美国保护性耕作发展概况及发展政策

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由土壤侵蚀、荒漠化及盐碱化导致的耕地地力退化，严重威胁着中国的农业生产和生态环境。为了阻止耕地地力的持续下降和生态环境进一步恶化，土壤管理方式必须由传统的耕作方式转向保护性耕作。纵观20世纪有关治理耕地水土流失的技术方法，没有哪一项技术可以与由美国提出并加以完善的保护性耕作相比。美洲的农业实践证明，保护性耕作可以控制土壤侵蚀，减少劳动量，节省时间和能源，改善土壤耕性，增加土壤有机质，改善水和大气质量，增加土壤生物多样性。

保护性耕作起源于美国。十九世纪中后期，美国实施西部大开发(西进运动)，大量干旱半干旱草原被开垦成农田，几十年内虽然获得了不错的粮食产量，但是由于植被破坏、土地大量翻耕，土壤退化，20世纪30年代，干旱、贫瘠、细碎的农田难以抵挡大风的袭击，成千上万吨表土被刮走，沙尘遮天蔽日，酿成了震惊世界的“黑风暴”。

1935年5月的一场“黑风暴”，连续3天，横扫美国2/3国土，刮走了表层5cm多厚的肥沃表土，300万hm2农田被毁，冬小麦减产510万吨，25％的农场主失去了耕地，被迫远走他乡。“黑风暴”推动了人们对传统耕作方法的反思和对保土保水新方法的探索。经过多年的研究，美国科学家确认是铧式犁翻耕破坏了土壤结构和地表植被，使得土壤缺乏抵抗干旱和大风天气的能力。由此，逐步创立了以秸秆、残茬覆盖和免耕播种为核心的保护性耕作，并发展成为美国主流的耕作制度。

十九世纪末西部大移民，推动了农业发展和粮食产量提高，同时过度的农垦和放牧使土地失去了植被的保护；二十世纪30年代，爆发了持续近10年的大范围沙尘暴，1934年5月，一场黑风暴形成东西长1200km，南北宽1140km，高3000m的巨大尘土带，横扫2/3的美国大陆，把3亿吨土壤从西部搬进了大西洋，4500万hm2耕地被毁，冬小麦减产500万吨，167f农民倾家荡产，逃离西部大平原，这就是震惊世界的美国黑风暴事件。30年代，反思沙尘暴的起源，研究治理沙尘暴的对策，结果表明是耕作破坏了土壤植被和土壤结构，导致土壤极易发生风蚀，直至形成沙尘暴，开始了保护性耕作技术研究；40～60年代，技术试验与研究；70～80年代，一批企业开始商业化生产免耕播种机，加速保护性耕作的推广；90年代以后，保护性耕作得到大面积推广。十多年间保护性耕作面积和其中的免耕面积都在增加，其中免耕面积增加更快，从1990年的684万hm2增加到2004年的2525万hm2(见表1)。秸秆残茬管理模式的种植面积超过了60％。

1990年开始每两年进行一次全国保护性耕作应用情况调查；截至2009年底，美国68.3％的耕地实施了保护性耕作，涉及的作物种类包括玉米、小麦、大豆等常规作物，以及棉花、蔬菜、马铃薯、西红柿等经济作物。主要采用免耕、少耕、垄作免耕等技术模式，其中少耕和免耕面积较大，分别超过总耕地面积的38％和22％。

美国政府对保护性耕作的支持政策和措施

首先是在政策上强制和引导农民采用保护性耕作技术，如美国第一部土壤保护法“Soil Conservation act of 1935”，要求农场主尽可能采用能够保护土壤的措施；农村发展法(the Rural Development Act of 1972)和食品安全法(Food Security Act 1985)都要求在易受侵蚀的地方，如果不采用保护性耕作相关技术措施，将得不到政府的任何补贴；美国还将保护性耕作列入1985年开始的粮食安全计划(Food Security Act 1985)。

其次政府每年拨出专项经费，支持保护性耕作技术的长期研究与配套新农机具的研发。半个多世纪以来，美国农业部农业研究局每年安排专项经费支持保护性耕作技术方面的长期研究与新技术开发。并在6个主要类型区，设立了多个试验站进行保护性耕作研究开发工作。

最后主要是通过减少农业保险投资额、提供低息贷款购买免耕播种机或者一次性补助300～430美元/hm2用于购买机具等方式促进农场主实施保护性耕作。

此外加强宣传教育培训工作，引导农场主自觉实施保护性耕作。联邦政府免耕播种协会通过对实施保护性耕作的农场进行综合调查，应用效果数据采集、田间实地参观、免耕播种机操作培训等方式，以事实教育农场主实施保护性耕作与环境保护和自家农场土地可持续发展之间的关系，引导农场主自觉实施保护性耕作。

根据美国农业部农业研究局bock试验站保护性耕作试验多年的研究结果表明，采用保护性耕作可以减少农田扬尘60％以上，在土壤中曾经发生大范围沙尘暴的中西部地区在实施保护性耕作后，已有30多年没有发生严重的沙尘暴；减少水土流失60％～80％，减少冲入河流中的泥土、营养元素(特别是磷元素)和化学药剂50％以上。美国的跟踪研究表明，采用传统耕作方法后，土壤中C的含量从1910年的7600g/m2下降到1960年的3700g/m2，采用保护性耕作25年后，土壤中C的含量又增加到4400g/m2；据美国研究采用保护性耕作后，每公顷保护性耕作地每年可以减少0.1吨左右的二氧化碳排放。

德克萨斯连续5年试验结果见表2：

所列内布拉斯加试验表明，免耕和秸秆覆盖可以有效减少蒸发，增加土壤蓄水量。传统翻耕法的土壤水分蒸发占降雨量的88％，而覆盖免耕为57％。保护性耕作可以减少径流，传统翻耕径流10mm，免耕覆盖没有径流。蒸发和径流的减少，使土壤蓄水量达到139mm，而翻耕、深松、开水平沟等分别只蓄水29mm、54mm、34mm。

由于蓄水量增多，产量相应提高。德克萨斯州连续五年试验测得，免耕法蓄水量141mm，产量3.34t/hm2，而翻耕、旋耕、深松只有89mm、85mm、114mm，产量分别为2.56t/hm2、2.19t/hm2、2.77t/hm2，免耕产量提高21％～52％(见表3)。

美国使用风洞装置，人工模拟风速和风量，对不同秸秆覆盖率、不同耕作方式下(不同粗糙度)的土壤风蚀量进行了对比测定。说明秸秆覆盖及保持较大的粗糙度能显著减少土壤风蚀。

美国保护性耕作发展经验对我国的启示

我国北方干旱和半干旱地区，与美国中西部地区地理位置和气候相似，水土流失也比较严重。由于大部分农田以坡地为主，长年使用人畜力耕作或机械浅耕，土壤蓄水保墒能力很差。虽然年降雨较少，只有200～500mm，但降雨集中，几场强降雨就

会造成大量的水土流失。干旱时遇到大风又会产生沙尘暴，这些都给生态带来严重的灾难。因此，在这些地区发展保护性耕作不仅客观需要，而且还十分迫切，有利于保护资源和生态环境建设。

发展保护性耕作既是农业可持续发展的必然选择，又是促进农民增收的有效措施。美国的实践表明，保护性耕作能够实现农业生产与环境保护“双赢”，能够提高土壤有机质含量，培肥地力，增加土壤保蓄水能力，减少灌溉用水需求，增加土地产出率，提高粮食产量，促进农业的可持续发展，保障粮食安全。

目前，在我国许多地区，维持农业的高产出仍然主要依靠大量的化肥、农药投入。一方面造成土地日益贫瘠，农产品质量安全水平受到严重影响；另一方面，造成农民生产性支出增加，影响农民增收。发展保护性耕作能够有效提高土地的生产能力，降低农业生产成本，增加农民收入，更重要的是促进农业可持续发展。

免耕技术与配套装备是实施保护性耕作的前提，农艺与农机结合是保护性耕作成功的保障。实施保护性耕作后，土壤、作物等形状将发生一系列变化，病虫害的变化规律也将发生变化，因此需要农艺技术与之配套，才能保证保护性耕作的成功。美国的经验表明，只有农艺与工程技术相结合才能推动保护性耕作快速发展，其最核心的是免耕播种技术与装备研究成功并且商业化生产相关的农机具，使之能够应用于保护性耕作。

农民自愿是实现保护性耕作长效机制的保证。美国最初实行保护性耕作是为了控制沙尘暴，是国家可持续发展的需要；最初实施保护性耕作是农场主为了减少作业工序、降低生产成本，是农场主节本增收的需要。因此，要农民自愿发挥其主体作用。如美国ROMZNGER农场主，在了解并且接受了保护性耕作技术后，整个农场采用了保护性耕作，效益非常好。最早开始保护性耕作尝试的农场主Herbert在自家农场已经连续实施保护性耕作30多年。

部分农场成功实施保护性耕作后，各地开始了适应性研究，美国也相应地成立了一批农场主协会和各种形式的俱乐部，通过举办不同形式的研讨会，促进农场主之间的相互交流，加强对保护性耕作技术的宣传、培训。2008年全球石油价格上涨后，美国农业部门抓住机会大力宣传保护性耕作的减少作业工序和节能效果，鼓励农场主采用保护性耕作，使得2009年美国保护性耕作应用面积有了新的增长。

保护性耕作是对传统耕作技术的变革，将改变农业经营者长期的思维方式和习惯，这需要一个长期的过程。根据美国的经验，在示范阶段，农场主一般需要5年甚至更长的时间，才能真正接受保护性耕作；需要8年左右时间，才能稳定保护性耕作技术。因此，国家对于保护性耕作的示范推广投入需要一个长期的过程。