為什么加拿大西部平原和中國(guó)西部需要實(shí)施保護(hù)性耕作制度？

1、為什么加拿大西部平原和中國(guó)西部需要實(shí)施保護(hù)性耕作制度？蓋 拉馮德a，布萊恩 麥康奇b，馬克 斯塔伯格ba加拿大農(nóng)業(yè)及農(nóng)業(yè)食品部，薩斯喀徹溫省印第安黑德市760信箱b加拿大農(nóng)業(yè)及農(nóng)業(yè)食品部，薩斯喀徹溫省斯維夫特卡倫特市1030信箱引言最近的研究報(bào)告指出，人類消費(fèi)的食物99%是由土地生產(chǎn)的。土壤的退化導(dǎo)致每年有200萬(wàn)至1200萬(wàn)公頃，即世界上0.3 0.8%的可耕地，不再適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn); 而在土壤退化的總面積中，84%是由風(fēng)和水的侵蝕造成的。因此必須采取合理的土壤管理方式來(lái)保護(hù)土壤，以避免更多的土壤退化，保持土壤資源的長(zhǎng)期生產(chǎn)力，來(lái)滿足未來(lái)世界對(duì)食物和纖維的需求。為了解決土壤因?yàn)轱L(fēng)和水的侵蝕而退化

2、的問(wèn)題，需要建立相應(yīng)的土壤和作物管理制度，以便在土壤中保留足夠的作物秸稈，這些秸稈應(yīng)該全部或部分地固定在土壤表面。人們?cè)缫蚜私膺@方面的知識(shí)，不過(guò)直到最近，才研發(fā)出必要的技術(shù)，能使保護(hù)性耕作制度在加拿大西部平原實(shí)施。加拿大有一份完整的有關(guān)80年代土壤退化程度的紀(jì)錄。加拿大政府制定了一些重要的行動(dòng)計(jì)劃和方案，來(lái)解決了土壤退化的問(wèn)題。這些計(jì)劃和方案并與農(nóng)場(chǎng)的創(chuàng)新舉措相結(jié)合。加拿大積極推行保護(hù)性耕作制度，因?yàn)樗峁┝私鉀Q土壤退化的最佳方案。加拿大農(nóng)場(chǎng)從70年代開(kāi)始實(shí)施保護(hù)性耕作制度，在90年代初得到了迅速推廣。伯納德和孫鴻烈 （2002）撰文描述了最近中國(guó)土壤退化的狀況，并指出日益嚴(yán)重的沙漠化問(wèn)題。根

3、據(jù)加拿大的經(jīng)驗(yàn)，我們相信中國(guó)的農(nóng)牧民也將會(huì)采用保護(hù)性耕作制度，但是他們需要一定的時(shí)間來(lái)評(píng)估這種改革帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)和效益，同時(shí)學(xué)習(xí)相關(guān)的新技術(shù)和生產(chǎn)方法。土壤退化的問(wèn)題和解決方案問(wèn)題1: 以往加拿大西部平原采用的是連續(xù)翻耕制度。導(dǎo)致土壤侵蝕的主要原因之一是過(guò)度耕作。由于播種設(shè)備不適合土壤表面的秸稈和直立的作物殘茬，因此農(nóng)民不得不通過(guò)耕作掩埋部分作物秸稈，以確保播種設(shè)備能夠正常運(yùn)作。秋季的過(guò)度耕作導(dǎo)致了土壤的粉化，使土壤表面得不到作物秸稈的保護(hù)，因此很容易受到風(fēng)和水的侵蝕。解決方案1：主要解決方案之一是減少耕作的次數(shù)，確保有足夠的作物秸稈留在土壤表面，以保護(hù)表面的土壤，并保證種子與土壤的正常接觸，確保

4、作物適當(dāng)?shù)某雒缏?。另一個(gè)解決方案是研發(fā)氣動(dòng)式輸送播種機(jī)，這種播種機(jī)甚至在土壤表面秸稈覆蓋和直立殘茬較密的情況下也能適當(dāng)播種。采用這種技術(shù)后，農(nóng)民就能同時(shí)進(jìn)行播種和耕作，以控制雜草。這種耕作方法還能夠確保土壤表面保留足夠的秸稈，以防止土壤受到風(fēng)和水的侵蝕。問(wèn)題 2：在加拿大西部平原比較干旱的地區(qū)，由于缺水，農(nóng)民采用作物休耕制度以儲(chǔ)存土壤中更多的水份以備下期作物使用，并在休耕季節(jié)通過(guò)土壤有機(jī)物的礦化，為后期作物提供更多的可利用氮養(yǎng)份。休耕期就是指有一季的時(shí)間不生產(chǎn)作物。由于農(nóng)民在休耕季節(jié)采用機(jī)械耕作的方法來(lái)進(jìn)行雜草控制，從而導(dǎo)致了作物秸稈的損失和土壤的碎化，造成土壤更容易受到風(fēng)和水的侵蝕。隨著時(shí)間

5、的推移，人們還發(fā)現(xiàn)了另幾種形式的土壤退化，即土壤有機(jī)質(zhì)的減少、土壤的鹽堿化以及氮滲透到了作物根部以下的位置等等。人們還發(fā)現(xiàn)，甚至在休耕地上，土壤里礦化的氮在逐步減少，因而必須在休耕過(guò)的土地上補(bǔ)充氮以保持農(nóng)作物的產(chǎn)量。解決方案 2：在采用休耕制度的較干旱的西部平原地區(qū)，人們觀察到，休耕制度重大的變化之一，是從傳統(tǒng)的耕作制度控制除草轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)藥措施。這個(gè)轉(zhuǎn)變經(jīng)歷了幾個(gè)階段，直到除草劑的使用，比如草甘膦，比夏季休耕期控制雜草的耕作措施更具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。由于除草劑的使用保留了土壤表面的秸稈和土壤中的殘根，因此可以保護(hù)土壤不受風(fēng)和水的侵蝕。同時(shí)也減少了但并未徹底解決氮滲透的問(wèn)題。當(dāng)除草劑的使用與一次操作完成

6、播種和耕作的氣動(dòng)式輸送播種機(jī)相結(jié)合時(shí)，就可以確保在作物生長(zhǎng)到能夠保護(hù)土壤之前地表有足夠的秸稈覆蓋。多年來(lái)，保護(hù)性耕作制度得到逐步開(kāi)展從而使土壤保持更多的水份。人們觀察到耕作制度逐漸從休耕制度轉(zhuǎn)變到連作制度，并且更明顯的呈現(xiàn)出作物多樣性。加拿大的范例加拿大在60年代就開(kāi)始了對(duì)西部平原進(jìn)行許多關(guān)于土地耕作方面的研究，以比較保護(hù)性耕作制度與當(dāng)時(shí)采用的傳統(tǒng)耕作制度的效益，這些研究在80年代得到了進(jìn)一步的拓展。最近加拿大對(duì)西部平原半干旱與半濕潤(rùn)地區(qū)之間的中間地帶進(jìn)行了研究。這一研究定量地比較了一個(gè)有12 年實(shí)驗(yàn)結(jié)果，包括3種耕作方式（免耕，少耕和傳統(tǒng)耕作）和3種4年循環(huán)的不同作物輪作體系（春小麥 春小麥

7、 冬小麥 休耕；春小麥 春小麥 亞麻 冬小麥；春小麥 亞麻 冬小麥 豌豆）的農(nóng)藝和經(jīng)濟(jì)效益。研究結(jié)果顯示，保護(hù)性耕作（少耕和免耕）在留有谷物殘茬的土地上種植的豌豆、亞麻和春小麥的產(chǎn)量比傳統(tǒng)耕作的產(chǎn)量分別增加了7%，12.5%和7.4%。產(chǎn)量增長(zhǎng)的主要原因是0 30厘米土層中的土壤水份增加了。大體上說(shuō)，在豌豆、亞麻、冬小麥和春小麥生長(zhǎng)中，雨水的利用率分別為73%，72%，67%和65%。這說(shuō)明了作物生長(zhǎng)季節(jié)（5 8月份）降雨量的變化對(duì)谷物產(chǎn)量產(chǎn)生重大影響。保護(hù)性耕作制度帶來(lái)的積極效果在各種各樣的作物生長(zhǎng)條件下都表現(xiàn)了出來(lái)。研究結(jié)果還表明，在傳統(tǒng)耕作體系條件下形成的有關(guān)作物生產(chǎn)制度方面的知識(shí)也適用

8、于保護(hù)性耕作制度。經(jīng)濟(jì)分析顯示，保護(hù)性耕作制度不僅產(chǎn)生了極佳的效果，而且降低了總體生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。加拿大的經(jīng)驗(yàn)在開(kāi)展保護(hù)性耕作制度研究和觀察保護(hù)性耕作制度的發(fā)展及農(nóng)民采用保護(hù)性耕作制度方法的過(guò)程中，有以下幾個(gè)重要的原則，以及一些意料之外的效益。保護(hù)性耕作制度的主要原則之一，作物秸稈處理是保護(hù)性耕作制度取得成功的關(guān)鍵。當(dāng)作物秸稈直立留在土壤中，或者覆蓋在土壤表面，有必要采取適當(dāng)?shù)慕斩捥幚矸椒ǎ苊庾魑锝斩挿恋K播種和出苗。在加拿大西部平原地區(qū)，通常將作物秸稈粉碎，并將粉碎的秸稈均勻地鋪撒在土壤表面，這項(xiàng)工作一般是在收獲作業(yè)時(shí)同時(shí)進(jìn)行的。早期保護(hù)性耕作制度之所以不能成功地被采用，完全歸因于非常差的作物秸稈

9、管理。保護(hù)性耕作制度另一個(gè)主要原則是作物輪作。輪作可以用來(lái)控制作物的根部、葉部病害和某些蟲害。輪作還能保證地表有不同類型的秸稈覆蓋，從而可以簡(jiǎn)化秸稈的處理。例如，在油菜之類的作物秸稈的土地上播種，比在谷物秸稈的土地上播種要容易得多。又如，豌豆秸稈因含氮量高，腐爛的速度比谷物秸稈要快。土壤表面作物秸稈的存在，也給養(yǎng)份管理尤其是氮肥的管理帶來(lái)了困難。然而，如果在播種的時(shí)候?qū)⒌适┰诘乇斫斩捯韵屡c土壤接觸而與種子分離，氮肥的效果將會(huì)更好，并能避免種子發(fā)芽和出苗方面的問(wèn)題。另一個(gè)重要原則是采用適當(dāng)?shù)牟シN設(shè)備。這種播種設(shè)備必須具備合理的配置和技術(shù)規(guī)范，使開(kāi)溝器能夠深入到?jīng)]有攪動(dòng)的土層中，并能在不同作物秸

10、稈覆蓋量較大的情況下順利播種。這種播種機(jī)還必須能夠在一次作業(yè)完成播種和施肥時(shí)，將種子和肥料分開(kāi)來(lái)，以免損傷種子的發(fā)芽和幼苗的出土。這種播種機(jī)必須能夠均勻和淺層播種。關(guān)于少耕和免耕生產(chǎn)系統(tǒng)的播種設(shè)備的設(shè)計(jì)，已經(jīng)形成了一些通用標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)包括開(kāi)溝器在同一個(gè)橫梁上的最小距離，機(jī)架上橫梁之間的距離，以及土壤表面與機(jī)架之間的最小距離等。設(shè)計(jì)機(jī)架時(shí)還必須注意避免出現(xiàn)狹窄夾點(diǎn)，以免導(dǎo)致作物秸稈被卡住。如果保護(hù)性耕作制度意味著部分或全部取消耕作，那么就需要采取其它形式來(lái)控制雜草，通常采用的是除草劑。進(jìn)行雜草控制時(shí)必須特別小心和謹(jǐn)慎。如果嚴(yán)格遵循并且清楚地懂得上述原則，保護(hù)性耕作制度就能夠取得成功。隨著保護(hù)性

11、耕作制度在加拿大西部平原上的逐步發(fā)展，我們還發(fā)現(xiàn)它所帶來(lái)的另外一些重要的好處。例如，對(duì)比較干旱的西部平原地區(qū)作物秸稈留茬高度的研究顯示，在留有高度為30 35厘米作物秸稈的土地上種植春小麥、豌豆、小扁豆和鷹嘴豆等作物時(shí)，谷物產(chǎn)量和水的利用率都能得到提高。另外，保護(hù)性耕作制度還能增加土壤中有機(jī)碳的含量，從而提高了土壤的質(zhì)量，并使土壤成為吸納重要的溫室氣體，即二氧化碳的場(chǎng)所。對(duì)中國(guó)的潛在好處中國(guó)西部目前面臨著日益惡化的沙塵暴等問(wèn)題，這與70年代和更早時(shí)期加拿大西部平原的情況非常相似。導(dǎo)致出現(xiàn)這些問(wèn)題的部分原因是不適當(dāng)?shù)耐寥拦芾泶胧?。因此?shí)施保護(hù)性耕作制度為解決這些問(wèn)題提供了重要方案。這對(duì)中國(guó)糧食生產(chǎn)的長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)性發(fā)展是十分重要的。減少沙塵暴也能降低對(duì)人體健康的危害。正如在加拿大平原上看到的那樣，保護(hù)性耕作制度不僅能夠保護(hù)土壤，而且能夠長(zhǎng)遠(yuǎn)地提高土壤的質(zhì)量、生產(chǎn)力和總體經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)論中國(guó)西部的氣候與加拿大西部平原有著許多相似之處。保護(hù)性耕作制度在加拿大西部平原的許多地區(qū)已經(jīng)成功地得到了實(shí)施和推廣，有關(guān)保護(hù)性耕作制度的知識(shí)、原則、技術(shù)和方法，在很大程度上也適用于中國(guó)西部地區(qū)。加拿大成功