论文部分内容阅读
免耕被认为是实现农业可持续发展的一个重要手段，在我国其研究与推广主要集中在长江下游及东南地区。在华北平原，免耕播种玉米虽已得到广大农民的认可，但对于免耕小麦而言，由于相关理论和技术方面研究的缺乏以及农户认识的片面性，限制了其在华北平原的推广与应用。此外，免耕措施的许多效应在较长时间尺度上才能得以体现。因此本研究根据华北平原一年两熟种植系统的特点，借助多年的免耕综合试验平台，结合农户调查资料，从经济、生态和社会效应角度系统地分析华北平原实施免耕的综合效应，旨在提高农户对免耕技术的认识，为免耕措施在该地区的推广与发展提供理论支持。主要结论如下：
1)一般情况耕作措施并没有显著影响小麦基本苗、总茎数、生物量、小麦产量及其形成因子。但多年平均表明免耕使小麦产量降低了5％左右。免耕秸秆覆盖和免耕秸秆不覆盖处理系统总投入分别比传统耕作系统降低了10％和8％，其中机械投入比传统耕作显著降低了34％，劳动力投入降低了2％-9％，系统经济效益提高了17％-19％。这些结果表明，华北平原小麦玉米轮作系统全程连续免耕几年并没有显著影响小麦的产量，还大大降低了系统投入、减少了机械能耗，一定程度上提高了系统的经济效益。但由于农户对免耕种植认识的片面性，限制了免耕小麦在该地区的推广和发展。
2)本研究通过选用小麦品种、播量、灌溉制度和施肥方式四个因素，研究免耕条件下这些因素对作物产量及水分养分有效性的影响，从而为免耕小麦高产稳产、资源高效以及环境友好目标的实现提供指导。研究结果发现免耕基础上小偃81和济麦22生物量和产量并没有显著的差异。在充足的有效水氮供给条件下，两品种都没有达到其本身的产量潜力。播量、灌溉和施肥方式都影响了两品种产量的实现，而且在充足的水氮供给条件下，可能其它原因也影响了小麦产量的形成。本研究也证实了并非土壤水氮含量越大小麦产量越高。因此要想实现作物品种各自最大的产量潜力，同时达到资源高效利用、环境友好的目的，必须根据其本身的特性，选用合理的播量、灌溉制度和施肥方式。
3)华北平原小麦-玉米轮作系统免耕4年后并没有显著影响土壤容重。就土壤电导率而言，免耕秸秆覆盖比传统耕作降低了22％，而且分次施肥比集中施肥降低了19％。因此，在盐碱地种植作物可以采用免耕秸秆覆盖结合分次施肥措施以降低其盐害的风险。另外，免耕4年后增加了土壤有机碳和全氮浓度和储量，从土壤肥力角度看，有利于作物的健康持续生长。土壤有机碳储量的增加，从另一个角度也进一步证明了免耕可以一定程度降低二氧化碳的排放，减缓温室气体效应。因此，考虑生态环境以及农业可持续发展问题，华北平原小麦-玉米轮作系统推广免耕具有重要的现实意义。
4)华北平原实施免耕在灌溉或雨水充足条件下并没有充分体现其明显的保水作用。但在多年免耕之后，相对于传统耕作，土壤渗漏液体积提高了4～20％，但渗漏液硝态氮浓度降低了13％～50％，渗漏的硝态氮量也降低了1%～56％，且随着采样时间推移，差异变小。同样地，免耕也降低了总氮和可溶性有机氮的淋失。因此，在该地区免耕可降低了地下水污染的风险。另外，免耕系统渗漏液可溶性有机碳的浓度比传统耕作处理提高了35％～59％，含量提高了54％～69％，可一定程度降低了系统二氧化碳的排放，缓解了系统引起的温室效应。
5)免耕实施4、5年后调查其麦田杂草发生及生长状况，结果发现，华北地区小麦生长早期播娘蒿为优势杂草。免耕并没有显著影响总杂草和播娘蒿的密度，但相对于传统耕作，免耕秸秆覆盖和不覆盖处理总杂草生物量分别降低了73％和79％，且免耕秸秆覆盖和不覆盖处理播娘蒿的单株重和生物量也分别降低了26％～65％和38％～81％。一般情况耕作方式并没有显著影响离子草和麦家公的发生及生长。集中施肥情况下总杂草生物量显著降低了40％～68％，主要归功于播娘蒿和麦家公生物量的显著降低。免耕系统一定程度抑制了杂草的生长，因此可降低除草剂的用量。但小麦生长早期追肥促进了杂草的发生和快速生长，所以返青肥后杂草防除可能需要的除草剂剂量更高。为了更安全生态地防治田间杂草，免耕系统也应充分考虑氮素管理和杂草发生的关系，尽可能用最少量的除草剂最大效果地防治杂草，这不仅节约了成本，同时也降低了农药残留污染的风险。
6)通过对禹城市11个乡镇110个村庄的农户随机抽样调查发现，耕地较多以及家庭劳动力较少的农户更容易接受该免耕措施，但仍旧有大多数的农户不愿意采用，主要原因是其不了解免耕种植的效果。试验示范区的建立对于周边农户起到非常好的带动作用。因此建议有关科研单位加强对免耕技术机理、技术集成与规范和配套机具的研究和研制，扩大试验示范区的建立，由技术部门和科研部门的引导，农户相互带动使免耕小麦得到更为广泛的推广应用，进而实现我国现代资源节约型可持续农业的快速发展。
7)随着大量农村劳动力流动到非农产业，农村务农劳动力减少，免耕种植以其省时省力省成本且增效益以及生态友好等特点，深受欢迎。但在华北平原小麦玉米轮作系统，考虑粮食安全问题，在现有耕作技术水平基础上，应采用间歇式免耕以实现该地区农业的可持续发展。