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| 保护性耕作 |
保护性耕作是人类由不耕作到刀耕火种，由刀耕火种到汉代发明铧式犁进入传统人畜力耕作，由传统人畜力耕作到传统机械化耕作后的又一次革命。前三次革命，人类都是通过耕作干预自然，带来农业生产的一次次飞跃。特别是机械化的发展，人类掌握了强有力的耕作工具，成为“自然的主人”，可以随意改变土地的原有状态，提高劳动生产率和土地生产率。但是人类和自然的矛盾也愈来愈突出。比如耕翻作业除掉地面残茬、杂草固然有利于播种，但同时也破坏了对地面的保护，导致土壤风蚀、水蚀加剧；旋耕切碎土壤，创造了松软细碎的种床，但同时又消灭了土壤中的蚯蚓与生物，使土壤慢慢失去活性。耕作强度愈大，土壤偏离自然状态愈远，自然本身的保护功能、营养恢复功能就丧失愈多，要维持这种状态的代价就愈大。近几十年来，我国机械耕作活动增强，农信息产量大幅度上升，但河流泛滥、沙尘暴猖獗、土壤退化、作业成本上升也是不争的事实。保护性耕作取消铧式犁翻耕，在保留地表覆盖物的前提下免耕播种，以保留土壤自我保护机能和营造机能，是机械化耕作由单纯改造自然到利用自然、进而与自然协调发展农业生产的革命性变化。
保护性耕作对农民本身将带来观念上、生活质量上的革命性变化。1997年5月美国保护性耕作信息中心年会上，一位免耕农民的妻子巴巴拉.弗瑞安西斯(Barbara Francis)说，“除电的应用外，免耕法是对我的生活质量改善最大的事情”。
对农业机械化工作来说，以往农业机械化谈论最多的是提高劳动生产率和土地生产率，只要农业生产任务按时完成、增产增收了，农业机械化就完成任务了。没有认识到农业机械化和资源与环境保护密切相关，机械化可以破坏环境、也可以保护环境。深耕深翻、开荒种地，发展了生产，也带来水土流失、环境恶化的问题，引起人们对机械化的质疑。但是，机械化也是治理环境的最重要手段之一，如机械化秸秆还田减少秸秆焚烧导致的大气污染；覆盖减耕节约农业用水；保护性耕作治理沙尘暴等等。
由于在20世纪初，随着美国西部大开发，过度的机械化的翻耕作业，对土壤植被的破坏导致了震惊世界的灾难。从1931年开始，持续的干旱使疏松的地表在狂风袭击下，大量表土被卷走，人们呼吸困难，几千年才形成的土壤瞬间被卷的无影无踪。1935年5月，一场连续3天的“黑风暴”席卷美国2/3国土。把3亿多吨土壤吹进大西洋。经过数年的磨难，美国人终于认识到自己耕作措施的错误。经过数十年的努力，保护性耕作法在美国和世界上的其他国家试验研究成功。
现代免耕栽培技术的发展开始于1955年英国皇家化学公司(ICI)发明了除草剂百草枯[8]。1962年最早在美国肯塔基州的作物商业性生产中应用免耕技术和研制成免耕播种机。60年代欧洲、北美等机械化发达国家开始研究采用免耕技术。70年代澳大利亚、拉丁美洲开始采用。经过半个世纪，美国、澳大利亚、加拿大等国家保护性耕作稳步发展，拉丁美洲国家突飞猛进，保护性耕作已经成为这些国家的主体耕作技术。一般认为我国保护性耕作的研究开始于20世纪60年代，黑龙江国营农场开始进行免耕种植小麦的试验示范；60年代末到70年代韧，江苏太湖、徐州开展稻茬地上免耕播种小麦的研究。80年代开始，旱地农业耕作体系的研究，有向覆盖和减少耕作发展的趋势，如：原北京农业大学的残茬覆盖减耕法、陕西省农科院旱农所的旱地小麦高留茬少耕全程覆盖技术、山西农科院的旱地玉米免耕整秆半覆盖技术、河北省农科院的一年两熟地区少免耕栽培技术、山东淄博农机所的深松覆盖沟播技术。中国农业大学从20世纪90年代开始，以抗旱增收和减少水土流失、实现可持续发展为目标，进行了农艺、农机结合的保护性耕作系统试验研究。甘肃农业大学在秸秆覆盖的生态综合效应方面也进行了较深入的研究。
荒漠化是当今世界十大环境问题之首，已成为全人类共同的灾难，引起了国际社会的普遍关注。目前全球荒漠化土地达4.56×104hm2，占地球陆地总面积的31.7%，受沙漠化威胁的土地约为5.04×109hm2，占陆地面积的35％，受影响人口占全世界的1/6，每年造成直接经济损失约为420亿美元，且仍以每年5×104~7×104km2的速度不断扩大。黄河中游地区沙漠化土地面积约6.62万km2。我国是世界上荒漠面积较大、分布较广、荒漠化危害严重的国家之一，沙尘暴也愈来愈频繁，造成这种局面的原因，固然与能源的开发、工矿交通和城镇建设等大规模植被破坏和环境污染等有关，还与长期以来人们采用传统的不合理的耕作方式和对土地掠夺式的开发利用密不可分。而留茬免耕、秸秆覆盖等保护性耕作措施可最大限度地减少土壤翻耕、耙耪、整地，避免对土壤过度扰动，从而有效地减少和控制风蚀、水蚀，防止荒漠化和沙尘暴。
臧英等研究发现，保护性耕作能减少土壤风蚀过程中土壤养分的损失，免耕覆盖、免耕覆盖+耙和免耕无覆盖3种处理分别比传统耕翻相对减少输沙量73.75%、75.31%、和14.17%。由秸秆和覆盖和少免耕相结合的保护性耕作可明显地减少农田土壤损失，起到了保护地表的作用。随着作物直立残茬高度的增加，土壤风蚀量逐渐减少。周建忠研究发现，当秸秆残茬高度在25cm以上时，土壤风蚀量较小，只是在强风的吹蚀下有微弱的风蚀出现；低于25cm，特别是在20cm以下，土壤风蚀量明显增加因此，在干旱高寒地区农田留茬越冬，留茬高度不应低于25cm。在覆盖、压实及耕作3因素中，覆盖对防止水土流失的作用最大，可减少径流47.3%,减少土壤水蚀77.6%压实次之，耕作的影响较小。崔月孝等经过3年试验研究发现，坡地玉米秋季收获后，立即用秸秆将地面全覆盖，这样经过冬春两季长时间的雨淋和雪压，使玉米秸秆紧贴地面，自然形成一条条生物小带，到大雨季节能有效地阻滞径流，可以减少水土流失，抑制水分蒸发，提高土壤含水率，增加土壤有机质，改善农业生态环境。张凤霞研究得出，玉米留茬免耕能加速雨水渗漏，降低地表径流，减轻径流对地表的冲刷，能有效地防治坡耕地的水土流失。
坡耕地严重的水土流失是导致黄土高原及黄河流域土壤质量退化与生态环境恶化的重要原因。李裕元等[48]采用模拟降雨的方法研究了翻耕与压实对体闲黄绵土坡耕地水分转化与产流产沙特征的影响，结果表明，（1）与压实相比，土壤翻耕导致入渗率下降40％－60％，产流强度增加1至3倍，降雨向土壤水分的转化率降低50%以上。（2）翻耕条件下径流的平均含沙量增加近70％，坡地产沙量增加3倍，径流流失量增加1倍，（3）降雨过程中，随着产流时间的延长，坡地产沙量呈加速增加的趋势，而且增加速度显著快于坡面径流，因此采取适当措施延长初始产流时间、减少产流量以及提高降雨向土壤水分的转化率均可有效减少坡地土壤流失量。因此实行免耕与秸秆覆盖可以有效减轻坡地水土流失、遏制坡地土壤质量退化的态势。
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