国外免耕农业研究Ｎｏ－ｔｉｌｌａｇｅＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅｉｎＡｂｒｏａｄ籍增顺（山西农 业科学院农业资源综合考察研究所，太原）１背景１７９６年铸成的世界第一个“现代”金属有壁 犁的应用标志着农业生产进展到了新阶段，也是后来形成传统耕作的起点。从有壁犁的出现到马拉 单铧复式犁和现代机引多铧复式犁的应用间隔一百多年，在这期间欧洲一些国家陆续出现有壁犁的 反对者。在１８９９年俄国的ＯＢＣＮＨＣＫｙＮＥ首先提出无壁犁耕作法。１９１３年法国一农 场主提出了无壁犁土壤耕作法，他在法国干旱地带采用该法不断提高了土壤肥力和作物产量。１９ １８～１９２１年间各国科学家举行了就有壁犁和无壁犁翻耕的学术辩论会。当时有壁犁翻耕的反 对者提出用无壁犁或深松中耕器、凿形松土机代替有壁犁翻耕的论点。但在生产实践中大都没有摆 脱有壁犁耕作的传统耕作制。本世纪３０～４０年代，美国大平原地区发生了两场“大尘暴”，科 学家们调查发现，症结主要是耕作方法。１９４０年，ＣｏｏｋＲＬ提出要减少耕作次数。１９４ ３年美国的ＦａｕｌｋｎｅｒＨ在他的《犁耕者的愚蠢》一书中竭力反对犁耕，并认为犁是土壤侵 蚀的主要原因。５０年代中期，原苏联在中亚地区开垦生荒地，破坏了草原植被，引起“黑风暴” ，逐渐使人们对犁产生更大的怀疑，这些都为少耕、免耕法的形成奠定了基础。本世纪中叶，各国 在寻求提高劳动生产率、降低粮食生产成本的有效措施中，科技工作者对农业上消耗能量最大的土 壤耕作问题作了大量研究和探讨。原苏联ＭａｂｅＢＴＣ１９５３年重新提出无壁犁耕作法。６０ 年代初，美国开始在农业生产中推广免耕。７０年代初。Ｐｈｉｌｌｉｐｓ等人在多年实践研究的 基础上，出版了《Ｎｏ－ｔｉｌｌａｇｅＦａｒｍｉｎｇｓ））一书。近３０年来，随着在作物残 茬体覆盖物上作业的精量点播机的出现，特别是广谱、高效、低毒和选择性强的多种除草剂的加速 发展，免耕法得以普遍推广。美国农业部预测，到２０００年，作物播种面积的４５％将采用免耕 法，玉米、大豆、高粱、小麦、燕麦、大麦和黑麦７种作物的６５％采用免耕法。２免耕的优点和 不足２．１优点１）减少土壤风蚀和水蚀。２）增加了中耕作物安全生产的土地面积，因为用常规 耕作在坡地上无法种植的，采用免耕制则可以种植。３）能耗减少。４）改善了播种与收获时间。 在排水好的土壤上，免耕比常规耕作播种及收获所适应的土壤含水量范围宽。５）土壤蒸发减少， 增加了水分向土壤的入渗，大大提高了水的利用效率。６）机械投入减少。２．２不足１）更多的 有利的栖息地，使免耕比常规耕作害虫群体增大，病害为害加重。２）免耕要取得成功需要更强的 管理能力。３）覆盖物的存在使春季２．ｓｃｍ深处土壤温度降低６Ｃ，一直到植物冠层遮荫占到 一定的比例后才能缓解。低温是不利的，它使得中部及北部区春播作物、播期延迟。然而，在热带 ，低温却是有利的，因为在那里土壤温度常常高于植物生长所需的最佳温度。减少耕作一般需要除 草剂使用量增加。免耕比常规耕作玉米生产中大约要多施５０％以上的除草剂。在玉米、大豆免耕 生产中，所用的绝大多数除草剂几乎在环境中不移动。Ｔｒｉｐｌｅｔｔ等发现，在径流水中，除 草剂（Ａｔｒａｚｉｎｅ和Ｓｉｍａｚｉｎｅ）来自免耕的量并不比常规耕作大。有些杀虫剂在免 耕中比常规耕作中衰减成无毒成分所需时间更短。因此，虽然免耕系统中杀虫剂用量多，但其潜在 污染并不大，而且可能比常规耕作还小。现今技术时代，免耕系统较好地将现代化学产品（选择性 除草剂）与古老的土壤播种技术结合在了一起。３土壤侵蚀许多研究表明，免耕可以使土壤侵蚀减 少到最低程度。ＭｃＧｒｅｇｏｒ等发现，在Ｍｉｓｓｉｓｓｉｐｐｅ土壤高度侵蚀区，采用免耕 法后，可使土壤侵蚀量从１７．５ｔ／ｈｍ’减少到１．８ｔ／ｈｍ‘；Ｔｒｉｐｌｅｔｔ等发现 ，免耕制减少土壤侵蚀量可达５０多倍。Ｈａｒｒｏｌｄ和Ｅｄｗａｒｄｓ在Ｏｈｉｏ比较了３个 不同流域的水土流失情况，在７／Ｊ’时降雨１７５ｍｍ的条件下，较差管理技术、改进的管理措 施和免耕技术种植玉米，其土壤侵蚀量分别为５１４７７，７３０７和７２ｋｇ／ｈｍ’。相应的 径流量分虽为１１０，５８和６２ｍｍ；３个不同流域的坡度分别为６．６％、５．８％和２０． ７％。Ｈａｒｒｏｌｄ等研究结果，连续５年玉米免耕地块（坡度为９％），作物生长季的侵蚀量 为２７ｋｇ／ｈｍ’：而常规耕作则为１７６１ｋｇ／ｈｍ’。Ｉ。ａｎｓａａｌｅ等在６％坡度 的土地上模拟试验，两小时内降水量以每小时６４ｍｍ增加，免耕系统使土壤侵蚀从常规耕作的４ ０ｔ儿ｍ’减少到大约Ｚｔ／ｈｍ’。在Ｎｉｇｅｒｉａ的研究表明，小区坡度为１０％～１５％ ，降水量为４２ｍｍ，耕翻区土壤侵蚀量为７．３ｔ／ｈｍ‘，免耕系统为０二００１ｔ／ｈｍ’ 。在许多地区，风蚀是一个问题。Ｓｃｈｍｉｄｔ和ＴｒｉＰｌｅｔ’ｔ做了风蚀比较研究，结果 表明，在一次大风期间，常规耕作种植的玉米田块，土壤风蚀为２９１ｔ／ｈｍ’，而免耕玉米地 则为４．ｓｔ／ｈｍ’。土壤侵蚀量随着耕作次数的增加而增加，随残茬或植物覆盖量的增加而减 少。到目前为止，最能为人们接受并有效控制风蚀和水蚀的措施是表面残茬的保持。４作物水分利 用玉米生长期内土壤蒸发和玉米蒸腾比较（单位：ｍｍ）免耕作物产量与常规耕作几乎一样高，甚 至比常规耕作还要高，特别是在排水条件中等偏上的土壤中，增产效果更为显著。除少数不正常情 况外，土壤含水量总是免耕比常规耕作高，这主要是由于在作物大到足以覆盖土壤以前有表土覆盖 而大大减少土壤蒸发所致。到作物冠层完全覆盖地面后，免耕与常规耕作土壤蒸发几乎没有什么差 别。在Ｋｅｎｔｕｃｋｙ中部的一个４年周期的研究中，０～１５ｃｍ土层作物生长季含水量平均 免耕为２９．５％（体积比），常规耕作为２４．４％（体积比），免耕比常规耕作０～１５ｃｍ 土层多贮水注：表中数据为１９７０～１９７３年４年平均值。７５ｍｍ。研究资料表明，玉米生 长期间，免耕系统比常规耕作蒸腾量多６５ｍｍ，蒸发量少１５０ｍｍ，大大提高了水分利用效率 。５玉米产量在Ｋｅｎｔｕｃｋｙ排水条件好的土壤上，玉米子粒产量免耕与常规耕作基本无差异 （表２）。在排水不良的条件下，免耕玉米产量不如常规耕作高。表２排水条件好的土壤玉米产量 比较排水条件与免耕的关系，在Ｏｈｉ。也得到了类似的结果。在美国的东北部和中偏北部，由于 土壤表面残茬的覆盖，土壤含水量较高，播种期间耕层的低温效应使播期比最佳播期推迟。另外， 土壤反硝化作用的发生导致了硝态氮从土壤中的损失。在Ｋｅｎｔｕｃｋｙ的研究表明，当施入氮 肥时，在排水条件好的土壤上，免耕系统比常规耕作产量高；不施氮肥时，常规耕作比免耕系统产 量高。然而，氮肥施用量达１６８ｋｇ／ｈｍ‘时，免耕比常规耕作产量高；施氮量为８４ｋｇ／ ｈｍ’时，两种耕作技术的产量接近。Ｍａｒｙｌａｎｄ的研究也有类似的结果。６肥料利用率靠 近土壤表面的有效磷和有效钾含量，免耕的比耕翻的要高，而深层土壤则有相反的情况（Ｍｏｓｃ ｈｌｅｒ等，１９６９，１９７２；ｓｈｅａｒ等，１９６９；Ｋａｈｎｔ１９７１；Ｔｒｉｐｌ ｅｔｔ等，１９６９）。Ｂｕｈｔｚ（１９７２）、Ｄｅｂｒｕｃｋ（１９７１）、Ｈｅｒｚｏｇ 等（１９６９）和Ｂｕｈｔｚ等（１９７０）测定种植谷物或甜菜的耕翻和免耕土壤的可溶性氮时 发现，通常在免耕土壤上有效氮浓度较低，少数情况下免耕土壤的氮浓度较高，这主要是可溶性氮 浓度高峰发生在耕翻后（Ｄｕｒｉｎｇ等１９６３；Ｈｅｒｚｏｇ等，１９６９），表明免耕土壤 有效态氮在时间上有所延缓。免耕土壤上层含水量较多，会影响到可溶性氮的向下移动。研究结果 表明，免耕上层土壤中硝态氮含量较低。Ｂｉｅｖｉｎｓ等（１９７２）指出，免耕土壤中硝态氮 淋失的较多，原因仍需进一步探讨。常规耕作中，化肥往往与石灰混合在一起，随耕翻施入大约２ ０ｃｍ的耕层。而在免耕条件下，由于很少干扰土壤，因此，常将肥料施在表层。试验表明，不管 肥料是否与土壤混合，其钾的有效性几乎没有什么差别。在施磷条件下，表施比条施或肥与土壤混 合施略有优势。可能是因为：第一，免耕条件下，土壤水增加，改善了磷向根系扩散的速率，使根 际（区）磷含量迅速增加。第二，表施磷肥其活动有效性与条施效果相同，即有限的土壤与磷肥接 触导致了较高的磷的可溶性。Ｐ“示踪肥料研究表明，表施磷肥时，更多的磷对作物是有效的。在 Ｋｅｎｔｕｃｋｙ和Ｍａｒｙｌａｎｄ排水条件好的土壤上表施氮肥时，免耕比常规耕作单位肥料 的玉米产量较高。然而在不施氮肥的情况下，免耕系统比常规耕作系统产量低。一些试验表明，只 有在高氮肥用量下，免耕系统氮肥利用率与玉米产量才高，这主要是由于土壤含水量增加所致。然 而，最近在Ｋｅｎｔｕｃｋｙ的试验表明，当氮肥施用推迟即播后３０天再施时，则免耕系统与常 规耕系统产量接近。就氮肥而言，免耕土壤条件下可能有三个问题。第一，由于土壤表层积累有大 量的有机物，使得在土壤含水过量的情况下，形成氮的反硝化作用。这可能是免耕技术在排水不良 的土壤上不像在排水良好的土壤上成功的原因之一。第二，由于土壤蒸发减少，促进了水分向深层 土壤的下渗，从而使免耕系统硝酸盐下渗较多。第三，免耕土壤与耕翻土壤相比，土壤氮的矿化率 降低。以上问题的最终结果是在免耕系统，生长的作物要达到理想的产量所需的氮肥更多。在Ｋｅ ｎｔｕｃｋｙ，Ｒｏｎａｌｄ等建议免耕系统比常规耕作每公顷多施２８ｋｇ氮。在Ｖｉｒｇｉｎ ｉａ，免耕系统要获取高于常规耕作２０％的玉米产量，则氮磷钾肥施用量必须比常规高出ＺＱｑ％。免耕后，土壤表面有变酸的可能性，因此表面施用石灰是有效的。在Ｖｉｒｓｉｎｉａ和Ｋｅｎｔｕｃｋｙ的实践表明，在维持作物产量上，这种方法是有效的。７土壤动物区系免耕可能引起土壤动物区系的变化。Ｈｅｒｚｏｇ等（１９６９）观察到，免耕土壤植物纤维的分解速度比耕翻
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