保护性耕作原理
传统耕作依靠机械、物理的手段，立即改变土壤构造， 创造需要的孔隙度。但由于机器压实、雨水拍击地表结壳，
必须经常进行耕作，才能保持土壤疏松状态。
保护性耕作的松土则是缓慢的、长期的积累过程。土 壤中孔道愈来愈多，团粒结构愈来愈多，不用外来的干预，
即可以长期保持疏松状态。
保护性耕作原理
1）根系松土--作物的根系腐烂后，留下大量孔道，时间 愈长，通道愈多。 2）蚯蚓松土--蚯蚓不断挖掘的孔道疏松土壤。 3）结构松土--保护性耕作增加土壤团粒结构，有利形成 稳定疏松的耕层。 4）胀缩松土--土壤冬冻春融、干湿交替，使土壤趋向疏 松，孔隙度增加。
2、世界保护性耕作的发展 (1)美国的保护性耕作
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我国保护性耕作发展
1)60年代黑龙江,江苏免耕播种小麦研究; 2)80年代陕西省，山西农科院，河北省农科院开始尝试 研究等； 3）1992年，山西黄土高原部分地区引入澳大利亚保护 性耕作技术； 4)农业部1999年成立了保护性耕作研究中心，把保护性 耕作技术列入国家科技攻关等项目计划； 5)从2002~2005年，以京津地区为核心建立两条保护性 耕作带，一条是环京津保护性耕作带，另一条是沙 尘源头保护性耕作带。 6) 2006~2012在北方特别是华北、西北、东北地区大面 积推广应用保护性耕作，计划用7~10年的时间，基 本上在北方旱作区全面实施保护性耕作。
1）免耕施肥播种
与传统耕作不同，种子和肥料
要播施到有秸秆覆盖的地里。
2）秸秆残茬管理 用秸秆盖土，根茬固土，减少 风蚀、水蚀和水分无效蒸发，提高 天然降雨利用率，作物秸秆、残茬 腐烂后，还可增加土壤有机质。
3）杂草和病虫害防治
实施保护性耕作后会导致杂 草和病虫害增加。杂草用除草剂
或机械除去，病虫害靠农药和杀
水 蚀
水蚀导致耕地退化
风 蚀
风蚀导致耕地粗砺化
保护性耕作的优点
1 节肥
保护性耕作从三方面节肥：秸秆还田补 充有机质；减少土壤侵蚀与扰动减少营 养物质流失；改善土壤结构、提高微生 物活动水平,提高肥料利用率。
构造传递空气、水和 空气的通道
增加团粒结构和蚯蚓
2 节水
保护性耕作减少径流； 保护性耕作秸秆覆盖抑制蒸发； 旱地农业可以提高水份利用效率20%左 右，相当节水20%； 一年两熟灌溉地，可以减少一次灌水， 节水50m3，占灌水量的20-25%。
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保护性耕作的主要技术措施
6、耙耕技术 耙耕可以减少残茬(秸秆)覆盖量； 可以消除沟辙，平整土地，灭除杂草； 可以疏松土壤，提高地温，改善播种质量，提高 出苗率。 耙耕的缺点是在水分不适时，耙后会出现较多、 较大的土块，在一定程度上会影响小籽粒、窄行距作 物的播种质量。
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实施效益
1）社会效益 ● 减少径流（水分流失）60%、水蚀（土壤流失）80%左右 ● 减少风蚀（农田扬沙）60%, 抑制沙尘暴 ● 不烧秸秆、减少大气污染 2）生态效益 ● 休闲期土壤贮水量增加14%-17%，水分利用效率提高15%-19% ● 提高土壤肥力，土壤有机质年提高0.03%-0.05% 3）经济效益 ● 提高小麦、玉米产量13%-17% ● 减少作业工序，降低作业成本10-20% ● 增加农民收入20-30%
条带粉碎小麦 免耕播种机
条带粉碎小麦免耕 播种机播后出苗驱
哈尔滨农机化研究所 的水稻免耕插秧机
免耕插秧的水稻苗
美国的Great Plain, Case,
中国农机院现代农装公司的 2BMG-24免耕施肥播种机
深松机
深松是一项基本的保护性耕作作业。与 传统同的是,在秸秆覆盖地上作业,深松 机需要防止秸堵塞,需要加大机梁的离 地间隙,采用双梁结构等施。
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保护性耕作的主要技术措施
8、杂草、病虫控制技术 除草：常用化学除草，化学除草对地面扰动最少，对 覆盖物的破坏最小，是保护性耕作理想的除草方式。国外 多使用除草剂；国内除采用除草剂外，结合表土作业用机 械浅松除草，成本低，无污染，符合我国国情，因此在我 国目前使用除虫剂成本较高的情况下，应加强机械、人工 以及生物措施除草。 控制病虫害：主要是在播前对作物种子进行药剂拌种， 作物生长中喷洒杀虫剂、除菌剂防治。
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深松机
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秸秆粉碎还田机
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秸秆还田
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秸秆还田机刀
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旋耕机翻土机
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旋耕机
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旋耕播种机
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保护性耕作的主要技术措施
3、深松耕技术
深松的作用： ①打破犁底层 ②提高土壤的蓄水能力 ③调节土壤三相比，改善土壤结构 ④减少降雨径流，减少土壤水蚀 ⑤消除由于机器进地作业造成的土壤压实 深松耕技术的应用，根据不同农田的实际情况确定： 多年免耕的地块，可以松代翻，每隔2~3年深松一次，以 利作物根系生长； 对新采用保护性耕作的地块，可能有犁底层存在，应先进 行一次深松，深度30~35厘米以打破犁底层。 深松是在地表有残茬(秸秆)覆盖的情况下进行的，要求深 松机有较强的防堵性能；或是用秸秆粉碎深松机，一次同时完 成残茬(秸秆)粉碎和深松耕作两项作业，并使地面平整和秸秆 均匀覆盖地面。 56 10-Oct-18
虫剂灭除。
4）深松与表土作业 对新采用保护性耕作的 地块，应先进行一次深松打 破原有的犁底层，之后2-3年 深松一次，直到土壤具备自
我疏松能力。
保护性耕作的起源与发展
20世纪20-30年代，美国发生了震惊世界的“黑 风暴”。1931年从美国西部干旱地区刮起的黑风暴 横扫美国大平原，厚达 5-30厘米的表土被吹走，30 多万公顷农田被毁。 1935年的第二次“黑风暴”横扫美国2/3国土， 3亿多吨表土被卷进大西洋，毁掉耕地300万公顷。 当年全美冬小麦减产510万吨，南部各州1/4多的人 口迁移。
保护性耕作
保护性耕作定义
国外定义：用大量秸秆残茬覆盖地表，将耕作减 少到只要能保证种子发芽即可、主要用农药来控制 杂草和病虫害的耕作技术。 2002年我国农业部定义：保护性耕作是对农田实行 免耕、少耕，尽可能减少土壤耕作(减少到种子能够 出苗即可)，并用作物秸秆覆盖地表，减少土壤风蚀、 水蚀，提高土壤肥力和抗旱能力的一项先进农业耕 作技术。 保护性耕作：是用秸秆残茬覆盖地面，尽量减少土 壤耕作次数和对土壤的搅动量，或是创造地表微地 形，增加地面粗糙度，既达到保土保水保护农田生 态环境，又要保证农作物苗齐、苗壮和正常生长， 最终实现高产高效的一种耕作技术。
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②防堵技术 采用圆盘滚动式开沟装置防堵 秸秆粉碎和加大开沟器间距防堵 非动力式防堵技术 动力驱动式防堵技术 ③种肥分施技术 防止烧种，必须种、肥分施，且要求种、肥间隔一定的距离。 种、肥分施有两种: 侧位分施：一般为侧深施，即化肥施在种子侧下方。 垂直分施：化肥施在种子正下方。 ④覆土镇压技术 实施保护性耕作时对覆土镇压要求较高，一方面要求将较 大的土块压碎，另一方面要求对种行上的土壤进行适当的压密。
3 节能
能耗大的原因：传统机械化作业工序多、能 耗大;农业机械利用率低、浪费大；大部分机 器性能差、油耗高；作业地块小、不平整， 机耕道路差。 保护性耕作减少作业工序，特别是耕作与运 输，显著减少燃油消耗。根据北方地区测算， 可减少田间作业油耗25-35%。
4 保护环境
农民为了抢农时赶季节，就地焚烧秸秆， 造成环境污染，严重时影响交通运输， 实施保护性耕作，减少秸秆焚烧以及由 此产生的CO2和N2O，减少了温室气体 的排放.
保护性耕作的主要技术措施
7、免耕施肥播种技术 免耕施肥播种技术是保护性耕作的最关键技术 (1)保护性耕作地表状况及其对播种作业的影响： ①免耕地土壤容重大，开沟入土困难 ②免耕地土壤流动性差，播种覆土厚度控制困难 ③免耕地表有秸秆残茬覆盖，播种机通过困难 ④免耕地表平整度差，播种深度控制困难 ⑤免耕播种镇压要求高 ⑥免耕播种时要求施肥量大，播种难度大 (2)免耕施肥播种技术 ①破茬开沟技术 移动式破茬开沟技术 滚动式破茬开沟技术 动力驱动式破茬开沟技术 60
河北农民焚烧 麦秸
飞机不能正常飞行
保护性耕作的不足
地表温度降低 多数研究表明，早春地温回升较慢 播种质量不易保证 小型播种机的播种精度量不高 保护性耕作杂草与病虫害控制较困难 病害和害虫的发生提高15﹪-25﹪
保护性耕作机具
免耕覆盖播种机 深松机 专用机具 保护性 耕作机具 通用机具
表土作业机具
灭茬旋耕机
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保护性耕作的主要技术措施
1、残茬(秸秆)覆盖技术 秸秆残茬覆盖形式： 按覆盖量多少分为：全量覆盖、部分覆盖、留茬覆盖 按覆盖秸秆在田间的状态分为：立秆覆盖、倒秆覆盖、 粉碎覆盖 秸秆的处理方法主要有几种方式： 1)粉碎秸秆处理 2)直立或整株压倒秸秆处理 3)留根茬处理 4)粉碎浅旋处理 2、免耕技术
浅松机
秸秆、根茬粉碎还田机 旋耕机 圆盘、弹齿耙 植保机具
保护性耕作的关键机具
1 免耕施肥播种机 免耕施肥播种机除要有传统播种机的开沟、 播种、施肥(少量)、覆土、镇压功能外,一般 还必须有清草排堵、破茬入土、种肥分施和 地面仿形功能,以满足免耕覆盖地的特殊要求。 a.清草排堵功能 b.破茬入土功能 c.种、肥分施功能 d.地面仿形功能
保护性耕作的起源与发展
1935年美国成立了土壤保持局，组织土壤、农学、农机 等领域专家，开始研究改良传统翻耕耕作方法，研制深松铲、 凿式犁等不翻土的农机具，推广少耕、免耕和种植覆盖作物 等保护性耕作技术。 1937年美国俄亥俄州的农民试验发现,在保证播种质量和 有效除草条件下,免耕能够获得相同的作物产量。经过20多年 试验研究,20世纪60年代美国开始推广免耕法,80年代成为美 国主流耕作技术,1995年更名为保护性耕作法。 这是人类历史上的第四次耕作革命（从不耕作到刀耕火 种是第一次，从刀耕火种到人畜力耕作是第二次，从人畜力 耕作到传统机械化耕作是第三次）。