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1、1 文献综述11 免耕的概念免耕技术是西方国家为解决传统翻耕带来的弊端而逐渐认同发展起来的，它是和传统翻耕相对而言的，是国外保护性耕作措施中的最基本内容之一(许剑平等，2005)。目前，国内外许多学者对免耕(NoTillage) 的定义提出了自己的看法：SHPhillips 和 HMYoung(1973)认为：免耕就是不经整地，豁开一条窄窄的沟或槽就播种，沟的宽度和深度只要够给种子盖上-层适当的土就行了。此外没有任何其他整地作业。免耕制中用除草剂防治杂草，因此不需要中耕，让化学能代替了大部分农业机械。他们认为“免耕制”是把耕作减少到最适宜程度(即少耕制 )的最新进展。张志尧 (1985)认为：
2、免耕法是在一定年限(季节 )内，采取表层覆盖或留茬，不进行土壤耕作而用免耕播种机直接播种的耕作法。刘裕春等 (1999)认为：免耕是指用免耕播种机在茬地上豁开一条窄窄的沟或槽就播种，沟的宽度和深度只要能够给种子盖上一层适当的土就行，将作物残茬几乎原封不动地保留在地面。此外没有任何其他的整地作业。杂草靠放牧、除草剂和烧荒来控制，作物残茬被保留，土壤退化和机械的使用减少，机械的替代和作业成本减少。杨文革 (2001)认为：免耕体系的主要特征是将对土壤的耕作减少到尽可能低的程度。其中，免耕是少耕法的极限形式。从以上不同学者对免耕的定义看，尽管各人的表述不尽一样，但在本质上是一致的。简而言之，免耕就是
3、指作物播种前不用犁、耙整理土地，直接在茬地上播种，播后作物生育期间不使用农具进行土壤管理的耕作方法(陈军胜等， 2005)。12 国外免耕发展情况20 世纪 40 年代初，美国爱德华福克纳在犁耕者的愚蠢一书中首次提出 了反对传统犁耕种植方法，从此推动了免耕栽培技术的试验与研究。20 世纪 50 年代以后，机械化免耕技术与保护性植被覆盖技术同步发展，但由于当时除草、秸秆还田等技术尚不够成熟，免耕栽培推广较慢(夏敬源， 2006)。20 世纪 80 年代以来，由于耕作机械的改进和除草剂的发展，免耕法快速发展。美国是世界上采用免耕栽培面积最大的国家，1999 年为 193X106hm2 ，其它的依次
4、是巴西为112x 华中农业大学专业学位硕士学位论文106hm2，阿根廷73106 hm2，加拿大41106 hm2，澳大利亚10106hm： ，巴拉圭 790000 hm2。巴拉圭 1992 年免耕栽培仅20 000 hm2，到 1999 年发展到 790 000 hm2。亚洲、非洲和东欧国家的免耕面积则难以统计(邹应斌， 2004)。粗略地统计，全世界免耕面积约为45x106hi2 ，其中 96的免耕种植是在南美洲和北美洲。美国和加拿大占52；拉丁美洲占44，澳大利亚占2，其它国家占2(王法宏等， 2003)。13 我国免耕现状我国农作物免耕栽培技术的发展亦可划分为三个阶段：一是试验探索阶段
5、(20 世纪 70 年代 )，最早由新疆阿克苏农垦六团开始试验研究，之后全国各地相继开展试验研究探索。二是试验示范阶段(20 世纪 80 一 90 年代 )，通过反复试验与探索，积累了大量资料，但因受限于免耕机具的缺陷和农民认识上的误区，推广速度较慢。三是完善推广阶段(20 世纪末至今 )，随着人们对生态环境的日益重视，农作物免耕栽培技术迅速发展，并在水稻、小麦、玉米、油菜、大豆等主要农作物上得以广泛应用，特别是粮食作物的免耕栽培在确保粮食安全、增加农民收入、提高环境质量、保护自然资源等方面成效显著，越来越被人们所认识和接受，并在实践中得以推广与应用 (夏敬源， 2006)。初步统计，到200
6、5 年全国粮食作物免耕栽培面积1600 万 hm2，约占全国粮食作物面积的154，其中水稻300 万 hIIl2 ，玉米 700 万 hIIl2 ，小麦 280 万 hm2，马铃薯48 万 hIIl2 。以水稻免耕抛秧为例，2003 年全国推广应用省、自治区达12 个、面积 45 万 hi2，2004 年 843 万 hi2，2005 年 160 万 hm2(范小建，2007)。14 湖北小麦免耕发展现状湖北省小麦免耕发展起步较晚，是最近几年才开始示范和推广起来的，但在各级领导的支持和农技人员努力下，近几年湖北省小麦免耕发展速度十分迅速，特别是 2005 年秋播期间，由于遭遇持续低温、阴雨、寡
7、照天气，导致小麦不能适期播种，农作物收获难、藤茬难、整地难、播种难，面对灾害性天气，为了不误农时，确保秋播季节不错过、面积不减少、质量不降低，各级政府把小麦免耕作为一项重大抗灾秋播措施来抓，据不完全统计，全省稻茬田小麦免耕面积达10 万多亩，其中小麦主产区枣阳市达3 万多亩，曾都区达2 万多亩，襄阳区达3 万多亩，宜城市达02 万多亩，谷城02 万多亩，南漳县l 万多亩，老河口市3 万多亩。随着各级政府对小麦免耕的高度重视，加大宣传力度，建立示范样板，使农民对免耕技术有了新的6 华中农业大学专业学位硕士学位论文认识，小麦免耕面积不断扩大。2006 年湖北省小麦免耕面积达20 多万亩， 2007
8、 年达 30 多万亩，2008 年小麦免耕面积仍在继续扩大，预计将扩大到40 多万亩，每年小麦免耕的面积都在以10 万多亩的速度递增，小麦免耕在湖北省小麦生产中占据着越来越重要的地位。15 免耕的作用与意义151 免耕的作用 随着人口的迅速增加和社会经济的快速发展，社会对农产品的需求量剧增，为了满足社会需求，并追求利润的最大化，农民不得不加大对土壤的作业频率，努力扩大复种指数，扩大灌溉面积，增加灌水次数，化肥、农药以及除草剂的施用量也迅速增加 (蔡派， 2007)。在农业化学品投入及灌水量不断增加的情况下，频繁的耕作除了增加生产成本外，更为重要的是造成土壤结构的破坏和地力的下降及由于水土流失而
9、带来的严重的环境污染问题(高焕文， 1999)。同时，资源紧缺是我国农业可持续发展的主要“瓶颈”，如何高效利用有限的资源是我们必须直面的重要课题。免耕栽培是保护性耕作的重要组成部分，具有节地、节水、节肥、节药、节能、节材等特点，是实现水土资源高效利用的有效途径(张丽华等， 2006)。而且，免耕栽培能有效简化农事活动的作业程序，减轻农民的作业强度，有利于农村富余劳动力转移就业。目前随着农业可持续发展战略的实施，农作物免耕栽培技术呈快速发展之势。152 免耕的意义1521 免耕栽培是提高粮食综合生产能力的重要途径据中国农业大学研究表明，与传统耕作相比，免耕栽培粮食产量可增加5一 10，单位粮食生
10、产总成本可以降低20以上 (袁家富， 1996)。免耕栽培不是粗放耕作，也不是减产技术，更不是懒汉技术。免耕栽培可以保证农作物大面积适时播栽，提高播栽质量，实现早苗早发和壮苗壮株，抗御干旱、低温等灾害(董治宝等， 1997)，特别是在中低产地区和茬口季节紧张地区，增产增效十分明显。此外，免耕栽培与秸秆还田相结合，还可以培肥地力，改善土壤理化性状，不断提高耕地质量。据研究，每亩还田400kg 秸秆，相当于施尿素6kg、磷肥 5kg 和钾肥 4kg(王淑平等， 2003)。连续 9 年的试验表明，免耕栽培和秸秆还田还可以增加土壤有机质含量003-006 个百分点 (高云超等， 1994)。华中农业
11、大学专业学位硕十学位论文1522 免耕栽培是建立资源节约、环境友好型农业的重要举措众所周知，资源约束是我国农业发展面临的一个基本矛盾。如何充分利用有限的光、热、水资源，有效减少资源消耗、保护环境是当前亟待研究和解决的重大课题(王晓燕等， 2000)。免耕栽培是解决这一问题的重要措施。一是节能。免耕栽培最直接的作用是减少机耕费用，降低能耗。据农机部门测算，每亩稻田犁、耙、旋耕要耗油10 5L，如果全国水稻70实现机耕，每年要耗油近14 亿 L。免耕栽培在当前及今后世界石油等能源供需矛盾日趋紧张的形势下，有特别重要的意义。二是节水。免耕栽培可以通过作物秸秆覆盖地表，减少水分无效蒸发，提高农田保水蓄
12、水能力，从而达到保墒增墒、节约用水的目的(蔡典雄等， 1995)。免耕还是当前抗旱的重要措施，特别是水稻免耕栽培为减少水稻用水量提供了很好的途径(孟春红和夏军， 2004)。三是节肥。免耕可减少水土流失，加之秸秆还田，优化了土壤结构，提高有机质含量，一般可减少化肥投入量10左右 (江泽普等， 2002)。1523 免耕栽培是发展现代农业的重要内容免耕栽培是传统农业的继承和发展，是生物、化学、农业、机械等学科的集成创新，使系统、严谨、标准、规范的技术体系，推广这项技术，要以高素质的劳动者为基础，以现代经营管理为手段。因此免耕栽培具有现代农业基本特征，是发展现代农业的重要内容，加快推广有利于实现农
13、业的专业化、商品化、社会化，实现资源的科学开发和合理利用，实现农业的可持续发展(罗永藩， 1991)。1524 免耕栽培是统筹城乡发展、建设和谐农村的重要手段随着城镇化、工业化进程不断加快，农村大量青壮年劳动力逐步转移到城市从事非农产业，我国很多地区农村也出现劳动力短缺。推广轻简栽培减少劳动投入，降低劳动强度，提高生产效率，是我国农村经济发展新阶段的迫切要求，是农业持续稳定发展的现实需要(任富平等， 2006)。免耕栽培通过简化农艺流程，实现了生产技术轻型化、高效化。一是有利于争取时间，缓和季节矛盾，有效解决抢收、抢种的“双抢 “问题。二是解决了长期以来劳动强度过大，以及农村劳动力转移带来的劳
14、动力不足的问题。三是解放了农村劳动力；有利于农村二、三产业的发展和城镇化建设。华中农业大学专业学位硕士学位论文16 免耕对土壤的影响161 免耕对土壤物理性状的影响土壤免耕后最显著的变化就是土壤结构的变化。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体含量下降，使得土粒间粘合力下降、水稳性团聚体减少(哈斯和陈渭南，1996)。而与之相反，免耕可以增加土壤水稳性团聚体含量或增强团聚体的稳定性，改善土壤孔隙状况，减少大、中孔隙数量，增jJndq：L 隙数量，维持毛管孔隙度相对稳定(刘世平和庄恒场， 1998)。也就是说随着土壤团聚体增加的同时
15、也降低了土壤容重，容重是土壤重要的物理性状，它影响到土壤的孔隙度与孔隙大小分配，以及土壤的穿透阻力，进而影响到土壤水肥气热条件与作物根系在土壤中的穿插(贾彦宙等， 2002)。这样就有利于土壤水分和土壤空气的消长平衡，增大土壤对环境水、热变化的缓冲能力。为植物、微生物的生命活动创造良好的环境(王兴祥等， 1999)。另外，免耕还可以增加土壤的渗水力，防止土壤板结(赵燮京和吴萧，2003)：有利于维护和发展自然土壤的结构和空隙的有序分布(赵聚宝， 1996)，使土壤在时间和空间上具有相对的稳定性，减少了对土壤的扰动，可以保持和改善土壤结构等特点(田慧等，2006)。162 免耕对土壤化学状况的影
16、响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 (吴金水等， 2003)。同时，土壤团聚体中的碳、氮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(常旭虹， 2004)。土壤团聚体作为土壤结构的基本单元，团聚体数量的增多意味着生态位增大，对植物生长的限制减弱。用传统的方法耕作时土壤受到耕作的扰动，改变了分解作用的条件，加快了土壤呼吸速率，从而导致土壤有机质的下降(何振立， 1994)。免耕减少了耕作对土壤团聚体的破坏，使得土壤团聚体在数量上有了明显的增加并具有更好的稳定性，避免了土壤团聚体内部有机质的分解，从而加强了土壤团聚体对有机质的吸附力，使土壤中有机质与氧气接触的几率大大降低，减少了土壤有机质的流失，这使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地为植物供应养分(巩杰等， 2002)。很多研究表明，免耕后的团聚体中氮、碳含量也有明显的增加，尤其在表土层 (李倩等， 2005)。总之，少
