為什么加拿大西部平原和中國西部需要實施保護性耕作制度？

1、為什么加拿大西部平原和中國西部需要實施保護性耕作制度？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告指出，人類消費的食物99%是由土地生產(chǎn)的。土壤的退化導致每年有200萬至1200萬公頃，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%是由風和水的侵蝕造成的。因此必須采取合理的土壤管理方式來保護土壤，以避免更多的土壤退化，保持土壤資源的長期生產(chǎn)力，來滿足未來世界對食物和纖維的需求。為了解決土壤因為風和水的侵蝕而退化

2、的問題，需要建立相應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，這些秸稈應該全部或部分地固定在土壤表面。人們早已了解這方面的知識，不過直到最近，才研發(fā)出必要的技術，能使保護性耕作制度在加拿大西部平原實施。加拿大有一份完整的有關80年代土壤退化程度的紀錄。加拿大政府制定了一些重要的行動計劃和方案，來解決了土壤退化的問題。這些計劃和方案并與農(nóng)場的創(chuàng)新舉措相結合。加拿大積極推行保護性耕作制度，因為它提供了解決土壤退化的最佳方案。加拿大農(nóng)場從70年代開始實施保護性耕作制度，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土壤退化的狀況，并指出日益嚴重的沙漠化問題。根

3、據(jù)加拿大的經(jīng)驗，我們相信中國的農(nóng)牧民也將會采用保護性耕作制度，但是他們需要一定的時間來評估這種改革帶來的風險和效益，同時學習相關的新技術和生產(chǎn)方法。土壤退化的問題和解決方案問題1: 以往加拿大西部平原采用的是連續(xù)翻耕制度。導致土壤侵蝕的主要原因之一是過度耕作。由于播種設備不適合土壤表面的秸稈和直立的作物殘茬，因此農(nóng)民不得不通過耕作掩埋部分作物秸稈，以確保播種設備能夠正常運作。秋季的過度耕作導致了土壤的粉化，使土壤表面得不到作物秸稈的保護，因此很容易受到風和水的侵蝕。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?shù)某雒缏?。另一個解決方案是研發(fā)氣動式輸送播種機，這種播種機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播種。采用這種技術后，農(nóng)民就能同時進行播種和耕作，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，以防止土壤受到風和水的侵蝕。問題 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)通過土壤有機物的礦化，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間不生產(chǎn)作物。由于農(nóng)民在休耕季節(jié)采用機械耕作的方法來進行雜草控制，從而導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和水的侵蝕。隨著時間

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，因而必須在休耕過的土地上補充氮以保持農(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。這個轉(zhuǎn)變經(jīng)歷了幾個階段，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)濟優(yōu)勢。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，因此可以保護土壤不受風和水的侵蝕。同時也減少了但并未徹底解決氮滲透的問題。當除草劑的使用與一次操作完成

6、播種和耕作的氣動式輸送播種機相結合時，就可以確保在作物生長到能夠保護土壤之前地表有足夠的秸稈覆蓋。多年來，保護性耕作制度得到逐步開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年代就開始了對西部平原進行許多關于土地耕作方面的研究，以比較保護性耕作制度與當時采用的傳統(tǒng)耕作制度的效益，這些研究在80年代得到了進一步的拓展。最近加拿大對西部平原半干旱與半濕潤地區(qū)之間的中間地帶進行了研究。這一研究定量地比較了一個有12 年實驗結果，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)濟效益。研究結果顯示，保護性耕作（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，在豌豆、亞麻、冬小麥和春小麥生長中，雨水的利用率分別為73%，72%，67%和65%。這說明了作物生長季節(jié)（5 8月份）降雨量的變化對谷物產(chǎn)量產(chǎn)生重大影響。保護性耕作制度帶來的積極效果在各種各樣的作物生長條件下都表現(xiàn)了出來。研究結果還表明，在傳統(tǒng)耕作體系條件下形成的有關作物生產(chǎn)制度方面的知識也適用

8、于保護性耕作制度。經(jīng)濟分析顯示，保護性耕作制度不僅產(chǎn)生了極佳的效果，而且降低了總體生產(chǎn)風險。加拿大的經(jīng)驗在開展保護性耕作制度研究和觀察保護性耕作制度的發(fā)展及農(nóng)民采用保護性耕作制度方法的過程中，有以下幾個重要的原則，以及一些意料之外的效益。保護性耕作制度的主要原則之一，作物秸稈處理是保護性耕作制度取得成功的關鍵。當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?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，這項工作一般是在收獲作業(yè)時同時進行的。早期保護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。保護性耕作制度另一個主要原則是作物輪作。輪作可以用來控制作物的根部、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了困難。然而，如果在播種的時候?qū)⒌适┰诘乇斫斩捯韵屡c土壤接觸而與種子分離，氮肥的效果將會更好，并能避免種子發(fā)芽和出苗方面的問題。另一個重要原則是采用適當?shù)牟シN設備。這種播種設備必須具備合理的配置和技術規(guī)范，使開溝器能夠深入到?jīng)]有攪動的土層中，并能在不同作物秸

10、稈覆蓋量較大的情況下順利播種。這種播種機還必須能夠在一次作業(yè)完成播種和施肥時，將種子和肥料分開來，以免損傷種子的發(fā)芽和幼苗的出土。這種播種機必須能夠均勻和淺層播種。關于少耕和免耕生產(chǎn)系統(tǒng)的播種設備的設計，已經(jīng)形成了一些通用標準。這些標準包括開溝器在同一個橫梁上的最小距離，機架上橫梁之間的距離，以及土壤表面與機架之間的最小距離等。設計機架時還必須注意避免出現(xiàn)狹窄夾點，以免導致作物秸稈被卡住。如果保護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控制雜草，通常采用的是除草劑。進行雜草控制時必須特別小心和謹慎。如果嚴格遵循并且清楚地懂得上述原則，保護性耕作制度就能夠取得成功。隨著保護性

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)它所帶來的另外一些重要的好處。例如，對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，谷物產(chǎn)量和水的利用率都能得到提高。另外，保護性耕作制度還能增加土壤中有機碳的含量，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，即二氧化碳的場所。對中國的潛在好處中國西部目前面臨著日益惡化的沙塵暴等問題，這與70年代和更早時期加拿大西部平原的情況非常相似。導致出現(xiàn)這些問題的部分原因是不適當?shù)耐寥拦芾泶胧?。因此實施保護性耕作制度為解決這些問題提供了重要方案。這對中國糧食生產(chǎn)的長遠可持續(xù)性發(fā)展是十分重要的。減少沙塵暴也能降低對人體健康的危害。正如在加拿大平原上看到的那樣，保護性耕作制度不僅能夠保護土壤，而且能夠長遠地提高土壤的質(zhì)量、生產(chǎn)力和總體經(jīng)濟效益。結論中國西部的氣候與加拿大西部平原有著許多相似之處。保護性耕作制度在加拿大西部平原的許多地區(qū)已經(jīng)成功地得到了實施和推廣，有關保護性耕作制度的知識、原則、技術和方法，在很大程度上也適用于中國西部地區(qū)。加拿大成功