陳源泉 中國(guó)區(qū)域保護(hù)性耕作技術(shù)特征量化評(píng)價(jià)2010-9-19

中國(guó)區(qū)域保護(hù)性耕作模式

技術(shù)特征量化分析中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)循環(huán)農(nóng)業(yè)研究中心

2010年9月19日陳源泉一、意義各地生產(chǎn)實(shí)踐較多關(guān)注技術(shù)模式的生產(chǎn)效益，對(duì)其生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益綜合評(píng)估不足；僅有一些研究也存在指標(biāo)不統(tǒng)一、科學(xué)性不強(qiáng)等問題，導(dǎo)致不同模式的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效果缺乏可比性。二、依據(jù)原理1、“少動(dòng)土”原理2、“少裸露”原理3、“少污染”原理4、“高保蓄”原理5、“高效益”原理

（一）“少動(dòng)土”技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)——?jiǎng)油林笖?shù)（Is）各地區(qū)每年不同模式（技術(shù)）的耕作次數(shù)及能量投入的總和。能量投入包括機(jī)械、畜力、人工等與土壤擾動(dòng)有關(guān)的耗能。具體表達(dá)公式如下：Is為動(dòng)土指數(shù)；Ei為i次耕作單位面積的能量投入（i=1,2,3…）；n為全年耕作次數(shù)。

三、共性關(guān)鍵技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)

（二）覆蓋度指數(shù)（CI,coverindex）■周年覆蓋度指數(shù)為作物生長(zhǎng)期的覆蓋度；為休閑期地表覆蓋度（三）“少污染”技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)1、減少農(nóng)藥使用單位面積農(nóng)田全年農(nóng)藥投入量減少比例（與對(duì)照相比）。2、減少化肥使用單位面積農(nóng)田全年化肥投入量減少比例（與對(duì)照相比）。3、減少溫室氣體排放通過單位面積的農(nóng)資投入來計(jì)算其單位面積農(nóng)資投入帶來的農(nóng)田全年增溫潛勢(shì)，并與對(duì)照對(duì)比減少的百分?jǐn)?shù)。本研究主要考慮農(nóng)機(jī)燃燒所釋放的二氧化碳和生產(chǎn)農(nóng)藥化肥所釋放的二氧化碳以及其使用造成的潛在污染。物質(zhì)名稱CO2N2OCH4CO2-eq柴油生產(chǎn)690.6910.1210.645742.874柴油燃燒3185.0050.0160.0073189.948化肥純氮10125.5550.1730.24110183.134P2O51496.4880.0180.0211502.377K2O973.20.0270.044982.346農(nóng)藥原藥－－－18000（四）“高保蓄”技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)

1、保肥指數(shù)在計(jì)算土壤保肥指數(shù)時(shí)，先分別計(jì)算土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷、速效鉀指數(shù)。計(jì)算公式如下：土壤保肥指數(shù)=0.4×有機(jī)質(zhì)指數(shù)+0.2×全氮指數(shù)+0.2×速效磷指數(shù)+0.2×速效鉀指數(shù)單項(xiàng)指數(shù)=（2×豐%+1×中%+0×缺%）／2肥力級(jí)別有機(jī)質(zhì)（%）全氮（%）速效磷(×10-6)速效鉀(×10-6)1>4.0>0.2>40>20023.0-4.00.15-0.220-40150-20032.0-3.00.10-0.1510-20100-15041.0-2.00.075-0.105-1050-10050.6-1.00.05-0.0753-530-506<0.6<0.05<3<30全國(guó)土壤養(yǎng)分含量等級(jí)

2、蓄墑指數(shù)作物生長(zhǎng)期平均土壤含水量與對(duì)照相比增加的百分?jǐn)?shù)。3、保土指數(shù)單位面積農(nóng)田全年減少的土壤流失量/減少土壤風(fēng)蝕量（與對(duì)照相比)。(五)“高效益”技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)1、直接經(jīng)濟(jì)效益（產(chǎn)量、價(jià)格）單位面積農(nóng)田全年作物產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。2、減少成本（肥、藥、水、能）（1）單位面積農(nóng)田全年減少化肥投入的花費(fèi)（2）單位面積農(nóng)田全年減少農(nóng)藥投入的花費(fèi)（3）單位面積農(nóng)田全年減少灌溉投入的花費(fèi)（4）單位面積農(nóng)田全年減少油品投入的花費(fèi)（機(jī)械耗油）3、減少勞力單位面積農(nóng)田全年減少勞動(dòng)時(shí)間，折算成標(biāo)準(zhǔn)工。（六）綜合保護(hù)度評(píng)價(jià)為了綜合分析各種保護(hù)性耕作模式的綜合特征，本研究基于“三少兩高”的技術(shù)特征表現(xiàn)，提出了“綜合保護(hù)度”（Cd，ConservationDegree）綜合反映指標(biāo)以某種保護(hù)性耕作模式的每個(gè)具體技術(shù)指標(biāo)與對(duì)照模式相應(yīng)指標(biāo)相比的提高比例為基礎(chǔ)采用“百分制”的方法計(jì)算綜合保護(hù)度越高，說明該種保護(hù)性耕作模式越好。Pi為各二級(jí)指標(biāo)的得分值（本研究為少動(dòng)土、少裸露、少污染、高保蓄、高效益5項(xiàng)指標(biāo)的得分值）；Xij為第i項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)所包含的第j項(xiàng)三級(jí)指標(biāo)值，是按照保護(hù)性耕作模式各具體指標(biāo)與對(duì)照相比的增加/減少比例計(jì)算得到的，按照“百分制”的規(guī)則，Xij若為正效應(yīng)指標(biāo)，如高產(chǎn)則指標(biāo)值乘以+1，如為負(fù)效應(yīng)指標(biāo)，如農(nóng)藥化肥消耗、動(dòng)土等則指標(biāo)值乘以-1。四、區(qū)域模式東北平原：吉林、黑龍江北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)：內(nèi)蒙、寧夏、河北壩上黃土高原：甘肅華北平原：山東、河北平原區(qū)長(zhǎng)江流域：四川、湖南、江蘇10個(gè)省28種模式東北平原吉林JL-CT1:玉米留茬壟側(cè)播種JL-CT2:玉米寬窄行交替休閑種植JL-CT3:玉米留茬直播技術(shù)JL-CT4:玉米滅高茬深松整地種植技術(shù)JL-CK：玉米均勻壟種植方式黑龍江HNJ-CT1:玉米留茬免耕播種機(jī)械化少耕模式HNJ-CK1：玉米深耕HNJ-CT2:大豆留茬免耕播種機(jī)械化少耕模式HNJ-CK2：大豆深耕北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶區(qū)河北HeB-CT2:（林與作物間作）南瓜HeB-CT3:（林與作物間作）亞麻HeB-CK23：莜麥（對(duì)照）內(nèi)蒙古NMG-CT:馬鈴薯與燕麥帶狀留茬間作NMG-CK：普通連片種植馬鈴薯、燕麥寧夏NX-CT:沙田種植西瓜NX-CK：油葵黃土高原（甘肅）GS-CT1:小麥免耕秸稈還田技術(shù)GS-CK1：小麥常規(guī)種植技術(shù)GS-CT2:玉米全膜雙壟溝播技術(shù)GS-CK2：玉米常規(guī)種植技術(shù)GS-CT3:豌豆免耕秸稈還田技術(shù)GS-CK3：豌豆常規(guī)種植技術(shù)GS-CT4:坡耕地地道藥材甘草與板藍(lán)根隔帶狀植GS-CK4：坡耕地種植板藍(lán)根GS-CT5:坡耕地地道藥材甘草與春小麥帶狀種植GS-CK5：坡耕地種植春小麥GS-CT6:鷹嘴豆與苜蓿隔帶種植GS-CK6：鷹嘴豆種植GS-CT7:春小麥與苜蓿隔帶種植GS-CK7：春小麥種植GS-CT8:馬鈴薯與苜蓿隔帶種植GS-CK8：馬鈴薯種植GS-CT9:坡耕地柴胡、小麥帶狀種植GS-CK9：春小麥種植華北平原河北HeB-CT1：小麥玉米套作兩熟旋耕秸稈還田HeB-CK1小麥玉米兩熟深耕秸稈還田山東SD-CT:小麥玉米套作兩熟旋耕秸稈還田SD-CK：小麥玉米兩熟深耕秸稈還田長(zhǎng)江流域江蘇JS-CT:水稻—小麥兩熟周年全程機(jī)械化保護(hù)性耕作技術(shù)JS-CK：水稻—小麥兩熟傳統(tǒng)耕作技術(shù)四川SC-CT:成都平原麥稻雙免耕秸稈還田技術(shù)模式SC-CK：麥稻翻耕栽培湖南HuN-CT1:雙季稻-馬鈴薯結(jié)合型保護(hù)性耕作技術(shù)HuN-CT2:雙季稻-黑麥草保護(hù)性耕作技術(shù)HuN-CT3:雙季稻-紫云英保護(hù)性耕作技術(shù)HuN-CT4:雙季稻-油菜結(jié)合型保護(hù)性耕作技術(shù)HuN-CT5:雙季稻雙免栽培保護(hù)性耕作技術(shù)HuN-CK：雙季稻-冬閑翻耕種植五、初步評(píng)價(jià)結(jié)果區(qū)域省分種植模式少動(dòng)土少裸露少污染高保蓄高效益綜合保護(hù)度東北吉林JL-CT1:玉米留茬壟側(cè)播種67.617.5-15.063.29.628.6吉林JL-CT2:玉米寬窄行交替休閑種植20.623.1-15.241.110.416.0吉林JL-CT3:玉米留茬直播技術(shù)65.622.9-15.065.311.730.1吉林JL-CT4:玉米滅高茬深松整地種植技術(shù)14.715.2-15.342.610.013.4黑龍江HLJ-CT5:大豆留茬免耕播種機(jī)械化少耕模式44.9100.015.519.829.842.0黑龍江HLJ-CT6:玉米留茬免耕播種機(jī)械化少耕模式44.9100.0-33.426.431.033.8華北河北（平原）HeB-CT1:小麥玉米套作兩熟旋耕秸稈還田22.10.0-0.2-2.5-1.63.6山東SD-CT:小麥玉米套作兩熟旋耕秸稈還田-42.72.9-0.320.74.9-2.9黃土高原甘肅GS-CT1:小麥免耕秸稈還田技術(shù)53.5100.0-34.012.45.227.4甘肅GS-CT2:玉米全膜雙壟溝播技術(shù)2.5100.00.00.88.622.4甘肅GS-CT3:豌豆免耕秸稈還田技術(shù)53.5100.00.021.610.737.2甘肅GS-CT4:坡耕地地道藥材甘草與板藍(lán)根隔帶狀植47.171.40.019.717.331.1甘肅GS-CT5:坡耕地地道藥材甘草與春小麥帶狀種植72.7100.0-59.213.22.725.9甘肅GS-CT6:鷹嘴豆與苜蓿隔帶種植72.7100.0-45.311.168.941.5甘肅GS-CT7:春小麥與苜蓿隔帶種植80.6100.00.010.871.552.6甘肅GS-CT8:馬鈴薯與苜蓿隔帶種植47.1100.026.513.174.952.3甘肅GS-CT9:坡耕地柴胡、小麥帶狀種植23.8100.0-14.921.6-5.924.9北方農(nóng)牧交錯(cuò)帶河北（壩上）HeB-CT2:（林與作物間作）南瓜-15.0100.04.514.9100.040.9河北（壩上）HeB-CT3:（林與作物間作）亞麻0.019.010.56.354.218.0內(nèi)蒙NMG-CT:馬鈴薯與燕麥帶狀留茬間作70.2100.015.029.639.550.9寧夏NX-CT:沙田種植西瓜-100.0100.0-100.050.9100.010.2南方江蘇JS-CT:水稻-小麥兩熟周年全程機(jī)械化保護(hù)性耕作技術(shù)34.50.0-16.36.525.710.1四川SC-CT:成都平原麥稻雙免耕秸稈還田技術(shù)模式84.330.4-12.019.622.228.9湖南HuN-CT1:雙季稻-馬鈴薯結(jié)合型保護(hù)性耕作技術(shù)-2.432.0-45.316.1100.020.1湖南HuN-CT2:雙季稻-黑麥草保護(hù)性耕作技術(shù)-2.428.2-4.813.253.417.5湖南HuN-CT3:雙季稻-紫云英保護(hù)性耕作技術(shù)-2.416.97.44.825.910.5湖南HuN-CT4:雙季稻-油菜結(jié)合型保護(hù)性耕作技術(shù)-2.428.2-9.99.155.016.0湖南HuN-CT5:雙季稻雙免栽培保護(hù)性耕作技術(shù)80.95.9-14.32.118.718.7初步結(jié)論目前研究提出的保護(hù)性耕作模式總體上符合保護(hù)性耕作的技術(shù)原理，具有較好的保護(hù)度。但不同區(qū)域、不同模式之間的技術(shù)特征表現(xiàn)差異較大，需要針對(duì)具體區(qū)域、具體模式的技術(shù)特征表現(xiàn)，進(jìn)一步研究完善，提高各模式的綜合保護(hù)度。“少動(dòng)土”：除了少數(shù)幾種模式的少動(dòng)土指數(shù)的得分值為負(fù)值外，其余模式均不同程度地降低了對(duì)土壤的擾動(dòng)，對(duì)土壤有很好的保護(hù)作用。

“少裸露”：表現(xiàn)很好保護(hù)性耕作模式基本采用秸稈或地膜覆蓋，提高了地表覆蓋度，使得大部分保護(hù)性耕作模式的“少裸露”得分值均很高，尤其在黑龍江、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙等地，保護(hù)性耕作模式由于常年有秸稈覆蓋，其覆蓋度的得分值達(dá)到100.0?！吧傥廴尽保赫w表現(xiàn)不容樂觀。28種模式中僅有8種模式的少污染得分值為正值，4種模式的得分值為0，其余16種模式的少污染得分值均為負(fù)值由于增加了化肥投入而帶來負(fù)面影響的占極大多數(shù)，另外由于少免耕和增加冬季作物而增加農(nóng)藥使用的占其次由于機(jī)械化程度較高而加大耗油量的占比例較少。“高保蓄”：表現(xiàn)良好高保蓄得分值區(qū)間為63.2-0.8，其中有21種模式的高保蓄得分值大于10.0，表現(xiàn)出了極高的土壤保持能力。“高效益”：目前全國(guó)模式之間差別較大。有的保護(hù)性耕