我国旱地免耕研究谢先举（西南农业大学土化系）摘要本文对我国旱地免耕研究的现状和发展作了初 步评价。指出旱地免耕基础理论研究侧重于土壤水热动态和养分动态，对土壤生物过程研究薄弱。 免耕应用技术研究集中在垄作与覆盖对玉米、小麦等旱作影响上，以产量的增减判断免耕效果。配 套技术研究提出采用化学农药防除杂草与害虫；采用条播机为免耕小麦机械；采用大豆为最佳轮作 作物。认为农药污染、土壤性态、作物品质、免耕机械与农艺措施配合等是我国未来旱地免耕研究 的重点。在我国农业发展史上，土壤耕作占有十分重要的地位。传统的农业以精耕细作为中心，形 成了耕、耙。松士、镇压一整套的耕作系统。但由于近几十年来对土地的过度开发，频繁的耕作造 成了土壤结构破坏，有机质含量降低以及水土流失、生态环境恶化，严重影响了农业的进一步发展 。为了解决这些问题，各地普遍进行了农业生态系统的研究，并对六十年代起分散零星的免耕试验 作了重新评价，与此同时开展了旱地免耕研究。这几年的研究总的看起来，具有明显的实用特征， 对旱地兔耕作用机理研究不多，未能形成较为完整的理论体系，无法用理论来指导免耕实践。这对 我国旱地农业的发展是不利的。本文拟对我国旱地免耕现状、问题与发展作一评述，以期有助于旱 地免耕研究的深入和生态农业研究的展开。１于地免耕机理研究早地是与水田相对而言的一大类农 耕地。旱地土壤在免耕后，物理性质、化学性质、生物学性质都发生了变化，其内部各种过程的强 度及方向也有了变化。下面从物理、化学、生物三个方面进行过评。１．】旱地免耕土壤的物理性 质研究旱地土壤兔耕后最显著的变化就是士壤结构变化。常规耕作下，翻耕扰乱了土层结构，土壤 团聚体被粉碎，耕层内有机质矿质化速度加快，有机一无机一微生物复合胶体含量下降，使得土粒 间粘合力下降、水稳性团聚体减少，免耕后，土壤各级水稳性团聚体增加，其中大团聚体数量增加 显著，团聚体中氮、碳含量增加’‘’‘’‘’。土壤团聚体被认为是土壤养分“贮藏库”，它的 数量增加，标志着土壤供储养分能力增强。土壤团聚体中的碳、蕴含量则代表了土壤有机质含量水 平，其数值反映了土壤肥力高低，是土壤肥力指标之一’‘”，”。此外，土壤大团聚体的增加， 降低了土壤容重。有利于土壤水分与土壤空气的相互消长平衡，增大了土壤对环境水、热变化的缓 冲能力，为植物生长、微生物生命活动创造良好生境。团聚体上保持的有机质维持稳定的矿化势， 使土壤得以持续不断的为植物供应养分。团聚体数量的增多意味着生态幅增大，对植物生长的限制 减弱。因此，有人认为土壤团聚体是土壤结构的基本单元，决定了土壤结构的质量特征’‘’“。 旱地土壤免耕后因拉结构的形成奠定了土壤良好结构的基础。免耕留茬增加了植物根系残留物，对 土体构型的发展发生作用。原犁耕所形成的犁底层，由于作物根系的穿透和残根的维持而逐渐被破 坏ｉ根系形成的孔道有利于犁底层上下土壤的水气等成分交换，土体构型逐渐向适合当地生物气候 条件方向的自强土壤成土过程上体构型方向发展。这方面研究，目前国内未见有关报道。旱地土壤 免耕后的水热动态研究较多。免耕覆盖条件下，土壤含水量保持较稳定水平，土壤微生物活性与作 物生长好；无覆盖条件下由于免耕形成上体结构的良好通气性，土壤条散加剧；在干旱地区或旱季 加大土壤含水量与作物雳水量之间他缺口，另外。垄作表现出良好的土壤水分特征。土壤热状态总 趋势是降低。免耕导致土壤温度、导温率、导热率下降。。，１０·。。·。。）这是因为：第一 ，覆盖减少了土壤表面获得的太阳辐射，或是由覆盖作物将之转化成化学能，或是由其它覆盖物芮 之反射回大气中；第二，免耕形成的土壤结构，容重低、（有研究表明在３５厘米内由于免狲垄作 土壤赛重下降１０％一１５％”’），不利于热量向土壤中传导。一方面免耕土壤的温度变化平缓 利于维持土壤生态系统的稳定性，另一方面由于土壤温度的降低对我国北方寒冷地区及一些高寒地 区有不利的影响，使作物种子萌发延迟，从而影响生产’‘’】．１２ｔ地免耕土助的化学性质研 究国内对早地免耕土壤的化学性质方面的研究范围较窄，集中在土壤Ｎ、Ｐ、Ｋ变化上。对土壤速 效性养分构研究显示，免耕条件下麦棉两熟田的土壤碱解氮含量在作物各生长期与常规耕作下的土 壤碱解氮持平，能够保证土壤氮素供应水平；速效Ｐ、Ｋ则有明显提高，提高的幅度１７％～４０ ％，依作物类别和生长期的不同而有起伏；土壤养分含量免耕条件下表现用表上层富集的特点，其 浓度梯度随深度的加大而加大’‘“‘。但也有研究表明，免耕土壤的有效性养分与常规耕作上根 相比无显著差异，速效＊含量还略有下降”’。研究结果的差异嘉明，土壤养分含量的高低受免耕 期长短，作物栽培方式的影响。长期连续免岱与轮作配合有利于土壤化学过程向肥力提高方向发展 。】．３早地免耕土运生理生态研究免耕为土壤微生物生命活动提供了稳态全境，土壤微生物种类 、数量亦保持相对稳定。土壤有机质含量、存在形式制约着土壤微生物总体数量，有机质是微生物 分解活动底物，其形式以残茬根系为主时，土壤真菌类则占优势。常规耕作下由于分解底物、土壤 水热变化而导致微生物时空变化很大。受免耕土壤中有机质分布特点的制约，土壤微生物剖面分布 上显示出很大差异。在有机覆盖免耕条件下，土壤微生物数量和活性在土壤表层和根际区最高，表 现出剖面分布上的双峰特点。随深度的增加，微生物数量和活性递扬水平方向上随根区距离增加而 减小；土壤腺酶、蛋白酶、、磷酸酶、硫酸酶、过氧化物防与土壤微生物的分布有类似规律’一’ 。有关研究散见于一些免耕文献中，不如国外研究深人’‘”。另外，国内对土壤免耕条件下代谢 功能的研究中常以ｃ个含量浓度为主、这显然是粗略的和不全面的（７，１。）由上述可见，国内 目前对旱地免耕机理进行深入的研究少，尚有一些空白点，如土壤代谢机理、化肥、农药在兔耕土 壤中动态、免新对土壤演化影响等，因而对免耕本质认识进展不快，阻碍了旱地免耕的推广。２旱 地免耕技术应用研究旱地免耕技术由于技术简便，低投入高产出，兼有保持水土等功能。在我国得 到发展。作为一种新的耕作制度，主要用于小麦、玉米、棉花、大豆等作物，近些年来也用于蔬菜 早地栽培、林果管理等（１。，１７，１８１。。。；２．１旱地免耕玉来栽培技术旱地玉米栽培 中免耕措施应用十分普遍。几乎所有的试验都表明免耕玉米产量高于常忽耕作，提高的幅度受试验 条件、方法、生态因子地域差异的影响而不同。在年降水量较多的广西，试行地膜连用晚玉米免耕 栽培技术’“‘，在早、晚玉米连作地块，收获早玉米时不掀动地膜，而是在地膜上打洞播种晚玉 米，获得增产效果。由于地膜阻止土壤水分蒸发和氮素挥发，阻止降水对地表冲刷，加之地膜连用 降低了生产成本，经济效益、水土保持效益较好。在黑龙江省西部半干旱地区，为克服春旱风沙， 武进了免耕留茬沟种玉米技术，不仅减少了耕层土壤水分损失，也省去镇压工序’‘’‘。黄土高 原地区试行整秸杆半覆盖玉米免耕栽培技术’“‘，秋收后将玉米或高粱秸秆割例或顺垄推开，均 匀铺于地表，播种时按播种行将秸杆扒开一半。由于整秸杆可抵抗春冬大风不被吹走，又省去了粉 碎秸秆过程，一节约了能源和有机质投人。此外，在玉米免耕覆盖技术体系中，还有机械化精髓技 术，蓄水丰产为技术等’‘”‘，，’“。在我国北方，土壤蒸发是水分损失的主要途径。各种覆 盖措施则可抑制土壤蒸发，改变土壤水分再分配，增加根系层土壤水分含量。免耕覆盖的影响，使 玉米播种期和苗期土壤水分含量高出常规耕作土壤含水量４％’‘’‘，有助于抵抗北方常出现的 春旱和伏旱，以及提高土．灌水分利用率和增产幅度。在稻杆等有机物不足的西北半干旱区（甘肃 ），用粒级不等的卵石、砂石作土壤表面覆盖体，显示出很好的保水增产效果。我国南方旱地土壤 质地较北方粘重。降水不能为土壤大量吸持，在土壤表面形成径流，引起水土流失。以豆类作物或 饲草作“活覆盖”，可以收到较高的经济效益和环境效益，适合南方人均耕地少，复种指数高，开 发强度大的实际情况。免耕玉米栽培的另一技术措施是改变微地形——聚土成垄。免耕垄作在我国 东北和西南地区较为普遍。研究已表明，聚土免耕能提高土壤有效水贮量，促进土体构型改造、加 厚熟化层、减少水土流失、改善垄沟微区生境，有利于立体种植和提高农田系统生产力（６，“。 ，４０·１）。方法是聚上成的垄，活土层厚，有利于玉米生长；沟内深耕施肥，五年后垄沟互换 ，实现整个士体的深耕熟化。土壤保水保肥能力将从根本上得到提高。２．２免新小麦栽培技术免 耕小麦的栽培技术研究南方较多，较为深人系统的则未见报道。有研究显示，高肥条件下小麦群体 光合作用强度的限制因子是群体内光照不足。适当的加大行距，降低播种量，依靠小麦分级增加是 增产途径。其数据表明有效穗数比常规耕作高。另有小麦兔耕后苗期生长旺盛、根系发育，后期光 合作用强，产量高的报道，并对其中播种期、播种量、施肥等搭施具体技术要点作了说明’“‘。 我国北方是小麦主产区，小麦免耕栽培研究开展不多。内蒙古小麦兔耕结果表明：免把小麦产量较 常规耕作低２０％，并认为原因是春播加剧了表层土壤水分散失，出苗率下降’“’。在地表无覆 盖的半干旱地区，免耕效果不明显。Ｓ．３早地免耕栽培作物类别的扩展除粮食作物外，大豆是最 普遍用于兔耕的作物，不仅用于单作，还用于覆盖作物。河南的研究表明，在严重干旱条件下，免 耕与常规耕作下土壤含水量差异不大，但田间大豆植株表现明显差异。翻耕地大豆有未熟先衰迹象 ，叶黄、根老化；而免耕地大豆叶片正常，产量也高出２２８％’“‘其它早地作物免耕研究显示：大白菜高密兔耕较常规耕作好’“‘；茶园覆盖免耕后比对照区八年平均增产１８％，土壤酶活性亦增强“”；桑园、胶园免耕亦显示类似的结果’“’“‘。３旱地免耕配套技术研究旱地免耕体系是由一系列配套措施构成。这些措施正确与否，对免耕效果影响甚大。国内研究在以下几个方
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