吉林省保護(hù)性耕作實(shí)施現(xiàn)狀及發(fā)展前景研究

王柏 徐先鴻

摘要? ?通過研究保護(hù)性耕作在國內(nèi)外以及吉林省的發(fā)展現(xiàn)狀，揭示保護(hù)性耕作在區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的重要作用，并對(duì)保護(hù)性耕作在吉林省的發(fā)展前景進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞? 保護(hù)性耕作;可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號(hào)：S345 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3305（2018）06-075-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.06.034

Current Situation and De velopment Prospect of Conservation Tillage in Jilin Province

WANG Bai? et al（College of Tourism and Geographic Sciences， Jilin Normal University， Siping， Jilin 136000）

Abstract By studying the development status of conservation tillage at home and abroad as well as in Jilin Province， the important role of conservation tillage in regional economic and social development was revealed， and the development prospects of conservation tillage in Jilin Province was expected.

Key words? ?Conservation tillage; Sustainable development

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展往往伴隨著水土流失、土壤蓄水量減少、土層變淺等問題。保護(hù)性耕作是一種新型的耕作技術(shù)，在確保作物種子發(fā)芽的前提下，采用機(jī)械化耕作方法，盡量減少耕作，使用作物秸稈及殘茬覆蓋耕地表面，依靠殺蟲劑清除雜草，減少病蟲害。保護(hù)性耕作從過去單純地改造自然轉(zhuǎn)化到利用自然，實(shí)現(xiàn)與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的重大變革。

1 國內(nèi)外保護(hù)性耕作實(shí)施現(xiàn)狀

1.1 國外保護(hù)性耕作現(xiàn)狀

美國在20世紀(jì)30年代開始實(shí)施保護(hù)性耕作，到1995年在全國實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，60%以上的耕地采用了保護(hù)性耕作方式。經(jīng)過多年的實(shí)踐，保護(hù)性耕作不僅能夠節(jié)省柴油、農(nóng)機(jī)和人工的成本，還能夠減少風(fēng)蝕、水分蒸發(fā)和地表徑流，增加土壤水分儲(chǔ)存和有機(jī)物質(zhì)，從而提高作物產(chǎn)量，避免傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。

20世紀(jì)70年代初，澳大利亞政府在各地建立了大量試驗(yàn)站，開展保護(hù)性耕作研究。結(jié)果表明，秸稈覆蓋還田具有非常良好的水土保持功能，土壤被沖刷程度僅為傳統(tǒng)耕作方式的1/10，大大降低了土壤變薄的威脅。昆士蘭試驗(yàn)站進(jìn)行了為期15年的試驗(yàn)，對(duì)不同的耕作方法進(jìn)行了對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)保護(hù)性耕作方式的農(nóng)田產(chǎn)量高于傳統(tǒng)對(duì)照耕地[1]，而土壤含水量和肥力的提高，以及土壤結(jié)構(gòu)的變化是產(chǎn)量提高的主要原因。

前蘇聯(lián)的耕地有近半是旱農(nóng)區(qū)，干旱、風(fēng)蝕和水蝕嚴(yán)重威脅著農(nóng)業(yè)的發(fā)展。20世紀(jì)50年代，政府在原有耕作方法的基礎(chǔ)上結(jié)合了加拿大抗旱留茬法，研究出了一套全新的耕作方法。具體方法是收獲時(shí)留下20 cm高的作物殘茬，直接用播種機(jī)播種，然后用無壁犁進(jìn)行作業(yè)，地面保留約80%的根茬和作物殘留物。這種方法在穩(wěn)固土壤的同時(shí)又可以減少風(fēng)蝕和水蝕的損耗，減少水分的蒸發(fā)[1]，從而使作物產(chǎn)量顯著提高。

此外，還有一些國家如以色列、墨西哥、印度和埃及，也一直在進(jìn)行著保護(hù)性耕作試驗(yàn)的研究、應(yīng)用和推廣。

1.2 國內(nèi)保護(hù)性耕作現(xiàn)狀

中國是世界上主要的干旱國家之一，干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨兩大問題：①降水量少、溫度過低、土壤瘠薄，作物產(chǎn)量低且不穩(wěn)定，農(nóng)民生活窮苦;②風(fēng)蝕沙化和水土流失嚴(yán)重，蠶食耕地，降低了土壤肥力。為了解決這些問題，實(shí)現(xiàn)干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，自20世紀(jì)60年代以來，中國各地都開展了保護(hù)性耕作試驗(yàn)。20世紀(jì)60年代初，黑龍江省嘗試了免耕小麥種植;江蘇省開展了稻田留茬地免耕播種小麥試驗(yàn);20世紀(jì)70年代末，西南農(nóng)業(yè)大學(xué)在稻田中采用自然免耕方式;20世紀(jì)80年代初，隨著人們思想意識(shí)的提高，不同地區(qū)都進(jìn)行了覆蓋或少耕的相關(guān)試驗(yàn)研究，抗旱和增產(chǎn)效果顯著。但這些試驗(yàn)只著眼于保護(hù)性耕作的增產(chǎn)效果，對(duì)環(huán)保作用的重視程度不夠，使得研究有很大的局限性。

20世紀(jì)90年代初，在農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)機(jī)械化管理司的支持下，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、澳大利亞昆士蘭大學(xué)、山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械管理局等機(jī)構(gòu)合作， 在山西開展關(guān)于農(nóng)業(yè)機(jī)械與農(nóng)學(xué)相結(jié)合的保護(hù)性耕作系統(tǒng)的研究，逐步完成了保護(hù)性耕作在中國的適應(yīng)性研究，開發(fā)了適用于中國北方的保護(hù)性耕作機(jī)械設(shè)備，解決了旱地實(shí)施保護(hù)性耕作的方法和用具問題。目前，山西省是我國保護(hù)性耕作試驗(yàn)的示范基地，河北、內(nèi)蒙古、遼寧等省也建立了示范基地，總面積超過8萬hm2，均達(dá)到了節(jié)約成本、增加產(chǎn)量的效果。

然而，秸稈還田在實(shí)施中因整地費(fèi)工、費(fèi)時(shí)等問題，在農(nóng)戶中難以大規(guī)模推廣并持續(xù)實(shí)施。 針對(duì)這一問題，我國于20世紀(jì)60年代，在不同地區(qū)開始進(jìn)一步試驗(yàn)，提出很多新的耕作方法并逐步推廣。如東北的“深松耕”、 “翻、松、耙”相結(jié)合輪耕制;華北的“覆蓋免耕”、“圓盤耙”、”旋耕”少耕法;西北地區(qū)的“深耕蓄水、耙茬保水”、“少深輪”耕翻法、秸稈覆蓋;南方適用于稻麥多熟田的“深、淺、免”相結(jié)合的“少耕法”及“免耕法”。

2 保護(hù)性耕作的環(huán)境影響及經(jīng)濟(jì)效益

一方面，保護(hù)性耕作可增加蓄水能力，提高水分利用效率;另一方面，可提高土壤中有機(jī)質(zhì)成分，對(duì)提高作物產(chǎn)量有很大幫助，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

2.1 環(huán)境影響

2.1.1 對(duì)水分的影響 保護(hù)性耕作可以增加蓄水量、提高水分利用率。Bruce R等[2]認(rèn)為，免耕可以增加土壤含水量，增加蓄水能力，并且覆蓋能抑制蒸發(fā)，因此免耕可以使耕地具有良好的保水效果。樊向陽等[3]的土壤采集研究表明，在春玉米不同生長(zhǎng)階段，秸稈覆蓋和地膜覆蓋都可以減少土壤水分的蒸發(fā)，覆蓋不影響耗水規(guī)律。姚宇卿等[4]認(rèn)為，免耕、深松的土壤含水量和吸收降水能力均高于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)。付增光等[5]認(rèn)為，留茬深松可使夏閑期的蓄水率至少保持到50%。趙聚寶等[6]對(duì)入冬前秸稈覆蓋麥田進(jìn)行研究，顯示在小麥整個(gè)生長(zhǎng)階段的土壤蓄水量比傳統(tǒng)耕作高473 mm。

2.1.2 對(duì)土壤養(yǎng)分的影響 國內(nèi)外關(guān)于保護(hù)性耕作對(duì)土壤養(yǎng)分影響的研究主要集中在土壤氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)含量的變化上。1973年起，Blevins等[7]持續(xù)10年的研究結(jié)果顯示，對(duì)比0～5 cm的土層，免耕土壤中的有機(jī)質(zhì)是耕作的2倍，免耕土壤中的有機(jī)氮也呈增加趨勢(shì)。王育紅等[8]分析了豫西坡耕地的土壤養(yǎng)分，保護(hù)性耕作尤其是深松土壤，0～20 cm土層中的養(yǎng)分含量明顯高于傳統(tǒng)耕作，且差異隨深度的增加而不斷減小。晉凡生等[9]研究發(fā)現(xiàn)，0～10 cm耕層氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)含量與秸稈覆蓋呈顯著線性回歸關(guān)系。牛靈安等[10]對(duì)改良鹽漬潮土的研究表明，翻壓麥秸、覆蓋麥秸和免耕3種耕作方式，土壤表層有機(jī)質(zhì)的累積依次增加。張樹梅等[11]對(duì)免耕試驗(yàn)基地土壤養(yǎng)分經(jīng)過6年分析，得出的結(jié)論是秋耕覆蓋和秋耕秸稈還田都可提高土壤氮含量，這是調(diào)節(jié)土壤供氮強(qiáng)度的2個(gè)主要措施。劉鵬程等[12]經(jīng)過連續(xù)3年對(duì)免耕的土壤進(jìn)行分析得出，免耕可以顯著增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量、有機(jī)質(zhì)活性以及土壤養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度。劉世平等[13]的研究表明，秸稈還田提高了土壤容重和抗穿透性，改善了土壤結(jié)構(gòu)，增加了土壤養(yǎng)分含量，經(jīng)過3年的耕作和返鄉(xiāng)后，有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀含量相應(yīng)增加。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益

實(shí)施保護(hù)性耕作可以簡(jiǎn)化操作過程，降低運(yùn)營成本。以山西省壽陽地區(qū)為例，與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比，保護(hù)性耕作采用精準(zhǔn)播種，播種量減少，人畜力投入降低，非機(jī)械作業(yè)減少成本1 450元/ hm2，不計(jì)人工成本也可減少成本446元/hm2?？梢钥闯?，與主要依靠機(jī)械作業(yè)的傳統(tǒng)耕作相比，保護(hù)性耕作不僅減少了作業(yè)次數(shù)，而且降低了運(yùn)營成本。雖然耙地作業(yè)增加了機(jī)械成本90元/ hm2，但凈收入約增加了435元/hm2，經(jīng)濟(jì)效益良好。

3 吉林省保護(hù)性耕作實(shí)施現(xiàn)狀

自20世紀(jì)80年代以來，吉林省一直在實(shí)施保護(hù)性耕作并進(jìn)行推廣。2006年，全省以玉米為試驗(yàn)材料，開展大規(guī)模的保護(hù)性耕作試驗(yàn)示范，到2009年已突破6.67萬hm2，綜合效益非常突出，是吉林省推廣保護(hù)性耕作的良好開端。首先，農(nóng)民對(duì)保護(hù)性耕作有一定的了解，意識(shí)有所改善;第二，種植技術(shù)呈現(xiàn)多樣化，且在不斷改進(jìn)和成熟;第三，農(nóng)業(yè)機(jī)具更加完善;第四，示范推廣面積不斷增加;第五，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益顯著。

2009年，在作物收獲正常的情況下，吉林省糧食增產(chǎn)1.3萬t;灌溉用水節(jié)約3 900多萬m3;節(jié)約成本4 900萬元;土壤流失減少97.8萬t;農(nóng)田揚(yáng)塵減少1.9萬t;溫室氣體排放減少4.1萬t。實(shí)現(xiàn)了增加糧食產(chǎn)量、節(jié)約成本、提高效率、保護(hù)環(huán)境的目的，兼顧了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)三方面的效益。

4 吉林省保護(hù)性耕作發(fā)展前景

以黑山為線可將吉林省的農(nóng)業(yè)耕地分為東、西兩部分，黑山以東多為山地丘陵，這種地形實(shí)施保護(hù)性耕作具有較大難度，因而保護(hù)性耕作在這部分地區(qū)還沒有普及。黑山以西的耕地多為沖積平原，這種地形無論是在收割還是播種方面都可以實(shí)施機(jī)械化，實(shí)施保護(hù)性耕作的條件較好，因此東部地區(qū)保護(hù)性耕作的實(shí)施狀況優(yōu)于西部地區(qū)。

保護(hù)性耕作是農(nóng)業(yè)發(fā)展的動(dòng)力和巨大改革，具有6個(gè)方面的效益：①控制農(nóng)田表面揚(yáng)塵;②減少土壤侵蝕;③增加土壤肥力;④蓄水和保水;⑤降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本;⑥提高作物產(chǎn)量。根據(jù)吉林省不同地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和作物種植生產(chǎn)的特點(diǎn)，根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r推廣保護(hù)性耕作，還可與干旱耕作技術(shù)相結(jié)合，逐步形成各種農(nóng)業(yè)耕作模式。從吉林省保護(hù)性耕作的發(fā)展來看，其實(shí)施對(duì)促進(jìn)吉林省未來農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要作用，今后應(yīng)自西向東逐步推進(jìn)，最終在全省全面推廣。

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