保护性耕作

•保护性耕作,又称保持耕作（conservationtillage),国外有明确的定义和规定，是指在一季作物之后地表残茬覆盖至少为30%，使土壤侵蚀控制约在50%的那种耕作和种植体系。包括免耕法、垄作、覆盖耕作、带状耕作等。国内目前尚无明确的定义，一般指为减少水土流失，水蚀、风蚀等土壤侵蚀而实施的保护性耕作措施。五、保护性耕作（保持耕作）•保护性耕作的前身叫“免耕法”•只要能保证种子发芽即可•“保护性种植”——配套技术•保护性耕作制•保护性农作制•保护性农业(ConservationAgriculture)产生背景以有壁犁为核心的传统耕法在农业生产上发挥了重要的作用，然而传统耕法不仅费时、费工，不适宜的土壤耕作，会造成土壤结构的破坏，土壤肥力降低有机质下降，水土流失等一系列的生态环境问题。•20世纪40年代初期，美国发生黑风暴后开始研究推广免耕技术。•《犁耕者的愚蠢》•到70年代末～80年代，随着科学技术的进步，特别是广谱、高效、低毒和选择性强的多种除草剂的加速发展。•目前，美国、加拿大、澳大利亚等国家的大部分农民已经接受和认可保护性耕作，实施面积不断扩大。免耕（Notillage）指作物播前不用犁、耙整理土地，直接在茬地上播种，播后作物期间不使用农具进行土壤管理地耕作方法。免耕的三个技术环节覆盖、免耕播种、应用广谱性除草剂保护性耕作少耕（Reducedtillage)指在常规耕作基础上尽量减少耕作次数或在全田间隔耕种、减少耕作面积的一类耕作方法。保护性耕作•等高耕作法：在坡耕地上，耕作播种沿等高线进行，所形成的等高小垄与作物作为减缓水向下流动的障碍物，减少径流，减少水蚀，增加土壤水分，起到水土保持的作用。•沟垄耕作法：通过耕作在地面上形成较大的沟和垄，能够有效地控制土壤侵蚀地一类耕作法，一般也是按等高线进行，适于在较大坡度的耕地采用。保护性耕作•残茬覆盖耕作法（mulchtillage）：在地表保留一定数量的作物残茬或秸秆，以保护土壤，减少大量地土壤损失。•防风蚀耕作：防风保土保水保苗是风沙土耕作地重要问题。在风沙土区应特别注意防蚀耕作，如垂直主风向耕翻，保持犁沟与垡垄不平整，增加地表粗糙度，减弱风力。保护性耕作•深松耕作•带状耕作（striptillage):•垄作法（ridge）垄作1．地面特征垄作耕法是创造人为小地形，常年垄型。在作物收获后，垄高约为14—18厘米，标准垄型为方头垄。垄作2、农具畜力农具主要是大犁。铁制三角形犁铧有3-4种规格可用于垄翻，播种，中耕等作业，一具多用。垄作耕法现代农具垄作耕法的评价（1）垄作耕法适应东北地区降雨形特点，春雨少须防旱，夏季雨水集中须防涝。垄体中四种不同紧实部位即防旱又防涝；（2）垄作耕法适应东北地区春季温度低，人为创造小地形，可增加表面温度。日间温度高于平做，夜间低于平作；（3）防风蚀：东北地区春季风速较大，而且大风日数较多，垄体紧实和垄上有残茬构成降低风速的障碍物，同时可截留风中携带的土粒；（4）有较好的防除杂草体系垄作耕法的除草体系是先发治草，将除草措施安排在封垄前及秋后，减少封垄后的杂草生长和结实。垄作耕法（5）耕种结合耕管结合；（6）肥沃土集中，垄作将肥沃土集中于垄台，加厚了肥沃的耕层。垄体高出地面，便于气体交换。（7）垄作耕法主要农具是大犁，它可以一具多用，可进行播种、深耕和中耕。垄作耕法缺点：（1）有垄作耕法受农具限制，耕作层浅（10-12厘米），封闭波状犁底层；（2）大犁耕地作业效率低，缺少现代农具；（3）宜苗期生长，不适宜后期生长。根据对土壤的影响程度可以将保护性耕作技术划分为3种类型•①以改变微地形为主：包括等高耕作、沟垄种植、垄作区田、坑田等；•②以增加地面覆盖为主：包括等高带状间作、等高带状间轮作、覆盖耕作（包括留茬或残茬覆盖、秸秆覆盖、砂田、地膜覆盖等）等；•③以改变土壤物理性状为主：包括少耕（含少耕深松、少耕覆盖）、免耕等。保土作用•保护性耕作减少了土壤的翻动，加上秸秆覆盖作用，可以有效地控制土壤侵蚀，减少水土流失。众多研究表明,免耕可大大减少土壤侵蚀甚至为零。Blevins长期试验结果表明,与传统翻耕相比，免耕土壤侵蚀量减少94.15%；由于地表覆盖秸秆或作物残茬，增加了地表的粗糙度，阻挡了雨水在地表的流动,增加了雨水向土体的入渗，从我国北方多点试验示范结果看,保护性耕作可以减少地表径流50%～60%,减少土壤流失80%左右，减少田间大风扬尘50%～60%。培肥作用•保护性耕作减少了对土壤的扰动，可以保持和改善土壤结构。据朱文珊等研究表明，免耕土壤土壤孔隙分布较合理,在全生育期内都能保持稳定的土壤孔隙度且土壤同一孔隙孔径变化小，连续性强，有利于土壤上下层的水流运动和气体交换。免耕可以显著改善了土壤化学性状，土壤有机碳显著提高，同时可提高土壤表层的N、P和K含量,但下层土壤差别不大,免耕还可增加土壤生物和微生物数量和活性，Edwards和Hendrix等人认为土壤中微动物特别是蚯蚓的数量和活性增加,蚯蚓在土体中的翻动可改善土壤结构,蚯蚓的残体可增加土壤有机质含量.节水作用•由于地表秸秆可以减少太阳对土壤的照射,降低土壤表层温度，秸秆覆盖又阻挡水汽的上升,因此免耕条件下的土壤水分蒸发大大减少，据多年结果表明，免耕比传统耕作增加土壤蓄水量10%，减少土壤蒸发约40%，耗水量减少15%，水分利用效率提高10%；李立科研究表明，采用小麦秸秆全程覆盖耕作技术，可以使自然降水的蓄水率由传统耕作法的25%～35%,提高到50%～65%,每亩地增加60～120mm水分增产作用•合理、适宜的保护性耕作措施可以提高作物产量，据中国农业大学保护性耕作研究中心的研究结果，保护性耕作能使玉米增产4.1%，小麦增产7.3%，小杂粮增产11.2％，大豆增产32%。张海林等研究在华北平原夏作一季免耕夏玉米产量比传统耕作提高10％以上；顾克礼等人在江苏稻麦两熟区的研究表明，超高茬麦田套稻产量由于无需秧田，比常规稻作增加种植面积10%～15％，复种指数提高一成以上，通过合理的水肥运筹，具有较大的增产潜力；杨光立等在湖南双季稻区对稻草免耕覆盖还田栽培晚稻的研究表明，每公顷比无草翻耕增产稻谷948kg，增产14.8％，比稻草翻耕田增产582kg.增效作用•以北美洲为例,一个203hm2的农场,免耕可节省225小时工作时间,相当于节省4周工作时间(以每周60h计),可节省油耗6624升。据李洪文研究认为保护性耕作节本增收总效益在一年一熟地区为225元/hm2以上，一年两熟地区达945元/hm2以上；杨光立等研究认为免耕覆盖每公顷可节省12～15个工，明显的降低了劳动强度。另外，保护性耕作由于有大量秸秆还田，增加了土壤有机质，可以减少化肥的使用，既降低了生产成本，又减少了因大量使用化肥所带来的潜在环境威胁，秸秆还田还避免了焚烧所带来的环境污染问题。R.Lal最近在Science上指出，免耕可以减少温室气体的排放，有利于生态环境的改善保护耕作的理论依据（1）生物耕作（2）土壤自调作用（3）减少了机械作业的副作用常规耕作与保护性耕作的比较常规耕作的优缺点优点：（1）创造适宜的一定深度的耕层（2）控制杂草，防治病虫害（3）根茬肥料的翻埋缺点：（1）风蚀、水蚀严重（2）水分损失（3）不利于有机质的积累（4）破坏土壤耕层构造（5）能耗与成本增加保护耕作的优点（1）减少风蚀水蚀Reducessoilerosion（2）保墒Trapssoilmoisturetoimprovewateravailability（3）利于有机质的积累Increasesorganicmatter（4）改善耕层结构Improvessoiltilth（5）农耗时间少Savestime（6）节约成本Reduceslabor，fuel1.地温下降。免耕的土壤温度较翻耕的土壤要低，特别是早春季节，土壤升温慢，对作物的生长不利；2.长期土壤变紧实。土壤容重一般较高，在一些土壤质地粘重、排水较差的土壤上，免耕的效果往往较差3.表层富化下层贫化4.免耕必须有一定的地面覆盖，加大了机械作业的困难。5.免耕的土壤上杂草、害虫发生加剧，这也加重了少免耕对除草、杀虫剂的依赖性。与传统耕作相比较，免耕的每公顷除草剂用量增加43%。6.适宜的农机具特别是适合我国国情的小型的农机具。保护耕作的缺点六、水田土壤耕作•水稻对耕层土壤的要求1.一定深度而松软的耕层2.保持一定的水层3.地面平整南方以秋耕、冬耕、春耕、夏耕和插秧后土壤耕作北方主要以翻耕法为主，秋季耕翻晒垡，不耙耱冬季冻融，散碎土垡，次年春干耙两次或一次，诱发杂草，然后水耙一、二次，平整地面，保持水层，插秧前纵横3－5遍耙。插秧后视田间杂草情况中耕。（一）水稻土的剖面特点由于各地水稻土都是在淹水条件下发育的，虽然原土类各式各样，淹水时期有长有短，但其剖面构造有本质上的共同点。耕作层（淹育层）犁底层心土层（渗育层）1.耕作层（淹育层）由于这一土层上有水层和经常受农业技术措施的影响，耕层结构中液相占比例较大，而气相在0-5厘米土层尚有一定的比例，5—15厘米以下比例较小。再落干一周后，气相增加。因此，水稻生育期耕层的氧化还原电势变幅较大。2.犁底层水稻土的犁底层和旱田的犁底层一样，具有难以透气、透水作用。在地势较高、土壤质地不粘或偏沙性，犁底层可防止漏水和避免养分淋洗的损失。在低湿地、粘质土壤或老稻田，犁底层厚而且更加紧实。3.心土层（渗育层）水稻土的心土经常受灌溉水浸润或淋洗影响而形成的层次。水分在这层的停滞时间很短，受水浸泡时间不长而常达非饱和状态。但这一层受淋溶影响，土色偏黄或稍带灰色。干时呈大块状，垂直裂缝明显，结构体上可见少量的锈纹、锈斑。有的土壤在强度淋溶条件下形成渗育层。称为“白土层”或“灰漂层”，其厚度约10-20cm。（二）水稻对土壤耕作的要求1.一定深度的耕作层水稻地上部和地下部的生育是互相制约的,要获得丰产，就得使地下部根系充分生长，有强大的吸肥、吸水能力。水稻根系能否在土壤中自由伸展，和土壤的理化性状与耕层有密切关系，耕作层浅的容水肥量少，根系集中在土壤表层，吸肥体积减少，易引起倒代，严重影响产量，因而一定深度的耕层是水稻高产的基础。水田土壤耕作2.松软的耕层有了一定的耕层并不足以说明已具备了根系生长的一切条件，良好的三相比例关系，也是根系充分生长所具备的肥力条件。淹水时，土层膨软紧密，无硬土块，能保肥蓄水和气体交换。落干时，土层疏松细密，既不板结，通气性和导热性良好，有利于微生物活动和养分分散。反之，则反。3.较充分的含氮量，能保证后期根系寿命。4.地面平整。5.土壤中无杂草种子及多年生杂草地下繁殖器官。（三）水田土壤耕作1.平翻耕法是世界范围内的水田传统耕法，由于水稻土阻力大，翻深在14-15cm。秋翻：熟化时间较长。有利于解除土壤还原状态，但阻力大。春翻：一般在化冻15cm左右立即进行。阻力比较小。泡田：灌水。耙地：水耙和旱耙相结合。优点是耕层深，缺点是不平。耙地次数多，机插是否可翻的过深。水田土壤耕作泡田耙地2.旋耙：用旋耕机旋后，耙地。优点：无开闭垄，利于耙地，整平，节省泡田用水。缺点：耕层浅，有越旋越浅的趋势。水田土壤耕作3.旋耕深松：加深耕层。缺点是：渗透加大，不适于井灌。4.免耕法免耕直播免耕抛秧七、土壤耕作制•土壤耕作制是在特定的土壤和气候条件下，所采用的与轮作方式相适应的，由若干土壤耕作法组成的耕作技术体系。•土壤耕作制是耕作制度的重要组成部分，它依照农田作物在轮作中的地位，综合“土壤－作物－气候”关系，长期性地调整土壤耕层构造，改善土壤肥力条件，并与其他培肥措施相适应，保证农田作物持续高产、稳产、增产。（一）拟订土壤耕作制的原则和依据•1.与气候、土壤等自然条件相适应•2.与种植制度和社会生产条件相适应•3.统筹安排，既要考虑前茬，又要考虑后茬，既要立足当前，又要顾及整体。•4.与施肥、灌溉制度互相配合•5.要提高工效、讲求经济效益（二）土壤耕作制的发展趋势•1.多种耕法并存。•2.高效节能的土壤耕作制将逐步发展。•3.保护耕作制越来越受到人