保护性耕作制度的生态与经济效益评价

摘要：本文从保护性耕作制度的含义与内容出发, 重点分析了保护性耕作制度的生态与经济效益，并就推广保护性耕作制度存在的问题，提出了相应的解决措施。

关键词：保护性耕作；生态效益；经济效益

中图分类号：F301.21文献标识码：A文章编号：1672-3309（2008）0６-0067-04

一、保护性耕作制度的技术体系

保护性耕作制度也叫“免耕法”，或“保护性耕作法”，一是相对于传统翻耕的一种新型耕作技术，用大量秸秆残茬覆盖地表，将耕作减少到只要能保证种子发芽即可，并主要用农药来控制杂草和病虫害的一种耕作技术。

（一）免耕或少耕播种施肥技术

免耕或少耕播种施肥技术是用免少耕播种机将种子和肥料播施到有秸秆覆盖的地里。主要方式有播种施肥处理用免耕播种机一次完成开沟、播种、施肥、覆土、镇压作业；带状旋耕播种施肥处理用带状旋耕播种施肥机一次完成带状开沟、播种、施肥、覆土、镇压作业。

（二）留茬覆盖及秸秆与表土处理技术

秸秆的残茬处理技术，是指农作物秸秆经机械作业处理后留在地表做覆盖物。是保护性耕作技术体系的核心。秸秆的处理方法主要有以下几种方式：粉碎秸秆处理后抛撒，使秸秆均匀的覆盖在地表；直立秸秆处理在风沙大的地区，收获后对秸秆不做处理，秸秆直立在地里，播种时将秸秆按播种机行走方向撞压，使其倒伏在地表；根茬处理在使用作物秸秆的地区，作物收获时，根茬高度到20-30cm；粉碎浅旋处理在风沙较大的地区，秸秆粉碎后，用旋耕机浅旋表土，使作物秸秆与旋耕层土壤混合。

（三）深松技术

保护性耕作主要靠作物根系和蚯蚓等生物松土，但由于作业的机具及人畜对地面的压实，一般2-3年需要深松一次。深松还可起到蓄水保墒和排碱的作用。

（四）杂草及病虫害防治技术

保护性耕作条件下杂草和病虫害相对容易生长，须利用机械和人工手段进行化学除草、除病虫害。

二、保护性耕作国内外的发展现状

（一）国内发展现状

早在20世纪80年代初，我国农业科技人员就进行了免耕、深松、覆盖等单项保护性耕作技术的试验和研究。1992年，中国农业大学在山西黄土高原部分地区经过连续10年的系统试验，提出了一年一熟地区保护性耕作技术体系。农业部于1999年把保护性耕作技术列入国家科技攻关等项目计划。2002年5月，农业部在山西省召开了全国保护性耕作现场会，同年，在中央财政的支持下，国家启动了保护性耕作项目。目前，保护性耕作已在北方15个省（区、市）及新疆生产建设兵团、黑龙江农垦总局建设了173个国家级示范县、328个省级示范县，带动地方各级财政资金和农民及服务组织自筹资金17.28亿元，产生了良好的经济、社会和生态效益。

（二）国外发展现状

保护性耕作起源于20世纪30年代的美国，国外保护性耕作的发展呈现以下趋势：第一，各国都在积极探索，扩大保护性耕作的应用区域和作物种类；第二，免耕应用面积在逐年扩大，少耕法加快向免耕法过渡；第三，重视非化学除草技术的研究；第四，保护性耕作机具的开发生产向专业化、复式化、大型化、产业化、智能化的方向发展。

三、保护性耕作制度的效益

（一）社会效益

保护性耕作由于秸秆覆盖保护土壤不受雨滴拍击，避免结壳，以及秸秆残茬减缓径流速度，使雨水入渗的时间增加，可以减少地表径流量水分流60%左右；由于秸秆覆盖使地面温度降低，风速减小，冬小麦休闲期内保护性耕作比传统耕作地蒸发减少10%-12%。保护性耕作的休闲期蓄水量高于传统耕作16%-19%，水分利用效率平均高于传统耕作15%-17%，并减少水蚀土壤流失80%左右。

（二）生态效益

1.我国农业持续发展面临的问题

（1）北方旱区水资源短缺日益严重。我国是主要的干旱国家之一。干旱、半干旱及半湿润偏旱地区的面积占国土面积的53.1%，分布在昆仑山、秦岭、淮河以北的16个省、市、自治区，目前旱作农业的面积约3400万hm2。旱灾已经成为制约我国农业生产发展的主要因素，每年因干旱减产造成的损失超过各种自然灾害总损失的60%。

（2）农田水土流失和风蚀沙化十分严重。近几年，由于过度的开垦及不适当的耕作方式，植被破坏、土地沙漠化愈来愈快，沙尘暴发生的频率愈来愈高，次数逐年上升，上世纪50年代5次，60年代8次，70年代13次，80年代14次，90年代23次。尤其是2000年春季，北方连续10次出现大范围的沙尘暴天气，横扫了大半个中国，严重影响了工农业生产和城乡人民群众的生活。每年因土地退化、沙化造成的直接经济损失达540亿元。荒漠化面积则已经占国土面积的28%，而且还以每年2460km2的速度迅速扩展。

（3）耕地面积逐步减少，而且减少幅度有逐年增大的趋势。随着经济的发展，城镇化、工业化水平的不断提高，耕地减少的趋势仍将继续并进一步加剧。从发展的观点分析，随着经济国际化和城镇化进程的不断加速推进，在相当长一段时间内，耕地逐年减少的趋势将进一步加剧，特别是农业结构战略性调整的日益深入和生态建设的不断发展，种植业生产将呈现园艺产业和其他高效优势产品生产规模持续扩大、粮食生产规模逐渐缩减的趋向。

2.保护性耕作制度的生态效益

（1）抑制农田扬尘，治理沙尘暴。保护性耕作通过秸秆覆盖地表、降低风速，根茬固土、秸秆挡土，以及增加土壤水分，改善团粒结构，从而有效地减少农田扬尘。中国农业大学在河北坝上的试验研究表明，保护性耕作可以减少农田扬尘50％-60%，减少农田扬尘60-120万吨。

（2）减少水土流失，增强抗旱节水能力。保护性耕作通过地表覆盖、深松少耕，可以增加降水入渗，减少地表径流和无效蒸发，增强抗旱节水能力。中国农业大学在山西多年测试结果，保护性耕作减少地表径流量50％-60%、减少土壤流失80%，减少水土流失3000-6000万吨。

（3）提高耕地质量，减少温室气体排放。目前我国耕地质量不高，有2/3的耕地是中低产田，水土流失、沙化严重，有机质含量下降，实施保护性耕作可以保土、保水、保肥，提高耕地质量；可以减少农田扬尘和秸秆焚烧，减少温室气体排放，减少二氧化碳等温室气体排放量达124-259万吨，实现农业可持续发展。

（三）经济效益

1.节约农业生产成本，增加粮食产量，促进农民增收

传统铧式犁翻耕作业工序多，用工量大、能耗高，使作业成本居高不下。如传统旱作玉米生产，需要11道工序，每亩作业成本约90-100元。而玉米保护性耕作只需要5-6道工序，降低生产成本20-50元。保护性耕作还可提高粮食产量13％-17%，农民收入增加。通过实施保护性耕作，年增产粮食40-120万吨，节省灌溉用水12-18亿立方米，节省用工1.2-3亿个，节约生产成本9-11亿元，节本增收总效益15-23亿元。

2.保护性耕作制度的增产机理分析

（1）增加土壤水分。传统耕作地面没有秸秆保护，在雨水直接拍击下，表面很容易结壳而产生径流，雨水消耗分三部分：其一是径流消耗，它是指在降雨的时候，雨水还没有入渗到地里，就以地表径流的形式流走了，是无用的损失；其二是地表蒸发，也是无效的消耗；第三才是供给作物生长的有效耗水。根据测定，我国北方地区平地径流占降雨的10%左右，坡地可以达到30%多，蒸发量占降雨的60％～80%，有效耗水占10％～20%。要想增加有效水分，只能减少径流、减少蒸发。保护性耕作强调秸秆覆盖效果，能减少水蚀，减少地表径流。另一方面，因秸秆覆盖明显减轻了阳光直射地面，降低了风力直接吹拂地面，土壤里的水分蒸发也因地表之上的秸秆覆盖增加了阻隔层，降低蒸发散失的速度，使蒸发减少。

（2）提高土壤肥力。保护性耕作提高土壤有机质、速效氮、速效钾。通过把大量秸秆通过覆盖的方式还田，直接增加有机质。减少耕作特别是取消翻耕，可以间接增加有机质。美国长期调查结果看，翻耕减少有机质，免耕则增加土壤有机质。其机理主要是翻耕时，土壤中的有机碳与空气接触被氧化，形成气态CO2而释放到大气中去了。某项目区土壤有机质平均每年增加0.03%，速效氮每年提高1.2%，速效钾每年提高0.8%。

四、保护性耕作推广中存在的问题与对策

（一）存在的问题

1.播种质量问题

由于地表不平整、覆盖物分布不均等原因，有可能出现播种深浅不一，种子分布不均，甚至缺苗断垄等问题。必须注意从改进播种机性能、改善地表状态两方面来解决。

2.病、虫、草害控制问题

传统耕作制度下，耕翻和中耕有翻埋杂草作用，而保护性耕作相对来说失去了一项控制杂草的措施，杂草危害则成为突出问题；同时保护性耕作使农田地表残留较多的残茬和秸秆，为某些农田害虫和植物病原体提供了寄居和栖息场所，而且土壤水分、通气性和温度等变化也都对病虫活动产生影响。因此，病、虫、草害的防治工作也更加重要，尤其在有灌溉条件的地区。

3.施肥问题

采用保护性耕作，基肥不能很好地施入，易造成脱肥等现象。应根据不同作物，经试验研究建立在保护性耕作制度下的施肥体系。

4.适应范围

适合的降雨量范围：年降雨量250～800mm；适合的气候温度范围：由于春季播种时保护性耕作的地温比翻耕无覆盖地低1-2℃，可能会对玉米等喜温作物出苗产生不利影响，建议温度低于年均7℃的地方，推广要慎重。对耐寒春小麦等作物，一般影响不大；适合的土壤类型：一般没有什么限制，但对粘重排水性能差的土壤实施保护性耕作要慎重。

5.技术体系不够成熟, 农机具系统不够完善

机械化技术在保护性耕作技术体系中占有十分重要的地位，没有相应的符合农艺要求的农机具，就不可能实现保护性耕作的发展。同时保护性耕作是由机械和播种技术、施肥技术、覆盖技术、轮作倒茬技术、作物栽培技术和虫草灾害控制技术等农艺措施组成，它们应如何优化组合，提高资源利用效率，保护生态环境，是应注意和研究的主要内容之一。

（二）对策与建议

1.政府重视是保护性耕作快速发展的保障

目前，我国保护性耕作应用面积不足总耕地面积的1％，远没有发挥出保护性耕作的效应。各级政府应对保护性耕作予以高度重视，将其纳入国民经济和社会发展计划，列入政府工作的重要议事日程。要在政策和投入上加大支持力度，把保护性耕作纳入农业重大科研和推广项目中，长期予以支持，并从生态补偿角度建立相应的补贴推广政策，从而调动各地推广应用保护性耕作的主动性和积极性。结合农业和农村经济的发展目标，分步确立阶段实施目标，采取有效措施，推进保护性耕作技术的大面积应用。建议在保护性耕作示范推广之初，设立项目支持或者政策扶持引导农民采用保护性耕作技术，国家对购买保护性耕作机具的农民给予一定的补贴。

2.免耕播种机是大面积推广保护性耕作的前提

我国地域辽阔，农业生产条件差异较大，保护性耕作的推广应用对机具的适应性要求高，目前除一年一熟地区小麦、玉米保护性耕作配套免耕播种机较成熟外，适合我国其它地区的免耕播种机亟待研究开发。为适应我国保护性耕作大规模推广应用的需要，必须加快研制、筛选大批性能可靠的免耕播种机和其它机具作为技术保障。当务之急，应首先解决的两大技术是免耕播种机和除草剂，为大面积推广保护性耕作制度提供前提。

3.加快保护性耕作配套机具等方面的试验创新

在保护性耕作实施过程中，加快适应不同类型区域、不同作物的保护性耕作技术模式、病虫草害防治方法、配套机具等方面的试验创新，是解决我国保护性耕作示范推广中的关键问题，是支持和保障保护性耕作技术广泛应用的重要举措。

4.加强宣传教育，搞好示范区建设,提高广大农民的认识

农业推广部门应充分利用各种新闻媒体,深入开展保护性耕作技术的宣传教育活动，扩大保护性耕作技术的社会影响。同时，应加强对农民全方位的培训,提高广大农民群众的认识。各地区应根据实际情况,选择自然条件较好、机械化程度较高、群众积极性高的区域作为示范区，制定出切实可行的实施方案，层层签订责任书,明确责任,年终进行验收评比, 奖惩兑现。

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Ecological and Economic Results of Protective Cropping System

Zhao Huohua

(College of Economy and Trade, Shihezi University, Shihezi, Xinjiang, 832000)

Abstract：This article starts with the meaning and contents of protective cropping system, analyzes its ecological and economic results, and puts forward relevant solutions to problems related with extending the protective cropping system.

Key Words：protective cropping；ecological result；economic result