华北平原缺水区保护性耕作技术

针对华北平原缺水地区农田生产效益偏低和地下水严重超采导致的生态环境问题,以建立节水、高产、固碳的华北平原缺水区保护性耕作集成技术为目标,在国家科技支撑计划长期支持下,建立了华北平原历时最长的保护性耕作长期定位试验平台(2001年—),开展了小麦/玉米两熟制保护性耕作理论和关键技术研究,集成了农机农艺结合的高产节水型保护性耕作技术体系,并在河北省进行广泛示范推广。主要结果:1)华北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区保护性耕作具有固碳、减排、节水、提高土壤质量等生态效应。长期保护性耕作具有土壤养分分层表聚现象:0~5 cm土层的土壤C、N、P、K、有机质含量高于5~10 cm土层,旋耕(RT)和免耕(NT1:秸秆直立免耕;NT2:秸秆粉碎免耕;NT3:整秸秆覆盖免耕)处理土壤有机碳(SOC)的层化比率为1.74~2.04,显著高于翻耕处理(CK和CT)的1.37~1.45。保护性耕作的固碳效应与机制:保护性耕作实施9年后不同耕作方式年固碳量(0~30 cm)NT2处理为840 kg·hm~(-2)·a~(-1)、RT处理为780 kg·hm~(-2)·a~(-1)、CT处理为600kg·hm~(-2)·a~(-1),14年后土壤有机碳(0~30 cm)发生了变化,NT2处理为540 kg·hm~(-2)·a~(-1)、RT处理为720 kg·hm~(-2)·a~(-1)、CT处理为710 kg·hm~(-2)·a~(-1);长期免耕减少了土壤的扰动而降低了土壤碳的矿化率,土壤碳的累积主要固定在土壤大团聚体的颗粒有机碳中,固定态碳首先进入活性易分解有机碳库,然后缓慢转入稳定碳库。保护性耕作的减排效应:不同耕作系统全球增温潜力的计算结果表明,免耕是大气增温的碳汇,而其他耕作系统为碳源。NT处理每年农田生态系统净截留碳947~1 070 kg(C)·hm-2;CK、CT和RT每年向大气分别排放等当量碳3 364kg(C)·hm-2、989 kg(C)·hm-2和343 kg(C)·hm-2。保护性耕作的土壤微生物多样性机制:保护性耕作显著提高了土壤中真菌、细菌、氨氧化古菌和亚硝酸还原酶(nir K)基因的反硝化微生物的多样性,但对氨氧化细菌与含nir S基因的反硝化微生物的多样性影响不大。保护性耕作节水保墒的土壤结构与水力学机制:常规耕作对土壤有压实的作用,而保护性耕作改善了土壤结构,有效提高了储水孔隙、导水率、田间持水量和有效水含量,秸秆覆盖又能有效减少土壤蒸发,具有开源与节流双重节水机制。2)建立了趋零蒸发的麦田玉米整秸覆盖全免耕种植模式。在小麦/玉米一年两熟种植区,首次提出了玉米整秸秆覆盖小麦全免耕播种的种植模式,实现了小麦玉米全程全量秸秆机械化覆盖,形成土壤无效蒸发趋于零的保护性耕作体系与方法;研制了实现趋零蒸发的4JS-2型梳压机和2BMF-6型小麦全免耕播种机组,比目前推广的2BMFS-6/12小麦免耕播种机减少作业动力45.2%,降低作业费用33.3%。3)建立了3年一深松(翻)的少免耕-深松轮耕模式,集成了节水高产保护性耕作技术体系。制定了华北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区保护性耕作技术体系等河北省地方标准,与农业、农机部门联合示范,推动了河北省保护性耕作技术的推广和应用。成果在河北平原冬小麦/夏玉米一年两熟区进行了示范推广,社会效益和生态效益显著,2013年获河北省科技进步一等奖。     

浅谈机械化保护性耕作技术的推广

机械化保护性耕作技术是现代化农业耕作技术的未来发展方向,涉及了机械深松、免耕施肥播种、秸秆与表土处理等不同的环节。在这一技术推广过程中,要加强农机专业技能培训,并在适宜免耕播种的区域进行大力推广宣传,建设更加完善的农机服务体系。基于此,分析推广机械化保护性耕作技术的意义,并探讨具体的推广措施。     

中国特色保护性耕作技术

国外多年的保护性耕作实践表明,旱地保护性耕作能减少土壤风蚀水蚀,抑制沙尘暴。项目研究目的是检验保护性耕作技术在我国的适应性、应采取的工艺体系及机具。从1991年开始,中国农业大学和山西省农机局等合作,开始农艺农机结合的保护性耕作系统试验,10年试验表明,保护性耕作不仅减少水土流失,而且增产增收。通过改进保护性耕作工艺,开发研制中小型保护性耕作机具,形成了中国特色的保护性耕作技术。主要特色在于用小型机具在小地块上实现保护性耕作、以及能在贫瘠的土地上获得较高产量,从而满足我国既要保护环境又要提高产量的要求。研究表明,我国北方自然条件、种植制度、经济水平等差别较大,在保护性耕作推广中需要分区采用不同的技术体系。     

中国北方一年两作区保护性耕作技术研究

该文主要研究适于中国北方半湿润偏旱区一年两作保护性耕作的技术模式。介绍了在“杨凌农业机械化保护性耕作新技术新机具试验示范园地"建立的小麦玉米一年两作区10种不同机械化保护性耕作的模式、试验方案以及自主研制开发的配套机具的性能;将不同模式与传统犁耕作业模式进行了对比试验与分析研究。结果表明：小麦生长全程秸秆粉碎还田、麦收后玉米免耕播种作业模式与传统犁耕无秸秆覆盖相比,小麦增产53%,玉米增产25％,土壤蓄水量增加1%～1.2%,各类保护性耕作模式土壤有机质平均增加1.03 g/kg 。另外,深松作业增产节水效果优于深耕作业;前茬小麦高留茬玉米免耕播种效果优于低留茬的玉米免耕播种。经济分析还表明,由于作物增产并降低了机械作业成本,保护性耕作技术模式的经济效益明显优于传统犁耕作业。     

冷寒风沙区保护性耕作种植试验

该文对冷寒风沙区实施保护性耕作技术种植春小麦试验进行了评价和分析。试验结果表明在冷寒风沙区实施保护性耕作技术是可行的，取得了良好的增产效益、节本效益及社会效益。保护性耕作技术所用机具性能可靠，并能通过秸秆残茬覆盖的地表，实现化肥深施和免耕播种。试验结果为环京津数十个高原县的抗旱增收和治理沙尘暴提供了可靠的经验。     

南方稻田保护性耕作的研究进展与研究对策

就保护性耕作的由来和内涵、国内外发展现状作一综述,在指出我国稻田传统耕作方式存在的主要问题后,着重介绍了南方稻田保护性耕作的主要技术模式:即以免(少)耕、秸秆还田为主的保护性耕作技术和休闲期保护性耕作技术。稻田免(少)耕保护性耕作技术主要包括水稻免耕直播、免耕抛秧、免耕套播和免耕小苗移栽技术;秸秆还田为主的保护性耕作技术主要包括秸秆覆盖免耕栽培水稻和秸秆覆盖免耕旱作技术;休闲期保护性耕作技术主要包括冬春休闲和休闲期绿色覆盖技术。指出这些保护性耕作技术不仅具有传统栽培同样或更高的产量潜力,而且省工、节本、能减少水土流失,保持和改善地力,经济、生态效益显著。分析稻田保护性耕作存在的不足之处,提出发展对策。     

寒地黑土区宜实施保护性耕作

在分析寒地黑土区农业生态环境存在问题基础上,介绍了保护性耕作技术的内涵及其在国内外的发展概况,揭示了保护性耕作的增产原理,论证了寒地黑土区实施保护性耕作的科学性。     

黄土高原半干旱区保护性耕作适应性评价

在黄土高原半干旱区连续4年保护性耕作试验的基础上,利用层次分析法,对5种保护性耕作法与传统耕作法适应性(生态与经济)进行综合评价,探究适合黄土高原半干旱区的保护性农业技术体系.结果表明:在两种轮作次序(小麦/豌豆、豌豆//小麦)、两种投入方式(计秸秆和不计秸秆)下,保护性耕作法免耕秸秆覆盖(NTS)综合适应性指数(PI)均显著高于其他几种耕作方式,且PI在0.76～0.86之间,是传统耕作法(T)的2～2.5倍,NTS在该地区的适应性最强;NTS、免耕不覆盖(NT)、免耕结合地膜覆盖(NTP)3种耕作方式的PI高于传统耕作结合秸秆还田(TS)、T、传统耕作结合地膜覆盖(TP),说明NTS、NT、NTP在该区的适应性优于TS、T、TP.因此,在黄土高原半干旱区实施保护性耕作措施NTS,更能促进该区农业的持续发展.     

玉米种植保护性耕作技术与应用效果

发展保护性耕作技术,不但能够更好地发挥土地资源优势,推动玉米种植产量的提升,还能进一步完善玉米生产体系,实现自然环境与农业生产的和谐共生.为实现玉米种植的生态效益、经济效益和社会效益,在介绍玉米种植保护性耕作技术应用背景的基础上,解析玉米种植保护性耕作技术的内涵和原理,并论述了秸秆还田技术、免耕播种技术、宽窄行留高茬种...     

黄土高塬地区机械化保护性耕作的回顾与展望

文章以近年来在陕西黄土高塬地区进行机械化保护性耕作的推广研究为基础,从正反两方面总结了在该地区推广保护性耕作的经验与教训,通过3年系列的试验数据表明,机械化保护性耕作对黄土高塬的生态环境建设、农业增产、农民增收起到积极作用.     

屯留县机械化保护性耕作的推广经验

保护性耕作是一种深加桔秆覆盖的新型旱作技术，具有显著的保持水土、抗旱增产作用。屯留县在推广机械化保护性耕作过程中，依靠典型示范带动、行政加速推动、市场调节拉动等多种办法，积累了推广科技成果的宝贵经验。     

保护性耕作及其对土壤有机碳的影响

本文把保护性耕作的发展划分为3个阶段,系统总结了保护性耕作技术发展的历程与趋势,并结合我国实际情况,论述了我国保护性耕作研究与应用存在的不足及其与国外的差距,进一步探讨了保护性耕作对土壤有机碳的影响。指出我国在该领域的研究应侧重以下几方面：加强研究保护性耕作对生态环境的作用,寻求有效的固碳途径和管理措施;探讨农田土壤保护性耕作系统能流-碳流循环过程及其动态响应,实现农田系统碳汇／源科学管理调控;采用GIS技术结合土壤有机碳动态模拟模型,评价保护性耕作区域尺度生态效益。     

北方旱区保护性耕作对农田土壤水分的影响

土壤水分是中国北方旱区农业生产的主要限制因子,研究保护性耕作技术体系下土壤水分的动态变化,明确不同耕作模式下的水分平衡规律,对于选择适宜的保护性耕作技术,提高北方旱区土壤水分的利用效率具有重要的指导意义。该文在2a田间试验的基础上采用DSSAT模型对4个不同保护性耕作处理的土壤体积含水量、水分平衡以及水分利用效率进行了模拟和检验。结果表明干旱年份保护性耕作处理土壤体积含水量较传统耕作高,RMSE误差在0.025～0.063;干旱年份传统耕作土壤储水量减少最多,为144.6mm,降水较多年份减少也最多,为46.1mm;干旱年份水分利用效率1.52～1.78kg/m3,免耕覆盖水分利用效率最高,降水较多年份水分利用效率1.70～1.71kg/m3,各处理间差异并不显著。研究结果为保护性耕作技术对农田土壤水分的影响研究提供了理论依据。     

保护性耕作技术及其生态效应

保护性耕作是一项对农田免耕、少耕、深松耕技术,是一项稳产增产、节本增效、节能环保的关键技术,是将经济、社会和生态三个方面效益兼顾。因此,实施保护性耕作是实现农业增产增收的重要举措,也是推进农业可持续发展,建设生态农业的有效途径。     

华北平原一年两熟保护性耕作体系试验研究

冬小麦-夏玉米一年两熟的种植方式在华北地区的农业生产中具有极为重要的地位。但是传统耕作方式使该地区的农业生产不可持续。保护性耕作技术是一种先进的保水保土的生产技术。该文在田间试验的基础上，研究了保护性耕作体系对作物产量、土壤容重、土壤含水率、土壤温度的影响，结果表明：保护性耕作能够提高作物的产量，增加土壤的含水率。其对土壤容重和土壤温度的影响并未对作物的生长产生不利影响。但是，从长远来看，对保护性耕作引起的土壤容重增加、温度降低的问题必须引起足够的重视。结果初步表明：以免耕加覆盖为主的保护性耕作体系可以在华北平原一年两熟地区试验推广。     

中国主要农业区保护性耕作模式技术特征量化分析

对中国5个主要农业区的28种典型保护性耕作模式的技术特征进行量化分析与评价。结果表明:各区域的保护性耕作模式总体上都表现出较高的"保护度"(Cd),具有"少裸露"、"少动土"、"高保蓄"和"高效益"特点,但是"少污染"特征总体表现较差;各区域模式的技术特征表现不一,但基本上都与区域实际需求相吻合;东北平原保护性耕作主要表现为高保蓄和少动土,但是化肥农药使用增加;黄土高原主要表现为少裸露,但经济效益却低于传统耕作;农牧交错带主要表现为少裸露和高效益;长江流域主要表现为高效益和高劳动力消耗;华北平原地区的部分保护性耕作在土壤保蓄方面表现突出,但在减少土壤扰动和增加经济效益方面表现不明显。根据评价结果,中国保护性耕作的研究要继续突出不同区域特点,针对目前存在的不足,进一步通过共性关键技术与配套技术的有效组合,形成区域特色保护性耕作技术体系。     

我国保护性耕作发展趋势与存在问题

在研究我国保护性耕作发展过程基础上,分析我国保护性耕作发展和技术研究中的存在问题,提出近几年保护性耕作技术研究重点的建议.     

炭化秸秆覆盖用于保护性耕作的试验研究

针对一年两熟区保护性耕作地块秸秆量大,全秸秆覆盖播种时机具易堵塞、影响出苗等问题,该研究通过6种不同处理方式的田间试验,研究了不同耕作与地表覆盖结合方式对土壤水分状况、作物生长特性及作物产量的影响。结果表明,与免耕秸秆覆盖相比,虽然含水率略低,但免耕农业碳覆盖不仅能够解决秸秆量大易堵塞、晾籽等现象,而且能够提高作物生长特性如出苗、株高及作物产量,对保护性耕作的推广与发展具有促进作用。     

寒地玉米机械化保护性耕作技术及机具探究

玉米机械化保护性耕作技术是近些年我国农业区玉米耕作的重要方式,利用保护性耕作技术可借助其免耕、少耕的优势减少对土壤的耕种,同时将作物秸秆覆盖于地层表面,可有效减少寒冷地区土壤被风蚀或水蚀。近年来,寒冷地区陆续开始在各地推广使用玉米机械化保护性耕作技术,且效果斐然。基于寒冷地区玉米耕种实际,分析玉米机械化保护性耕作技术及其机具的使用。     

中国北方保护性耕作条件下深松效应与经济效益研究

保护性耕作技术是适应中国北方农业发展的一种新型耕作技术，它可以通过深松作业来消除因多年免耕出现的土壤变硬问题。目前对保护性耕作条件下深松的效应和经济效益缺乏深入的研究，在玉米深松过程中还出现的伤苗，功耗大和经济效益低等问题。该文试验研究了在中国北方保护性耕作示范基地上，从1993年开始，通过10多年的时间对保护性耕作条件下的深松效应，测定了传统耕作、深松覆盖和免耕覆盖3种不同耕作方式下的土壤容重、含水率，水分利用率和产量等数据，试验结果表明，在保护性耕作条件下，每4年对土壤深松一次可以解决土壤变硬问题，持续保持作物高的水分利用率和产量，并不需要年年深松。相对深松覆盖(年年深松)，4年免耕覆盖＋1年深松的耕作方式能提高25%左右的经济效益。同时，针对玉米深松过程中的问题，提出了玉米免耕播种和深松联合作业的方案，试验表明，玉米免耕播种和深松联合作业能有效解决玉米深松过程中出现的一系列问题，促进玉米生长，提高玉米产量，建议在中国北方玉米产区推广这一联合作业技术。