東北黑土區(qū)保護(hù)性耕作模式

1、東北黑土區(qū)保護(hù)性耕作模式主講：吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員劉武仁一、保護(hù)性耕作的意義（-）實(shí)行保護(hù)性耕作是農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的需要東北地區(qū)是我國(guó)黑土主要分布區(qū)，是我國(guó)重要的糧食生產(chǎn)基地，該區(qū)主要作物為玉米、大豆。耕 作方式為秋（春）季滅茬，23次鏟趟，地表極少有殘茬覆蓋，該區(qū)有大量剩余秸桿資源未充分利用，季風(fēng)性氣候嚴(yán)重，土壤風(fēng)蝕、水蝕重，陣性降雨帶走土壤， 持續(xù)高產(chǎn)高效比較困難，長(zhǎng)期種植高產(chǎn)作物，掠奪式經(jīng)營(yíng)，土壤環(huán)境變差，有機(jī)質(zhì)下降，水土流失嚴(yán)重，黑土年流失量1.3億噸，黑土層變 薄，50年代為59厘米，現(xiàn)僅為20厘米左右，耕層有機(jī)質(zhì)含量下降1/3 1/2 , 土壤結(jié)構(gòu) 惡化，土壤板結(jié)，耕性變差，保水保肥

2、性能下降。 所以推廣保護(hù)性耕作已刻不容緩。實(shí)行少免耕技術(shù)有如下特點(diǎn)：1、改善土壤耕性，增加土壤有機(jī)質(zhì)。2、增加土壤貯水性，改善土壤水分有效性。3、保護(hù)土壤，減少侵蝕。4、增加生物多樣性。5、改善空氣質(zhì)量。（二）實(shí)行保護(hù)性耕作是提高農(nóng)業(yè)生態(tài)效益的需要傳統(tǒng)耕作作業(yè)環(huán)節(jié)多，成本高，有機(jī)質(zhì)還田量低，耕層結(jié)構(gòu)變差，資源能源雙消耗。保護(hù)性 耕作與傳統(tǒng)耕作比較有如下優(yōu)點(diǎn)：1、降低地表涇流60%左右，減少水土流失80%o2、減少大風(fēng)沙60%左右。3、提高水分利用率17% 25%o4、種植春玉米增產(chǎn)16%,冬小麥增產(chǎn)13%。5、增加土壤肥力，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。6、節(jié)約人畜用工50%60%。7、提高經(jīng)濟(jì)效益，收

3、入增加20%- 30%。二、關(guān)于保護(hù)性耕作概念的界定（-）我國(guó)目前關(guān)于保護(hù)性耕作的界定：保護(hù)性耕作泛指保土保水的技術(shù)措施。1、以減少農(nóng)田土壤侵蝕、保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境為目的。2、通過(guò)少耕、免耕地表微地型改造及地表覆蓋技術(shù)為手段。3、實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益的協(xié)調(diào)發(fā)展。（二）從技術(shù)類型上分：1、改變微地形為主的等高耕作。2、改變土壤物理性狀為主的少耕/深松/免耕等。3、增加地面覆蓋為主的秸桿覆蓋/留茬/殘茬覆蓋等。（三）概念：地表覆蓋殘茬30%以上,少動(dòng)土高保續(xù)可持續(xù)的耕作技術(shù)。增效（經(jīng)濟(jì)效益/生態(tài)效益/社會(huì)效益）三、國(guó)外保護(hù)性耕作研究推廣現(xiàn)狀（一）北美地區(qū)應(yīng)用的重要保護(hù)性耕作類型1、免耕：

4、除播種外，不進(jìn)行任何形式的土壤耕作、化學(xué)除草，主要依靠于免耕播種機(jī)，播種、覆土、鎮(zhèn)壓（施肥、施藥）作業(yè)一次完成。2、條耕：條狀翻攪播種區(qū)域，翻攪帶不大于壟寬的1/3o3、壟耕：除播種和做壟外（播種攪動(dòng)不超過(guò)壟寬的1/3） 一般不進(jìn)行其它形式的土壤耕作，化學(xué)除草和機(jī)械除草相結(jié)合，作物秸桿留于壟溝，作壟可在春秋季節(jié)，播種時(shí)開(kāi)溝、覆土、鎮(zhèn)壓一次完成作業(yè)。4、留槎耕作：播種前或播種間全層擾動(dòng)耕層一次（深松或切耙），化學(xué)除草和/或機(jī)械除草相結(jié)合。5、少耕：全層擾動(dòng)耕層一次或以上，化學(xué)除草和/或機(jī)械除草相結(jié)合，作物秸桿覆蓋率小于30%旦大于15%（二）世界上保護(hù)性耕作的發(fā)展歷程20世紀(jì)3040年代：主要針

5、對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械化翻耕在水蝕、風(fēng)蝕方面存在的弊端進(jìn)行機(jī)具及耕法的改良，提出少耕、免耕及深松等保護(hù)耕作法，研制出深松鏟、鑿或犁等不翻土的農(nóng)機(jī)具。20世紀(jì)50年代后：機(jī)械化免耕技術(shù)與保護(hù)性植被覆蓋技術(shù)同步發(fā)展，帶來(lái)的雜草蔓延或覆蓋低溫等技術(shù)原因?qū)е略擁?xiàng)技術(shù)推廣緩慢。20世紀(jì)80年代以來(lái)：隨著耕作機(jī)械的改進(jìn)，（指深松耕）技術(shù)占全國(guó)耕地的62.2% o目前保護(hù)性耕作在蘇聯(lián)、加拿大、澳大利亞等國(guó)家的半干旱地區(qū)也開(kāi)始廣泛的推廣應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)迄今世界上約 有7200萬(wàn)公頃的耕地已經(jīng)開(kāi)展保護(hù)性農(nóng)業(yè)技術(shù)。除草劑以及作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，保護(hù)性耕作范圍不斷擴(kuò)大。美國(guó)2004年實(shí)行免耕、壟作、覆蓋耕作（指淺松留茬）和少耕四、

6、我國(guó)目前應(yīng)用的主要保護(hù)性耕作技術(shù)模式據(jù)中國(guó)耕作制度研究會(huì)1990年不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)各類保護(hù)性耕作技術(shù)應(yīng)用面積達(dá)2000萬(wàn)頃，以免耕套種占多數(shù)。其中麥田夏玉米免耕套 種與鐵茬播種占1/3,棉花與綠肥免耕特征免耕套種近1/3,水稻板田播麥、油菜、綠肥等約1/6,機(jī)械化深松和耙茬約1/6。2003年農(nóng)業(yè)部 組織進(jìn)行了機(jī)械化免耕加秸桿還田示范項(xiàng)目，涉及北方13個(gè)省市區(qū)的25個(gè)示范點(diǎn)，其中仍以秸桿翻入土壤為主，秸桿表面覆蓋的極少。（）東北地區(qū)的主要措施：從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，在原有的壟作基礎(chǔ)上由原來(lái)的壟翻改為平翻，改畜力為機(jī)械動(dòng)力，實(shí)行翻耕、深松 與耙茬相結(jié)合。作用目的：保墻、搶農(nóng)時(shí)，提高早春地溫，防

7、止風(fēng)蝕，為進(jìn)一步培肥地力，應(yīng)將秸桿還田與少免耕相結(jié)合，同時(shí)解決秸桿覆蓋條件 下地溫回升及作物出苗等技術(shù)問(wèn)題。（二）華北地區(qū)主要措施：實(shí)行兩熟制，秋季麥種前進(jìn)行土壤基本操作，多采用翻耕或旋耕，下茬免耕套種或免耕（缺茬）播種。機(jī)械化秸 桿還田尚在推廣中，秸桿仍以翻埋為主，地面覆蓋極少。20世紀(jì)70年代末期，原北京農(nóng)大引進(jìn)和試驗(yàn) 少免耕技術(shù)原量，并研制了我國(guó)第一代免 耕播種機(jī)，開(kāi)展了夏玉米免耕覆蓋技術(shù)的研究及推廣。（三）西北地區(qū)：該區(qū)屬于干旱半干旱地區(qū)，干旱少雨，坡地多，保土保水為該區(qū)土壤耕作的主要任務(wù)。生產(chǎn)狀況：目前該區(qū)仍以傳統(tǒng)耕作 為主，保護(hù)性耕作主要微地型的水土保持耕作法，現(xiàn)代的秸桿覆蓋與少免

8、耕技術(shù)應(yīng)用尚少。研究現(xiàn)狀：西北農(nóng)業(yè)科技大學(xué)研究的坡地水土保持耕 作法、小麥和地膜覆蓋耕作、小麥高留茬秸桿全程覆蓋耕作；山西農(nóng)科院試驗(yàn)成功的旱地玉米免耕整秸桿半覆蓋技術(shù)；中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)保護(hù)性耕作 中心研究的機(jī)械化免耕覆蓋技術(shù)。（四）南方地區(qū)：南方農(nóng)田當(dāng)前仍以傳統(tǒng)耕作為主，基本耕作為畜力或機(jī)械翻耕。少免耕的主要內(nèi)容是傳統(tǒng)的免耕套作（稻田套麥、油菜、 紫云英）與稻后板田播種小麥、油菜、綠肥等。另外還有兩種近年開(kāi)始流行水田少、免耕作法，一是 針對(duì)西南地區(qū)冷漫田、爛泥田、深涵田等冬水 田變傳統(tǒng)平作為壟作，種植、養(yǎng)殖小培肥有機(jī)結(jié)合的水田半旱式少耕法，二是變稻田翻耕為旋耕。五、我國(guó)保護(hù)性耕作技術(shù)發(fā)展存在的一些

9、問(wèn)題（-）缺乏保護(hù)性耕作發(fā)展的總體規(guī)劃，未形成適合不同地區(qū)耕作制度特點(diǎn)的保護(hù)性耕作技術(shù)體系，如西北及農(nóng)牧交錯(cuò)等干旱半干旱地區(qū)， 雖然開(kāi)始保護(hù)性耕作技術(shù)研究多年，但缺乏區(qū)域發(fā)展總體戰(zhàn)略指導(dǎo)，技術(shù)分散，未形成保護(hù)性耕作主導(dǎo)技術(shù)和配套體系。作為我國(guó)糧食生產(chǎn)區(qū)的 東北平原、華北平原和長(zhǎng)江中下游平原，由于多年來(lái)連續(xù)種植高產(chǎn)作物，土地重用輕養(yǎng)，導(dǎo)致土壤肥力和有機(jī)質(zhì)下降，保護(hù)性耕作技術(shù)薄弱而 且面積有限，此外，針對(duì)不同種植制度高產(chǎn)條件下的保護(hù)性耕作研究少，部分地區(qū)實(shí)行保護(hù)性耕作技術(shù)后導(dǎo)致產(chǎn)量下降等。（二）保護(hù)性耕作尚存許多配套技術(shù)問(wèn)題沒(méi)有解決1、在土壤耕作方面沒(méi)有形成與種植制度相適應(yīng)的土壤耕作體系和輪作制。

10、2、缺少適合不同地區(qū)、不同種植制度的保護(hù)性耕作專用配套機(jī)具，而且已有的機(jī)具性能不完善。3、低溫問(wèn)題特別是早春溫度回升較慢，影響作物播種、發(fā)芽和幼苗早期生長(zhǎng)及作物產(chǎn)量。4、雜草問(wèn)題，保護(hù)性耕作由于秸桿覆蓋難于耕作，但當(dāng)秸桿覆蓋量增加到一定程度時(shí)雜草就不成問(wèn)題，但乂不影響作物的播種，如何協(xié)調(diào)二者矛盾也是尚需解決的問(wèn)題。5、施肥問(wèn)題，特別是有機(jī)肥如何使用。6、作物殘茬覆蓋引起的病蟲(chóng)草害變化，大量使用除草劑和農(nóng)藥造成的環(huán)境污染，土壤惡化處理技術(shù)及與其它農(nóng)藝技術(shù)措施綜合配套等問(wèn)題亟 需解決。六、我省玉米保護(hù)性耕作技術(shù)研究現(xiàn)狀（-）吉林省旱作耕作制度的變遷：50年代初是傳統(tǒng)輪作制，根據(jù)作物種類的前茬，決定

11、扣種、趣種、擠種、馬拉機(jī)。60年代初是新耕作制，機(jī)翻、機(jī)播、苗眼鎮(zhèn)壓中耕起壟。7080年代是輪翻制，機(jī)械深耕、輪翻平播、重鎮(zhèn)壓后起壟和原壟機(jī)播，大型動(dòng)力機(jī)械化平播后起壟。80年代中后期是免耕少耕，留茬免耕和旋耕除茬播種，滅茬起壟壟上播。90年代是輪耕制，滅茬、破舊壟、合新壟，壟上播或三犁川打壟，坐水種。2000年以來(lái)是新耕法，保護(hù)性耕作、寬窄行交替休閑耕作技術(shù)（示范），通用播種機(jī)留高茬、滅茬、深秋起壟、鎮(zhèn)壓。（二）九五以來(lái)，吉林省農(nóng)科院研究的幾項(xiàng)保護(hù)性耕作技術(shù)模式：1、玉米寬窄行留茬交替休閑種植技術(shù)；2、均勻城平作留高茬行間種植技術(shù)；3、窄開(kāi)溝、深開(kāi)溝、淺覆土、重鎮(zhèn)壓抗旱保苗技術(shù)。七、玉米寬窄

12、行留茬交替休閑種植技術(shù)1、操作規(guī)程：把現(xiàn)行耕法的均勻壟（65cm）種植，改成寬行90cm，窄行40cm種植，寬窄行種植追肥期在90cm寬行結(jié)合追肥進(jìn)行深松，秋收時(shí)苗帶窄行留高茬（40cm左右）。秋收后用條帶旋耕機(jī)對(duì)寬行進(jìn)行旋耕，達(dá)到播種狀態(tài)，窄行（苗帶）留高茬自然腐爛還田。第二年春季，在旋耕過(guò)的寬行播種，形成新的窄行苗帶，追肥期，再在新的寬行中耕深松追肥，即完成了隔年深松、苗帶輪換、交替 休閑的寬窄行耕種。示意圖:2、技術(shù)要點(diǎn):通過(guò)縮小種植帶窄行行距，加寬深松工作帶（寬行），實(shí)施寬行追肥期寬幅深松，留高茬自然腐爛還田，秋季寬行旋 耕整地，翌年春新形成 的窄行精密播種，實(shí)現(xiàn)寬行和窄行交替休閑。

13、寬行追肥期寬幅深松：在玉米拔節(jié)期結(jié)合追肥進(jìn)行深松，可以打破犁底層，加深耕層，改善耕層物理性狀，減少?gòu)搅?，接納和儲(chǔ)存更多的 降水，形成耕層土壤水庫(kù)，可做到伏雨秋用和春用，提高自然降水利用效率。 高茬自然腐爛還田：玉米秋收時(shí)留高茬，是目前東北地區(qū)農(nóng)肥資源不足，秸稈安全還田尚無(wú)良法，采取留高茬自然腐爛還田，具有增加土壤有機(jī)質(zhì)、培肥地力、減少土壤風(fēng)蝕的作用。 秋季寬行旋耕整地：在追肥期深松的基礎(chǔ)上，收獲后在寬行旋耕一次，達(dá)到播種標(biāo)準(zhǔn)。翌年春季不整地直接播種，有利于保墻、保苗。 窄行精密播種：精密播種系指精細(xì)整地和精量播種，窄行精密播種系指在秋季精細(xì)整地的基礎(chǔ)上，在上年寬行實(shí)行精量播種?？晒?jié)約用種 量，

14、降低成本。 交替休閑：系指苗帶隔年輪換后形成的寬行和窄行交替休閑。具有恢復(fù)地力、保證苗帶處于良好的土壤環(huán)境，通過(guò)建 立土壤水庫(kù)，為作 物生育期間提供充足的水分，保證苗期生長(zhǎng)，解決春季水分供求矛盾。3、解決生產(chǎn)上存在的主要問(wèn)題現(xiàn)行耕法：春秋兩季整地土壤失墻較重，夏季地表徑流嚴(yán)重，降水利用效率低。實(shí)施秸桿還田困難，土壤風(fēng)蝕嚴(yán)重，土地用養(yǎng)失調(diào)，黑土 層變薄。耕作層變淺，犁底層加厚。田間作業(yè)環(huán)節(jié)多、成本高。 耕法：伏深松建立土壤水庫(kù)，秋旋耕一次整地備來(lái)年種床。留高茬（40cm）自然腐爛還田，增加土壤有機(jī)物料。隔行深松，打破犁底層，改善土壤結(jié)構(gòu)。減少作業(yè)環(huán)節(jié)，降低生產(chǎn)成本。4、寬窄行交替休閑種植與現(xiàn)行耕

15、法土壤養(yǎng)分含量與物理性狀變化比較，見(jiàn)圖表：經(jīng)過(guò)七年的寬窄行種植速效磷提高2.3mg/kg,速效鉀提高50.1 mg/kg,速效氮降低了 54.9mg/kg,速效氮有所降低，主要原因是寬窄行種植實(shí)行半秸桿還田，七年的秸桿還田，秸桿在分解過(guò)程中要消耗一些N素，沒(méi)有特殊的增施N肥調(diào)節(jié)CN比。土壤容重降低，見(jiàn)下圖:土壤速效養(yǎng)分變化情況（單位ppn）速效氮速效磷速效鉀經(jīng)過(guò)七年的寬窄行種植速效磷提高2.3mg/kg ,速效鉀提高50.1mg/kg,速效氮降低了 54.9mg/kg,速效氮有所降低，主要N素，沒(méi)有特殊的增施N肥調(diào)節(jié)CN原因是寬窄行種植實(shí)行半秸桿還田，七年的秸桿還田，秸桿在分解過(guò)程中要消耗一些

16、 比。土壤容重降低,寬_1窄1均勻城寬行 窄行 均勻城土壤硬度下降，見(jiàn)下圖：不同處理土壤硬度變化（單位：kg/cm 2）14flL 10cm 20cmL 30cmL 40cmI 50cm寬窄均勻瓏10cm32.73.920cm3.61.8712.530cm35.28.240cm2.034.85.850cm67.27.3土壤通透性增強(qiáng)，見(jiàn)下圖:不同處理土壤總孔隙度變化情況（）0.3- 2.4個(gè)百分點(diǎn)定位試驗(yàn)研究結(jié)果表明，玉米寬窄行種植土壤水分全生育期平均較現(xiàn)行耕法提高0-50cm 土壤水分全生育期平均統(tǒng)計(jì)結(jié)果:年度19981999200020012002200320042005寬窄行26.527

17、.023.023.223.022.825.324.6均勻壟24.424.521.822.322.522.524.123.6比較+2.1+2.4+1.2+0.9+0.5+0.3+1.2+1.0增產(chǎn)效果明顯（定位試驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果一一四密25）:項(xiàng)II處理年份單產(chǎn)（kg/hm2）增產(chǎn)幅度（）經(jīng)濟(jì)系數(shù)（）寬窄行199711869.1115.553.6199811796.0117.254.1199912693.0115.253.920009122.0114.420018363.4110.853.220029731.1116.4一 20039977.0117.552.120048959.0104.9一一200

18、58928.6110.950.8平均10159.9113.653.0現(xiàn)行耕法199710276.310051.1199810064.810050.2199911010.210051.020007973.810020017548.210051.320028360.110020038489.610051.820048539.210020058053.810048.2平均8053.810048.2寬窄行與CK比較+ 1235.0+13.6+2.45、生產(chǎn)應(yīng)用需注意的幾個(gè)問(wèn)題：本技術(shù)模式適宜在雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)及類型區(qū)的推廣應(yīng)用。應(yīng)注意選擇耐密品種，播種時(shí)要加大密度。 基肥（底、口肥）和追肥相結(jié)合，磷、鉀肥和1/4氮肥作基肥，其余的3/4氮肥在玉米拔節(jié)前結(jié)合深松追施。如采取一次性施肥，要保證側(cè)深施，側(cè)5- 8cm，深8 10cmt 采用機(jī)械化半精量（加密）播種為主。如果追肥期遇到干旱，深松期應(yīng)適當(dāng)