保護性耕作的低碳效應

陳強 劉美蘭 鄭英姿 封春香 李春玉

保護性耕作是對農(nóng)田實行免耕、少耕。用作物秸稈覆蓋地表，減少風蝕、水蝕，提高土壤肥力和抗旱能力的一項先進農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)。機械化的發(fā)展，使人類掌握了先進耕作工具，可以隨意改變土地的原有狀態(tài)，但人類和自然的矛盾也愈來愈突出。耕翻作業(yè)除掉地面殘茬、雜草固然有利于播種，同時也破壞了對地面的保護，導致土壤風蝕，水蝕加劇。旋耕切碎土壤，消滅了土壤中的蚯蚓與生物，使土壤慢慢失去活性。耕作強度愈大，土壤偏離自然狀態(tài)愈嚴重。自然本身的保護性能、營養(yǎng)恢復功能就喪失愈多，導致河流泛濫，沙塵暴猖獗，水土流失，環(huán)境惡化。保護性耕作取消鏵式犁翻耕，以保留土壤自我保護機能和營造機能，使機械化耕作由單純改造自然到利用自然，進而與自然協(xié)調(diào)發(fā)展，其低碳效應尤為突出。

聯(lián)合國糧農(nóng)組織新近指出，耕地釋放出的溫室氣體超過全球人為溫室氣體排放總量的30%，相當于150噸的二氧化碳。而良好的保護性耕作可以大大減少農(nóng)業(yè)溫室氣體的排放，全球如用生態(tài)農(nóng)業(yè)保護性耕作從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，可以抵消80%的農(nóng)業(yè)溫室氣體的排放。

土壤是碳素的重要貯存庫和轉(zhuǎn)化器。土壤貯存的有機碳素量約占整個生物圈總碳量的3/4，主要以土壤有機質(zhì)形式貯存于土壤內(nèi)。土壤的有機質(zhì)含量不僅是土壤肥力的重要指標也是土壤碳匯的重要指標。研究表明，保護性耕作可以增加土壤的有機質(zhì)含量，從而增加土壤碳匯總量。

采用保護性耕作，農(nóng)作物的根系死亡腐爛后，留下大量孔道，可以進行水分滲入，運移，氣體交換。長期未耕翻和植物根系的保留，為土壤中已有生物活體生存繁衍提供適宜的客觀環(huán)境條件，蚯蚓在不斷的活動制造出孔道?？椎来旨氝m當，是很好的水、氣、肥通道，有利于形成良好的耕作層。土壤冬凍春融，干濕交替，在膨脹和收縮的自然過程中趨向疏松，孔隙度增加。秸稈還田是保護性耕作的重要環(huán)節(jié)。秸稈中除有氮、磷、鉀、鎂、鈣及硫等作物生長所必須的營養(yǎng)元素外還含有15%左右的有機質(zhì)。秸稈還田還有以下好處：

1.改善土壤環(huán)境。秸稈還田后可提高土壤生物活性強度，利于微生物繁殖，固氮能力增加，促進土壤的酸堿平衡，使土壤容量降低，土壤疏松，通氣性提高，改善土壤結(jié)構(gòu)。

2.形成覆蓋，抗旱保墑。秸稈還田可形成地面覆蓋，具有抑制土壤水分蒸發(fā)，儲存降水和提高地溫等諸多優(yōu)點。

3.降低病蟲害的發(fā)生。秸稈還田可改善土壤的理化性能，破壞地下害蟲的寄生環(huán)境，減輕某些病蟲害的發(fā)生。

4.避免因秸稈焚燒過程中產(chǎn)生的二氧化碳的排放。

保護性耕作低碳效應優(yōu)勢還凸顯在以下幾點：

1.節(jié)省時間，減少勞動力。保護性耕作與傳統(tǒng)耕作相比，作業(yè)量大大減少，可節(jié)約大量的勞動力。

2.節(jié)省燃料，減少二氧化碳排放。保護性耕作機械的燃油量只是傳統(tǒng)耕作燃油量的1/3，大大減少了農(nóng)業(yè)機械尾氣二氧化碳排放。

3.節(jié)省成本，減少機器磨損。保護性耕作農(nóng)業(yè)機械工作次數(shù)的減少使得農(nóng)業(yè)機械磨損減少，節(jié)約了成本，減少了農(nóng)業(yè)機械維修費用。

4.增加有機質(zhì)，減少碳釋放。研究表明，傳統(tǒng)耕作法耕作越多土壤中被釋放到空氣中的碳就越多，能夠為將來作物構(gòu)建有機質(zhì)的碳就越少。事實上有機質(zhì)中有一半成分是碳，而保護性耕作恰恰是保護土壤中的碳不被釋放到空氣中，改善了空氣質(zhì)量。

5.增加土壤水分，減少水分蒸發(fā)。保護性耕作保持土壤殘茬覆蓋，提供遮陽，鎖住土壤水分，減少了土壤水分蒸發(fā)，另外，殘茬還可減慢水的流速，增加水分入滲。蚯蚓及前茬作物根系腐爛后形成的通道也可為作物提供更多的可利用水分。

6.增加水質(zhì)量，減少土壤侵蝕。農(nóng)作物殘茬幫助土壤保存肥料與殺蟲劑，使之較少流入地表水中。在富碳的土壤中生存的微生物能夠很快的降解殺蟲劑并充分利用肥料，從而保護了地下水的質(zhì)量。由于水蝕的減少，使得隨水蝕流入河流中的泥沙量減少，農(nóng)藥殘渣物減少，提高了水的質(zhì)量。作物殘茬覆蓋在土壤表面也可以減少土壤風蝕水蝕，與沒有保護的傳統(tǒng)的耕作土地相比，保護性耕作可以減少達90%的土壤侵蝕。