美国推广应用保护性耕作的实例、模式、成效及启示—李社潮研究员美篇

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各位理事长、老师、同仁，大家晚上好！我是黑土地保护与利用科技创新联盟常务副秘书长李社潮。2019年紧张忙碌的春播工作刚告一段落，大家就又转入了喷施除草剂作业阶段，各位理事长都十分辛苦。在今年遭遇严重春旱的情况下，保护性耕作技术再一次展现出强大的优势和威力，当然也尚存一些技术环节有待完善。

根据联盟的安排，今天由我与大家就美国保护性耕作技术发展情况做交流探讨。 为了深入贯彻落实习近平总书记提出的“藏粮于地，藏粮于技”重大战略，我们坚持“遏制土壤退化，提高土壤质量”的生态农业发展思路，尤其是在我们东北四省粮食主产区，走具有中国特色的保护性耕作道路势在必行。而美国是世界上保护性耕作技术研究最早、技术体系最完善、机具装备最先进，推广应用面积最多的国家，其开展保护性耕作的理念和经验，非常值得我们学习借鉴。习近平总书记曾指出，“既要向书本学习，也要向实践学习。既要向人民群众学习，向专家学者学习，也要向国外有益经验学习”。近两年，我先后到美国、加拿大等地就保护性耕作技术的推广应用情况进行考察，有了一些体会、感受和启示，借此机会与大家分享。

一、美国保护性耕作技术推广应用情况。

众所周知，从2009年开始，我国每年从美国进口的大豆、玉米等农产品数量高达几千万吨，价值数百亿美元，一度超过我国从美国进口的波音飞机的贸易额。美国以大豆为主的农产品，近年来之所以能够在世界粮食市场称霸，之所以能不远万里漂洋过海大量涌入我国市场，其核心因素在于生产价格的比较优势。这种生产价格的比较优势自然是美国各种农业基础条件叠加的结果，而在其中起关键作用的，我个人认为是保护性耕作技术的推广应用，使美国的粮食生产在近半个世纪发生了颠覆性的变革，玉米产量翻了三番，大豆产量提高了一倍。正是保护性耕作技术，使得美国的玉米、大豆具备了突出的价格优势，进而使美国农业走向强盛，走上了生态可持续发展之路。

耕作制度和土壤管理是决定粮豆产量和农业可持续发展的首要条件。20世纪30年代初，美国发生了规模浩大的“黑风暴”，给美国农业带来了毁灭性的灾难。痛定思痛，20世纪40年代，美国开始应用以现代农机进行的少免耕保护性耕作技术。然而受农机具、农药等因素的制约，直到20世纪80年代，这一耕作技术才真正在美国的农场中大量推广应用，并建立起较为完备的保护性耕作技术体系。经过30余年的不懈努力，据统计到2015年，在全美3540万公顷的籽粒玉米种植面积中，保护性耕作已占到70%左右，秸秆覆盖少免耕保护性耕作技术已成为美国的主流耕作制度。

在美国考察过程中我们发现，秸秆覆盖耕作制度已经常态化，带动了农业可持续发展。以美国爱荷华州为例，该州与我们东北地区纬度基本相同，处于美国的黑土平原区，是美国的大粮仓。该州从播种后到收获前这期间，基本不进行田间管理，玉米田的土壤耕作主要集中在收获后进行，为春季高质量播种和玉米生长发育创造良好条件。据了解，目前该州少免耕面积占粮食播种总面积的40%，条带耕作与深松耕作占粮食播种总面积的50%。在玉米生产中，他们以采用耙片式深松联合整地作业机为主，土壤工作部件主要是耙片。翻耕、旋耕和灭茬等整地作业方式，会使土壤团粒结构遭到破坏，易造成风蚀水蚀，为了维护土壤结构的健康，上述整地作业方式在该州几乎不被使用。

美国认为以免耕、少耕、农作物覆盖和多样化轮作为核心的保护性耕作，改变了传统的农业耕作制度，能够很好地构建起土壤肥力和土地生产力，提高作物产量，减少化学品的使用和污染，还能够节能减排。美国还提出了土壤健康系统理论，该理论是由轮作系统、覆盖作物、免耕少耕、秸秆覆盖、土壤养分管理和土壤生物管理所构成，而秸秆覆盖和免耕少耕等保护性耕作是其核心内容。美国农业部于2013年制定了美国大豆可持续保证计划，这项计划中提出了一整套的保护性耕作法规，以及与之相适应的保护性耕作种植大豆的方式。

通过在美国的考察，我深刻地感受到，在保护性耕作应用已经居于世界领先水平的情况下，美国政府农业部门不仅对推广保护性耕作的意义有新的见解，而且仍在不遗余力地坚持宣传、引导农场主更多的采用免耕、种植覆盖作物等保护性工作技术，进而完善土壤健康系统。 美国农业部经济研究局2017年发布了《美国农业耕作强度和保护性种植报告》。报告中指出，保护性耕作比常规耕作更少地扰动土壤，其最初被作为一种水土保持技术进行推广，据调查，从1982年到2000年这不到20年的时间里，美国通过推广保护性耕作，农田风蚀和水蚀下降了40%以上。

近几十年来，由于多方面原因，农场主越来越多地采用保护性耕作，这种作业模式除了具有减少侵蚀和保持土壤水分的作用外，他们还提出了新的见解，给予保护性耕作的作用一个新的定义。即保护性耕作还可以通过减少燃料、机械和劳动力的使用，从而降低作物生产成本，这就解释了保护性耕作在美国玉米大豆价格的比较优势上起到的关键性作用。同时报告中还指出，通过调查统计，2017年全美67%的小麦、2016年全美65%的玉米、2012年全美70%的大豆均采用了保护性耕作技术。保护性耕作技术应用水平相对较低的是棉花，2015年占总面积的40%左右。

近年来，美国农业部自然资源保护局（美国保护性工作的主管部门）和其他机构一直在鼓励农民秋季把耕作机器停下来，不要进入田间耕作，以保持农作物残留在土壤表面。并且指出应用保护性耕作可以减少地表径流侵蚀和土壤水分蒸发，节约作业时间，减少作业费用，还可以改善土壤质量。美国农业部自然资源管理局的一位资深专家萨斯曾指出，我们为什么推广秋季免耕？是为了使土壤更健康，他曾形象地将土壤比作农田的皮肤，它是上下生长的资源屏障，而耕作也就是通过农机作业来撕裂土壤皮肤进而造成伤害，对于生活在土壤中的所有微生物，耕作对他们而言就相当于我们人类经历地震、龙卷风或火灾。这位资深专家还通俗易懂地指出，为什么一些农场主始终习惯于传统的耕作做法？他认为传统耕作已经实践了几代人，这意味着他可以不加批判地接受为农业生产的必要部分。过去我们没有用于杂草控制的农药和用于免耕播种的农机具，但是在20世纪70年代以来，农机设备和作物遗传等技术取得了突破性进展，意味着我们不再需要反复的耕作，它会破坏土壤结构，降低土壤稳定性，分解土壤有机物，并从土壤中排出碳。这位资深专家还将推广保护性耕作形象地比作戒烟，确实很艰难，但也必须要坚持，好处会慢慢的显现出来。

保护性耕作是土壤健康管理系统的关键之一，它的好处会随着时间的推移逐渐显现出来，而且应用时间越长，所显现出的效益越大，甚至超出我们的想象。免耕技术，一方面能够减少土壤侵蚀，保持土壤结构完整，吸纳接收更多的雨水；另一方面还可以减少农机作业时间和燃料消耗，减少农机设备磨损，节约生产时间和成本，因而免耕对土壤健康和农民增收是双赢的。萨斯曾说，当我们得到了数万亿土壤微生物的支持，我们就可以用更少的代价来得到收益。

美国农业部自然资源保护局已将土壤健康确定为土壤管理的重点，并且主要通过推广保护性耕作技术来实现。该局一位官员曾说，保护性耕作通过减少土壤扰动和保持土壤作物覆盖来保护土壤，这被认为是土壤健康管理系统的关键组成部分。为了引导农场主在农田中播种专门的覆盖作物，近年来美国农业部正在实施“统一播种覆盖作物资金补贴计划”，即由农场主自己申报，提出每年不超过36公顷的播种覆盖作物地块的GPS定位，以及所要播种的覆盖作物品种。在9月玉米收获后，政府组织飞机进行统一播种，所需资金由政府财政买单。

二、美国推广应用保护性耕作的实例

（1）一位美国农场主，住在北达科纳塔纳州的皮斯迈科小镇，他的农场所处位置相当于我们黑龙江省偏北地区的纬度，年降雨量约为400毫米，全年无霜期约120天。1991年他从岳父手中接管了该农场，当时农场的土壤有机质含量在1.7-1.9%之间。

他从1993年开始应用保护性耕作技术，之后又分阶段增施有机肥并种植覆盖作物，最终实现了土壤修复。玉米产量比他所在的县平均单产高25%以上。从2018年开始，他基本不再使用化肥，农产品的品质大为改善，土壤有机质含量大幅增加，据测查，该农场现在的土壤有机质含量已增长到6%。他认为，采取保护性耕作恢复了土壤活力，这是“老天的保险政策”。所谓“老天的保险政策”，意思是应用保护性耕作就相当于买了一个很好的农业保险，农业能够增产丰收，土地增值也就有了保障。美国的研究表明，以地表15厘米耕层为例，每增加1%的土壤有机质含量，可以使土壤蓄水能力提高76立方/公顷。而该农场土壤有机质含量已达到6%左右，可见其土壤持水能力有多么强大。这位农场主曾说，即使一年内没有什么降雨，也能够获得不错的产量。

（2）美国东部的一家农场，它有一块林地，其中一半开垦做了农田，另一半继续保留林地。经过17年的耕作，开垦作农田的土壤有机质含量明显低于另外一半未开垦的林地，这说明耕作使土壤有机质含量下降，这是一个客观存在的事实。

（3）美国农业界通过研究得出有一种观点，认为秸秆在地表覆盖分解，对提高腐殖质含量的贡献比翻埋要大得多。肯萨斯州是美国的小麦主产区，也是保护性耕作的领军企业大平原公司所在地。该州的一位年轻农民，从2012年开始在同一块地上用一半的面积进行秸秆覆盖式的保护性耕作。五年以后，有秸秆覆盖地块的有机质含量比未用秸秆覆盖的地块高出许多。

通过上述三个实例，我产生了一些感悟。千百年来老祖宗精耕细作的方法，从某种程度上讲是无可厚非的，但是农作物赖以生存的主要元素（如土壤有机质）在过度的耕作下不断减少，这也是一个不争的事实。美国农业也曾遇到与我们一样的问题，然而他们的农场主对于这方面的认识比我们早，比我们深，比我们行动快。他们选择放弃铧式犁的耕作方式，转向了秸秆覆盖保护性耕作方式。

我曾在美国农业部的一份资料上看到，一位美国农场主的夫人曾在美国政府机构召开的座谈会上深入浅出地表达了他们家庭对于保护性耕作的认识和感受，她说“保护性耕作在农场的应用，就相当于当年电对农场生产和生活带来的变化一样重要”，这种认识是相当深刻的，对我们是一个很好的启示。

三、美国保护性耕作的主要技术模式

（1）条带耕作模式。 爱荷华州的一家具有150多年历史的家族农场，经营耕地面积800公顷，主要种植玉米和大豆。该农场采用保护性耕作技术已有几十年的时间，最初不进行任何土壤耕作，直接利用免耕播种机播种。由于该农场靠近密西西比河流域，低洼地块很多，玉米秸秆全部覆盖在地表，使得土壤温度在播种前后回升较慢，导致苗前期生长较为缓慢。在2000年以后，他购进并使用了六行条耕机，开始采用条带耕作的保护性耕作技术，即在秋季对当年的宽行（即第二年的计划播种带）进行耕作处理，为明年的播种创造良好条件。

这种耕作方式，有效地解决了前期土壤温度低，影响出苗等问题，同时也有利于提高播种质量。在条带耕作后，他们使用美国大平原的免耕播种机进行播种，播种行距为窄行20厘米、宽行50厘米，种植密度达到9.5万株/公顷。春季或秋季在计划播种带上对秸秆进行耕作处理，美国称之为保护性耕作中的条带耕作模式。据了解，早在几十年前，美国农业工程师协会就将条带耕作定义为保护性耕作的一种新形式。此外，美国农业部土壤保护局在对保护性耕作发展面积的统计中也把条带耕作作为一个独立的分项，单独进行统计。近几十年来，在美国玉米种植协会组织的全美玉米高产竞赛中，条带耕作模式已经成为保护性耕作参加竞赛的主要模式，并且多次创造出世界玉米高产纪录。

我们大家都有一个担心，就是采用保护性耕作后玉米能否稳产、高产？美国的实践充分证明，采用保护性耕作同样能创高产。在2017年全美玉米协会组织的玉米高产竞赛中，来自弗吉尼亚州的一个选手，他采用的是条带耕作加灌溉的保护性耕作模式，创造出了6.81万斤/公顷的竞赛最高产量，一举夺得冠军。这一产量也是世界上由农民创造出的最高玉米单产纪录，比我国2017年在新疆创造的玉米最高产量4.55万斤/公顷的纪录，每公顷高出了2.26万斤。

条带耕作，即在秋季或者春季整理出没有秸秆的种床，并施肥，一般耕作扰动的土壤面积不超过1/3，整个生长期玉米行间有秸秆覆盖。关于条带耕作模式，美国总结出多方面的作用：一是能够精准施肥，固态肥料施在作物行的下方，不暴露在环境中；二是秸秆覆盖在播种带之间，露出黑土，利于土壤升温；三是不用混合土壤表面的植被覆盖物，节省能源；四是对播种行上过硬的土壤进行一定的人为耕作，为播种创造良好条件；五是可以更早地喷施农药，条带耕作后，喷药机是骑在休闲行上，压在秸秆上，不影响正常作业；六是播种行之间的秸秆就像堆肥一样，有利于蚯蚓翻过堆肥材料。总结而言，条带耕作既保持了地面有较多的秸秆覆盖，又解决了播种质量和出苗时间的问题，实现了多赢。实际上这几年我们正在推广的秸秆归行处理，可以说是条带耕作的一种初期形式，随着技术的进步，我想条带耕作模式会在我们东北地区得到一定的发展。

（2）秸秆全覆盖免耕播种模式。

在美国爱荷华州的杜克农场，由父子三人加上临时雇佣的两个人，经营着2400余公顷耕地，它的土地经营面积是美国农场平均规模的十倍以上，主要种植玉米和大豆，每年是1/3种大豆，2/3种玉米，交替轮作。他们的保护性耕作作业方式主要是，

我曾与农场主进行过交流，我问他为什么不把一部分秸秆打包卖掉，每亩地还能多收入几十美元。农场主谈到“我不要那几十美元，为了我的子孙，我地里的秸秆还得留着养地呢”，他接着介绍说“我们采用这种耕作制度已经有20多年了，土壤有机质含量稳步提升，农机作业环节减少了，生产成本也降了下来”。由此可见，美国的农场主对玉米秸秆还田培肥地力，保护土壤健康的认识达到了一定程度。

（3）多种秸秆处理方式综合运用模式。

爱荷华州的金伯利农场，建于1850年，也有一百多年的历史了。经营土地1400公顷，主要种植玉米和大豆，根据美国芝加哥农产品期货市场的走势，来决定各种作物的播种面积，大致是1/3播种大豆，2/3播种玉米。农场主名叫瑞克金伯利，是这家农场的第五代经营者，他从20世纪70年代开始从事农场工作，至今已有40多年了。2012年2月16日，时任国家副主席的习近平曾专门到金伯利农场参观考察，此外这位农场主还曾经荣登美国大豆杂志封面人物。

在金伯利农场，综合运用多种秸秆处理方式进行保护性耕作。第一种是免耕，在前茬为大豆的地块，到第二年播种前，除了施液体肥外，不进行任何整地作业，在播种时直接使用免耕播种机进行播种，这种作业方式占到全部播种面积的1/5左右。第二种是覆盖耕作，在秋季玉米秸秆全部覆盖的情况下，使用深松联合整地机进行覆盖耕作，在深松过程中，将一部分秸秆混埋在18厘米以上的耕层土壤中，同时还有一部分秸秆保留在地表覆盖，第二年进行免耕播种。第三种是将部分秸秆打包离田。第四种是播种覆盖作物，不仅秸秆全量还田不进行任何处理，而且在9月份玉米收割前由飞机播种叫黑麦草的覆盖作物，黑麦草不是牧草，而是保护性耕作技术体系的覆盖作物。巴菲特的小孙子，小霍华德，他也是一位农场主，在他的农场里将小萝卜作为覆盖作物种植在玉米行间，以改善土壤质量，提高产量和节约用水。

四、美国应用保护性耕作的经验借鉴

（1）保护性耕作与灌溉相结合，可以创高产。同样是条带耕作处理，有无灌溉的产量差距是巨大的，平均亩产相差700公斤以上，这说明灌溉对产量提高有着十分突出的作用。因此将保护性耕作与灌溉结合起来，是挖掘玉米增产潜能的一个方向和发力点。目前这一趋势也引起了国内一些农机企业的重视，如吉林康达、德邦大为、西安亚澳等公司，都在免耕播种机上加装了可以铺设滴灌带的机构，在免耕播种的同时进行节水滴灌，这在有水源的干旱地区还是较为实用的，玉米增产潜力和幅度较大。

（2）采用耐密品种，实行密植是创高产的共性基础条件。据了解，在美国和加拿大的农场，玉米播种密度不断增加，普遍已达到每公顷7.5万株左右。对于熟期大于100天的晚熟品种，他们确定的合理种植密度为是8万-8.2万株/公顷，而熟期小于100天的早熟品种则为8.75万株/公顷。

（3）重视机械播种质量，确保整齐出苗。多位农场主讲述创高产经验时都提到，要及时检修或者更新播种机，保证机具的性能质量，同时播种速度一定要慢下来，确保出苗一致。有一位农场主介绍说“播种时缓慢前进，避免双珠或种子跳跃影响播种精度，同时加大镇压强度，使种子播到统一的深度”，他强调他的要求是整齐出苗，如果一个植株比其他的晚出苗24小时，它就变成了杂草，要减产25%，可见整齐出苗是创高产的关键要素。

（4）施用种肥，保证植株早期的旺盛生长。还有的农场主说要在播种时适当施用糖，糖可作为植物能量的来源，让植株尽可能健康。

（5）保持土壤健康，要限制机器进地次数，防止造成土壤压实。

（6）调整收割机，减少收获损失，从而得到额外的收获。

由于时间关系，今天我就讲到这里。推广保护性耕作是一项长期的工作，是一项艰巨的任务，美国经过了40多年的时间才大体达到现在的程度，而我们推广保护性耕作还不到十年时间，任重道远。但只要我们坚持不懈，久久为功，就一定会收获梦想，收获惊喜。再次感谢大家，有什么问题咱们随时进行交流。