加拿大保护性耕作农业.doc

加拿大保护性耕作农业加拿大幅员辽阔， 国土面积近1 000万km2，人口3 200多万。拥有耕地6 782 hm 2， 占陆地面积的74，农业劳动力人均耕地1414 hm2。主要农作物有大麦、小麦、燕麦、油菜籽等。农业是加拿大经济极其重要的组成部分。加拿大42的就业机会来自于农业，8的国民生产总值是南农业部创造的。加拿大地广人稀，从事农业的家庭仅占全国家庭的34，这使得该国的农业机械化程度非常高，农业劳动力人均粮食年产量达80多t。加拿大的农产品50用于出口，其中小麦的80输往国外，是仅次于美国的世界第二大小麦出口国。20世纪30年代，由于耕地的过度开垦，以及草原的掠夺性利用，造成加拿大气候恶劣，草场沙化严重，沙尘暴频发。从20世纪50年代加拿大就开始了保护性耕作的试验研究工作，经过近30年的示范推广，目前该国保护性耕作农业面积占总耕地面积的70以上。加拿大在保护性耕作农业方面取得了很多成功经验，有许多做法值得我们学习和借鉴。但由于国情不同，所以在学习加拿大保护性耕作先进技术的同时，必须与我国实际相结合，决不能盲目照搬。通过对加拿大以及我国保护性耕作现状的比较，现提出看法和建议。1土地的经营规模差别较大加拿大农业生产的基本单元是农场，目前全国的农场总数约为254万个，农场的平均规模在300 hm2以上，近年来农场规模有逐步扩大的趋势。在保护性耕作机具系统方面，由于农场土地经营规模大，机具主要以大型为主，动力机械以2205936765 kW拖拉机居多，一般每个农场配备大型收获机1台免耕播种机1台、喷雾机1台。免耕播种机的作业幅宽大都在1518 m，作业效率达到25 hm2h，每台免耕播种机的价格在25万美元左右，1个农场农田作业机械的投入大约在100万美元以上。我国人均耕地只有009 hm2，农业实行联产承包责任制，土地所有权归国家，农民只有使用权，而且人人有耕地，每户的土地经营规模较小，大多数农户自己没有机械设备，农田作业主要以农机户有偿代耕为主，这就造成了农户追求的是产量最大化，农机户追求的是作业服务效益，双方都完全忽视了土地的长期效益和可持续发展问题。而加拿大农场主拥有土地的所有权，他们追求的是规模经营和效益最大化。因此，加拿大农场主在降低农业生产成本和促进自有土地可持续发展以及获取最大利益的驱动下，非常容易接受和实施先进的农业耕作技术。由此可见，我国要大规模发展保护性耕作农业，必须结合国情，采用各种方式，逐步扩大农村土地经营规模。只有这样，才能进一步加快建设现代农业的步伐。2保护性耕作机具系统完全不同加拿大农场的土地经营规模大，保护性耕作以装备有GPS系统和故障监控系统等现代高新技术集成的牵引式复式作业机具系统为主。机具操作简便、质量稳定、故障率低、作业效率高。特别是免耕播种机，开沟器采用多排多行交错布置的设计，既避免了秸秆堵塞，又解决了开沟器交叉覆土的问题；不仅提高了播种机的通过性，又保证了播种质量。我国农村土地以一家一户小规模经营为主，因受到土地规模和农户经济能力的制约，大型和价格较高的机械难以推广应用。因此，目前保护性耕作机具系统以悬挂式的中小型机具为主。由于受到许多因素的制约，机具现代高新技术集成应用很少，并存在通过性差、故障率高、性能不稳定、寿命短等问题。在机具的关键部件设计方面，加拿大有很多地方值得我们借鉴，例如免耕播种机的开沟器铲尖都镶有合金耐磨材料，播种机作业寿命长达027万hm2左右，使用中间只需更换耐磨部分即可，这样可以大大降低作业成本，提高作业效率。我国免耕机开沟器铲柄和铲尖多采用铸造或锻造工艺加焊接技术整体制造，铲尖播种作业6667hm2左右就需要整体更换，大幅度提高了机具的作业成本。另外，国内小麦播种机以种肥同沟式侧位施肥方式为主，存在苗幅窄和烧种烧苗问题；而加拿大小麦免耕播种机大部分采用两行种子中间施肥的播种方式，这样既实现了宽苗幅播种，又提高了化肥的利用率。因此，我国要积极研制开发技术先进和质量稳定的保护性耕作作业机具，进一步提高机具的作业效率，为大面积发展保护性耕作农业提供技术保障。3保护性耕作技术模式存在差异加拿大农作物产量较低，小麦单产量一般在3 000 kghm 2以下，且大部分农场要将地表的秸秆打捆后用于养畜或造纸，使得地表的秸秆量进一步减少，加之机具作业工序少，土壤压实程度轻，因此一般对土壤不进行任何耕作，保护性耕作农业以免耕技术模式为主。我国农作物施肥量大，产量较高，收获后秸秆覆盖量大，保护性耕作主要以少耕技术模式为主，目的是通过表土耕作减少地表秸秆覆盖量，进一步提高免耕播种机具的通过性和播种质量。为了进一步减少耕作次数，降低作业成本，在一年一作小麦区可以学习加拿大的经验，小麦收获时留茬高度控制在20 cm左右，在不收获地表麦秆的地区，一定要人工将地表麦秆抛撒均匀，尽量减少表土耕作，秋季直接免耕播种。目前，国内把机械深松作为保护性耕作的一项主要技术，尤其是广大农民传统的耕作观念尚未完全转变，认为土壤不翻耕会降低产量，因此必须进行深松作业；而且大部分保护性耕作推广人员也认为深松可以疏松土壤，增强土壤蓄水能力，有利于作物增产。但是，加拿大保护性耕作技术人员和农场主很少提及深松技术，只有在个别农业研究中心可以看到老式的深松机。在加拿大学习期间，大家参观了一个1965年建立的保护性耕作试验区，这里40多年没有进行深松和其他任何耕作，而小麦产量却增加了25，增产和节本效果最显著。国内外试验研究表明，对于没有进行秸秆覆盖的农田，深松作业可以疏松土壤和有利于天然降雨的入渗，有一定的增产效果，但对于常年进行秸秆覆盖的土地，土壤结构有了很大改善，深松的作用微乎其微，深松作业不仅增加了机具投入，而且要消耗大量能源，使农业生产成本大幅度增加。因此，在保护性耕作技术示范推广中，要结合各地实际，不断探索和优化保护性耕作技术模式。同时，要向农民大力宣传减少耕作的优越性，不断增加他们的少耕意识，从而进一步减少保护性耕作作业工序和机具投入，使农民从土地上获取更大的利益。4加强轮作意识 增加有机肥施用量在加拿大培训学习期间，保护性耕作研究人员讲的最多的是轮作技术，大部分农场主对轮作也非常由此可见，我国在大力推广保护性耕作农业的同时，各级科研和推广机构要进一步加强不同区域、不同耕作制度和不同作物的保护性耕作技术模式的试验研究工作，特别要在免耕播种轮作制度、杂草控制和病虫害防治等方面进行重点研究，不断探索和发展保护性耕作技术模式。同时要组织科研人员研制开发适应不同作物、不同土壤类型和不同秸秆覆盖形式的多用途免耕播种机具，尽量减少使用辅助作业的保护性耕作配套机具(深松机、旋耕机、秸秆还田机等)，不断创新和优化保护性耕作机具系统，用科学的方法、成功的技术和先进的机具，去帮助和引导广大农民实施保护性耕作，不断扩大保护性耕作应用面积，进一步推动我国农业持续、快速、健康发展。重视，轮作已逐渐成为农业的主要耕作方式。采用轮作可以在不增加机具设备和化肥投入的情况下，达到长期增加产量的效果；并能减少病虫害和有效控制杂草；可以提高土壤有机质含量，起到培肥地力的作用；能进一步降低生产成本；能更好地利用土地资源。加拿大农场主过去实行的是休闲耕作制度，即土地每耕种3-5年后要休闲1年，让地力得已恢复。由于农场长期只耕种小麦，在播种季节农场主必须用很短的时间完成播种作业，这样需要投入较多的机具和大量的人力，无形中增大了农业的生产成本。目前，在加拿大轮作制度已代替了传统的休闲耕作制度，每个农场都制定了自己的轮作方案，主要方法是把农场的土地象摆积木一样分成几大块，分别在不同的地块上进行小麦、苜蓿、油籽和豆类等作物的轮作，由于各种作物的播种和收获季节不同，通过在不同地块上的轮作，可以将播种时间延长2个月左右，农场只用1台播种机和很少的人力，就可能完成播种作业，从而为农场节约了大量的生产投入。所以，每个加拿大农场主在谈到自己制定的轮作方案时，都非常兴奋和自豪，因为轮作让他们从土地中获取了更大的和更长期的利益。加拿大一些农业研究中心和农场主重视有机肥的施用，为了使土地达到长期可持续高效利用的目的，有机肥的施用有增加的趋势。目前，我国农田施用有机肥越来越少，农民主要依赖化肥增加粮食产量。由于长期大量使用化肥，导致土壤质量和粮食品质不断降低，从一定程度上影响和制约了可持续农业的发展，因此，在大力推广保护性耕作农业的同时，要教育和鼓励农民多施有机肥，在不断增加粮食产量的同时，使土壤质量得到进一步改善和提高。5加大科学研究力度 加快保护性耕作农业发展步伐加拿大非常重视保护性耕作技术的试验研究和示范推广，各个技术领域都有专门的机构和研究人员从事研究和推广工作；一些研究人员还自发成立了“少耕链”研究和推广组织，不计报酬，常年义务从事保护性耕作的宣传和推广工作，经常免费为农场提供最新的保护性耕作研究成果，并帮助和指导农场进行实施。各级研究机构都建立了长期的研究基地，把保护性耕作农业作为一个大的系统进行研究，而且研究工作开展得认真细致、科学合理，总结和积累了大量的数据资料和成功经验。研究人员既从事科学研究，又参与保护性耕作推广工作，积累了丰富的实践经验，他们与农场有着广泛的合作关系，帮助每个农场建立了适合自己的发展保护性耕作技术模式和机具系统，这方面非常值得我们学习和借鉴。农业部出台意见大力发展保护性耕作力争在“十一五”期末，保护性耕作实施面积超过6000万亩 达到北方适宜地区耕地面积的6%， 保护性耕作在我国正式立项推广是从2002年开始的，但是直到2008年底，推广面积也只有4000多万亩，只占北方旱作区的4%。“实施保护性耕作技术”被列为内蒙古农牧业厅2009年为农牧民办十件实事之一今年，自治区农牧业厅继续为农牧民办10件实事，其中，将实施保护性耕作技术1100万亩列为之一。农业机械化管理司司长宗锦耀介绍说，我国约有l0亿亩的旱作面积适宜使用保护性耕作技术，但目前实施面积只有2000多万亩，占2左右。日前，农业部出台的关于大力发展保护性耕作的意见提出，力争在“十一五”期末，保护性耕作实施面积超过6000万亩，达到北方适宜地区耕地面积的6%。 宗锦耀透露，2007年，中央财政继续投入3000万元用于发展保护性耕作。农业部将新建16个项目县，每个项目县投入30万元，新增实施面积1万亩；对2006年启动的67个项目县进行续建，每个项目县投入30万元，在第一年基础上，新增实施面积2万亩；在2004年启动的34个示范县中，选择20个实施工作较好的项目县，每个项目县投入15万元，新增示范面积3万亩以上。据我国保护性耕作技术专家高焕文教授介绍，保护性耕作具有良好的社会、经济和生态效益。一是防止扬尘，保护环境。根据各地监测和试验结果，保护性耕作可减少农田扬尘48%60%，大面积实施可以有效抑制“沙尘暴”。二是减少侵蚀，保护耕地。我国每年被风刮走的表土达到1020吨/公顷，全国水蚀面积165万平方公里，占国土面积的17%，采用保护性耕作将减少土壤侵蚀60%80%，从而有效防止土地退化，保护土地生产力。三是蓄水保墒，培肥地力。保护性耕作可增加土壤蓄水量16%19%，提高水分利用率12%16%。对于一年两熟地区，全程采用保护性耕作后，每季作物至少可以少灌一次水，两季作物每亩可以少灌水100立方米。以北京市为例，该市一年两熟作物种植面积常年保持在100万亩以上，即便按100万亩全部推广保护性耕作技术计算，每年至少就可节约灌溉用水1亿立方米，相当于整个怀柔水库的蓄水量，也相当于每年减少北京市地下水位下降20厘米左右。此外，由于秸秆覆盖还田，推广保护性耕作不仅有效避免了焚烧秸秆造成的大气污染，而且提高了土壤肥力。四是节约成本，提高效益。实施保护性耕作一年可减少作业工序25道，降低作业成本20%左右，而且具有明显的增产增收作用，在农业部建立的10个监测点的14种作物产量数据中，有13种表现出了增产效果。其中，玉米增产4.1%，小麦增产7.3%，小杂粮增产11.2%，大豆增产32%。在一年两熟区，保护性耕作节本增产带来的综合经济效益平均为101元/亩；一年一熟区，保护性耕作节本增产带来的综合经济效益平均为43.5元/亩。农业部：实施保护性耕作小麦抗旱优势明显（河北日报报道）新华社北京月日电（记者董峻）记者日从农业部了解到，北方旱作地区农业部门日前进行的监测表明，实施保护性耕作麦田呈现出明显的抗旱优势。 据农业部小麦专家指导组组长、中国工程院院士于振文介绍，在今年的罕见大旱情况下，同样的播种时间、同样的旱情，两块麦田的麦苗长势却截然不同。凡实施保护性耕作的，旱情比较轻。 据介绍，保护性耕作取消了铧式犁翻耕，在保留地表覆盖物的前提下免耕播种，以保留土壤自我保护机能和营造机能，是机械化耕作由单纯改造自然到利用自然、进而与自然协调发展农业生产的重大变化。 调查显示，河南宁陵、灵宝、民权、博爱等地实施保护性耕作技术的小麦分蘖数和次生根数均高于传统耕作，且苗壮、苗绿，叶片尖部枯黄长度短，表现出一定程度的耐旱和耐寒能力。山东省实行免耕播种的小麦比常规播种的小麦麦苗偏壮、偏绿，干黄叶少，直立性强。 专家分析说，免耕播种小麦抗旱能力明显优于常规播种的主要原因是免耕播种一次完成苗带旋耕、播种、镇压等环节作业，有利于抢墒播种，同时免耕播种实行沟播，有利于积雪纳水，提高了降水和灌水利用率。 同时，作物秸秆覆盖地表，土壤浅层形成了虚实相间的土层结构，减少了土壤水分的蒸发，保墒效果好。 此外，免耕播种的小麦镇压密实，不仅压碎坷垃、封闭裂隙、防止气态水分蒸发，而且使土粒紧密结合，恢复土壤毛管作用，使土壤水分上升，保证了小麦正常生长发育对水分的需求。 2009年全国耕地受旱面积2.62亿亩 冬麦区受旱面积持续减少 保护性耕作：大旱之年优势凸显2009年2月26日的农民日报报道2月16日，在河北省邢台市大曹庄农场郝全利的承包地里，前来指导的农技人员看到，一块从种子、管理、施肥到浇水完全相同的麦地，却出现了苗情完全不同的两种情况：采用保护性耕作地块里的小麦苗齐苗壮，长势喜人，而采用常规播种方法种植的小麦，已因旱出现了麦苗枯黄旱死、长势参差不齐的状况。农技人员进一步抽样比对，保护性耕作地块里的小麦主根长且粗密，次生根比常规播种方式的小麦多一个，保护性耕作的三叶分蘖为2.55，而常规播种为2.4个。保护性耕作的保墒抗旱功效在大旱之年得到了检验。保护性耕作 凸显四大优势2月上旬，河北省农技部门与植保、土肥、栽培等方面的专家技术人员联合对全省保护性耕作技术播种的小麦地块进行了抽查监测，通过对邯郸县和孟村县等6个县市区的现场抽查，保护性耕作播种小麦比常规播种小麦相比具有明显的优势。一是苗情好。仅从外观看，使用保护性耕作技术播种的麦苗明显偏绿、偏壮，干黄叶少，直立性强。二是分蘖多。全省实施保护性耕作的小麦地块，保护性耕作地块比常规播种地块分蘖多0.29个。三是根系发达。保护性耕作地块比常规播种地块次生根多0.51条，并且保护性耕作地块小麦根系发达粗壮，而常规播种地块小麦根系瘦小。四是土壤含水量高。以020厘米全省平均含水量比较：保护性耕作地块比常规播种地块高0.98个百分点。而据大曹庄管理区监测，在保护性耕作麦田里，干土层仅为46厘米，传统耕作干土层为810厘米。保护性耕作的优势在山东、河南、陕西和山西等省也得到了检验。从获得的数据看，也能够得出与河北省相同的结论。保护性耕作 凸显四大功效 据山东省农机部门的同志介绍，保护性耕作除了技术上的四大优势外，还表现出以下四个方面的功效。一是增产。2007年，山东省组织农业和农机方面的专家对保护性耕作小麦进行了测产，实施保护性耕作一年的地块，丘陵旱薄地小麦平均单产297公斤，较传统耕作增产23%，中肥水地块单产449公斤，较传统耕作增产8%，高肥水地块单产511公斤，较传统耕作增产7%；二是节本。秋种小麦，使用传统耕作技术需要完成灭茬、耕翻、筑畦、施肥、播种、镇压等56道农机作业环节，而保护性耕作只需机械一次性进地即可完成免耕施肥播种和镇压，平均每亩节省作业费用35元。三是节源。山东省实施保护性耕作的地方，通过减少机械进地次数，平均每亩可节省柴油2.47公斤；通过秸秆覆盖地表和沟播，减少雨水径流和土壤水分蒸发，一般每年能少浇12遍水，每亩可减少灌水量50立方米；通过化肥集中深施，可提高肥效30%左右；同时秸秆还田还可培肥地力，每亩可减少化肥使用量1020公斤。四是环保。由于保护性耕作对土壤的破坏小，因此可显著减少土壤的水蚀和风蚀，降低面源污染；特别是通过实施小麦机收、秸秆还田，玉米贴茬直播和玉米机收、秸秆还田，可有效推进秸秆综合利用，从根本上解决秸秆焚烧这一多年来困扰我国农区的老大难问题。河北省从2000年开始进行保护性耕作试验，是推广这项技术较早的省，最近他们对15个数据齐全的试点统计数字分析显示，与常规种植比，保护性耕作每亩可增产23公斤、减少作业成本3040元、节水30.3立方米。专家力推保护性耕作保护性耕作在抗旱中的作用也得到了专家的肯定。中国农业大学教授高焕文最近10年一直在山西从事保护性耕作的试验测定。他认为，保护性耕作能显著减少水分蒸发、减少径流，保墒抗旱。特别是在没有灌溉条件的北方旱作农业区，唯一的水源是天上降水，雨到地上后大部分通过地表径流和蒸发损失掉了，真正被作物生长有效利用的，不到10%。而保护性耕作可以减少径流损失60%，减少蒸发10%，从而显著增加作物可利用的水量。我国旱情多发在北方，北方旱情又多发在春季，正是玉米、春小麦和小杂粮播种季节，以及冬小麦生长季节，按照他在山西临汾等地的典型测试，保护性耕作播种前土壤含水量，平均比传统耕作高15%。国外的试验也表明，在干旱无雨情况下保护性耕作作物可以多存活3周左右。国内国外的试验都说明，推广保护性耕作，同时结合其他抗旱措施，可明显地提高作物的抗旱能力，在旱灾之年做到少减产或不减产。高教授认为，在有灌溉条件的地方，虽然旱灾的威胁没有旱作地区大，但过度抽取地下水，也会影响我国农业生产的可持续发展。以我国华北一年两熟地区为例，目前实施保护性耕作的小麦普遍可减少一次浇水，一年就可节约用水约100亿立方米。农业部保护性耕作研究中心主任、中国农业大学教授李洪文认为，与传统耕作相比，保护性耕作在保水方面的优势是“蓄得多，保得住”，传统耕作是“蓄得少，保不住”。原因就在于保护性耕作可以增加土壤蓄水，减少径流、蒸发，增加地表水入渗率。中国农科院作物科学研究所研究员张卫健说，保护性耕作是以地表覆盖、秸秆还田和少免耕为核心的技术集成体系，以其显著的节能减排、节本增效和蓄水保土的综合效应而日益得到大面积推广应用，雨养农区作物生产在我国粮食安全和生态安全保障上至关重要，全球气候变化背景下雨养农区极端性天气现象将日益频繁，研究保护性耕作对该区作物生产的综合效应意义重大。保护性耕作 在推广中的尴尬 据了解，保护性耕作在我国正式立项推广是从2002年开始的，但是直到2008年底，推广面积也只有4000多万亩，只占北方旱作区的4%。一项好技术为何不能尽快在我国干旱缺水的北方推广呢？除了推广经费不足外，前面提到的河北省邢台市大曹庄农场的郝全利说出了心里话，农民种地，没有看到过的事情心里没有底儿。农技推广专家也说，一项农业技术要让农民真正接受，少说也要个10年8年。“农民需要看到实实在在的效果，才会接受新的农业技术。”采访中不少基层农技人员告诉记者。要让农民改变传统的种植观念需要一个过程，同时，还要实现各种技术的相互配套。比如要因地制宜开发出适合不同地区生产特点的农机具。另一方面，加强对农民的培训和教育，更新观念也十分重要。一些地方就因为农民掌握技术不到位，再加上农机不配套，农技人员缺乏指导，出现了麦苗旱情较常规播种加重的情况，虽是个别，也影响了这项技术的推广。中国工程院院士、农业部小麦专家指导组组长于振文在实地考察中就发现，在同样的地块，凡是使用免耕播种的，旱情就比较轻，而传统播种特别是旋耕播种的旱情就比较重；凡是播种以后镇压的，旱情轻，没有镇压的，旱情就重。中国保护性耕作技术未来发展趋势的探讨 1引言保护性耕作是相对于传统翻耕、裸露休闲的一种新型耕作技术。其目的旨在克服传统耕作的诸多缺点，以减少土壤的风蚀、水蚀，防止水土流失；改善土壤结构，增加土壤肥力；减少土壤水分的无效蒸发，提高水资源利用率；减少劳力、机械及能源的投入，提高劳动生产率与农作物产量，以实现农业的可持续发展。保护性耕作是对传统耕作技术的一次革命，已成为当今世界农业发展的重要趋势。保护性耕作目前在国际上尚无统一的定义，通常以秸秆残茬覆盖量为标准。 1988年，美国提出将作物播后地面覆盖率大于30%、免耕或播前一次表土作业、并用除草剂控制杂草的作业方式称为保护性耕作。2002年我国农业部将其定义为“对农田实行免耕、少耕，用作物秸秆覆盖地表，减少风蚀、水蚀，提高土壤肥力和抗旱能力的先进农业耕作技术。” 由于不同国家的国情、立足点不同，因此发展保护性耕作的内涵、模式、措施和效果也各有不同。本文在分析不同国家推广应用保护性耕作经验的基础上，探讨具有中国特色的保护性耕作技术未来的发展趋势，并提出相应的建议，旨在进一步推动保护性耕作技术在中国的应用和推广。2保护性耕作的作用结构 保护性耕作的主要作用，可归纳为保护环境、减少水土流失、培肥地力、节约成本和增产增收等方面。由于不同国家的国情不同，推广应用保护性耕作的目的也不尽相同。 美国应用保护性耕作技术起源于防止被称之为“黑风暴”的沙尘暴，并逐渐发展成为一次世界性的耕作技术革命。其目的是将保护环境放在第一位，主要用于控制土壤风蚀、水蚀，其次才是抗旱、培肥土壤、减少机械作业、降低生产成本。加拿大推广应用保护性耕作技术主要是为了解决土壤的过度翻耕、土壤侵蚀、肥力降低以及夏季裸露休闲造成的水分无效蒸发、盐碱化和土壤侵蚀，其主要目的是培肥地力。澳大利亚由于土层薄，难以承受长时间的水蚀风蚀，推广保护性耕作技术目的主要是减少水土流失。而中国是一个干旱缺水的农业大国，人均占有耕地和水资源不足，实施保护性耕作则首先要有利于增产增收，确保粮食安全，但又必须重视保护环境、农业的可持续发展和降低生产成本。因此，发展中国的保护性耕作，必须结合国情，在借鉴国外先进技术的基础上，走具有中国特色的保护性耕作道路。3中国发展保护性耕作的背景3.1生态环境背景 中国是一个干旱缺水的农业大国，其生态环境具有明显的区域性。以黄土高原区为例，其生态环境特征主要表现在以下四方面：3.1.1 干旱缺水，水资源时空分布不均 干旱和水资源极度紧缺是黄土高原生态环境建设与农业可持续发展的重大环境制约因素。其年均降水量486 mm，显著低于全国陆地的年降水量622 mm。20世纪60年代至90年代黄土高原每10年的平均降水量分别为503.7mm、461.1mm、468.0mm和428.7mm。在全年降水量中，春、秋两季各占15%20%，冬季占2%3%，且5mm以下的无效降雨居多，降水集中在每年的79月，一般达年降水的60%以上，并且汛期降雨多以暴雨形式出现。降水量的年际间变率也相对较大，最大可达50%。该地区降水不足、时空分布不均、无效降雨与短时暴雨的降水特征，不仅加剧了少雨时期的干旱程度，而且为水土流失提供了动力条件。3.1.2 水土流失严重 在自然因素和长期传统不合理耕作制度作用下，黄土高原成为世界上水土流失最严重的地区之一。据统计，全区水土流失面积达53104km2，较为严重的面积为 43104km2，占总面积的68.5%；严重流失面积为27.6104km2，占流失总面积的64.19%。其中土壤侵蚀强度大于1000 tkm2 a的面积约为2.9104km2，大于5000tkm2a的面积约为1.66104km2，有些地方甚至超过20000 tkm2a。严重的水土流失，导致了该区生态系统功能的严重退化，表现为土地瘠薄，肥力衰减，生态系统的产出水平下降。迫于人口增加对于粮食需求的压力，该区长期以来，单一经营，广种薄收、形成“越垦越贫，越贫越垦”的恶性循环，使原本不稳定的生态系统变得更加脆弱。 黄土高原的水土流失还对黄河下游广大地区构成了严重威胁。黄土高原每年流入黄河的泥沙量达l6亿t，其中4亿t淤积在河床上，使黄河河床每年抬高1020cm。黄河下游河道决口的潜在危险与日俱增，己成为中国社会经济发展的一大隐患。另外，每年伴随流失的16亿t土壤中，损失的N、P、K养分达4000万t以上。3.1.3尘暴、沙化愈来愈烈 据统计，20002004年中国连续出现50余次沙尘暴天气，涉及黄土高原的有近40次。特别是近年来，北方沙尘暴发生的频率、强度和影响范围呈逐年增加的趋势，造成了严重的环境污染，极大地影响了工农业生产和城乡人民生活。据监测分析，其中70%的尘埃来自于不合理开垦的土地和过渡耕翻的农田。 黄土高原土地沙化面积达11.8104km2，占国土面积的18.8%；其中严重沙化面积 3.57104km2 ，占沙化总面积的30.25 % ，并正以每年2460 km2的速度扩展。沙漠化不仅造成可利用土地面积减少、农作物减产、草场产量下降、区内生态环境恶化，亦使人类生存条件急剧退化，对人的生存环境与生态安全造成了严重威胁。3.1.4 土地瘠薄 长期以来，大量使用化肥，增加耕作强度，提高复种指数，对农田实行掠夺式经营，导致了土壤肥力持续下降和退化趋势。在黄土高原丘陵区，由于坡耕地产生严重的水土流失，地带性土壤黑垆土已荡然无存。现耕种土壤是在黄土母质上发育而来的幼年性黄绵土，农耕地有效氮、磷、钾的平均含量分别仅为 48.9mgkg、6mgkg和 136mgkg；缺乏或潜在性缺乏微量元素的土壤面积，占总土地面积的比例分别为：有效锌与钼各占75%，有效硼和锰各占70%和60%、有效铜和铁各占 20%。瘠薄土地难以保障植物生长发育所需的水、肥、气、热各要素，使之成为影响粮食综合生产能力提升的最大障碍。3.2 社会背景3.2.1 农村家庭联产承包责任制 1993年写入中国宪法的农村家庭联产承包责任制，使经营成果与生产者的利益紧密挂钩，极大地调动了广大农民的生产积极性，充分显示了新体制推动生产力发展的巨大优越性。但一家一户的小农经济，由于经营规模小，生产分散，难以进行大规模的农田基本建设和推广应用大型、先进的农业机械装备。针对中国农村家庭联产承包责任制的现实国情，如何协调先进机械的应用与小地块之间的矛盾，是中国推广机械化保护性耕作所必须考虑的问题。3.2.1农民和农村的科技文化水平 与国外发达国家相比，中国农民的文化程度、农村的科学技术水平均偏低，极大地阻碍了先进农业科学技术的发展和应用。随着中国的改革开放，大量农村具有一定文化水平的青年农民外出打工，留守在家的多为妇女、老弱病残，这一现状也为保护性耕作的推广应用带来一定难度。3.2.3悠久的传统农业生产习惯 中国自公元前2000多年的夏朝进入阶级社会以来，黄河流域就开始从原始农业过渡到传统农业。久而久之，逐步形成了精耕细作的传统农业耕作制度。中国的传统农业曾经创造了辉煌的历史，但也带来了严重的、甚至威胁人类未来的环境和社会问题。如何在继承和发扬传统农业生产的基础上，实现经济与环境、资源、社会的协调可持续发展，推广应用保护性耕作技术，需要付诸一定的时间和艰辛的努力。4中国发展保护性耕作的制约因素4.1生产条件制约 1)中国是一个发展中的农业大国，各地的自然条件、经济条件、种植作物、农艺技术等存在很大差别，加之农机与农业分离的双层经营模式，客观上决定了中国保护性耕作技术的实施，具有因地而异的差异性和复杂性。 2) 现行耕地制度和平均分配性质，导致了农业经营单位的碎化分散。我国户均耕地规模不足0.5 hm2，因种植不同作物或分配比例的需要，土地再度划分，从而形成更为狭小的作业面积。据资料报道，处于中等水平的河北平原、陕西关中等地区，面积为0.120.4 hm2的土地占60%以上，严重影响了农业机械作业效率的发挥。4.2 技术条件制约1)技术研究方面 中国对保护性耕作技术的研究，远不能适应发展的需要。主要表现：一是覆盖面比较窄，不能涵盖我国“三北”保护性耕作带和黄淮海保护性耕作区；二是试验作物比较少，主要集中在冬小麦，春玉米和夏玉米等作物；三是研究深度、广度不够，测定的项目主要是水分、养分、温度以及对影响产量构成的因素等。2) 装备水平方面 一是与农艺技术相配套的农机装备研究滞后，装备技术性能和可靠性较差；二是大中型农机具与小型农机具的结构失调，小型农机具过多，大中型农机具偏少；三是拖拉机与配套农具的结构失调，现有农机具的配套比与发达国家相差甚远，难以实现节能高效的联合作业或复式作业；四是大量拥有的落后产品（如铧式犁