我国保护性耕作的发展与政策建议

保护性耕作是一项可持续农业技术,以少免耕和作物残茬覆盖地表为主要特点,为我国农业生产带来了显著的经济、环境、社会效益;在我国农业生产转向大规模、高效率、智能化发展的背景下,推动保护性耕作的深化发展,有利于耕地保护、藏粮于地、藏粮于技等国家战略实施。本文从技术与机具研发、示范推广与能力建设、东北黑土区应用三方面,全面回顾了我国保护性耕作的发展历程;系统梳理了我国保护性耕作技术与机具的发展现状,涵盖代表性技术模式,地表秸秆及作物残茬处理、浅层土壤耕作、免少耕播种等关键机具;深入分析了适宜的模式与机具、法律和政策的支持、规模化种植大户的带动等影响我国保护性耕作发展的主要因素。研究建议,筹建国家级科技创新平台、整县推进高标准示范工程,加强政策引导、高质量实施国家级行动计划,持续开展保护性耕作技术宣传,以促进我国保护性耕作技术及应用的稳健发展。

锦州地区玉米保护性耕作试验研究

以锦州市义县地区的乡级高标准黑土地保护性耕作应用基地的调查数据为基础,从土壤理化指标、出苗率、株高、产量等方面与传统耕作模式进行对比试验。结果表明,均匀行免耕和苗带碎旋耕耕作模式在提升土壤温度、玉米出苗率、植株高度与籽粒产量等指标方面均高于传统耕作模式。

砂田水热及减尘效应研究

2007年对宁夏中卫市香山地区的砂田进行了有关生态效应研究．结果表明，砂田具有明显的保墒、增温、减蒸、减尘效果，在4--6月期间，砂田0～40cm土层中土壤含水量比裸田提高32．5％，砂层下地表蒸发量减少28．7％，0～20cm土壤平均每天增温0．96℃，地表以上1．5m高度减少扬尘量43．9％．

不同土壤耕作模式对双季水稻生理特性与产量的影响

为探明双季稻区不同土壤耕作模式下双季水稻生理特性、干物质积累及产量的变化,本文以双季稻–紫云英大田定位试验为平台,设双季水稻翻耕+秸秆还田(CT)、双季水稻旋耕+秸秆还田(RT)、双季水稻免耕+秸秆还田(NT)、双季水稻旋耕+秸秆不还田(RTO,对照)4种土壤耕作处理,于2016—2017年取样,系统分析了不同处理对双季水稻植株叶片保护性酶活性、光合特性、干物质积累及产量的影响。研究结果表明,早、晚稻各个主要生育时期CT和RT处理植株叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均显著高于RTO处理(P<0.05),而叶片丙二醛(MDA)含量均显著低于RTO处理(P<0.05)。CT处理植株叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和叶片气孔导度(Gs)均显著高于RTO处理(P<0.05),均表现为CT>RT>NT>RTO。CT和RT处理水稻植株物质生产能力强,干物质积累多,而且在各器官间的分配合理。2个年份的早稻产量均以CT处理最高,均显著高于RTO处理(P<0.05),比RTO处理增加731.1～733.3 kg hm–2;晚稻产量均以CT处理为最高,均显著高于RTO处理(P<0.05),比RTO处理增加582.5～717.6 kg hm–2。总之,土壤翻耕、旋耕结合秸秆还田处理有利于提高双季水稻叶片保护性酶活性、光合特性和干物质积累量,为水稻高产奠定了生理和生物学基础。

水稻节水保护性耕作栽培的技术效果

研究了水稻田节水保护性耕作栽培技术体系,即采用留茬带状分层旋耕、苗带全层施肥、免除水整地、润田后插秧为技术主体的水稻保护性耕作节水栽培技术的效果。结果显示该技术可以降低稻田土壤的容重,提高稻田土壤的孔隙度和氧化还原电位;由于实施了集中施肥,苗带土壤耕层速效氮、磷、钾含量也得到提高。稻田土壤理化性状的改善,促使水稻根系生长发育良好,从而使地上部表现出生长优势,提高水稻产量。从产量构成因素看,单位面积穗数和千粒重的提高最明显和普遍。

寒地保护性耕作栽培技术对水稻产量及产量构成的影响

采用留茬带状分层旋耕、苗带全层施肥、免除水整地的保护性耕作方法,研究了寒地保护性耕作栽培技术对水稻产量及产量构成的影响。结果表明,保护性耕作高产群体平均产量为8467.54kg/hm2,比常规耕作增产3.0%,且在总肥料为509.7kg/hm2时,最有利于增产;保护性耕作结实率和千粒重均小于常规耕作,是由于单位面积穗数和穗粒数高的负相关造成的;单位面积穗数和穗粒数的增加,是水稻保护性耕作增产的主要原因。

保护性耕作技术及其机械的现状与发展趋势

保护性耕作技术取消了铧式犁翻地,采用机械化的各种技术手段,地面保留了大量的秸秆残茬作为覆盖物,减少了土壤水蚀、风蚀,保护了生态环境;并可实现保水、保土、保肥,减少作业成本,增加粮食产量。为此,介绍了保护性耕作技术及其机械的现状与发展趋势,为保护性耕作机械化的发展提供参考。

保护性耕作对冬小麦生长及产量效益影响的研究

对华北平原不同保护性耕作方式下冬小麦生长及产量效益的影响进行了研究。试验设置了秸秆不还田翻耕、秸秆还田翻耕、秸秆还田旋耕、秸秆还田免耕4个处理。结果表明:从冬小麦的地上部和地下部生长情况和产量、产值来看,多数性状表现为秸秆还田翻耕>秸秆还田旋耕>秸秆还田免耕;从劳动生产率来看,秸秆还田免耕的劳动生产率最高为24.48%,其次为秸秆还田翻耕,再次为秸秆还田旋耕,对照的劳动生产率为最低;从产投比来看,秸秆还田旋耕处理的经济效益较好,适宜推广。

保护性耕作对菘蓝光合特性和保护酶活性的影响

以T为对照,研究了干旱地区不同生育时期NT和NTS对菘蓝叶片光合特性、WUE、叶绿素含量和保护酶活性的影响。试验结果表明,6、8和10月菘蓝Pn日变化为典型的午休双峰曲线,日均和年均Pn均为NTS>NT>T。Gs早上出现高峰,中午和下午降至低水平小幅波动,日均和年均Gs都为NTS>NT>T。WUE变化趋势同Gs相似,与Pn日变化无相关性,6和8月菘蓝叶片WUE日均值NTS>NT>T,NTS处理效果显著,10月WUE日均值T>NT>NTS,WUE年均值NTS>NT>T,说明生育后期适度干旱提高菘蓝WUE作用较好。Ci与Pn日变化表现出明显的负相关性,说明菘蓝Pn午休为气孔限制所致。不同生育时期Tr日变化也为午休双峰曲线,与Pn日变化表现出明显的正相关性,日均和年均Tr值均为NTS>NT>T。Chla、Chlb、Chl(a+b)和Chla/Chlb年均值均为NTS>NT>T,说明NTS和NT有利于Chla和Chlb形成,NTS尤其延缓了生育后期Chla降解,从而提高了Pn。保护性耕作在6和10月干旱季节显著提高了CAT活性,8月高温季节显著提高了SOD活性,SOD、POD和CAT保护酶协同作用,显著降低了膜脂过氧化伤害,MDA年均值T>NT>NTS,说明NTS和NT保护酶活性的增强为菘蓝正常生长和Pn提高创造了良好的生理基础,NTS作用最显著。

烤烟不同保护性耕作模式效应研究

针对河南烟区烟田冬闲时间长的特点,采取两种保护性耕作方式,一是9月下旬深耕播大麦,翌年3月底将大麦掩青,然后整地栽烟;二是9月下旬深耕起垄播大麦,烤烟移栽前10d用除草剂将大麦杀死、免耕、直接栽烟。以目前常规烤烟栽培方式作对照,进行烤烟不同保护性耕作模式效应试验研究。结果表明,与对照相比,两种保护性耕作处理烟叶产量和产值显著增加,烟叶产量分别提高20.8%和26.8%,产值分别提高27.1%和29.8%;烟叶内在化学成分更加趋于协调;烤烟花叶病、黑胫病和赤星病等发病率和病情指数有所降低。大麦掩青或杀青覆盖能够提高烤烟生育中期以前、特别是旺长期的土壤温湿度,保温增墒效果明显,为烤烟生长提供了良好的土壤环境。

太湖地区稻田保护性耕作条件下水稻生育期土壤肥力的变化

在小麦—水稻、黑麦草—水稻和油菜—水稻3种种植模式下,研究土壤保护性耕作对太湖地区稻田水稻生育期土壤主要养分的变化及产量的影响。结果表明:3种种植模式下水稻成熟期土壤平均有机质、全氮、速效氮及速效磷含量均比移栽期有不同程度的提高,而速效钾含量则呈下降趋势;水稻产量以油菜—水稻种植模式为最高,其次为小麦—水稻和黑麦草—水稻种植模式。保护性耕作(秸秆全量还田、小麦或油菜免耕、水稻2次旋耕)和常规耕作Ⅱ(秸秆全量还田、小麦或油菜旋耕、水稻耕翻加旋耕)处理较少耕秸秆不还田、小麦或油菜免耕、水稻2次旋耕和常规耕作Ⅰ(秸秆不还田、小麦或油菜旋耕、水稻耕翻加旋耕)处理更有利于提高小麦—水稻和油菜—水稻种植模式的土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷及速效钾含量,也有利于提高黑麦草—稻种植模式下的全氮、速效氮及速效钾含量。保护性耕作对麦—稻和黑麦草—稻种植模式的增产作用明显。

夏玉米免耕秸秆覆盖机械化栽培技术的研究

探讨了免耕秸秆覆盖机械化栽培对夏玉米外部性状、环境状况和产量性状的影响,并与6种栽培模式进行了田间对比试验.结果表明,免耕秸秆覆盖机械化种植模式有助于作物生长,土壤蓄水保墒,提高水分利用率,改善作物生长环境条件,提高玉米产量.

黑龙江省旱区保护性耕作技术模式及配套机具

阐述了保护性耕作的含义、目的以及在黑龙江省实施保护性耕作的重要性;提出了平原易旱区、丘陵漫岗区、西部干旱区以及盐碱、脊薄区4种不同旱区耕作技术模式;制定了具体的耕作方案,确定了相应的配套机具。

2BM-2免耕播种机的设计及试验研究

随着人类农业生产活动的不断进行,人口的迅速膨胀,要求粮食生产的总产量不断地提高,以满足人口增长的需求。为满足人类对粮食的消耗,掠夺式地开发土地资源,毁林开荒,毁草开荒的现象非常严重。保护性耕作是相对于传统耕作的一种新的耕作技术,是作物茎秆还田和免耕、少耕技术的结合。免耕播种机是保护性耕作能否推广的关键性机具。为此,研究设计了2BM-2免耕播种机,并在不同地表条件下进行了试验,试验收到了良好的效果,为保护性耕作的进一步推广提供了保证。

休闲期耕作覆盖对马铃薯苗期生理生态与产量的影响

为解决马铃薯苗期干旱的问题,针对宁夏南部旱作区季节性干旱特点,在2013—2015年秋作物收获后,通过设置不同耕作覆盖措施,分析休闲期土壤蓄水保墒效应和马铃薯苗期土壤水温变化特征,研究不同耕作覆盖措施对马铃薯苗期生长、生理指标及马铃薯产量的影响。结果表明,同一耕作方式下,地膜和秸秆覆盖处理对改善土壤水温状况、降低马铃薯叶片抗氧化酶活性、促进苗期生长和提高块茎产量均有显著影响,且耕作与覆盖交互作用存在显著差异。在两年休闲末期和马铃薯苗期,同一耕作方式下地膜和秸秆覆盖处理0~200 cm土层平均土壤蓄水量较不覆盖处理分别显著增加5.1%、7.3%和10.5%、9.2%。马铃薯苗期,同一耕作方式下地膜覆盖显著提高0~25 cm土层土壤温度1.9℃,而秸秆覆盖显著降低土壤温度3.4℃。与不覆盖处理相比,地膜和秸秆覆盖处理可获得较低的叶片抗氧化酶活性,能更有效增加苗期出苗率、株高和生物量积累,从而显著提高马铃薯块茎产量。在所有的处理组合中,深松结合秸秆覆盖处理具有较高的平均马铃薯产量和商品薯率,较传统耕作不覆盖处理分别显著提高40.0%和14.9%。因此,考虑宁夏南部旱作区气候和环境条件的可行性,深松结合秸秆覆盖措施有利于马铃薯抗旱保苗和块茎产量的提高,可在该地区应用推广。

小麦免耕施肥播种机的研究

针对国内小麦播种机的现状,设计了一种小麦免耕施肥播种机,与当今流行的保护性耕作紧密结合。覆盖地表的秸秆残茬有效地减少了地表水分蒸发,增强了土壤的蓄水功能,达到了抗旱保墒的作用,起到了节水的效果;同时,增强土壤有机质、提高土壤能力,在同样的施肥下更能促进植物的生长。该装置能够一次性完成破茬、开沟、播种、施肥、覆土和镇压等工序,从而减少了拖拉机的进地次数。其不仅提高了肥料的利用率而且避免了肥料的浪费,同时省去了播种前的1～2次的旋耕,为农民降低了生产成本。田间试验证明:整机结构设计合理,符合农民种植要求。

旱区保护性耕作技术研究进展与应用前景

论述了旱区保护性耕作技术的发展历程及研究现状,并提出了目前生产应用中存在的一些问题:(1)低的地温易造成作物出苗困难;(2)草虫病害较重;(3)农机农艺配套性差;(4)播种、施肥质量不高。分析认为,保护性耕作技术对防风固土、减少土壤蒸发、降低土壤pH值和有效地改良盐碱地具有重要的作用。在对现有问题深入研究的基础上,通过技术创新和集成示范其应用前景仍十分广阔。

新能源电动耕作机的设计研究

针对传统耕作机存在高能耗、高排放、操作强度大及使用成本高等问题,通过耕作机动力总成及整机操作控制系统等关键部件的研究,选用磷酸铁锂动力蓄电池、低功耗高效率电机和智能化电池管理系统(BMS)作为新能源耕作机的动力源,并采用轻便的操作及控制方法,设计出一种新能源电动耕作机。试验测试结果表明:该机各项性能指标符合设计预期及相关国家标准要求,具有低能耗、绿色环保、操作轻便、适应性强及使用成本低等特点,能够满足田间作业、转运及道路运输等多种使用条件要求。

黄土丘陵区免耕条件下两种土壤酶活性变化

为了确定合理环保的耕作制度，2007—2008安塞田间定位试验黄土丘陵旱作农区大豆（Glycine，max）、玉米（Zea mays L）、红小豆（Semen Phaseoli）、马铃薯（Solanum tuberosum Linn．）在翻耕化肥（CF）、翻耕有机肥（CM）、翻耕无肥（CN）、免耕化肥（NF）、免耕有机肥（NM）、免耕无肥（NN）等水平下的农田土壤脲酶、蔗糖酶活性。结果表明：在作物花期，大豆、玉米土壤脲酶活性较高，蔗糖酶活性较低，而红小豆、马铃薯则与之相反，差异极显著。到作物收获后，玉米土壤脲酶、蔗糖酶活性增高，增幅在83％以上，而马铃薯、红小豆、大豆三种作物土壤脲酶活性降低，降幅在10％以上，蔗糖酶活性增强，增幅在40％以上。从花期到收获后，免耕降低了土壤脲酶活性，提高了土壤蔗糖酶活性，在黄土丘陵沟壑旱作农区两种土壤酶活性表现较优的作物为大豆、玉米，较优的处理为NM玉米、NF大豆．其田间环保效应为：作物生长期间两种酶活性比较高，收获后两种酶活性则降低，有利于提高作物生长期土壤肥效利用率，减少作物收获后温室气体的排放。