保護性耕作技術的發展現狀及展望

魏志遠　馮煥德　王華

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

關鍵詞：保護性耕作技術；發展現狀；展望

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

保護性耕作技術是通過在農田中實行免耕、少耕等技術措施以及采用作物秸稈覆蓋等農業耕作技術[1]，達到保持水土、培肥地力、節約水源、增加產量、增加效益的目的的耕作技術[2]。該技術起源于20 世紀初的北美大陸，當時“黑風暴”襲擊了北美大陸，嚴重破壞了農業的發展，造成了經濟上的嚴重損失。土壤耕作不合理正是導致這種結果的主要原因。近年來，由于沙塵等生態環境問題日益嚴峻，給人們敲響了保護和改善生態環境的警鐘[3]。本文對國內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展趨勢進行分析，希望能為廣大科研工作者和農業生產者提供參考。

1 國外的保護性耕作相關研究

國外的保護性耕作技術發展于20世紀30年代，那時的美國等部分國家被風沙以及水土流失這2個問題所困擾，經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，慢慢發展起來的[4]。美國的中部平原為干旱地區，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，隨著科學技術的發展，農業機械發展越來越迅猛，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，導致土壤肥力不足，有機質的含量嚴重降低，每當大風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，爆發了著名的“黑風暴”。因為農業的生態環境被破壞的十分嚴重，受到了人們的廣泛關注，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，半個多世紀過去之后，保護性耕作技術在美國得到了廣泛的應用，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境保護以及實現農業的可持續發展為基礎，對資源進行合理的、有效的利用與開發，提高農作物的利潤率和產量，改善農產品質量，確保農業的發展，使競爭力提高。因為這項技術的指導思想具有先進性、正確性，因此，在美國得到了廣泛的發展[5]。在20世紀50年代，前蘇聯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，許多農機、水土、農學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。目前，這項技術已經被世界所認可，成為了應用最為廣泛、使用效果最好的一種耕作技術，使用這種技術之后會使農作物產量增加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，大大改善了大氣質量。根據聯合國的糧農組織在2004—2005年統計報告中稱，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，應用該項技術的面積已經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。這項技術廣泛地應用到了油菜、豆類、玉米、小麥、首稽以及小雜糧等種類較多的農作物生產之中。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盟，極大地推動了保護性耕作技術的深遠發展[8]。

2 國內的保護性耕作相關研究

國內開始關注保護性耕作開始于20世紀60年代，原來的北京農業大學第1個將免耕以及少耕技術進行了引進，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進行了大力的推進。黑龍江省等部分地區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。但是受到了當時的除草劑、配套機具以及相關認識的限制，發展的速度比較緩慢。在80 年代以后，隨著我國綜合實力的增強，對區域開始進行綜合治理，對旱作農業的重視程度日益提高，相關的認識也在不斷深入，在相關的配套技術、技術機理、農田的地表覆蓋技術以及土壤的耕作技術等方面獲得了極大的進步。90 年代后，人們越來越重視生態環境的保護，因此，此時的保護性耕作技術被相關部委所注意，開始重視這項技術的研究以及應用，農業部于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作網”，為深入研究這項技術搭建了很好的交流平臺，在2006 年，相關的知名專家召開研討會，對這項技術進行討論與研究，在2006—2010年，國內的10個省區的一些研究專家成立了一個團隊，落實了《保護性耕作技術體系研究與示范》，研究的領域有果園、農田等許多方面，改進了傳統耕作技術，對單項技術進行了高度的集成，在每1個研究區域都找到了適合該區域的輪耕模式以及技術體系。在丘陵溝壑區坡地的山坡耕地、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、草田輪作等新技術的發展，推動了保護性耕作技術在我國的發展與應用。截止到2005年，國內有13個省實施了保護性耕作方式，各種類型的免耕播種機數量大約為3.3萬臺，在關鍵技術這些方面得到了飛快的發展[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，我國在常規集約的農業方面獲得的進步與成果已經被世界所認可。目前，我國的農業發展已經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注。我國的農作物秸稈被大量焚燒，耕地的有機碳含量偏低以及農村的勞動力結構不合理、生產力不高等方面開始阻礙我國的農業發展，尤其是簽訂了京都協議之后，我國的農業發展將面臨著怎樣減少固碳減排的嚴峻挑戰。因此，我國必須發展節能減排、環境友好以及高產高效的MISA（現代集約持續農業），才能打破農業發展的瓶頸，而對保護性農作制或者是保護性農業進行發展與研究才可以實現我國農業的現代集約以及可持續發展。所以，必須對保護性耕作技術進行深入的研究，對其進行創新，促進我國農業的快速發展，實現我國農業建設的特色化、現代化，具有十分重要的現實意義與經濟意義。

3 存在的問題

缺乏保護性耕作技術的區域性配套技術和規范。還沒有因地制宜研究出適合各個區域的體系。我國的疆土范圍較大，不同區域在氣候、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，在保護性耕作技術的發展方面已經具有了成熟的經驗，尤其是免耕技術，被大面積地進行了推廣，但是卻沒有明確配套技術所適宜的區域；對于一些地區，例如天津市雖然已經針對保護性耕作技術做出了相應規范，但相當1部分地區仍然缺乏相應的技術規程；保護性耕作仍存在一些技術方面的問題。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、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；秸稈覆蓋會導致土壤溫度降低，一旦發生早春溫度回升較慢的情況，就會對作物的播種、發芽造成影響，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調成為了亟待解決的問題；還需要解決農藥的使用、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境污染等問題。

4 發展趨勢和對策

因地制宜地克服各區域存在的各種技術瓶頸。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，加之農業投入成本不高，農民購買能力弱等實際情況，國外價格昂貴并且大型的農用機械并不適合我國國情，應發展具有中國特色的小型農用機械。我國部分高校和科研院所在該領域已經取得了一定的成果，但對農機具堵塞的問題以及適合我國特色作物的農用機具研發還需要繼續深入開展。加強多區域、多部門的聯合攻關，并針對重點單項技術形成綜合技術體系。我國幅員遼闊、各區域自然和社會經濟條件差別較大，沒有一個區域和一項技術可以“保羅萬象”、“包打天下”，應根據地區特色制定相關的技術和標準。從覆蓋方試、覆蓋度與覆蓋物等方面對覆蓋技術展開研究，并制訂相應的區域覆蓋技術指標，對于短期作物以及低溫能夠影響到作物收獲的地區或者是缺少覆蓋物的地區，秸稈以及植物殘體的覆蓋不適用的情況之下，需要研究新的技術對其進行替代；加強水利、農業、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。尤其應該將農機與農藝方面進行良好的結合。農機部門還應該根據時代發展的需求，對現有的機具進行改進，制造出更符合保護性耕作技術的機械產品，更好地融合農機與農藝，才能實現該技術的機械化。

參考文獻

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[9]關躍輝.保護性耕作研究現狀與發展趨勢[J].內蒙古農業科技，2008（1）：78-80.

作者簡介：魏志遠（1978-），副研究員，碩士，作物營養與施肥。