保护性农业(Conservation agriculture)
目录 |
保护性农业是指以最小的对土壤的结构、成分和天然的生物多样性的破坏，实现土壤的最小侵蚀与退化和最小的水污染而采取的土壤管理实践。其中，直播法和最小翻耕体制是保护性农业的两个最基本的土壤管理措施。具体来说就是，在每个农季收获后，不要将作物残留物(如秸秆、黄苗、根茎)回收贮存、烧毁或将生物质翻耕埋起来，而是将其作为土壤覆盖物留在原地。在下一农季开始时，完全不用耕地，将种子直接播入土壤。
保护性农业是基于实现农业可持续发展前提下出现的新的农业耕作制度和技术体系，它的主要目标是通过对可利用的土地、水和生物资源，结合外部投入进行综合管理，以保护、改善并有效利用自然资源，从而实现经济、生态、社会意义上的可持续的农业生产。
传统的耕作方式通过土地耕翻，摧毁杂草、松动表土，以促进水分渗透和作物生长。长期连续不断的耕翻和对土地的过度开发对农业持续发展和环境的负面影响逐渐暴露出来。为解决这一问题，保护性农业应运而生。保护性农业从发展初期的免耕、少耕为主，也称为保护性耕作，经过多年的试验和推广、完善，逐步发展成为保护性农业全面综合技术体系。
保护性农业认为，优良的农田生态环境包括肥沃的土壤、活跃的土壤生物、稳定的土壤孔系，以及由此带来的充裕的水、气供应。因此，以覆盖、轮作、免耕为基本原则，辅之以能源的合理投入、痔虫草害的综合防治等共同形成了保护性农业区别于其他农业耕作体系的特质。覆盖的主要目的是减少对土表的破坏，通过长期、持续的土壤覆盖，既可以使土壤避免风吹雨淋等造成的土壤板结与流失，也可通过持续的秸秆及其残茬的投入，在地表形成有机质丰富的疏松土壤；免耕可以保持土层与土壤孔系结构的稳定性，保护土壤生物的正常活动。而轮作则在控制病虫害的同时，通过作物根系在不同土层的活动，实现对不同土层的生物耕作与营养利用。同时通过控制化学投入物的过度使用和病虫害综合治理，形成了保护性农业强大的竞争力与生命力。
与传统的耕作方法相比，保护性农业可提高农作物单产，劳动力成本大幅下降，劳动力需求在一年中的分配也更加平均。农资成本有所降低，重体力劳动大大降低。也正是基于这种优势，很多国际组织或国际公约，如联合国粮农组织、世界银行、亚洲开发银行、《可持续发展公约》、《联合国生物多样性公约》等，都在多年前就开始通过项目等多种形式积极推广保护性农业，并取得了巨大的成功。豳 滕希群
1、可持续性发展优势
过去我们种田有一个口号，叫做“精耕细作”，其中就包括对土壤的管理。它的意思是，在平整土地的时候，土壤要整得很细，而且越细越好。可是，这样做的直接效果是土壤直接裸露在阳光下，土壤中昆虫和蠕虫动物被冻死了，肥力必须年年补充才能维持。而且，这种做法导致了表层土壤和亚表层土壤的分离，土壤整理得越细就越是容易被水冲走；伴随着雨水的冲刷，表层土壤的营养也就越加容易损失。此外，出于土壤的亚表层或“硬土层”被压实，又严重减低了水在这些土层的渗透速度。2001年，联合国粮农组织的土壤科学家指出，“直到最近，很少有人报道过有关平整土地制度给农业造成的负面影响。这种负面影响直到70年代才开始显露出来”。
显然，如果推行免耕、直播、生物质覆盖等措施，这样的土壤退化就可以避免，或减少到最低程度。事实上，被遮盖起来的土壤要比裸露在阳光下的土壤更加松软和更加有肥力，因而更有利于植物的生长。这是大家在日常生活中经常可以观察得到的。因此，单就保护土壤而言，保护性农业更加有利于农业的可持续发展。
2、生态优势
传统农业经常导致对环境的严重破坏。这些破坏因素包括：
(1)把庄稼收获后的残留物烧掉，会造成空气污染。
(2)为了控制杂草和准备苗床而进行土壤翻耕，使得土壤的表层和亚表层相互分离，表层土壤容易被水冲走。冲走后的表层土壤流入河道容易形成河道淤积。
(3)由于土壤受到侵蚀，土壤的有机质逐步丧失，使得土壤肥力无法满足作物生长的基本要求，为了补充肥力的不足，每年都要大量施用化学肥料，从而加速了土壤的退化和环境的污染。
(4)由于每年的翻耕和让土壤裸露过冬，使得不少昆虫和蠕虫大量死亡，加上农药化肥的大量施用，从而严重破坏了生物的多样性。
保护性农业，在年复一年的耕作过程中做到尽可能少地改变原来土壤的结构、组成成分和生物多样性。它通过生物质遮盖法和免耕法，保持着土壤的肥力和土壤本身免受雨水冲刷，从而能够有效地防止土壤的退化。以上列举的传统农业对环境的破坏作用。在保护性农业中就可以避免或降低到最小。
3、增产优势
保护性农业更有吸引力的优势是增彦优势。农民之所以喜欢保护性农业，是因为它在减轻农民的劳动强度的前提下，为农民提供了保存、改进和更有效利用自然资源的手段。保护性农业的增产优势主要来自以下几个方面：
(1)减少投入
传统农业需要翻耕和平整土地的农业机械。除购置这些机械之外，还需要大量的保养维护费用。当然，使用这些机械还需要更多的投入。按照美国农民的劳动效率测算，推行保护性农业的免耕／直播措施，每公顷土地每年可以减少3～5个劳动工日和60～80升燃料油。农业生产能源的减少，除了农业本身的经济效益和环境效益之外，更重要的是从总体上减少了能源消耗。它相当于为国家净增了能源产量或减少了能源进口。据美国农业科学家测算，推行保护性农业，农业的能源消耗与农业产出比，将由传统农业的15％～50％增加到25％～100％。欧洲从事保护性农业的科学家认为，保护性农业与传统农业相比，每公顷在西欧可以节约投入97欧元的机械维护和使用费，在南欧的农业条件下也可以节约60欧元。由于传统农业容易导致土壤侵蚀和退化，为了防止这样的退化，农民还需要更多的投入来进行治理。以美国为例，农民每年每公顷要投入相当于85．5欧元的费用来治理土壤侵蚀。现在，美国推行保护性农业的面积是1975万公顷，仅此一项农业措施就节约农业投入16．88625亿欧元。
(2)增产效果
保护性农业的增产效果来自以下一些方面：
①保护性农业防止了土壤侵蚀，有效地保证了有种有收。这一保种保收的增产效果与传统农业相比，增产效果在9％～34％。
②保护性农业增加了土壤的透水性，不会因为表层土壤过于疏松和亚表层土壤过于结实而易于蒸发。由于保护性农业增加了土壤的保水效果，它对旱季作物的增产效果自然是不言而喻的。这一效果导致增产的效果约为传统农业的25％。
⑧保护性农业因为防止了土壤侵蚀，节约了国家用于治理土壤侵蚀的费用。包括沟河疏通、兴修和加固水库、治理污染、抗洪救灾等费用在内，在美国，这笔费用约占农业总投入的40％。可见，保护性农业的宏观经济效果是不可估量的。
④肥料的节约在保护性农业中也是十分明显的。传统农业不能有效地保持土壤的肥力。加上土壤侵蚀，使得土壤肥力的损失相当大。保护性农业通过生物质遮盖、免耕、直播等措施防止了土壤侵蚀。这就意味着同等条件下保护性农业实现了肥料的节约和天然有机肥料的更加有效。它对于提高农作物的产量和质量都是很有意义的。
保护性农业可以追溯到7O多年前袭击北美大地的“黑风暴”(也叫沙尘暴)。20世纪初，随着加利福尼亚发现黄金，美国拉开了西部大开发的序幕。机械化翻耕土地，加快了土地开发，获得了几十年不错的收成。但由于植被破坏，导致了一场震惊世界的灾难。1935年5月一场“黑风暴”，从土地植被严重破坏的美国西部刮起，连续3天，横扫美国2／3国土，把3亿多吨土壤卷进大西洋。仅这一年美国就毁掉300万公顷耕地，冬小麦减产510万吨。经过磨难，美国人终于明白是错误的耕种方式招来的后果。土壤学家、农学家、农机专家共同努力，总结研究开发出了以少耕、免耕为主要内容的保 性耕作法。试验表明，这种方法可以明显减少风蚀，增加雨水积累，从而大大缓解传统耕作对生态环境破坏的压力。通过数十年的努力，保护性耕作和植树、种草措施一起，有效地遏制了沙尘暴的再度猖獗。同时发现，保护性耕作可以减少径流、减少蒸发，有效地增加土壤贮水量，提高作物产量。前苏联20世纪50年代始用无壁犁深松或浅松代替传统铧式犁耕翻，地表保留80％左右的根茬及植物残体，在茬地上直接播种，增产效果达12％～59％。加拿大政府为保证免耕法的实施，制定了废除铧式犁的法律。澳大利亚经试验研究，已广泛采用秸秆覆盖免耕法，达到了保水、保土、增产的目的。以色列、印度等国也都开展了相当规模的试验研究。
20世纪70年代以来，保护性耕作技术推广面积不断扩大，内容不断丰富，体系逐步完善，形成了保护性农业的丰富内涵。据有关资料，目前保护性农业已经在全世界数十个国家9000多万公顷土地上应用，其中，美国已达2400万公顷，包括大豆1280万公顷、玉米900万公顷，还有小麦和棉花等。
目前我国大多数地区仍处于传统的耕作模式下，作业环节多，作业次数多，破坏了土壤的生理机构；大量使用无机肥，使有机质减少；地下水下沉，地表水蒸发，土壤板结严重；农药、农膜的大量不合理、不规范使用，形成白色污染，造成土壤的污染也比较严重。上世纪9O年代初，我国科技工作者在国家有关部门的支持下，开展了机械化保护性耕作试验研究。进入新世纪，保护性耕作技术列入国家农业跨越计划和成果转化项目。从2002年开始，中央财政设立专项资金，加大技术的试验推广力度。截至2004年底，北方13省(区、市)已建成国家级项目县94个，省级项目县209个，实施保护性耕作874万亩。在国家和省级示范县的带动下，各地发展保护性耕作的积极性明显提高，示范力度明显加大，发展保护性耕作技术的大气候逐步形成。但总的来看，我国保护性农业的发展还处于保护性耕作这一基础性层面，完备的技术体系尚未建立，推广范围和规模都比较小。
1。保护性农业可以保持土壤水分、提高水分有效性，增加土壤有机质和养分含量，提高农作物产量。秸秆覆盖，可降低雨滴对表土的直接冲击，将大量降雨保持并渗透到深层土壤中，减少地表径流；小麦播种至小麦拔节期、玉米苗期，作物对地表的覆盖较少，秸秆覆盖可以切断蒸发表面与下层土壤毛管联系，有效抑制土壤蒸发；秸秆缓慢分解有利于有机质积累。免耕使土壤中蚯蚓等生物增加，大量蚯蚓活动留下的孔道、腐烂根系孔道，有利于雨水下渗，提高了水分有效利用率。
2。保护性农业可以减少地面径流，保护土壤，有利于防止土壤水蚀、风蚀，促进农业可持续发展。秸秆覆盖在土壤表面形成一个防护层，它既能保证土壤有必要的疏松，又几乎不破坏土壤表层，从而使土壤流失相对减少。通过免耕或少耕，利用根茬固土、秸秆挡土，有效的减少扬沙和土粒运移，使地表湿润、增加团粒结构，从而减少土壤风蚀。同时，通过合理施肥，促进水肥相互作用，以肥保水，以水运肥，提高水肥效果。轮作可以延长作物生育期，增加作物生长积温。
3。保护性农业有利于保护和改善生态环境。保护性耕作减少了农田扬尘，大面积实施可以有效抑制“沙尘暴”。此外，由于秸秆还田，还有效避免了焚烧秸秆造成的大气污染。目前，除少量农作物秸秆利用外，大部分被遗弃腐烂或焚烧，既造成了资源浪费，又污染了环境。发展保护性农业，可将大量秸秆覆盖地表，使秸秆就地还田，促进农业生产的良性循环。秸秆不需要焚烧，即可播种，满足了农业生产需求，保护了农业生产和农民生活环境。
4。发展保护性农业可以节本增效，增加农民收入。据农业部资料，推广以免耕播种为核心的保护性农业，一年可减少作业工序2～5道，降低作业成本20％左右，而且具有明显的增产增收作用。农业部建立的10个监测点的14种作物产量数据中，有13种表现出了增产效果。其中，玉米增产4．1％，小麦增产7．3％，小杂粮增产11．2％，大豆增产32％。在一年两熟区，保护性耕作节本增产带来的综合经济效益平均为101元／亩，一年一熟区为43．5元／亩。如果再进一步完善保护性农业技术体系，全面推广保护性农业的各项技术措施，投入品的节约、劳动力投入的减少，以及秸秆覆盖长期效果的显现将使保护性农业的效果更加突出。
据粮农组织出版的《世界农业：走向2015／2030年》所阐述的专家观点，未来10～20年中保护性农业将会有一个大发展，并对农业可持续发展产生积极的促进作用。我国发展保护性农业已势在必然。
首先，发展保护性农业符合科学发展观的要求，是构建和谐社会的需要。实现人与自然和谐发展是社会主义和谐社会的一个基本特征。保护性农业在发展生产的同时，改善了生态环境，实现了人与自然和谐相处、和谐发展，是构建社会主义和谐社会的重要体现。
其次，发展保护性农业有利于农业可持续发展。保护性耕作技术依靠作物残茬覆盖，保护土壤，减少水土流失和地表水分蒸发，增加土壤有机质，不仅是提高粮食产量、增加农民收入的有效途径，而且是提高农业综合生产能力、促进农业可持续发展的重要措施。
第三。发展保护性农业是发展循环经济、保护生态环境的重要措旌。保护性农业可以使农作物秸秆得到循环利用，不仅对抑制沙尘暴有明显作用，而且可以避免秸秆焚烧，减少大气污染，保护生态环境。从这个意义上讲，保护性农业填补了农区生态环境建设的空白，丰富了可持续发展的内涵。
第四。发展保护性农业是农民增收、农业增效的要求。保护性农业不仅可以减少投入，减少劳动力的需求，降低生产成本，而且可以提高粮食产量，促进农民增收，是建设现代农业的一个很好的切入点。
第五。发展保护性农业代表了我国农业发展的必然趋势。从目前我国农业发展的现实情况看，由于农业生产不断追求高产，大量投入化肥、农药，土壤过度耕作，劳动力需求大，生产成本不断增加，居高不下，农业生产比较效益降低，严重影响到农民生产的积极性。我国不到世界10％的耕地，氮肥使用量却占世界的近30％。农产品化肥农药残留严重，人类感染恶性疾病的种类和比例越来越多，秸秆焚烧污染大气环境。过度耕翻使土壤表层形成细小的粉尘，在没有覆盖的条件下极易被大风扬起，形成“沙尘暴”。裸露的地表水土流失严重。随着经济的发展以及小城镇建设，每年有大量劳动力转移到二、三产业，农业生产劳动力紧缺。保护性农业可将复杂的农业生产环节简单化，提高劳动效率，降低作业强度，降低生产成本，提高农业生产效益。
发展保护性农业，必须采取综合措施，突破观念、技术、政策、体制、法制等方面的制约，建立长效机制。
首先，要提高认识。加大对保护性农业的直传力度。保护性农业是对传统耕作制度的根本变革，让农民彻底转变观念，在思想上由不认识到认识，在行动上由不自觉到自觉，必须进行广泛深入的宣传和科学耐心的引导。通过宣传和培训，引导农民转变观念，促进保护性农业的推广应用。同时，应调动各级地方政府、相关企业及社会力量，参与保护性农业的发展。
其次，要加强引导和扶持。编制科学的规划，制定有效的扶持政策，是发展保护性农业的基础性工作。要把发展保护性农业作为我国农业发展“十一五”规划的重大战略任务和广大旱作区农业可持续发展的重要措施来抓，并将其列为水土保持、防沙治沙等规划的重要内容。尽快组织编制和实施《保护性农业发展专题规划》。保护性农业是农业耕作制度和技术的重大变革，需要各级政府在财政、信贷等方面对保护性农业技术的研究开发、示范区建设和培训等给予一定的扶持。同时要注重整合与保护性农业有关的项目资源，科学规划，合理安排，形成合力，发挥项目的整体效益。
第三，建立发展保护性农业的技术支撑体系。加强关键技术的研究开发、产业化示范和先进适用技术的推广应用，积极探索和完善中国特色的保护性农业技术体系。耕作技术的改变必然要求农业生产中其他技术措施相应变化。实行保护性农业就必须发展与其配套的相应技术，形成综合农业技术体系，根据作物轮作制度形成相互衔接的，不同作物的，包括秸秆覆盖、深层耕作、免耕施肥播种以及杂草与病虫控制、播前表土作业等内容的保护性农业技术体系，以及与保护性农业相配套的技术，如能够替代秸秆做燃料的新型农村能源技术，适合于干旱区土壤、栽培制度的保护性耕作关键机具等。
第四，认真组织开展保护性农业试点。要制定切实可行的推广措施，坚持点面结合，逐步推进。目前我国不少地区保护性农业的推广已经具备了一定基础，在此基础上，借鉴国外的成熟技术，结合我国国情，加大对不同类型区保护性农业技术体系的研究开发，不断拓展应用区域和作物，从一年一熟地区拓展到一年两熟地区，从农田延伸到农牧交错区，从小麦玉米主要粮食作物扩大到各种旱区作物。积极扩大示范区建设规模，探索有效的推广机制，不断扩大保护性农业应用面积。
第五，加强国际交流和合作。在一些发达国家，保护性农业已经有了较长的发展历史，技术较为成熟，他们的做法和经验值得我们借鉴。要加强国际间的交流与合作，通过合作研究开发、举办专题培训班、召开技术研讨会、交换有关信息资料等形式，促进我国保护性农业的全面发展。
1、除草问题
保护性农业是普遍具有投入少产出多，省工省料的一项农业增产措施。对于土地和人力节约来说是“双赢”的。但这并不意味着，保护性农业是没有问题的。在杂草严重侵害的地方，保护性农业可能需要施用除草剂。在从传统农业向保护性农业过渡期间，因生物平衡改变，某些土壤引起的有害生物或病原菌可能造成新的问题。但是一旦保护性农业的环境稳定下来，保护性农业往往比传统农业更加容易管理而且产量更高。在保护性农业中，还没有发现不可克服的有害生物的问题。
2、保护性农业与有机农业的关系
尽管保护性农业以维护农业生产的自然过程为基础，但保护性农业并不禁止使用农用化工品的投入。例如，除草剂就是保护性农业的一个重要组成部分。在过渡阶段至农作物与杂草群取得新的平衡为止，尤其如此。同样，鉴于土壤使用期在该系统中的重要性，农业化学品，包括化肥得到非常仔细地施用，也是可以的。一般而言，从事保护性农业的农民比从事传统农业的农民施用的化工产品(主要是除草剂)要少得多。而且还会越来越少，直至最后取消。
3、病虫害综合治理
首先，采用保护性农业措施和实行合理的作物轮作，并不会增加比传统农业更多的病虫害问题。但是，病虫害综合治理仍然适合于保护性农业，而且实际操作必须按同样的原理进行。与病虫害综合治理一样，保护性农业也强调生物过程。并且，保护性农业将病虫害综合治理的方法从作物及病虫害治理扩大到整个土地治理。
4、保护性农业的适用范围
保护性农业不仅可以用来种植谷类作物和豆类，而且可以种植其他作物，如甘蔗、蔬菜、马铃薯、甜菜和木薯，也可以种植水果和葡萄等多年生作物。水生植物当然不能实现生物质遮盖，种植水稻也不能免耕。但是，对水稻田采取生物质遮盖过冬措施是可以做得到的。就已经推广的情况看，保护性农业措施，只在极度缺水和有机物产量偏低的干旱地区未能取得成功。因为，在这些地方没有足够的生物质将土壤遮盖起来，也缺乏足够的水份将遮盖物沤成土壤所需要的养分。