西部需要实施保护性耕作制度91

最近的研究报告指出，人类消费的食物

99%

是由土地生产的。土壤的退化导

致每年有

200

万至

1200

万公顷，即世界上

0.3

–

0.8%

的可耕地，不再适

合农业生产

;

而在土壤退化的总面积中，

84%

是由风和水的侵蚀造成的。因

此必须采取合理的土壤管理方式来保护土壤，以避免更多的土壤退化，保持

土壤资源的长期生产力，来满足未来世界对食物和纤维的需求。

为了解决土壤因为风和水的侵蚀而退化的问题，需要建立相应的土壤和

作物管理制度，以便在土壤中保留足够的作物秸秆，这些秸秆应该全部或部

分地固定在土壤表面。人们早已了解这方面的知识，不过直到最近，才研发

出必要的技术，能使保护性耕作制度在加拿大西部平原实施。

加拿大有一份完整的有关

年代土壤退化程度的纪录。加拿大政府制

定了一些重要的行动计划和方案，来解决了土壤退化的问题。这些计划和方

案并与农场的创新举措相结合。加拿大积极推行保护性耕作制度，因为它提

供了解决土壤退化的最佳方案。加拿大农场从

年代开始实施保护性耕作

制度，在

年代初得到了迅速推广。

伯纳德和孙鸿烈

（

2002

）撰文描述了最近中国土壤退化的状况，并指

出日益严重的沙漠化问题。根据加拿大的经验，我们相信中国的农牧民也将

会采用保护性耕作制度，但是他们需要一定的时间来评估这种改革带来的风

险和效益，同时学习相关的新技术和生产方法。

土壤退化的问题和解决方案

问题

以往加拿大西部平原采用的是连续翻耕制度。导致土壤侵蚀

的主要原因之一是过度耕作。由于播种设备不适合土壤表面的秸秆和直立的

作物残茬，因此农民不得不通过耕作掩埋部分作物秸秆，以确保播种设备能

够正常运作。秋季的过度耕作导致了土壤的粉化，使土壤表面得不到作物秸

秆的保护，因此很容易受到风和水的侵蚀。

解决方案

：主要解决方案之一是减少耕作的次数，确保有足够的作物

秸秆留在土壤表面，以保护表面的土壤，并保证种子与土壤的正常接触，确

保作物适当的出苗率。另一个解决方案是研发气动式输送播种机，这种播种

机甚至在土壤表面秸秆覆盖和直立残茬较密的情况下也能适当播种。采用这

种技术后，农民就能同时进行播种和耕作，以控制杂草。这种耕作方法还能

够确保土壤表面保留足够的秸秆，以防止土壤受到风和水的侵蚀。

问题

：在加拿大西部平原比较干旱的地区，由于缺水，农民采用作物

休耕制度以储存土壤中更多的水份以备下期作物使用，并在休耕季节通过土

壤有机物的矿化，为后期作物提供更多的可利用氮养份。休耕期就是指有一

季的时间不生产作物。由于农民在休耕季节采用机械耕作的方法来进行杂草

控制，从而导致了作物秸秆的损失和土壤的碎化，造成土壤更容易受到风和

水的侵蚀。随着时间的推移，人们还发现了另几种形式的土壤退化，即土壤

有机质的减少、土壤的盐碱化以及氮渗透到了作物根部以下的位置等等。人

们还发现，甚至在休耕地上，土壤里矿化的氮在逐步减少，因而必须在休耕

过的土地上补充氮以保持农作物的产量。

解决方案

：在采用休耕制度的较干旱的西部平原地区，人们观察到，

休耕制度重大的变化之一，是从传统的耕作制度控制除草转变为农药措施。

这个转变经历了几个阶段，直到除草剂的使用，比如草甘膦，比夏季休耕期

控制杂草的耕作措施更具有经济优势。由于除草剂的使用保留了土壤表面的

秸秆和土壤中的残根，因此可以保护土壤不受风和水的侵蚀。同时也减少了

但并未彻底解决氮渗透的问题。当除草剂的使用与一次操作完成播种和耕作

的气动式输送播种机相结合时，就可以确保在作物生长到能够保护土壤之前

地表有足够的秸秆覆盖。多年来，保护性耕作制度得到逐步开展从而使土壤

保持更多的水份。人们观察到耕作制度逐渐从休耕制度转变到连作制度，并

且更明显的呈现出作物多样性。

加拿大的范例

加拿大在

年代就开始了对西部平原进行许多关于土地耕作方面的研

究，以比较保护性耕作制度与当时采用的传统耕作制度的效益，这些研究在

年代得到了进一步的拓展。最近加拿大对西部平原半干旱与半湿润地区

之间的中间地带进行了研究。这一研究定量地比较了一个有

年实验结

果，包括

种耕作方式（免耕，少耕和传统耕作）和

种

年循环的不同作

物轮作体系（春小麦

–

春小麦

–

冬小麦

–

休耕；春小麦

–

春小麦

–

亚麻

–

冬小麦；春小麦

–

亚麻

–冬小麦

–

豌豆）的农艺和经济

效益。研究结果显示，保护性耕作（少耕和免耕）在留有谷物残茬的土地上

种植的豌豆、亚麻和春小麦的产量比传统耕作的产量分别增加了

，

12.5%

和

7.4%

。产量增长的主要原因是

–

厘米土层中的土壤水份增加了。

大体上说，在豌豆、亚麻、冬小麦和春小麦生长中，雨水的利用率分别为

，

72%

，

67%

和

65%

。这说明了作物生长季节（

–

月份）降雨量的变

化对谷物产量产生重大影响。保护性耕作制度带来的积极效果在各种各样的

作物生长条件下都表现了出来。研究结果还表明，在传统耕作体系条件下形

成的有关作物生产制度方面的知识也适用于保护性耕作制度。经济分析显

示，保护性耕作制度不仅产生了极佳的效果，而且降低了总体生产风险。

加拿大的经验

在开展保护性耕作制度研究和观察保护性耕作制度的发展及农民采用保

护性耕作制度方法的过程中，有以下几个重要的原则，以及一些意料之外的

效益。

保护性耕作制度的主要原则之一，作物秸秆处理是保护性耕作制度取得

成功的关键。当作物秸秆直立留在土壤中，或者覆盖在土壤表面，有必要采

取适当的秸秆处理方法，避免作物秸秆妨碍播种和出苗。在加拿大西部平原

地区，通常将作物秸秆粉碎，并将粉碎的秸秆均匀地铺撒在土壤表面，这项

工作一般是在收获作业时同时进行的。早期保护性耕作制度之所以不能成功

地被采用，完全归因于非常差的作物秸秆管理。

保护性耕作制度另一个主要原则是作物轮作。轮作可以用来控制作物的

根部、叶部病害和某些虫害。轮作还能保证地表有不同类型的秸秆覆盖，从

而可以简化秸秆的处理。例如，在油菜之类的作物秸秆的土地上播种，比在

谷物秸秆的土地上播种要容易得多。又如，豌豆秸秆因含氮量高，腐烂的速

度比谷物秸秆要快。

土壤表面作物秸秆的存在，也给养份管理尤其是氮肥的管理带来了困

难。然而，如果在播种的时候将氮肥施在地表秸秆以下与土壤接触而与种子

分离，氮肥的效果将会更好，并能避免种子发芽和出苗方面的问题。

另一个重要原则是采用适当的播种设备。这种播种设备必须具备合理的

配置和技术规范，使开沟器能够深入到没有搅动的土层中，并能在不同作物

秸秆覆盖量较大的情况下顺利播种。这种播种机还必须能够在一次作业完成

播种和施肥时，将种子和肥料分开来，以免损伤种子的发芽和幼苗的出土。

这种播种机必须能够均匀和浅层播种。关于少耕和免耕生产系统的播种设备

的设计，已经形成了一些通用标准。这些标准包括开沟器在同一个横梁上的

最小距离，机架上横梁之间的距离，以及土壤表面与机架之间的最小距离

等。设计机架时还必须注意避免出现狭窄夹点，以免导致作物秸秆被卡住。

如果保护性耕作制度意味着部分或全部取消耕作，那么就需要采取其它

形式来控制杂草，通常采用的是除草剂。进行杂草控制时必须特别小心和谨

慎。如果严格遵循并且清楚地懂得上述原则，保护性耕作制度就能够取得成

功。

随着保护性耕作制度在加拿大西部平原上的逐步发展，我们还发现它所

带来的另外一些重要的好处。例如，对比较干旱的西部平原地区作物秸秆留

茬高度的研究显示，在留有高度为

–

厘米作物秸秆的土地上种植春

小麦、豌豆、小扁豆和鹰嘴豆等作物时，谷物产量和水的利用率都能得到提

高。另外，保护性耕作制度还能增加土壤中有机碳的含量，从而提高了土壤

的质量，并使土壤成为吸纳重要的温室气体，即二氧化碳的场所。

对中国的潜在好处

中国西部目前面临着日益恶化的沙尘暴等问题，这与

年代和更早时

期加拿大西部平原的情况非常相似。导致出现这些问题的部分原因是不适当

的土壤管理措施。因此实施保护性耕作制度为解决这些问题提供了重要方

案。这对中国粮食生产的长远可持续性发展是十分重要的。减少沙尘暴也能

降低对人体健康的危害。正如在加拿大平原上看到的那样，保护性耕作制度

不仅能够保护土壤，而且能够长远地提高土壤的质量、生产力和总体经济效

益。

结论

中国西部的气候与加拿大西部平原有着许多相似之处。保护性耕作制度

在加拿大西部平原的许多地区已经成功地得到了实施和推广，有关保护性耕

作制度的知识、原则、技术和方法，在很大程度上也适用于中国西部地区。

加拿大成功的经验也有助于帮助中国的大型和小型农场实施保护性耕作制

度。保护性耕作制度的关键是将作物秸秆保留在土地上。这对中国来说是个

重大的挑战，因为中国的农民在很大程度上依赖作物秸秆作为牲畜的饲料，

也是家用燃料的一个来源。

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