杜 璇

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

0 引言

世界各國(guó)對(duì)于保護(hù)性耕作有各自的定義，各種定義存在一定的差異，但其出發(fā)點(diǎn)及宗旨是相同的，均倡導(dǎo)以保留秸稈形成對(duì)地表的覆蓋，從而最大限度降低對(duì)土壤的破壞。中國(guó)特色保護(hù)性耕作技術(shù)是結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，采取機(jī)械化作業(yè)的手段，免耕或少耕農(nóng)田，以增加秸稈對(duì)地表的覆蓋率，達(dá)到蓄水保墑、增強(qiáng)土壤肥力及抗旱能力的目的，從而緩解風(fēng)蝕、水蝕對(duì)土壤的侵襲，減少溫室效應(yīng)和水土流失，在改善和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的同時(shí)實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的生態(tài)化發(fā)展。我國(guó)雖是擁有悠久農(nóng)業(yè)歷史的人口大國(guó)和農(nóng)業(yè)大國(guó)，但長(zhǎng)期以來(lái)，農(nóng)戶在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)土地的養(yǎng)護(hù)普遍不夠重視，過(guò)度耕作導(dǎo)致了土壤中的有機(jī)質(zhì)含量大大降低，土壤肥力得不到有效保證，耕地質(zhì)量每況愈下[1]。為此，國(guó)家高度重視保護(hù)性耕作技術(shù)的研發(fā)和推廣，歷經(jīng)長(zhǎng)達(dá)10年的系統(tǒng)性試驗(yàn)和研究，探索出了一套用于一年一熟地區(qū)的保護(hù)性耕作技術(shù)，該技術(shù)實(shí)施的可行性在長(zhǎng)期的研究中得到論證。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)大力推廣中國(guó)特色保護(hù)性耕作技術(shù)，率先在京、津、冀、晉、遼、陜、甘、內(nèi)蒙古共8個(gè)?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）建立了保護(hù)性耕作示范區(qū)38個(gè)，截至2012年，該技術(shù)推廣應(yīng)用的農(nóng)田面積已突破1億畝，取得了良好的成效，農(nóng)民增產(chǎn)增收，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益的大幅提升[2]。時(shí)至今日，在霧霾、沙塵暴、泥石流等環(huán)境問(wèn)題不斷加劇的狀況下，保護(hù)性耕作技術(shù)更應(yīng)得到廣泛的推廣和應(yīng)用，因此需要研究保護(hù)性耕作技術(shù)對(duì)土壤健康的影響，深入分析該技術(shù)在應(yīng)用中暴露出的不足，探討解決這些問(wèn)題的對(duì)策，以推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展。

1 保護(hù)性耕作技術(shù)應(yīng)用對(duì)土壤健康影響研究

保護(hù)性耕作技術(shù)主要包括秸稈覆蓋、表土處理、深松翻土、田間除草、免耕少耕播種、病蟲(chóng)害防治等內(nèi)容。應(yīng)用該技術(shù)對(duì)土壤健康具有以下4個(gè)方面影響。

1.1 有利于提升土壤的水分利用率

由于保護(hù)性耕作技術(shù)應(yīng)用了秸稈覆蓋的措施，可避免土壤直接在陽(yáng)光下暴曬，有效減少陽(yáng)光直射，不僅地表溫度得以降低，而且因?yàn)橥寥辣砻嬗薪斩捀采w，水汽上升受到阻撓，從而大幅降低了水分蒸發(fā)的速度，令土壤的蓄水性得以提高，讓生長(zhǎng)于土壤中的農(nóng)作物更好地得到水分的滋潤(rùn)，促進(jìn)其產(chǎn)量提升。水是萬(wàn)物生長(zhǎng)的生命之源，水是農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中不可或缺的部分。我國(guó)幅員遼闊，降水分布極不均衡，尤其是我國(guó)西北地區(qū)，不僅年降水量少，而且土壤多以黃土為主，其中沙土占據(jù)一部分。土壤結(jié)構(gòu)的單一加上氣候條件特殊，西北地區(qū)的土壤侵蝕程度嚴(yán)重。對(duì)此，可應(yīng)用保護(hù)性耕作技術(shù)來(lái)改善土壤條件。以寧夏南部山區(qū)為例，在冬小麥的種植中聯(lián)合應(yīng)用留茬免耕播種技術(shù)與深松技術(shù)，可使冬小麥種植水分利用率提高一半以上[3]。而在寧夏中部地區(qū)的干旱地帶應(yīng)用保護(hù)性耕作技術(shù)來(lái)種植玉米，可使水分利用率至少提高40%，最高可提高至少50%，這在萬(wàn)平的試驗(yàn)研究中均得到證實(shí)。

1.2 有利于減少土壤的水分流失

保護(hù)性耕作技術(shù)中秸稈覆蓋的措施，猶如為地表穿上了一層保護(hù)性的外衣，覆蓋地表的秸稈讓地面變得不再平坦，降雨時(shí)地面徑流速度得以減緩，避免了風(fēng)直接吹蝕地表以及雨對(duì)地表的沖擊，不僅能有效減少土壤遭受風(fēng)蝕和水蝕的破壞，還有利于減緩?fù)寥乐兴至魇У乃俣?，提高土壤的蓄水能力，為農(nóng)作物根系吸水提供保障，防止水分蒸發(fā)過(guò)快造成地表缺水、出現(xiàn)干旱而影響水分供給。而免耕播種技術(shù)的應(yīng)用較傳統(tǒng)耕作方式而言，免耕地塊上的土壤孔隙發(fā)生變化，不僅大小分布更為均勻，而且土壤中團(tuán)粒結(jié)構(gòu)也得到明顯改善。而孔隙結(jié)構(gòu)決定降雨的入滲，徑流得以延緩，水分蓄積狀況明顯優(yōu)于傳統(tǒng)耕作的土壤。若秸稈覆蓋率較高，則徑流初始時(shí)間及土壤含水量飽和時(shí)間也相對(duì)更晚，土壤水分流失量更少[4]。與傳統(tǒng)的耕作方式相比，免耕聯(lián)合秸稈覆蓋措施的應(yīng)用，年徑流量及年土壤流失量可分別減少50%以上和80%以上。在部分學(xué)者的研究中發(fā)現(xiàn)，保護(hù)性耕作技術(shù)應(yīng)用于冷寒風(fēng)沙地區(qū)，能預(yù)防和減少沙塵暴的發(fā)生。大量的研究試驗(yàn)顯示，保護(hù)性耕作技術(shù)的應(yīng)用能減少水土流失，以及土壤中水分和養(yǎng)分的流失，達(dá)到涵養(yǎng)水土的目的。

1.3 有利于增加土壤中微生物的含量，增強(qiáng)土壤肥力，改善土壤理化性狀

土壤中微生物對(duì)改良土壤結(jié)構(gòu)以及增強(qiáng)土壤肥力的具有積極作用。土壤中的微生物主要包括細(xì)菌、真菌、藻類和體積大于5×103μm3的原生土壤動(dòng)物等一切具有生命活動(dòng)的有機(jī)物質(zhì)。當(dāng)秸稈還田后，為土壤微生物提供了能源從而激發(fā)其增殖。而有機(jī)物質(zhì)在分解的過(guò)程中消長(zhǎng)的各種有機(jī)或無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分，勢(shì)必令土壤微生物區(qū)的組成發(fā)生變化，二者所產(chǎn)生的綜合作用加速了土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)，從而更新或補(bǔ)充了土壤肥力。因此土壤中微生物的含量關(guān)系到土壤肥力及生物區(qū)系的指標(biāo)。眾多研究表明，免耕措施的應(yīng)用有利于增加土壤中微生物的含量，增強(qiáng)土壤肥力。有研究證實(shí)了免耕能讓土壤表層的微生物含量提高，活性菌絲長(zhǎng)度及總菌絲長(zhǎng)度能得以增加，而翻耕技術(shù)的應(yīng)用能讓土壤中活躍微生物量較于傳統(tǒng)耕作方式提升25%以上[5]。而在另外一項(xiàng)研究中，深松耕技術(shù)的應(yīng)用令土壤中活躍微生物量得以顯著提高。保護(hù)性耕作技術(shù)的應(yīng)用增加了土壤中微生物或穴居動(dòng)物的數(shù)量，增加了其活性，尤其是蚯蚓等生存于地下的穴居動(dòng)物。土壤中蚯蚓對(duì)土壤的疏松透氣以及改善土壤的排水性具有不可小覷的作用，而且能幫助土壤產(chǎn)生更多腐殖質(zhì)，為農(nóng)作物生長(zhǎng)提供養(yǎng)分。而且蚯蚓排泄的糞便還能變成有機(jī)肥，能增加土壤肥力，促進(jìn)農(nóng)作物的健康生長(zhǎng)。與傳統(tǒng)的耕作方式相比，保護(hù)性耕作技術(shù)的應(yīng)用能令15 cm深土層內(nèi)的蚯蚓增加23～26條/m2。此外秸稈分解后還有助于土壤中氮、磷、鉀及有機(jī)質(zhì)含量提高。若連續(xù)施行保護(hù)性耕作技術(shù)，隨著“免耕+秸稈覆蓋”措施實(shí)施年限增長(zhǎng)，地壤中的全氮、全磷、全鉀、速效磷、速效鉀及有機(jī)質(zhì)的含量在秸稈還田免耕措施實(shí)施5年后均可得到明顯提高，平均可分別提高25%以上、15%以上、10%以上、40%以上、30%以上、50%以上。

1.4 有利于提高土壤酶活性

土壤酶是存在于土壤中各酶類的總稱，也是土壤的組成成分之一，土壤酶參與土壤發(fā)生、發(fā)育及其肥力形成和演化的全過(guò)程[6]。土壤酶活性是指土壤酶催化物質(zhì)轉(zhuǎn)化的能力，可反映出土壤中微生物的活性，而耕作方式對(duì)微生物產(chǎn)生直接影響。保護(hù)性耕作有利于土壤微生物的生存，微生物可分泌酶并參與氮、磷、碳等養(yǎng)分的生態(tài)循環(huán)，從而令土壤含水量及其表層碳氮養(yǎng)分更高，比傳統(tǒng)耕作方式獲得的可利用資源如微生物及土壤的酶活性更高，這在眾多研究中均得以證實(shí)。保護(hù)性耕作技術(shù)的應(yīng)用，讓土壤脲酶、蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶、堿性磷酸酶的活性比傳統(tǒng)翻耕技術(shù)高。而深松耕和免耕與傳統(tǒng)翻耕方式相比，土壤蔗糖酶及脲酶活性更高，這在西北旱區(qū)中應(yīng)用不同耕作方式進(jìn)行試驗(yàn)后得到證實(shí)。大量研究數(shù)據(jù)表明，保護(hù)性耕作技術(shù)的應(yīng)用讓土壤酶活性高于傳統(tǒng)翻耕方式，而土壤酶團(tuán)聚體分布規(guī)律因研究區(qū)域的土壤和植被類型、土地利用方式不同而存在差異，這也讓土壤酶團(tuán)聚體分布呈現(xiàn)出較復(fù)雜的規(guī)律?？傊寥烂富钚栽綇?qiáng)，表明微生物越活躍，土壤中碳氮物質(zhì)的周轉(zhuǎn)速率越快，能為農(nóng)作物的生長(zhǎng)提供養(yǎng)分。而在貧瘠的土壤中，由于養(yǎng)分缺乏，酶活性較低，所以二者是有一定關(guān)聯(lián)的。

2 目前我國(guó)保護(hù)性耕作技術(shù)應(yīng)用中存在的不足

2.1 缺乏有針對(duì)性的保護(hù)性耕作體系

保護(hù)性耕作技術(shù)在我國(guó)推廣至今，雖然技術(shù)上不斷成熟，促進(jìn)了糧食增產(chǎn)和農(nóng)民增收，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展態(tài)勢(shì)向好，但尚缺乏針對(duì)不同地區(qū)的保護(hù)性耕作制度。我國(guó)領(lǐng)土廣闊，各地區(qū)的地形地貌不一，農(nóng)田生態(tài)環(huán)境也存在諸多差異。南方多水田，北方旱作區(qū)較廣，南北在農(nóng)田形態(tài)、生態(tài)條件上均不同，這就需要根據(jù)不同地區(qū)的情況實(shí)施有針對(duì)性的保護(hù)性耕作制度，但顯然目前尚無(wú)有針對(duì)性的、適合各地區(qū)特點(diǎn)的保護(hù)性耕作體系，不利于充分發(fā)揮保護(hù)性耕作技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

2.2 缺乏配套的技術(shù)

保護(hù)性耕作技術(shù)的實(shí)施不僅需要適應(yīng)不同區(qū)域的相應(yīng)耕作體系及輪耕制度，還需要配套的機(jī)具才能確保保護(hù)性耕作技術(shù)落到實(shí)處。但當(dāng)前對(duì)落實(shí)保護(hù)性耕作技術(shù)所需配套關(guān)鍵機(jī)具的研發(fā)還不夠，且農(nóng)藝技術(shù)配套服務(wù)措施與技術(shù)服務(wù)水平等問(wèn)題也亟待解決。

3 中國(guó)特色保護(hù)性耕作技術(shù)的發(fā)展策略

3.1 因地制宜建立保護(hù)性耕作技術(shù)體系

我國(guó)地廣人稠，雖然領(lǐng)土遼闊，但人均占有面積極為有限，而長(zhǎng)期以來(lái)的傳統(tǒng)耕作方式對(duì)土壤結(jié)構(gòu)、土壤肥力均構(gòu)成破壞，加之近年來(lái)過(guò)度耕作以及環(huán)境污染，耕地土壤質(zhì)量每況愈下，土地惡化嚴(yán)重，出現(xiàn)程度不一的水土流失現(xiàn)象。因此，需要積極推廣和普及中國(guó)特色保護(hù)性耕作技術(shù)，針對(duì)不同地區(qū)的氣候特點(diǎn)、地理特征因地制宜地建立有針對(duì)性的保護(hù)性耕作技術(shù)體系。例如，西北地區(qū)黃土高原區(qū)域水土流失位居世界之首，每年流失的土壤數(shù)量以億噸計(jì)，為此西北地區(qū)應(yīng)著重研究以涵養(yǎng)水土、減少侵蝕和保持水土為重點(diǎn)的保護(hù)性耕作技術(shù)體系?？傊鞯貐^(qū)應(yīng)根據(jù)區(qū)域存在的關(guān)鍵性問(wèn)題，研究有針對(duì)性的、行之有效的保護(hù)性耕作技術(shù)，并開(kāi)展相應(yīng)的耕作試驗(yàn)與研究，最終形成具有區(qū)域特色的保護(hù)性耕作技術(shù)體系，為耕地生態(tài)環(huán)境提供保障的同時(shí)促進(jìn)農(nóng)作物的增產(chǎn)增收。

3.2 研發(fā)具中國(guó)特色的保護(hù)性耕作技術(shù)配套機(jī)具

將中國(guó)特色的保護(hù)性耕作技術(shù)落到實(shí)處，離不開(kāi)與之相配套的農(nóng)業(yè)機(jī)具。國(guó)外農(nóng)機(jī)體形龐大，不適合在我國(guó)農(nóng)村地區(qū)復(fù)雜的地形地塊中使用，加之價(jià)格昂貴，是普通農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)上難以承受的。因此，一方面需要加強(qiáng)與科研機(jī)構(gòu)、高校合作，研發(fā)符合我國(guó)國(guó)情的、具有中國(guó)特色的小型農(nóng)機(jī)具。另一方面，科研機(jī)構(gòu)與農(nóng)機(jī)部門(mén)應(yīng)發(fā)揮各自的科研與推廣作用，推動(dòng)科技成果的轉(zhuǎn)化，讓更多適合我國(guó)農(nóng)村使用的小型農(nóng)機(jī)具走向市場(chǎng)，面向大眾，實(shí)現(xiàn)保護(hù)性耕作機(jī)具研發(fā)、生產(chǎn)、推廣、銷售、售后一條龍服務(wù)[7]。

3.3 加大扶持力度，激發(fā)農(nóng)民購(gòu)買(mǎi)、使用農(nóng)機(jī)的熱情

各地區(qū)政府應(yīng)積極發(fā)揮其職能和作用，根據(jù)當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)性耕作技術(shù)體系，加大對(duì)農(nóng)機(jī)的推廣和扶持力度，給予一定的政策傾斜和購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼，激發(fā)廣大農(nóng)戶購(gòu)買(mǎi)和使用保護(hù)性耕作機(jī)具的熱情。并在保護(hù)性耕作機(jī)具生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及機(jī)具作業(yè)環(huán)節(jié)實(shí)施稅收減免政策和農(nóng)機(jī)用油優(yōu)惠政策，以推動(dòng)保護(hù)性耕作技術(shù)的廣泛應(yīng)用。同時(shí)，各地區(qū)需加大對(duì)保護(hù)性耕作技術(shù)的宣傳力度，建立相應(yīng)的示范區(qū)，通過(guò)示范宣傳吸引和發(fā)動(dòng)廣大農(nóng)戶踴躍參與形式各異的保護(hù)性耕作技術(shù)培訓(xùn)，使其形成主動(dòng)自覺(jué)使用保護(hù)性耕作技術(shù)的意識(shí)，讓保護(hù)性耕作技術(shù)得到全面推廣和大范圍應(yīng)用。此外，還要完善農(nóng)藝技術(shù)配套服務(wù)措施，提升技術(shù)服務(wù)水平，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的完美結(jié)合，如配方肥的使用、病蟲(chóng)害防治、土壤質(zhì)量改善等，讓農(nóng)業(yè)向著現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)方向不斷發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，農(nóng)業(yè)要想實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展，就要有長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目光，不能為了追求短期利益而犧牲生態(tài)環(huán)境。中國(guó)特色保護(hù)性耕作技術(shù)的應(yīng)用對(duì)我國(guó)耕地土壤的健康具有積極影響。農(nóng)業(yè)種植應(yīng)積極更新理念和思維，要以現(xiàn)代綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)為發(fā)展目標(biāo)，全面推廣和普及保護(hù)性耕作技術(shù)，為我國(guó)農(nóng)業(yè)的健康長(zhǎng)期發(fā)展奠定基礎(chǔ)。