破壞，土壤受到了嚴重的侵蝕，導(dǎo)致土壤肥力不足，有機質(zhì)的含量嚴重降低，每當(dāng)大風(fēng)掃過沒有任何遮擋的土地時就會卷走大量的土壤，在1930年，新一輪的干旱開始了，爆發(fā)了著名的“黑風(fēng)暴”。因為農(nóng)業(yè)的生態(tài)環(huán)境被破壞的十分嚴重，受到了人們的廣泛關(guān)注，人們開始進行反省與思考，在不斷的嘗試之后開始大力推行旱地耕作方式，衍生出了保護性耕作，對水土進行保護。對已破壞的植被進行了積極的恢復(fù)，半個多世紀過去之后，保護性耕作技術(shù)在美國得到了廣泛的應(yīng)用，成為最常見的耕作方式，絕大部分的土地不再使用燁式犁耕作。這種耕作方法的誕生是以環(huán)境保護以及實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展為基礎(chǔ)，對資源進行合理的、有效的利用與開發(fā)，提高農(nóng)作物的利潤率和產(chǎn)量，改善農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，確保農(nóng)業(yè)的發(fā)展，使競爭力提高。因為這項技術(shù)的指導(dǎo)思想具有先進性、正確性，因此，在美國得到了廣泛的發(fā)展[5]。在20世紀50年代，前蘇聯(lián)與加拿大開始注意到保護性耕作方式，并對其進行了試驗與研究，以本國的土地情況、人文環(huán)境為前提，將這種方法進行了改進[6]。在20世紀70年代，澳大利亞也開始引進這項耕作方法，在全國的各個地方都進行了保護性耕作的試驗，許多農(nóng)機、水土、農(nóng)學(xué)專家紛紛前往進行試驗與研究[7]。在20世紀80年代，有超過70個國家開始引入并推廣了保護性耕作技術(shù)。目前，這項技術(shù)已經(jīng)被世界所認可，成為了應(yīng)用最為廣泛、使用效果最好的一種耕作技術(shù)，使用這種技術(shù)之后會使農(nóng)作物產(chǎn)量增加5%～10%，可使水土的流失量減少60%～80%，可在土壤之中固定住更多的碳元素，從而減少排放的CO2氣體量，大大改善了大氣質(zhì)量。根據(jù)聯(lián)合國的糧農(nóng)組織在2004—2005年統(tǒng)計報告中稱，在全世界進行保護性耕作的土地面積大約為1億hm2，占到了世界總耕地面積的10%左右，在全球的旱地面積之中占到了1/3，南美洲和北美洲分布最多，在澳大利亞與南美洲的部分國家，應(yīng)用該項技術(shù)的面積已經(jīng)大于了這些國家總耕地面積的70%。位于首位的是美國，第2名是巴西，第3名是阿根廷，第4名是澳大利亞，第5名是加拿大。這項技術(shù)廣泛地應(yīng)用到了油菜、豆類、玉米、小麥、首稽以及小雜糧等種類較多的農(nóng)作物生產(chǎn)之中。西班牙、意大利、德國、法國與英國等國家還建立了歐洲保護性耕作聯(lián)盟，極大地推動了保護性耕作技術(shù)的深遠發(fā)展[8]。

2 國內(nèi)的保護性耕作相關(guān)研究

國內(nèi)開始關(guān)注保護性耕作開始于20世紀60年代，原來的北京農(nóng)業(yè)大學(xué)第1個將免耕以及少耕技術(shù)進行了引進，并在我國的華北平原進行了試驗，在成功之后就開始將保護性耕作技術(shù)進行了大力的推進。黑龍江省等部分地區(qū)也紛紛對其進行了試驗研究，借助于深松機進行間隔深松，在縱向上建造了“虛實并存”的一種耕層構(gòu)造，“虛”即通氣蓄水，“實”即提墑供水，將供水與蓄水的矛盾進行了改善。但是受到了當(dāng)時的除草劑、配套機具以及相關(guān)認識的限制，發(fā)展的速度比較緩慢。在80 年代以后，隨著我國綜合實力的增強，對區(qū)域開始進行綜合治理，對旱作農(nóng)業(yè)的重視程度日益提高，相關(guān)的認識也在不斷深入，在相關(guān)的配套技術(shù)、技術(shù)機理、農(nóng)田的地表覆蓋技術(shù)以及土壤的耕作技術(shù)等方面獲得了極大的進步。90 年代后，人們越來越重視生態(tài)環(huán)境的保護，因此，此時的保護性耕作技術(shù)被相關(guān)部委所注意，開始重視這項技術(shù)的研究以及應(yīng)用，農(nóng)業(yè)部于1999 年為保護性耕作成立了專門的研究中心，并將其列為“十一五”期間的研究以及技術(shù)推廣的重點項目。在“十一五”期間，還成立了“中國保護性耕作研究協(xié)作網(wǎng)”，為深入研究這項技術(shù)搭建了很好的交流平臺，在2006 年，相關(guān)的知名專家召開研討會，對這項技術(shù)進行討論與研究，在2006—2010年，國內(nèi)的10個省區(qū)的一些研究專家成立了一個團隊，落實了《保護性耕作技術(shù)體系研究與示范》，研究的領(lǐng)域有果園、農(nóng)田等許多方面，改進了傳統(tǒng)耕作技術(shù)，對單項技術(shù)進行了高度的集成，在每1個研究區(qū)域都找到了適合該區(qū)域的輪耕模式以及技術(shù)體系。在丘陵溝壑區(qū)坡地的山坡耕地、小麥玉米2熟免耕覆蓋耕作、旱地玉米整秸稈全程覆蓋、秸稈全程覆蓋耕作以及水土保持耕作等高種植技術(shù)以及稻草還田覆蓋種植、南方稻田免耕栽培、果園深松秸稈覆蓋輪耕、地膜覆蓋免耕、溝壟種植、草田輪作等新技術(shù)的發(fā)展，推動了保護性耕作技術(shù)在我國的發(fā)展與應(yīng)用。截止到2005年，國內(nèi)有13個省實施了保護性耕作方式，各種類型的免耕播種機數(shù)量大約為3.3萬臺，在關(guān)鍵技術(shù)這些方面得到了飛快的發(fā)展[9]。

我國是人口大國，耕地資源還不夠世界的10%，但是卻要為占世界 22%的人口供給糧食，我國在常規(guī)集約的農(nóng)業(yè)方面獲得的進步與成果已經(jīng)被世界所認可。目前，我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展已經(jīng)步入了更新的一個高度，固碳排放與糧食的安全問題開始被人們所關(guān)注。我國的農(nóng)作物秸稈被大量焚燒，耕地的有機碳含量偏低以及農(nóng)村的勞動力結(jié)構(gòu)不合理、生產(chǎn)力不高等方面開始阻礙我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展，尤其是簽訂了京都協(xié)議之后，我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展將面臨著怎樣減少固碳減排的嚴峻挑戰(zhàn)。因此，我國必須發(fā)展節(jié)能減排、環(huán)境友好以及高產(chǎn)高效的MISA（現(xiàn)代集約持續(xù)農(nóng)業(yè)），才能打破農(nóng)業(yè)發(fā)展的瓶頸，而對保護性農(nóng)作制或者是保護性農(nóng)業(yè)進行發(fā)展與研究才可以實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代集約以及可持續(xù)發(fā)展。所以，必須對保護性耕作技術(shù)進行深入的研究，對其進行創(chuàng)新，促進我國農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)建設(shè)的特色化、現(xiàn)代化，具有十分重要的現(xiàn)實意義與經(jīng)濟意義。

3 存在的問題

缺乏保護性耕作技術(shù)的區(qū)域性配套技術(shù)和規(guī)范。還沒有因地制宜研究出適合各個區(qū)域的體系。我國的疆土范圍較大，不同區(qū)域在氣候、地形、土壤條件以及作物類型方面都存在著很大差異，有些地方，例如華北的部分省市，在保護性耕作技術(shù)的發(fā)展方面已經(jīng)具有了成熟的經(jīng)驗，尤其是免耕技術(shù)，被大面積地進行了推廣，但是卻沒有明確配套技術(shù)所適宜的區(qū)域；對于一些地區(qū)，例如天津市雖然已經(jīng)針對保護性耕作技術(shù)做出了相應(yīng)規(guī)范，但相當(dāng)1部分地區(qū)仍然缺乏相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程；保護性耕作仍存在一些技術(shù)方面的問題。目前在種植制度配套的輪耕制以及耕作體系方面還不夠完善，而且雜草防治技術(shù)不夠完善，在除草劑使用方式、施用時間以及用量方面缺乏專門的研究；缺少針對不同作物適合不同地區(qū)、不同種植制度的保護性耕作專用配套機具， 且已有的機具性能不夠完善；秸稈覆蓋會導(dǎo)致土壤溫度降低，一旦發(fā)生早春溫度回升較慢的情況，就會對作物的播種、發(fā)芽造成影響，還會對幼苗的生長以及作物的收成帶來一定的影響；秸稈的覆蓋面積大還會給耕作帶來困難，對作物的播種產(chǎn)生影響，但是一定量的覆蓋還會對雜草起到抑制作用，怎樣將這兩者的矛盾進行協(xié)調(diào)成為了亟待解決的問題；還需要解決農(nóng)藥的使用、除草劑的過量使用、秸稈覆蓋所帶來的病蟲草害以及有機肥的施用形成的環(huán)境污染等問題。

4 發(fā)展趨勢和對策

因地制宜地克服各區(qū)域存在的各種技術(shù)瓶頸。我國具有山地、高原多，平原少的地形地貌特征，并且類型分散，加之農(nóng)業(yè)投入成本不高，農(nóng)民購買能力弱等實際情況，國外價格昂貴并且大型的農(nóng)用機械并不適合我國國情，應(yīng)發(fā)展具有中國特色的小型農(nóng)用機械。我國部分高校和科研院所在該領(lǐng)域已經(jīng)取得了一定的成果，但對農(nóng)機具堵塞的問題以及適合我國特色作物的農(nóng)用機具研發(fā)還需要繼續(xù)深入開展。加強多區(qū)域、多部門的聯(lián)合攻關(guān)，并針對重點單項技術(shù)形成綜合技術(shù)體系。我國幅員遼闊、各區(qū)域自然和社會經(jīng)濟條件差別較大，沒有一個區(qū)域和一項技術(shù)可以“保羅萬象”、“包打天下”，應(yīng)根據(jù)地區(qū)特色制定相關(guān)的技術(shù)和標準。從覆蓋方試、覆蓋度與覆蓋物等方面對覆蓋技術(shù)展開研究，并制訂相應(yīng)的區(qū)域覆蓋技術(shù)指標，對于短期作物以及低溫能夠影響到作物收獲的地區(qū)或者是缺少覆蓋物的地區(qū)，秸稈以及植物殘體的覆蓋不適用的情況之下，需要研究新的技術(shù)對其進行替代；加強水利、農(nóng)業(yè)、科技等各個部門之間政策的支持以及互動。將保護性耕作作物的體系進行擴大，綜合研究適合各類作物的最合適的保護性耕作技術(shù)。尤其應(yīng)該將農(nóng)機與農(nóng)藝方面進行良好的結(jié)合。農(nóng)機部門還應(yīng)該根據(jù)時代發(fā)展的需求，對現(xiàn)有的機具進行改進，制造出更符合保護性耕作技術(shù)的機械產(chǎn)品，更好地融合農(nóng)機與農(nóng)藝，才能實現(xiàn)該技術(shù)的機械化。

參考文獻

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作者簡介：魏志遠（1978-），副研究員，碩士，作物營養(yǎng)與施肥。